Ландшафтно-экологическое картографирование

Интерпретация результатов проводится путем сравнения данных анализов с фоновыми концентрациями тех же элементов в аналогичных почвах и почво-грунтах ландшафтов-аналогов, расположенных заведомо вне зон техногенного воздействия. При этом определяют поэлементные показатели концентрации и суммарные показатели концентрации.

2.6 КОМПЛЕКСНОЕ  ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ

Задачей комплексного экологического картографирования является одновременное отображение географической среды (ландшафтов), в которой происходит взаимодействие и развиваются экологические отношения между природными и социально-экономическими системами; техногенных и антропогенных воздействий и реакций среды на них; экологического состояния элементов природной среды. При этом объектом картографирования может быть как современное, так и прошлое (в определенный момент времени) или будущее (в рамках принимаемых сценариев развития) состояние среды. Исключительная сложность комплексного экологического картографирования обусловлена, прежде всего, множественностью характеристик, которые требуется принимать во внимание. Практически задача комплексного экологического картографирования решается путем создания атласов и серий взаимосвязанных карт экологического содержания либо составлением отдельных комплексных карт, содержание которых включает в минимально допустимом объеме все перечисленные элементы. В атласах и сериях карт преобладающая часть объема приходится на карты, характеризующие состояние отдельных компонентов среды, что было рассмотрено в предыдущих разделах. Атласное картографирование обычно опирается на результаты комплексных исследований (нередко проводимых специально) и позволяет глубоко и всесторонне охарактеризовать экологическую обстановку на территории. Однако выводы из всесторонней характеристики, включающие сравнительные оценки и обычно вызывающие наибольший общественный и практический интерес, следует представлять на отдельной обобщающей карте. Поэтому особенности комплексного экологического картографирования наиболее полно раскрываются в создании комплексных экологических карт. В настоящее время выделяется три разновидности комплексных экологических карт:

• инвентаризационные,
• инвентаризационно-оценочные,
• комплексные оценочные.

На инвентаризационных картах показываются элементы природной среды (природные зоны, ландшафтные районы, ландшафты) и характер их использования (сельское и лесное хозяйство и др.), а также источники техногенного воздействия на них — города, предприятия, транспортные магистрали, иногда с характеристикой объемов и структуры отходящих от них выбросов и сбросов. На инвентаризационно-оценочных картах добавляется (нередко за счет сокращения других элементов содержания) характеристика реакции среды на техногенные воздействия на нее. Оценки носят приближенный, качественный характер и основываются главным образом на биоиндикационных данных (состояние лесов, лугов и т.п.) или, реже, на материалах опробования геокомпонентов. На комплексных оценочных картах основным элементом содержания становятся оценки экологических ситуаций, которые могут характеризовать состояние как отдельных геокомпонентов, так и среды в целом. При этом под экологической ситуацией понимается сочетание различных, в том числе позитивных и негативных, с точки зрения проживания и состояния здоровья человека, условий и факторов, создающих определенную экологическую обстановку на территории, разной степени благополучия или неблагополучия.

3 ГИС В ЭКОЛОГИЧЕСКОМ КАРТОГРАФИРОВАНИИ

Возникшие в последнее время экологические проблемы ставят новые задачи перед картографией. Для их решения требуется современное геоинформационное обеспечение, позволяющее оперативно реагировать на любые изменения в окружающей среде. Первые карты, основанные на ГИС-технологиях, начали появляться в 90-ых годах 20го века. Тогда была начата значительная работа по преобразованию аналоговой информации общегеографических, топографических и тематических карт в цифровой вид. Параллельно разрабатывались и оригинальные компьютерные карты, они создавались в геоинформационных центрах, а так же соответствующих профильных организациях и ведомствах. Именно компьютерные тематические карты являются сопровождением многих экологических исследований, программ и проектов. В последнее десятилетие прогрессирующе быстро создаются геоинформационные системы экологического содержания, в большинстве своем имеющие практическую ориентацию, содержащие серии взаимосогласованных карт и многоплановые базы данных, позволяющие в оперативном режиме проводить анализ экологической ситуации и способствующие принятию эффективных управляющих решений.

Экологические ГИС разрабатываются как на административно-территориальные единицы (регионы, крупные промышленные центры, административные районы), так и на локальные объекты, часто потенциально относящиеся к объектам экологического неблагополучия (горнодобывающие и нефтегазодобывающие предприятия). Развитые ГИС включают в автоматизированные картографические системы, базы картографических данных, аналитико-моделирующие блоки. Основные особенности геоинформационного картографирования – автоматизация, системность, целенаправленность, оперативность и многовариантность. Геоинформационное картографирование – это, прежде всего, системное, серийное создание и использование карт, ориентированное на конкретные задачи управленческого характера. Структура, содержание и сюжеты карт в ГИС многоплановы, подходы к их составлению отражают используемую программную среду, целевую изученность объекта картографирования и технические возможности создателей.

Особенно применение ГИС эффективно в эколого-географическом картографировании городов. Ведь город – это особенная экологическая система, которая отличается не только концентрацией и составом загрязнений, но и большим числом параметров, в том числе, связанных с социальной сферой. Для этого требуется создание комплексной системы, как всех видов загрязнения, так и их воздействия на социум. Поэтому, для мониторинга экологического состояния городов всё чаще и чаще используется ГИС, которая позволяет создать динамическую систему, способную обрабатывать большие объёмы пространственной и атрибутивной информации и представлять её в нужном, для конечного пользователя, виде. ГИС может использоваться для разработки научно-обоснованных рекомендация по экологически ориентированному природопользованию; для определения природоохранных мер, включая ограничение и прекращение тех или иных воздействия на городскую среду и население; для экологической экспертизы проектов строительства различных объектов и территориального развития города; для принятия решений в управленческой деятельности городских и районных природоохранных структур; при планировании и реализации различных хозяйственных, медицинских, санитарно-технических, природоохранных мероприятий, а также для решения научных и учебно-воспитательных задач.

На современном этапе развития геоинформационные экологические карты представляют собой системы, которые могут использоваться как для изготовления печатных атласов, так и для создания ГИС, нацеленных на наблюдение за экологической обстановкой и своевременном предупреждении экологических проблем. Как пример можно привести Пермскую экологическую ГИС. В её рамках создано более 20 тематических слоёв, таких как состояние природной среды, загрязнение атмосферного воздуха, состояние поверхностных водоёмов, радиационная обстановка, социально-гигиенический мониторинг и медико-экологический мониторинг.   Создание геоинформационной экологической карты проходит в несколько этапов, которые осуществляются с помощью специализированного программного обеспечения.

На первом этапе подготавливается картографическая основа. Она представляет собой набор тематических слоев, которые, во-первых, содержат исходную информацию для моделирования (расположение источников загрязнения, рельеф, ландшафт), во-вторых, отражают информацию, необходимую для анализа результатов и получения окончательной карты загрязнения. На этом этапе определяются размеры области, соответствующие поставленной задаче. Подготавливается база данных по источникам загрязнения. Производится привязка данных к карте.

Второй этап включает в себя непосредственную подготовку к моделированию. Поскольку данные о метеорологических полях, рельефе и свойствах подстилающей поверхности представляют собой неоднородные по пространству величины, для численного моделирования загрязнения, которое проводится, как правило, на некоторой регулярной сетке, непрерывные по пространству данные такого типа приводятся к дискретному виду. Для этого необходимая информация представляется в виде грид – тем (grid), которые получают в результате обработки исходных векторных слоев. На этом этапе подготовки данных привлекаются современные инструменты ГИС, позволяющие автоматизировать процессы трансформации и генерализации первоначальной информации на карте.

Третий, завершающий этап, включает в себя проведение расчетов по модели. Рассчитанные поля концентрации загрязняющих веществ представляются в виде гридов. На этом этапе производится окончательная обработка результатов и получение карт оценки или прогноза загрязнения.

4 ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ  КАРТОГРАФИРОВАНИЕ

Ландшафтно-экологическое картографирование (ЛЭК) является ветвью комплексного эколого-географического картографирования. Основная задача ЛЭК – отображение состояния природных и природно-антропогенных ландшафтов в целях экологической оценки как целостного природного образования и как среды обитания его биоты и человека. Основные принципы ЛЭК: региональность и территориальная дифференциация, комплексность, учет экологического потенциала ландшафта, ландшафтная индикация. Особое внимание уделяется разработке экологических критериев оценки состояния ландшафтов. Подчеркивается важная роль геоинформационных технологий в ЛЭК [2].  

Основу ландшафтно-экологического картографирования береговой зоны моря составляют карты донных природных комплексов (ландшафтные карты). При их составлении используются материалы дистанционных съемок с самолетов и космических носителей, комплекс морских и подводных исследований. Ландшафтные карты береговой зоны моря позволяют выявлять природные комплексы разного таксономического ранга, устанавливать их пространственные связи, сходство и различие; представляют объективную основу для районирования и классификации.

Ландшафтные карты, отображая синтез компонентов природы, могут быть использованы в качестве основы для создания серии специальных карт. Из сопоставления с ней карт фаций современных морских осадков и геоморфологической видно, что многие контуры имеют тесную связь с подводными урочищами. Совпадение контуров отражает реально существующие в донных природных комплексах взаимосвязи компонентов ландшафта.

Картографирование фаций современных морских осадков. Различные типы современных морских осадков (современные морские геологические фации) имеют тесную связь с природными комплексами, определяют характер бентоса и хорошо опознаются в процессе дешифрирования аэроснимков морского дна. Аэроснимки помогают выделить различные фациальные зоны современного осадкообразования: зону абразии и активного воздействия гидродинамических процессов, зону прибрежной аккумуляции и активного вдольберегового перемещения наносов, зону неустойчивой аккумуляции и слабого перемещения наносов, зону устойчивой аккумуляции осадков.

Иногда по аэроснимкам представляется возможным установить источники поступления осадочного материала в море: речной сток, абразия, деятельность грязевых вулканов и т.п. В результате дешифрирования выделяются и наносятся на карту

Геоморфологическое картографирование. На аэроснимках хорошо дешифрируются основные морфологические типы подводного рельефа, а также элементарные формы и даже микроформы. Дешифрирование позволяет описать их внешний вид, размеры, особенности распространения, а также определить их влияние на формирование донных биоценозов. Тесная связь рельефа с остальными компонентами подводных ландшафтов позволяет определять в результате дешифрирования вещественный состав, степень цементации и другие особенности коренных пород, образующих разнообразные формы абразионно-скульптурного рельефа, состав рыхлых отложений в пределах распространения аккумулятивного рельефа, выявлять основные рельефообразующие процессы, устанавливать связь рельефа с геологической структурой и современными тектоническими движениями, изучать следы трансгрессий и регрессий и современную работу моря, устанавливать происхождение и возраст рельефа. Повторная аэросъемка помогает выявлять основные моменты динамики рельефа, а также давать картографическое изображение эволюции контура берега.

На геоморфологических картах, составленных на основе дешифрирования аэроснимков, отображаются основные особенности рельефа береговой зоны моря. В пределах прибрежной полосы суши особенно хорошо дешифрируются различные комплексы древних абразионных и аккумулятивных террас, древние береговые линии, контуры древних дельт, дюны, песчаные косы и т.п.; на основании анализа аэроснимков могут быть выявлены и показаны на геоморфологических картах различные типы берегов. На морском дне аэроснимки помогают выделять различные типы подводного рельефа: абразионно-скульптурный, равнины абразионно-аккумулятивного выравнивания, равнины волновой аккумуляции и т.п. Кроме того, в результате дешифрирования аэроснимков на карту наносятся такие формы рельефа и их комплексы, как подводные долины, подводные аккумулятивные валы, гидробарханы, подводные конусы грязевых вулканов, отдельные скульптурные гряды и т.п. Примером геоморфологической карты морского дна может служит карта, составленная на основе дешифрирования аэроснимков и морских работ.

В силу большого объема обработки данных и сложности задач комплексное картографирование береговой зоны моря должно опираться на эффективные технологии. В настоящее время они связываются с разработкой и внедрением разного рода геоинформационных систем (ГИС), в том числе интегрированных ГИС, синтезирующих методы обработки традиционных ГИС с дистанционными методами.

На базе ГИС могут создаваться электронные геоэкологические атласы. База данных таких атласов включает серии карт, а также разнообразную количественную, графическую, текстовую и иллюстративную информацию. По требованию пользователя листы атласа выводятся на экран дисплея или выдаются в виде твердой копии.

Учитывая важность картографического метода в комплексе ландшафтно-экологических исследований, сформулируем критерии, совокупность которых определяет требования к данному виду работ.

Первое требование – биоцентризм. Экологическими могут называться только такие карты, на которых показано состояние биоты. Другие факторы окружающей среды показываются на них лишь в том объеме, который необходим для характеристики условий обитания организмов, в том числе и человека. Объектом экологического картографирования часто является растительность. Фитоэкологические карты наиболее полно отражают связи растительности с условиями обитания и могут использоваться для индикации параметров окружающей среды.

Второе требование – антропоцентризм. Ландшафтная экология рассматривает человека, население, человечество не только в качестве источника разрушения природы, но и жертвы воздействия как неизменной (стихийные процессы, бедствия), так и в особенности изменяемой им же самим природы.