Геоинформационное картографирование экологической напряженности (на примере бассейна реки Ангары и Иркутского водохранилища) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»



\Ш0

КОНТРОЛЬ И МОНИТОРИНГ ОПАСНОСТЕЙ HAZARDS CONTROL AND MONITORING

Оригинальная статья / Original article УДК: 528.946

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ (НА ПРИМЕРЕ БАССЕЙНА РЕКИ АНГАРЫ И ИРКУТСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА)

© Б.Н. Олзоев1, О.В. Данченко2

Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Резюме. Цель. При проведении районирования возникают технологические и предметно-содержательные трудности, которые зависят от природных и антропогенных условий региона. Цель - исследование процесса геоинформационного картографирования районирования экологической напряженности территории. Материал и методы. Рассматриваются особенности геоинформационного картографирования по степени экологической напряженности с учетом бассейнового и геоморфологического подходов. При этом большое внимание уделено построению пространственных запросов на основе атрибутивного и географического критериев, а также методике тематического картографирования экологических районов в бассейне крупной реки. Результаты. Сделан вывод о пространственной оценке экологической напряженности с целью выявления неблагоприятных ситуаций, в котором одним из определяющих факторов являются действующая хозяйственная деятельность человека и происходящие в ней опасные природные процессы. Заключение. Для каждой из выделенных категорий экологически дестабилизированных районов на территории бассейна реки Ангары и Иркутского водохранилища разработана система критериев остроты экологической дестабилизации окружающей среды по степени экологической напряженности.

Ключевые слова: геоэкологическое районирование, геоинформационное картографирование, экологическая напряженность, природные проявления.

Формат цитирования: Олзоев Б.Н., Данченко О.В. Геоинформационное картографирование экологической напряженности (на примере бассейна реки Ангары и Иркутского водохранилища) // XXI век. Техносферная безопасность. Т. 1. № 2. С. 56-60.

GIS MAPPING OF ECOLOGICAL TENSION (CASE-STUDY OF ANGARA RIVER-BASIN AND IRKUTSK RESERVOIR)

B.N. Olzoev, О-V. Danchenko

Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

Abstract. Purpose. When zoning there appear technological and substantive challenges which depend on natural and anthropogenic conditions of a region. The purpose of the article is to study GIS mapping of ecological tension area zoning. Material and methods. The article deals with the characteristics of GIS mapping depending on the ecological tension degree based on the basin and geomorphological approaches. A lot of attention is paid to the development of spatial queries on the basis of attributive and geographical criteria in the basin of a large river. Results. The authors conclude that economic activities and dangerous natural processes cause ecological tension. Conclusion. The system of ecological destabilization severity criteria based on ecological tension degrees has been developed for each category of ecologically destabilized areas of Angara river-basin.

Key words: geoecological zoning, GIS mapping, ecological tension, natural manifestations

For citation: Olzoev B., Danchenko O. Gis mapping of ecological tension (case-study of Angara river-basin and Irkutsk reservoir). XXI century: Technosphere safety. 2016, vol. 1, no. 2, pp. 56-60. (in Russian).

Олзоев Борис Николаевич, кандидат географических наук, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, e-mail: [email protected]

Olzoev Boris N., Candidate of geographic sciences, Assistant Professor at Mine Surveying and Geodesy Department, e-mail: [email protected]

2Данченко Оксана Владимировна, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, e-mail: [email protected] Danchenko Oksana V., Assistant Professor at Mine Surveying and Geodesy Department, e-mail: [email protected]

/fH^

Том 1 № 2 2016 Vol. 1 no. 2 2016

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

НЕЙ

КОНТРОЛЬ И МОНИТОРИНГ ОПАСНОСТЕЙ HAZARDS CONTROL AND MONITORING

щ

Введение

В настоящее время технологические возможности оценки состояния экологических ситуаций позволяют выполнять научные исследования на высоком уровне. Одной из них выступают геоинформационные технологии, которые, совместно с географическими, картографическими, экологическими знаниями о территории, выводят научно-практические результаты на объективную и достоверную основу, представляющую собой геоэкологическое районирование. Под геоэкологическим районированием понимают способ членения территории, при котором основным объектом исследования выступают целостные природ-но-хозяйственные образования, оцененные по степени антропогенного влияния или преобразованности, либо экологического неблагополучия [1, 2].

Целью исследования является описание процесса геоинформационного картографирования районирования экологической напряженности территории. Объектом исследования является бассейн реки Ангары и Иркутского водохранилища в пределах Иркутского района Иркутской области. Данный объект относится к уже сформировавшейся геоэкологической системе, обладающей ярко выраженными природными проявлениями (переработка берегов в Иркутском водохранилище, локальный характер наводнений и заболачивания, осыпные процессы, эрозия почвенного покрова, патология растений и т.д.) и активной хозяйственной деятельностью (дачные хозяйства, садоводства, транспортные и рекреационные нагрузки и т.д.).

Материал и методы исследования

При проведении районирования возникают технологические и предметно-содержательные трудности, которые зависят от природных и антропогенных условий территории. Системообразующими признаками районирования служат принципы членения территории, проведения границ, использования и показа основополагающих

материалов и т.п. Используя антропоцентрический и системный подходы к районированию, большое значение приобретают такие методические правила, как соотношение и сочетаемость. Другой взгляд на проблему районирования ориентирован на применение геоморфологического подхода, заключающегося в членении территории по основным формам рельефа (долины, склоны, равнины, горы) в пределах одного бассейна.

При разработке карты-схемы экологической напряженности используются следующие общие методологические принципы [3]:

- размещение объектов и явлений на карте надлежит осуществлять на основе географической и индикационной локализации;

- при составлении карт должны учитываться, отображаться в картографическом отображении разные типы связей между объектами и явлениями;

- в процессе картографирования объектов и явлений необходимы правильный учет и отображение различных типов природных и антропогенных границ;

- при составлении карт требуется учитывать экологические аспекты и антропогенные изменения территорий.

Трудности районирования связаны со следующими обстоятельствами [1, 2, 4]:

- усложняется представление об объекте районирования;

- происходит переосмысление основных его принципов;

- расширяется представление о необходимой для районирования исходной информации;

- возникает потребность перехода от использования отдельных методов к комплексным методикам;

- появляются новые и расширяются прежние функции районирования;

- открываются возможности решения задач районирования нетрадиционны-

VTK

Том 1 № 2 2016 XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Vol. 1 no. 2 2016 XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

\Ш0

КОНТРОЛЬ И МОНИТОРИНГ ОПАСНОСТЕЙ HAZARDS CONTROL AND MONITORING

ми способами.

В качестве исходного материала для построения карты-схемы «Районирование бассейна реки Ангары и Иркутского водохранилища по степени экологической напряженности» и расчета ее основного показателя была использована «Геоморфологическая карта Иркутской области» масштаба 1:4000000 (1962 г.) и данные космической съемки ЬапЬБа^Б (2014-2015 гг.) [5, 6]. Общий уровень остроты экологических ситуаций в пределах каждого из выделенных ареалов определялся степенью проявления отдельных проблем и их сочетанием. При районировании учитывались все выделенные на первичной карте формы рельефа, а также происходящие геологические процессы, которые имеют важное экологическое значение.

В зависимости от степени хозяйственной освоенности территории и остроты сформировавшихся экологических ситуаций антропогенные границы экологических регионов определялись разными факторами. Так, по мнению Кочурова Б.И., в европейской части России, особенно в ее центральных и южных областях, где природные рубежи оказались размытыми в силу длительного и интенсивного хозяйственного освоения, границы регионов проводились главным образом по контурам ареалов экологических ситуаций.

При проведении границ регионов, в наименьшей степени затронутых хозяйственной деятельностью, учитывались в первую очередь природные рубежи.

Под «экологической напряженностью» для таких крупных территориальных выделов, как экорегионы, понимается степень изменения окружающей природной среды (ландшафтов), складывающаяся в результате определенного сочетания и соотношения ареалов экологических ситуаций разной степени остроты.

Результаты и их обсуждение

Практически уровень экологической напряженности для каждого из выделенных

экорегионов оценивался в процентах, исходя из пространственного соотношения внутри каждого региона площадей с различной степенью остроты экологических ситуаций, зафиксированных на созданной экологической карте.

При индивидуальной оценке экологической напряженности каждого экорегио-на НI использовалась формула:

H =

4S + 3S2 + 2S + S S

(i=1, 2,.., n),

где S1 - доля площади ареалов очень острых экологических ситуаций, % общей площади i-го района; S2 - доля площади ареалов острых экологических ситуаций, % общей площади i-го района; S2 - доля площади ареалов умеренно острых экологических ситуаций, % общей площади i-го района; S4 - доля площади ареалов условно удовлетворительных экологических ситуаций, % общей площади i-го района; S - общая площадь i-го района, принятая за 100%.

В соответствии с данной формулой значения экологической напряженности района И, могут изменяться в пределах от 0 до 100%. Далее вся область картографирования была поделена на ячейки размером 1х1 кв. км, в котором рассчитан средний процент. В результате получены точки, содержащие значения экологической напряженности в %. Затем было выполнено интерполирование точек методом ближайшего соседства (Natural Neighbor). На рис. представлена карта-схема по степени экологической напряженности [7].

Основываясь на указанных результатах, при разработке карты-схемы районирования по степени экологической напряженности нами были использованы критерии остроты экологической дестабилизации окружающей среды, базирующиеся на учете уровней экологической напряженности, предложенных Кочуровым Б.И. (таблица).

Öl

Том 1 № 2 2016 Vol. 1 no. 2 2016

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

AV

КОНТРОЛЬ И МОНИТОРИНГ ОПАСНОСТЕЙ HAZARDS CONTROL AND MONITORING

Карта-схема экологической напряженности бассейна реки Ангары и Иркутского водохранилища Schematic map of ecological tension in Angara river-basin and Irkutsk reservoir

Уровни экологической напряженности окружающей среды Levels of ecological tension of the environment

№ Уровень экологической напряженности / Ecological tension level Критерии экологической напряженности природной среды / Ecological tension criteria Нарушенность территории/ Dislocation

% баллы / points

1. Очень острый / Very severe Глубокие, необратимые изменения большинства природных компонентов / Profound, irreversible changes of the majority of natural components 45-100 4

2. Острый / severe Значительные, обратимые негативные изменения в состоянии отдельных природных компонентов/ Considerable, reversible negative changes in conditions of some natural components 30-45 3

3. Умеренно острый / Moderately severe Заметные, легко устранимые изменения в структуре природных компонентов / Noticeable, easily removable changes in the structure of natural components 15-30 2

4. Удовлетворительный (благоприятный) / Satisfactory (favorable) Почти полное отсутствие негативных экологических изменений / Almost total absence of negative ecological changes 0-15 1

лл

Том 1 № 2 2016 Vol. 1 no. 2 2016

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

в

vö/

\Ш0

КОНТРОЛЬ И МОНИТОРИНГ ОПАСНОСТЕЙ HAZARDS CONTROL AND MONITORING

Выбор оценочного критерия территорий позволяет производить дальнейшее их ранжирование, т.е. объединение/разъединение геоэкологических регионов на подобные же уровни дестабилизации более высокого или же более низкого порядка. Последующее объединение территорий по однотипному характеру природоохранных ситуаций позволяет разработать систему научно обоснованных мероприятий, направленных на стабилизацию экологического состояния и оптимизацию географической среды регионов разного таксонометрического достоинства.

Таким образом, система природоохранных мероприятий должна исходить из необходимости тщательного учета своеобразия природно-антропогенных условий каждого геоэкологического региона. Геоэкологические особенности регионов рас-

крываются сквозь призму современных факторов антропогенного воздействия на природную среду и через характеристику фона экологической напряженности окружающей среды.

Заключение

На территории бассейна реки Ангары и Иркутского водохранилища показаны геоэкологические выделы, различающихся по остроте современной экологической ситуации, объединенные общностью различных факторов техногенеза. Для каждой из выделенных категорий экологически дестабилизированных районов разработана система критериев остроты экологической дестабилизации окружающей среды по степени экологической напряженности, что, в конечном итоге, и является главной целью геоэкологического районирования.

Библиографический список

1. Кочуров Б.И. Экодиагностика и сбалансированное развитие. Смоленск: Маджента, 2003. 384 с.

2. Кочуров Б.И., Шишкина Д.Ю., Антипова А.В. Ко-стовска С.К. Геоэкологическое картографирование. М.: Академия, 2009. 192 с.

3. Олзоев Б.Н., Никитина Ю.Г. Изучение антропогенной трансформации ландшафтов Прибайкалья по космическим снимкам (на примере острова Оль-хон) // Вестник ИрГТУ. 2014. Т. 85. № 2. С. 67-71.

4. Клюшникова Н.М. Геоэкологическое районирова-

ние территории Волгоградского Заволжья. Казань, 2007. 31 с.

5. Атлас Иркутской области. Москва - Иркутск, 1962. 182 с.

6. Космические снимки ЬапСБа^, США, 2014-2015.

7. Олзоев Б.Н., Котельникова Н.В. Геоинформационное картографирование обеспеченности туристическими объектами территории Иркутской области: мат-лы междунар. конф. «Интерэкспо Гео-Сибирь». Новосибирск: СГУГиТ, 2015. Т. 1. № 2. С. 46-49.

References

1. Kochurov B.I. Jekodiagnostika i sbalansirovannoe razvitie [Ecodiagnostics and balanced development]. Smolensk, Madzhenta Publ., 2003, 384 p.

2. Kochurov B.I., Shishkina D.Ju., Antipova A.V., Kos-tovska S.K. Geojekologicheskoe kartografirovanie [Ge-oecological mapping]. Moscow, Akademija Publ., 2009, 192 p.

3. Olzoev B.N., Nikitina Ju.G. Izuchenie antropogennoj transformacii landshaftov Pribajkal'ja po kosmicheskim snimkam (na primere ostrova Ol'hon) [Studying of an-thropogenous transformation of landscapes of Pribaikalye using space images (case-study of Olkhon)]. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta - Proceedings of Irkutsk State Technical University, 2014, vol. 85, no. 2,

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии интересов.

Поступила 07.05.2016

конфликта

pp. 67-71.

4. Kljushnikova N.M. Geojekologicheskoe rajonirovanie territorii Volgogradskogo Zavolzh'ja [Geoecological zoning of Volgograd Zavolzhye]. Kazan Publ., 2007, 31 p.

5. Atlas Irkutskoj oblasti [Atlas of Irkutsk region]. Moscow, Irkutsk Publ., 1962, 182 p.

6. Kosmicheskie snimki Landsat-8 [Space images of Landsat-8], USA Publ., 2014-2015.

7. Olzoev B.N., Kotel'nikova N.V. Geoinformacionnoe kartografirovanie obespechennosti turisticheskimi ob'ektami territorii Irkutskoj oblasti [Geoinformation mapping of tourist objects in Irkutsk region]. Mat-ly Mezhdunar. konf. "Interjekspo Geo-Sibir"' [Proc. of the international conf. "Interekspo Geo-Siberia"]. Novosibirsk, SGUGiT Publ., 2015, vol. 1, no. 2, pp. 46-49.

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest

Received on 07.05.2016

/fH^

Том 1 № 2 2016 Vol. 1 no. 2 2016

XXI ВЕК. ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ XXI CENTURY. TECHNOSPHERE SAFETY

AV