CC BY
54
Биология
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГНЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ РАЗНОЙ ПРИРОДЫ И СИЛЫ
Й
В. В. ФОМИН, 620100, г. Екатеринбург, доктор биологических наук, доцент, ул. Сибирский тракт, д. 37; Уральский государственный лесотехнический университет e-mail: fomval@gmail.com
Положительная рецензия представлена С. А. Шавниным, доктором биологических наук, профессором, директором ботанического сада Уральского отделения Российской академии наук.
Цель и методика исследований.
В настоящее время существует достаточно большое разнообразие подходов к комплексной геоэкологической оценке территорий, основой для которой может являться комплексное системное картографирование. Геоэкологическое картографирование позволяет системно отображать комплекс природных и техногенных факторов в их взаимосвязи и динамике. Одним из его этапов является оценка антропогенного или техногенного преобразования природной среды, отображаемые на картах состояния окружающей среды, антропогенной нагрузки и типов природопользования [1]. Существует достаточно большое количество региональных схем создания таких карт [1, 2, 3, 4]. Как правило, все они имеют один существенный недостаток: при оценке антропогенного воздействия на леса учитывается только прямое воздействие человека (места рубок, лесопитомники, лесополосы). В редких случаях производится оценка влияния промышленных предприятий на состояние лесов.
В районе исследований, на территории, прилегающей к Перворуальско-Ревдинскому промышленному узлу (Свердловская область, Россия), проводятся многолетние исследования влияния естественных и антропогенных факторов на состояния древесной растительности [5, 6, 7, 8, 9]. Цель работы — проведение экологического картирования территории в условиях антропогенных воздействий разной природы и силы.
В ходе проведенных ранее исследований была создана поверхность состояния древостоев на основе данных измерений морфометрических параметров древостоев на 119 пробных площадях и пространственной интерполяции методом «кригинг» [9]. Сравнительный анализ поверхности состояния с цифровой моделью рельефа с учетом особенности ветрового режима в данном районе позволил установить закономерности изменения состояния древесной растительности в пространстве относительно основного источника аэропромышленных выбросов — Среднеуральского медеплавильного завода (СУМЗ) и крупных форм рельефа. В основу следующего этапа экологического картирования исследуемой территории была положена упрощенная схема выделения участков, характеризующих различные виды антропогенного и техногенного преобразования среды [1]. На основе спутниковых данных высокого пространственного разрешения картографического сервиса Google Maps (Google Inc., США) в автоматизированной системе анализа изображений ImageJ (NIH, США) с использованием функций морфологического анализа (на фрагментах изображений
района исследований) были выделены маски, соответствующие водным объектам, селитебным и промышленным зонам, объектам линейно-транспортной системы (железнодорожные и автомобильные магистрали, продуктопроводы, ЛЭП, лесные просеки), а также земли, относящие или пригодные для сельскохозяйственного природопользования (сельхозугодия, пастбища, выгоны, сенокосы). При необходимости маски редактировались вручную. Полученные бинарные изображения были собраны в тематические слои с использованием специально разработанной «Программы автоматизированного создания тематических геоинформационных слоев с использованием бинарных изображений, полученных на основе обработки и анализа данных дистанционного зондирования (АСТГС)». Она предназначенная для обработки данных в ГИС ARC/iNFo (ESRI Inc., США) и реализована на языке AML. Пространственный анализ полученных с использованием данной технологии слоев был выполнен в ГИС ARC/INFO и ArcView GIS (ESRI Inc., США).
Результаты исследований.
На рис. 1 приведена картосхема, характеризующая распределение селитебных и промышленных зон, включая объекты линейно-транспортной системы (выделены темно-серым цветом), и земли, которые можно отнести к сельскохозяйственному пользованию (участки с точечно заливкой). Необходимо отметить, что при составлении данной картосхемы во внимание не принимался юридический статус земель. На рис. 2 представлена картосхема состояния лесов.
Черным цветом изображены участки, занимаемые селитебными и промышленными зонами, объектами линейно-транспортной инфраструктуры, сельскохозяйственными участками и водными объектами. Оттенками серого показан градиент изменения состояния древостоев — от хорошего до плохого (градиент от светло-серого до темно-серого цвета). Общая площадь, района исследований составляет 1333 км2. В процентном отношении леса занимают 72,5 % от общей площади исследованного района. Водные объекты — 4,7 %, земли сельскохозяйственного пользования — 9,3 %, селитебные и промышленные зоны, включая объекты линейно-транспортной системы — 13,5 %.
Картосхема, приведенная на рис. 2, наглядно иллюстрирует необходимость выполнения комплексной оценки состояния лесов при проведении исследования антропогенного или техногенного преобразования природной среды, в частности, при создании карт состояния окружающей среды и уровней антропогенной нагрузки. Карты, создаваемые без учета
www.m-avu. narod. ru
7
Рисунок 1
Картосхема, характеризующая распределение селитебных и промышленных зон, включая объекты линейно-транспортной системы, и земли, которые можно отнести к сельскохозяйственному пользованию
влияния источников аэропромышленного загрязнения, не будут в полной мере представлять реальную картину состояния окружающей среды.
Создание тематических слоев, содержащих информацию о местах размещения, размерах и конфигурации селитебных и промышленных зон, а также объектов линейно-транспортной системы, в первую очередь, крупных автомагистралей и железных дорог открывает дополнительные возможности для проведения пространственного анализа зон состояния дре-востоев, в том числе и выявления дополнительных источников негативного воздействия на древесную
Рисунок 2
Картосхема состояния лесов. Черным цветом изображены нелесные участки и водные объекты. Оттенками серого показан градиент изменения состояния древостоев — от хорошего (светло-серый) до плохого (темно-серый цвет)
растительность. Технология комплексной оценки и пространственного моделирования состояния древесной растительности позволяет проводить такого рода исследования [9].
Представленные на рис. 1 и 2 картосхемы будут использованы при планировании развития созданной ранее автором совместно со специалистами Уральского лесотехнического университета системы экологического мониторинга, включающей сеть постоянных пробных площадей и системы фотоэко-логического мониторинга за состоянием природных комплексов района исследований.
Работа выполнена благодаря финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (№ 55302011) и РФФИ (грант 11-04-12114-офи-м).
Литература
1. Штырова В. К., Нестерова О. Е. Картографическая модель геоэкологической оценки территории // Известия Саратовского университета. 2009. Т. 9. Сер. Науки о Земле. Вып. 2. С. 23-27.
2. Буруль Т. Н. Принципы выделения различных видов антропогенной нагрузки на территории Волгоградской агломерации. Труды Всероссийской научной конференции с международным участием. Казань, 2009. С. 32-36.
3. Заиканов В. Г., Минакова Т. Б. Геоэкологическая стабильность (методика и примеры). Труды Всероссийской научной конференции с международным участием. Казань, 2009. С. 94-98.
4. Маторин Д. Н., Казаков Л. К. Закономерности современной динамики природно-антропогенных геоэкосистем и подходы к исследованиям. Труды Всероссийской научной конференции с международным участием. Казань, 2009. С. 117-121.
5. Фомин В. В., Шавнин С. А. Экологическое зонирование состояния лесов в районах действия атмосферных промышленных загрязнений // Экология. 2001. № 2. С. 104-108.
6. Фомин В. В., Шавнин С. А. Влияние горного рельефа местности и аэропромышленных загрязнений на биометрические характеристики сосновых древостоев // Экология. 2002. № 3. С. 170-174.
7. Фомин В. В., Попов А. С., Низаметдинов Н. Ф., Шалаумова Ю. В., Шавнин С. А. Морфофизиологическая и автоматизированная оценка состояния сосновых древостоев в зоне действия атмосферных промышленных загрязнений // Лесной вестник. 2007. № 8. С. 75-79.
8. Фомин В. В. Климатогенная и антропогенная пространственно-временная динамика древесной растительности во второй половине XX века. Екатеринбург : ИЭРиЖ УрО РАН. 2009. 150 с.
9. Фомин В. В., Николаев А. А. Экологическая оценка территории в зоне действия медеплавильного производства // Аграрный вестник Урала. 2011. № 4 (83). С. 18-20.
8
№№№. т-Э¥и. пэгос1. ги
