CC BY
348
УДК 551.482.2
А.А. Поляков, И.В. Жерелина, Н.В. Стоящева ИВЭП СО РАН, Барнаул
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ ВОДООХРАННЫХ ЗОН ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ: ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
В настоящее время одной из первоочередных мер по решению экологических проблем рек, улучшению их гидрологического режима и санитарно-гигиенического состояния является выделение водоохранных зон и прибрежных защитных полос (ВЗ и ПЗП) с установлением в их пределах специального режима хозяйствования. Однако единых методических указаний по их выделению, утверждённых государственными органами, на сегодняшний день не существует. Проектирование осуществляется на основе нормативов, определённых Водным кодексом РФ [1] и Положением о водоохранных зонах водных объектов и их прибрежных защитных полос [2], при этом используются утратившие или не имеющие законодательной силы методические указания МПР РФ [3, 4], а также собственные методики [5, 6].
В современных условиях проектирование ВЗ и ПЗП необходимо проводить с использованием геоинформационных технологий. С одной стороны, это упрощает работу за счёт автоматизации труда, с другой -повышает точность и информативность проекта. Использование геоинформационных технологий позволяет создавать ГИС "Водоохранные зоны", которая согласуется с ранее разработанными для Алтайского края геоинформационными системами, такими как: ГИС "Водные ресурсы", ГИС "Реестр водных объектов", ГИС "Гидротехнические сооружения". ГИС "Водоохранные зоны" содержит обширную базу данных, в ней интегрирована разнородная информация, она имеет удобный интерфейс и ряд других преимуществ, облегчающих работу пользователей с проектом.
ГИС-технологии используются на всех этапах проектирования, начиная от полевого и заканчивая камеральным. При этом основными программами являются: OziExplorer, MapInfo,ArcView.
Во время полевого этапа с использованием спутникового навигационного приёмника Garmin GPS 12 (ручной, 12-ти канальный) проводится координатная привязка расположенных на прибрежных территориях объектов (границы русел рек, границы существующей застройки, места выхода грунтовых вод, прорывы коллекторов, ливневые стоки, источники хозфекальных вод, утечки из водопровода, свалки хозбытового и строительного мусора и прочее).
Точность определения координат на местности составляет в среднем 4,55 м. В памяти GPS фиксируется номер точки, её координаты и время их определения. На рабочие топографические карты масштаба 1:10 000, 1:5 000 наносится местоположение точек, которые в дальнейшем используются для корректировки карт, изданных в 1970-1980 гг.
Для переноса данных, зафиксированных GPS, используется программа OziExplorer. Одной из функций этой программы является возможность перевода полученного с GPS массива точек в shape-файл ГИС ArcView.
На этапе камеральной работы на основе полевого обследования составляется карта ВЗ и ПЗП в ГИС MapInfo6.5. Данная ГИС предлагает широкие возможности по созданию высококачественных картографических произведений, её отличает надежность в работе, скромные требования к техническим ресурсам компьютера и хорошая совместимость с современными операционными системами и другими распространенными ГИС. MapInfo обеспечивает решение многих задач, связанных с проектированием ВЗ. Кроме того, она подходит для работы с крупномасштабными топографическими картами и имеет встроенную поддержку адресной схемы. Важнейшим качеством MapInfo также является простота и естественность интерфейса для пользователей.
При проектировании ВЗ на слабозастроенных территориях в качестве растровой основы используются крупномасштабные карты, а на урбанизированных - Генеральные планы городов. Растры привязываются к географическим координатам, при этом наиболее удобной является проекция Меркатора (UTM84). С помощью GPS фиксируются координаты точек, охватывающих участок проектирования по периметру. Точность привязки составляет 3-3,5 м. Повысить этот показатель возможно, используя высокоточные геодезические системы GPS-съёмки, например Trimble.
Помимо GPS-привязки корректировка топографических карт может осуществляться с использованием космоснимков высокого пространственного разрешения получаемых, например, со спутников Landsat или Метеор 3М (рис. 1).
Рис. 1. Сопоставление рисунка гидросети (А - топографическая карта, 1978 г., Б - космический снимок, 2003 г. (Метеор 3М))
На основе привязанного и откорректрованного растра создаются базовые векторные слои - гипсометрия, гидрография, сеть высотных отметок, контуры ландшафтов, кварталы, улицы, зеленые насаждения, строения. Последующий импорт точек из GPS на созданную векторную основу показал, что несовпадение реального объекта с измеренным составляет около 1-2 м. Таким образом, тематические слои, созданные после обработки полевых данных, включили в себя источники загрязнения, объекты рекреации, территории оврагообразования, оползневые зоны, водоохранные зоны, прибрежные защитные полосы, водоохранные знаки и аншлаги (рис. 2).
Рис. 2. Тематические слои ГИС "Водоохранная зона"
Тематические и базовые слои включают в себя объекты: полигональные (ВЗ и ПЗП, оползневые зоны), линейные (гипсометрия, гидрография, границы оврагов и контуры ландшафтов), точечные (источники загрязнения, родники, водоохранные знаки и аншлаги). Объекты на тематических слоях имеют числовое значение-идентификатор. Например: 1 - утечки из
водопровода, 2 - прорывы коллекторов, 3 - свалки хозбытовых отходов, 4 -свалки строительного мусора, 5 - ливневые сбросы. Это позволяет проводить выборку, рассчитывать статистические показатели и создавать тематические карты.
Следует отдельно отметить процедуру создания ВЗ и ПЗП. Для этого используются слои гидрографической сети, гипсометрии, ландшафтных контуров и кварталов застройки. Границы ВЗ и ПЗП проводятся с помощью
встроенной в ГИС МарМо операции создания буферных зон. Затем они корректируются с учётом особенностей рельефа, ландшафтной структуры территории и застройки.
В перспективе ГИС "Водоохранные зоны" может пополняться за счёт включения в неё дополнительных тематических слоёв (затопление и подтопление территорий, загрязнение подземных вод, хозяйственное зонирование прибрежных территорий и др.).
Одним из примеров расширения возможностей ГИС "Водоохранные зоны" является её дополнение трёхмерной триангуляционной моделью рельефа территории, создаваемой в среде ArcView (рис. 3). Анализ этой модели по углам наклона и экспозиции позволяет проводить расчёт стока с прибрежных территорий, имеющих наибольшую гидрологическую
значимость на водосборе.
Рис. 3. 3D вид территории г. Барнаула
При работе с ГИС "Водоохранные зоны" на рабочих местах пользователей перспективно использование программы МарМо ProViewer. Это простое и удобное приложение для открытия, отображения и осуществления ограниченного круга действий с таблицами и рабочими наборами МарМо. Оно позволяет специалисту просматривать необходимые слои данных и автоматизировано производить разнообразные статистические и математические расчеты (площади, периметры, оверлейные операции).
Рассмотренные технологические приёмы были использованы при проектировании ВЗ и ПЗП рек Обь (в границах Алтайского края), Катунь (Чемальский район Республики Алтай), Киргизка (ЗАТО Северск Томской области). Данные проекты прошли экологическую экспертизу и утверждены органами государственной власти.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Водный кодекс Российской Федерации. Официальный текст. - М: Изд. группа "ИНФРАМ КОДЕКС", 1996. - 112 с.
2. Об утверждении Положения о водоохранных зонах водных объектов и их прибрежных защитных полосах: Пост. Прав. РФ от 23 ноября 1996 г. № 1404 // Рос. газ. -1996. - 11 дек. - С. 4.
3. Об утверждении Методических указаний по проектированию водоохранных зон водных объектов и их прибрежных защитных полос: Приказ МПР России от 21.08.1998 г. № 19S.
4. Макет проекта водоохраной зоны водного объекта и его прибрежной защитной полосы // Г АРАНТ - справочная правовая система
5. Антипов А.Н., Федоров В.Н. Ландшафтно-гидрологическая организация территории. - Новосибирск, 2000. - 254 с.
6. Кормаков В.И., Жерелина И.В., Стоящева Н.В., Поляков А.А. Методические подходы к проектированию водоохранных зон и прибрежных защитных полос на урбанизированных территориях (на примере г. Барнаула) // Использование и охрана природных ресурсов в России: Бюллетень МПР. - 2004. - №2. - С. 55-60.
© А.А. Поляков, И.В. Жерелина, Н.В. Стоящева, 2005
