Геоэкологический мониторинг пастбищ Убсунурской котловины с использованием методов дистанционного зондирования Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 528.8 Д.С. Дубовик СГГА, Новосибирск М.В. Якутин

ИПА СО РАН, Новосибирск

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПАСТБИЩ УБСУНУРСКОЙ КОТЛОВИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Целью исследования было создание ландшафтно-экологической карты Убсунурской котловины по данным дешифрирования космических снимков. Делается вывод, что за последние 20 лет площадь травяных экосистем в равнинной части Убсунурской котловины увеличилась с 47,7 до 50,1%, доля деградированных пастбищ увеличилась за это же время с 2,4 до 2,7 %.

D.S. Dubovik

Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)

10 Plakhotnogo Ul., Novosibirsk, 630108, Russian Federation

M.V. Yakutin

Institute of Soil Science and Agrochemistry (ISSA)

18 Sovetskaya Ul., Novosibirsk, 630099, Russian Federation

GEOECOLOGICAL MONITORING OF UBSUNUR DEPRESSION’S PASTURES WITH HELP OF THE REMOTE SENSING METHODS

The purpose of the present research consist in construction of a landscape map on Ubsunur depression. The map was compounded under the data of a decoding of space snapshots. During last 20 years the area of grassy ecosystems has increased from 47,7 to 50,1 %. And the share of the degraded pastures has increased from 2,4 to 2,7 % for the same time.

Система ведения кочевого скотоводства в Тыве складывалась в течение длительного исторического периода и определялась совокупностью природных и хозяйственных факторов. Выполнение этих условий приводило к локализации антропогенного воздействия на растительный покров. В настоящее время для Тывы характерна смена традиционных видов отгонного скотоводства полустационарным, что связано с появлением постоянных центров. Следствием этого является сокращение числа и дальности перекочёвок, сосредоточению скота вблизи посёлков, летовок в одних и тех же местах. В местах значительного скопления населения и домашних животных наблюдаются процессы деградации степных экосистем [1, 2].

Экологический мониторинг с использованием методов определения жизненного состояния и жизненности различных видов, популяций и состояния экосистем часто затруднен. Дистанционное исследование обеспечивает быстрый и эффективный способ получения информации об использовании земель, состоянии экосистем, степени нарушенности природных и природноантропогенных комплексов. Среди физических методов, применяемых в экологическом мониторинге в настоящее время, особое место занимают оптические дистанционные методы, основанные на использовании закономерностей взаимодействия излучения с веществом, на знании оптических свойств исследуемых объектов, на понимании сущности оптических явлений, протекающих в природной среде [3].

Оптические и радиационные свойства экосистем непосредственно определяются, в первую очередь, растительным покровом, а там, где покрытие растительности меньше 30—40%, также и почвами. Растительность и почвы представляют ту физическую деятельную поверхность, которая формирует отражение, падающего солнечного света и собственное излучение. Основные экобиоморфы растительности и классы типов почв характеризуются специфическими оптическими свойствами [4, 5].

Цель данной работы состояла в анализе соотношения площадей природных и антропогенно-трансформированных объектов в российской равнинной части Убсунурской котловины Республики Тыва и оценки характера изменения этого соотношения за последние 20 лет. С этой целью была составлена ландшафтноэкологическая карта Убсунурской котловины в масштабе 1 : 200 000.

В качестве основы для картографирования территории использовались перекрывающиеся снимки Landsat 5 и 7. Было использовано более 30 изображений, полученных с 14 снимков за 1991, 2000, 2002, 2010 годы, 14 топографических карт, почвенная карта и ресурсы Google в качестве дополнительного источника. Снимки были тщательно визуально изучены в различных комбинациях каналов, после чего было окончательно решено синтезировать снимки в комбинацию RGB 7 5 3, а затем, путём объединения с панхроматическим каналом, их разрешение было увеличено до 15 м. При дешифрировании снимки были частично обрезаны в ходе трансформирования и использовались по отдельности, а не как мозаика.

Исходные изображения были получены из архива геологической службы США (USGS). Предварительно они уже были единым образом систематически скорректированы радиометрически и трансформированы в проекцию Меркатора на WGS 84 (уровень обработки 1G). Для уверенности, после трансформирования, были измерены несколько опознаваемых точек на полученном, исходном изображении и листах топографической карты. Ошибки между точками, измеренными на трансформированном снимке и топографической карте, в среднем, не превышали 60-70 метров. Ошибки между исходным изображением (до трансформирования) и картой в среднем не превышали 150-200 метров.

Исходя из того, что точность взаимного расположения контуров на карте должна составлять не менее 0,4 мм, и точность их абсолютного положения - 0,5

мм, возможно по полученному растровому изображению составить карту, которая будет соответствовать масштабу 1:200 000 (рис. 1). В процессе дешифрирования для опознания некоторых объектов имеющиеся снимки просматривались в других комбинациях каналов, изучались полученные по снимкам растительные индексы. В частности при выделении отдельных участков горной местности, покрытых хвойными лесами, дополнительно использовались изображения в комбинациях каналов 7, 4, 2, а также 5, 3, 2; а при отнесении степных территорий к классу «выбитых пастбищ» и, местами при выделении участков луговой растительности в равнинных частях котловины, просматривались и изучались изображения индекса КОУТ.

Рис. 1. Фрагмент ландшафтно-экологической карты Убсунурской котловины

Карта была отрисована в масштабе М 1:100000. Приблизительные ошибки при определении площадей лесов, пашни, степных экосистем горных склонов и населенных пунктов составляют не более 10 %. Площади остальных выделенных типов местности определены с ошибкой до 20 %.

Большие площади территории котловины, являющиеся, по сути, сильно пересечённой местностью, выделены в общий контур степных экосистем на горных склонах. В основном это южные склоны невысоких гор с неоднородным покрытием. Во многих местах мелкие водотоки, расчленяя склоны, спускаются в долину, образуют конус выноса и переходят в контуры луговой или болотной растительности. На территориях, занятых степными пастбищами в равнинной части котловины, были выделены участки сильно деградированных пастбищ и степных пастбищ под умеренным выпасом (рис. 2). С использованием данных составленной ландшафтной карты были вычислены площади различных участков (табл. 1).

Общая площадь равнинной части Убсунурской котловины по данным

дешифрирования составила 11155,45 км2. Травяные экосистемы занимали 5320,28

2 2 км в 1991 году (47,7 % площади равнинной части котловины) и 5584,8 км - в 2010

году (50,1 % площади равнинной части котловины).

Общая площадь пашни в 1991 году составляла 266,48 км (2,3 % площади

равнинной части котловины). К 2010 году пашни в Убсунурской котловине

вообще не осталось, но, соответственно увеличились площади залежных

земель. Площадь деградированных пастбищ с 1991 по 2010 год увеличилась с

'У

130,1 до 152,45 км (с 2,4 до 2,7 % общей площади пастбищ).

И

Л Ж г і.--* 3-і

, гі к 10^ ■ 1 ' рч<

< "Я- , «а- -лЯ ** щ

* э

1 •'•V'

И •іг’і

/ —ГГ- ' * Г у

50 км щ

Ч;

& г

я

Государственна я граница

Граница

котловины

Кварталы

населённых

пунктов

Асфальтирован ные дороги

Полевые и грунтовые дороги

Мелкие реки и ручьи

Временные,

пересыхающие

водотоки

Озёра

постоянные

П

Озёра

пересыхающие

Леса на склонах гор

Леса на равнине

Степные экосистемы на склонах гор

Степные ______

экосистемы на Пашни

равнине

Степные

Пойменные

экосистемы

і Пески ' каштановые

Пески открытые

Болота

і Реки шириной ' более 20 м

Солончаки

і экосистемы на ' пересеченной местности

Луга

остепненные

Залежи

Участки с изменённой |травяной растительность ю

Рис. 2. Ладшафтно-экологическая карта российской части Убсунурской

котловины

Последнее обследование состояния пастбищ на севере Центральной Азии показало, что около 75% пастбищ деградированы в той или иной степени и нуждаются в различных мероприятиях по улучшению [6]. Составленная ландшафтно-экологическая картосхема Убсунурской котловины не позволяет

без дополнительного полевого обследования оценить степень нарушенности всех степных пастбищ. Но на основании составленной картосхемы уже на данной стадии ее исполнения становится возможным оценить площади и местоположение наиболее нарушенных участков степных пастбищ, тенденции изменения этих площадей и принять меры к проведению комплекса мероприятий для их восстановления.

По данным составленной ландшафтно-экологической картосхемы можно сделать вывод, что в российской равнинной части Убсунурской котловины Республики Тыва за последние 20 лет общий антропогенный пресс на степные экосистемы снижается: на заброшенных пашнях идет залежная сукцессия, площади деградированных пастбищ существенно не увеличиваются.

Таблица 1. Предварительная классификация и площади объектов в российской

части Убсунурской котловины

Выделенные объекты Площадь, км2

1991 г. 2002 г. 2010 г.

Города 12,68 12,68 12,68

Озера постоянные 3700,54 3700,54 3700,54

Озера пересыхающие 1,57 1,57 1,57

Болота 312,42 312,42 312,42

Солончаки 39,81 39,81 39,81

Экосистемы пойм 645,60 640,97 648,56

Леса на равнине 20,30 20,23 20,25

Леса на горных склонах 509,02 509,33 508,50

Пески каштановые 442,56 442,72 441,80

Пески открытые 316,20 316,46 316,33

Горные степи 2975,52 2975,52 2975,52

Степи на горных склонах 341,21 333,10 336,10

Степи на равнине 3143,49 3098,46 3109,66

Луга остепненные 1075,97 1073,61 1069,08

Деградированные пастбища 130,13 167,16 152,45

Пашни 266,48 8,74 0,00

Залежи 186,92 467,06 475,70

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ондар С.О. Проблемы устойчивости экосистем и оценка их современного состояния / С.О. Ондар, Н.И. Путинцев, А.Ч. Ашак-оол и др. / Кызыл: ТувИКОПР СО РАН, 2000. - 182 с.

2. Востокова Е.Л. Совместная Российско-Монгольская комплексная биологическая экспедиция. Биологические ресурсы и природные условия Монголии // Т. XXXIX Экосистемы Монголии: распространение и современное состояние / Е.Л. Востокова, П.Д. Гунин, Е.И. Рачковская и др. / М.: Наука, 1995. - 326 с.

3. Зятькова Л.К. У истоков аэрокосмического мониторинга природной среды / Л.К. Зятькова, Б.С. Елепов / Новосибирск: СГГА, 2007. - 380 с.

4. Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем / Б.В. Виноградов / М.: Наука, 1984. - 320 с.

5. Савиных В.П. Информационные технологии в системах экологического мониторинга / В.П. Савиных, В.Ф. Крапивин, И.И. Потапов / М.: ООО Геодезкартиздат, 2007. - 392 с.

6. Эксперимент "Убсу-Нур". Коллективная монография. Ч. 1. Наземные исследования / Бугровский В.В. и др. / М.: "Интеллект", 1995 - 272 с.

© Д.С. Дубовик, М.В. Якутин, 2011