Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Антропогенная трансформация ландшафтов: теоретические основы и факторы воздействия 9
1.1 Общие теоретические подходы к изменению ландшафтов под влиянием человека 9
1.2 Природные условия и ландшафты Астраханской области 12
1.2.1 Географическое положение 12
1.2.2 Геологическое строение 13
1.2.3 Рельеф 14
1.2.4 Внутренние воды 17
1.2.5 Климаг 18
1.2.6 Ландшафты 20
1.2.6.1 Волго-ахтубинская пойма. 21
1.2.6.2. Волжский дельтовый район. 22
1.2.6.3. Ильменно-бугровой район. 22
1.2.6.4. Богдинско-каскунч аьсский район. 23
1.2.6.5. Приволжский район. 23
1.2.6.6. Волго-сарпинский район 23
1.3 Факторы антропогенной трансформации ландшафтов Астраханской области 28
1.3.2 Геоэкологическое районирование 57
ГЛАВА 2. Оценка использования земель на основе данных дистанционного зондирования 58
2.1 Физические основы дистанционного зондирования Земли 58
2.2 Использованные данные дистанционного зондирования Земли 60
2.3 Подгоювка данных ДЗЗ к дешифрированию и интерпретации 63
2.4 Дешифрирование данных ДЗЗ 71
2.4.1 Визуальное дешифрирование объектов на терри тории АО 71
2 4.2 Изучение процессов пастбищной дигрессии в пустынной и полупустынной зонах территории АО 74
ГЛАВА 3. Анализ антропогенной трансформации природной среды с использованием геоннформационного маїематико-картографического моделирования 89
3.1 Гсоинформационное моделирование 90
3.1.2 Геоинформационные системы 96
3.2. Изучение антропогенной трансформации іерритории АО с использованием элементов многомерных методов статистического анализа и ГИС-технологий98
3.2.1 Гсоинформационное моделирование антропогенной трансформации территории АО 99
3.2.2 Определение весовых коэффициентов видов использования земель 103
3.2.3 Анализ геоинформациопной модели 105 3.3 Картографирование коэффициента антропогенной трансформации ландшафт ов АО 122
3.3.1 Построение шкал картограмм 122
3.3.2 Геоэкологическое зонирование территории АО 126
Заключение 136
Литература 139
- Природные условия и ландшафты Астраханской области
- Факторы антропогенной трансформации ландшафтов Астраханской области
- Визуальное дешифрирование объектов на терри тории АО
- Гсоинформационное моделирование антропогенной трансформации территории АО
Введение к работе
Актуальность проблемы. Астраханская область — уникальный по своим природным, историческим и культурным ресурсам регион на южных границах Российской Федерации. На территории области располагаются природные комплексы полупустынной и пустынной зон, а также уникальные интразональные ландшафты Волго-Ахтубинской поймы и Дельты р. Волга. Ведутся разработки месторождений нефти и газа (включая уникальное Астраханское газоконденсатное), идёт добыча соли на оз. Баскунчак, многочисленны месторождения строительных материалов, активно эксплуатируются биоресурсы, ландшафты используются для различных видов рекреации. Существуют планы эксплуатации коридора «Север - Юг» для перевозок транзитных грузов из стран бассейна Индийского океана и Персидского залива через Иран, Каспийское море, Россию в страны Северной и Восточной Европы с объемом транзита грузов до 40-50 млн. тонн. Эти факты создают предпосылки для дальнейшей активизации деятельности человека на территории Астраханской области и, соответственно, увеличения антропогенного давления на природную среду. Так как степень нарушения природных компонентов ландшафта в значительной мере влияет на степень удовлетворения человеческих потребностей, для установления эколого-хозяйственного баланса территории и планирования эколого-экономического развития необходима разработка алгоритмов оценки антропогенной трансформации ландшафтов с использованием геоинформационного математико-картографического моделирования.
Цель исследования — разработать и апробировать на территории Астраханской области алгоритм оценки антропогенной трансформации ландшафтов на основе структуры использования земель с применением геоинформационного математико-картографического моделирования.
Для достижения цели, были поставлены следующие задачи:
Изучение структуры землепользования и определение основных видов использования земель Астраханской области;
Выявление и анализ факторов трансформирующих ландшафты Астраханской области и экспертное оценивание их по степени влияния на территорию;
Проведение дешифрирования и интерпретации снимков с различных космических аппаратов для выявления структуры использования земель и факторов антропогенной трансформации ландшафтов Астраханской области;
Выполнение геоинформационного математико-картографического моделирования территории Астраханской области и статистического анализа полученных данных;
Разработка и формализация алгоритма оценки степени антропогенной трансформации территории с применением многомерных статистических методов и апробирование разработанного алгоритма при изучении ландшафтов Астраханской области;
Обоснование геоэкологического зонирования территории по степени антропогенной трансформированности ландшафтов, с выделением наиболее и наименее напряженных участков;
Выполнение геоэкологического анализа территории и разработка на основе ГИС-технологий карты «Геоэкологическое зонирование территории Астраханской области по степени антропогенной трансформации ландшафтов» и «Распределение коэффициента напряженности эколого-хозяйственного состояния по ландшафтным выделам на территории Астраханской области».
Объектом исследования являлись ландшафты Астраханской области.
Предмет исследования — территориальная структура антропогенной трансформации ландшафтов на изучаемой территории.
Основные положения, выносимые на защиту:
Современное состояние ландшафтов Астраханской области определяется видами их хозяйственного использования, как сложившимися исторически (добыча биоресурсов, выпас скота, сенокошение, земледелие), так и возникшими в последнее время (интенсивная разработка запасов нефти, природного газа и конденсата). В процессах антропогенной трансформации важную роль играет уничтожение естественного растительного и почвенного покрова, уменьшение биоразнообразия, снижение плодородия почв (засоление, аридизация), снижение продуктивности пастбищ, нарушение геологической основы ландшафтов, нерациональное использование биоресурсов и ресурсов рекреации, качественное изменение естественной структуры ландшафта при застройке, прокладке коммуникаций, масштабной добыче полезных ископаемых;
Алгоритм оценки антропогенной трансформации ландшафтов на основе регулярно-ячеистой модели пространственных данных включает в себя последовательность логических и математико-статистических операций позволяющая на основе разнородной пространственной информации получать обобщенные оценки антропогенной трансформации ландшафтов, для геоэкологического зонирования территории;
Геоэкологическое зонирование выявило 6 зон различной степени трансформации ландшафтов на территории Астраханской области. Площадь земель с высокой антропогенной трансформацией (70% территории Астраханской области или 33 500 кв.км) превышает почти в 2,5 раза площадь земель с умеренной антропогенной трансформацией (30% или 14 000 кв.км), что указывает на существенный дисбаланс структуры землепользования и природопользования.
Карты «Геоэкологическое зонирование территории Астраханской области» и «Распределение коэффициента напряженности ЭХС по ландшафтным выделам на территории Астраханской области» адекватно отражают пространственную структуру антропогенной трансформации ландшафтов Астраханской области.
Методология и методы исследований. Работа выполнена на основе теоретических и методологических положений, разработанных в географии, картографии, дистанционном зондировании, геоинформатике, геоэкологии Л.С. Бергом, А.Г. Исаченко, Н.А. Солнцевым, Ф.Н. Мильковым, С.Н.Сербенюком, А.М. Берлянтом, Ю.Ф.Книжниковым, В.С. Тикуновым, Б.И. Кочуровым, А.В. Антиповой, Н.А. Богдановым и др.
В соответствии с поставленной целью и задачами в работе были использованы как традиционные географические методы исследования (сравнительно-описательный, статистический, экспертного оценивания, картографический, системный подход), так и математические методы в комплексе с геоинформационными. Работа выполнена на базе компьютерно-реализованных технологий (геоинформационных, статистических, математических).
Фактический материал. В основе диссертационной работы лежат литературные, статистические, справочные, картографические материалы (в печатной и электронной форме), данные дистанционного зондирования Земли, данные о природных условиях, ресурсах, инфраструктуре, геоэкологическом состоянии территории Астраханской области полученные из Министерств и ведомств Астраханской области (Министерства промышленности транспорта, связи, науки и технологий, Министерства по топливно-энергетическому комплексу и природным ресурсам, Министерства строительства и дорожного хозяйства, Министерства экономического развития); Российской государственной библиотеки, Областной научной библиотеки им. Н.К. Крупской (Астрахань), библиотеки Астраханского государственного университета; Института мировых ресурсов, Международного социально-экологического союза, Центра охраны дикой природы, Некоммерческого партнерства "Прозрачный мир", Государственного предприятия Астраханской области «Научно-исследовательский геоинформационный центр», University of Maryland.
Научная новизна исследования:
-
-
-
Впервые проведено геоинформационное математико-картографическое моделирование ландшафтов Астраханской области в геоэкологическом аспекте на основе анализа топографических электронных карт и дешифрирования космических снимков среднего и высокого разрешения на базе регулярно-ячеистой модели пространственных данных;
Впервые проведено геоэкологическое зонирование территории Астраханской области на основе геоинформационной модели и составлены карты «Геоэкологическое зонирование территории Астраханской области» и «Распределение коэффициента напряженности эколого-хозяйственного состояния по ландшафтным выделам на территории Астраханской области»;
Проведён анализ различных методических подходов к получению оценок антропогенной трансформации ландшафтов и разработан алгоритм такой оценки с применением методов многомерной статистики;
Практическая значимость. Основные положения работы могут служить научным обоснованием программы сбалансированного развития территориальной структуры хозяйства на территории Астраханской области (планирование размещения мест добычи полезных ископаемых, полей, пастбищ, рекреационных объектов и зон и т.д.). Также могут быть использованы при планирования мероприятий по восстановлению природной среды, проектированию размещения ООПТ.
Представленные в диссертации материалы имеют научно-справочный характер и могут быть использованы при проектировании новых экологически сбалансированных территориальных систем и диверсификации ранее созданных хозяйственных структур.
Материалы диссертационного исследования использовались автором при разработке рабочих программ и лекционных курсов по дисциплинам «Экологическое картографирование», «Геоинформационное картографирование», «Основы геоинформатики и создание ГИС».
Достоверность полученных результатов обусловлена использованием качественных исходных данных (векторные картографические материалы, аэрокосмические снимки), применением современных способов сбора, обработки и анализа фактического материала на основе геоинформационных технологий и системного подхода к изучению объекта исследования.
Личный вклад автора заключается в сборе, систематизации и анализе фактических материалов, обработке космических снимков и векторных карт, создании с помощью комплексного применения электронных таблиц, геоинформационных и статистических программных продуктов оригинальных карт масштаба 1:2 000 000. В процессе работы был разработан алгоритм оценки антропогенной трансформации ландшафтов, определена степень антропогенной трансформации ландшафтов, выполнено зонирование территории Астраханской области по степени антропогенной трансформации ландшафтов.
Апробация работы и публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 9 работ в сборниках научно-практических конференций и научных журналах, в том числе 2 в журналах рекомендованных ВАК. Научные результаты и положения исследования были представлены на конференциях: Межд. научной конференции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2003, 2006); III Международной научной конференции «Россия и Восток. Обучающееся общество и социально-устойчивое развитие Каспийского региона» (Астрахань, 2005); V Научно-практической конференции с международным участием «Достижения фундаментальных наук в решении актуальных проблем медицины» (Астрахань-Волгоград-Москва, 2006); VIII Научной конференции по тематической картографии (Иркутск, 2006); Межд. конференции «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования» (Астрахань, 2007); Всеросс. (с междунар. участием) науч.-практ. конф. молодых ученых «Геоэкология и рациональное природопользование: от науки к практике»: (Белгород, 2007 г.).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, 3 глав, Заключения и Списка литературы, включающего 208 наименований. Общий объем работы составляет 159 страниц. Работа проиллюстрирована 12-ю таблицами, 46-ю рисунками, в том числе 4-я картами и картосхемами.
Автор выражает признательность научному руководителю, д.г.н., профессору Б.И. Кочурову за методическое руководство в проделанной работе и всех коллег, оказавших помощь и содействие в работе над диссертацией.
Природные условия и ландшафты Астраханской области
Астраханская область расположена на юго-западе России, в пределах северо-западной части Прикаспийской низменности, дельты Волги и в Волго-Ахтубипской пойме. Она занимает площадь в 44,1 тыс. км", что составляет примерно 0,3% всей территории Российской Федерации. Граничит с Волгоградской областью, Республикой Калмыкия и Республикой Казахстан. Область делится на 11 административных районов.
Территория Астраханской области имеет своеобразную конфигурацию. Протяженность с севера па юг более 400 км, а с запада па восток около 190 км. Северная граница области лежит на широте 4852 с.ш., а южная на 4531 с.ш. На территории АО расположены 6 городов — Астрахань, Ахтубинск, Зна-менск, Харабали, Камызяк, Нариманов: 12 поселков городского типа; более 400 населенных пунктов сельского типа. Административным центром области является город Астрахань, с населением около 500 тыс. человек. По данным переписи, всего в области проживает немногим более 1 млн. человек [12: 34, с. 14].
В тектоническом отношении Астраханская область входит в состав Прикаспийской сипсклизы, большая часть которой относится к докембрийскои складчатости с глубоким залеганием фундамента, а меньшая (юго-западная) — к верхнепалеозойской складчатости. Здесь проходит сочленение Русской и Прсдкавказскоп платформ. Современные контуры Прикаспийской впадины наметились в конце верхнего палеозоя — начале мезозоя (триаса), а формирование современного тектонического плана строения закончилось в палеогене. В неогенс-антропогене формируется Волго-Ахтубипская долина и дельта из синклинального прогиба. Прикаспийская низменность характеризуется проявлением солянокупольной тектоники. Активный рост соляных куполов связываюг с прсдюрсішм и предакчагыльским временем, но их движение продолжается и в настоящее врсмя[4, с. 9; 12; 48].
Рельеф области равнинный, с соляпо-купольными поднятиями. Большая часть области лежит ниже уровня океана. Абсолютные высоты поверхно-сш убывают от 15 — 20 м на севере области до (-28) м у побережья Каспийского моря. Самая высокая точка Астраханской области— гора Большое Богдо имеет высоту 149,6 м. На территории АО выделяют равнины, различные по возрасту и происхождению. Важную роль в развитии рельефа имели трансгрессии и регрессии Каспийского моря, особенно в течении последних 10 000 лет (5 стадий трансгрессий новокаспийского этапа в голоцене). В течение плейстоцена (последние 700 — 500 тыс. лет) уровень Каспийского моря претерпел крупномасштабные колебания в диапазоне около 200 м: от (-140) до (+50) м. В этот период в истории Каспия выделяют четыре этапа: бакинский, хазарский, хвалынский п новокаспийский []. В результате доминирующим типом рельефа на территории АО является морская аккумулятивная равнина, сформированная отложениями разного возраста — нижнехвалынскими, верхнехвалыпекими, новокаспийскими. Также существуют современные аккумулятивные равнины аллювиального и эолового происхождения, а также денудационная равнина [12; 116; 127; 104; 38].
На морской равнине распространены такие формы рельефа как бэров-ские бугры, ильмени, сухие ложбины, древние русла рек, солончаки. Уникальной формой рельефа морской равнины являются бэровскис бугры. Впервые эти формы рельефа были описаны в 1856 году академиком К.М. Бэром. В понижениях между буграми расположены многочисленные озера-ильмепи, как пресные, так и в различной степени минерализованные. До настоящего времени дискутируется вопрос об их происхождении [129; 137; 130; 17; 123].
На морской равнине широко развиты сухие ложбины стока. Их возникновение связано с размывом атмосферными осадками супесчаных отложений на участках поверхности, имеющих даже небольшой уклон. Ложбины имеют протяженность от метров до сотен метров и глубину до 1,5 м. К востоку от р. Ахтубы прослеживаются остатки палеорусел, возникших во время отступления хвалынского моря. В современном рельефе они выражены в виде ложбипо-образиых понижений, расположенных параллельно р. Ахтуба. Овражный рельеф развит в северной части области вдоль обрывистого правого берега р. Волги. Солончаки формируются в понижениях морской аккумулятивной равнины. Их возникновение связано с повышенной соленостью морских отложений, в силу чего ближайшие к поверхности грунтовые воды соленые. В условиях интенсивной испаряемости происходят перемещение солей в верхние горизонты и их засоление. Поверхность солончаков покрыта сверху тонкой соляной корочкой, разбитой многочисленными трещинами усыханпя.
Эоловые равнины широко распространены в южной части области по обеим сторонам от Волго-Ахтубинской поймы. В их рельефе представлены бугристо-грядовые закрепленные и полузакрепленные пески, барханы и котловины выдувания. Гряды формируются из отдельных песчаных бугров, соединенных между собой седловинами, и чередуются с понижениями, имеющими единую западную в северо-западную ориентацию. Эта ориентация объясняется влиянием восточных п юго-восточных ветров, господствующих в наиболее засушливое время года. К полузакреиленным пескам относят массивы, поверхность которых покрыта растительностью менее чем на 50%, а к закрепленным— от 50 до 80%. Помимо этого, наблюдается развитие участков активного развевания барханного типа. В плане барханы имеют серповидную форму и асимметричное строение: наветренный склон— более пологий, подветренный— крутой. Высота отдельных барханов достигает 10— 15 м. Образование барханных песков часто связано с полным уничтожением растительности, например при перевыпасе скота. Среди барханных песков встречаются котловины выдувания овальной формы, глубиной до 4 — 5 м. Их ориентация по большой оси совпадает с направлением господствующих восточных и юго-восточных ветров.
Факторы антропогенной трансформации ландшафтов Астраханской области
На территории АО сформировались 2 крупных группы ландшафтов: зональные полупустынной и пустынной зон и иптразопальиые Волго-Ахіубинской поймы и дельты р. Волга. Географические различия, в основном различный харакіер увлажнения этих территорий во многом определяет хозяйственную деятельность и условия проживания населения.
Ландшафтные комплексы аридных территорий, как правило, являюіся относительно простыми, в результате чего могут легко подвергнуться необратимым изменениям. Варианты хозяйственного использования этих территориїі достаточно ограничены и нерациональная деятельность человека по их освоению может вызвать многочисленные негативные последствия. Более широкий спектр хозяйственной деятельности на землях Волго-Ахтубинской поймы и дельты р. Волга определяет более высокие нагрузки и разнообразие негативного воздействия. Хозяйственная деятельность в зоне пустынь (земледелие и пастбищное животноводство, мелиорации, гидротехническое строительство) оказывает очень сильное воздействие на уязвимые природные экосистемы. Последствия антропогенного воздействия на природу этих районов четко отражаются на космических снимках [111; 194; 54].
Можно выделить несколько ведущих антропогенных факторов, связанных с видами землепользования на территории АО, которые определяют основные особенности изменения ландшафтов — это застройка территории (селитебная, транспортная), добыча полезных ископаемых, ірапснорг, сенокошение, выпас скота, пирогенный фактор, орошаемое земледелие, рекреационная нагрузка. Эти факторы определяют развитие наиболее характерных экологических проблем формирующих общин критический фон экологической обстановки в Астраханской области, а именно: техногенное нарушение среды, деградация почв и пастбищ, активные процессы эрозии, химическое загрязпениє, общее засоление почв, нарушение гидрологического и гидрохимического режима поверхностных вод, опустынивание территории, истощение рыбных запасов, природные очаги опасных инфекций [15; 27; 31; 41; 48].
Загрязнение среды. В течение многих лет экологическая обстановка в Астраханской области характеризуется как напряженная [2; 1]. Поступление загрязняющих пеществ в окружающую среду преимущественно связано с участками селитебной и промышленной застройки, местами прохождения транспортных коммуникаций, участками добычи природного сырья, местами активной рекреации. Помимо этого, происходит поступление загрязняющих веществ со стороны Волгоградской промышленной агломерации с водами р. Волга и воздушными массами. Реестр потенциально экологически опасных объектов области включает в себя 124 предприятия, основными из них являются: Астраханский газовый комплекс; ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть», осуществляющий бурение на шельфе Каспийского моря; ЗАО ПК «ЭКО+»— предприятие по переработке нефтесодержащих отходов; ООО «ЛУКОЙЛ — Астраханьнефтепродукт»— предприятие по хранению, переработке и транспортировке нефтепродуктов; объекты тепло- и энергоснабжения и другие [1]. Валовой суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников по АО в 2006 году составил 131,336 тыс. т/год, что на 8,787 тыс. т/год больше, чем в 2005 году. Основными источниками загрязнения атмосферы по г. Астрахани являются: автомобильный транснорг, строительство и производство строительных материалов, ЖКХ, электроэнергетика, металлообработка, нефтеперерабатывающая промышленность. В структуре выбросов загрязняющих веществ в атмосферу преобладает оксид углерода (46,3 тыс. т или 48,2%), на втором месте — сернистый ангидрид (42,3 тыс. т или 44%), па третьем — летучие органические соединения (ЛОС, объединяющие в своем составе 39 ингредиентов, 3,5 тыс. т или 3,6%о), на четвертом — окислы азота (1,65 тыс.т или 1,7%), па пятом - метан (1,2 тыс.т или 1,2%), па шестом - пыль серы (0,5 тыс. т или 0,5%). На остальные 33 ингредиента приходится 0,8% от суммарного объема выбросов (рис. 3).
Струклура выбросов загрязняющих веществ до АО (2006 г.) По данным мониторинга состояния атмосферы воздуха, проводимого Астраханским областным центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (АЦГМС), средняя концентрация диоксида серы, диоксида азота, сероводорода, монооксида углерода в г.Астрахани не превышала 1 ЦЦК. За период 2002-2006 тт. проявндась тенденция к снижению средних концентраций взвешенных веществ, диоксида серы, оксида азота, сероводорода, сажи. Средние концентрации растворимых сульфатов, оксида углерода, диоксида азота остались на прежнем уровне. Повысились средняя концентрация формальдегида, аммиака [2].
Вода р. Волга, поступающая из Волгоградского водохранилища, содержит в своем составе различные загрязняющие вещества. Помимо этого, источниками загрязнения вод р. Волги являются: речной транспорт, сельское хозяйство, сточные воды городов, а последнее время и нефтедобывающие предприятия. Вследствие этого их можно охарактеризовать как умеренно загрязненные, загрязненные и грязные. Загрязнение вод Нижней Волги от вышерасположенных регионов происходит нефтепродуктами, тяжелыми металлами, фенолами, синтетическими поверхностно-активными веществами. Рост загрязняющих веществ в донных отложениях отмечается ниже Волгограда и достигает максимальных значений в дельте [31; 135; 1]. Анализ статистической информации за последние годы свидетельствует о тенденции роста стока сульфатов антропогенного происхождения. Увеличение сульфатов в воде во время половодий фиксировалось в последние десятилетия [31; 157]. Также имеет место загрязнение минеральными удобрениями, что влечет за собой заражение и оскудение ихтиофауны, поражение древесной растительности поймы, обеднение видового состава бентоса [31].
Визуальное дешифрирование объектов на терри тории АО
Информация, полученная с К A Landsat-5, 7 широко распространена и используется для решения задач в самых различных областях пауки и практики. Дешифрирование снимков прибора ТМ/ЕТМ+ позволяет очерчивать границы раїіонов разной степени опустынивания, изучать структуру землепользования, создавать карты ландшафтной структуры, выполнять их количественный анализ с определением степени разнообразия, преобладания характерных размеров и форм, степени раздробленности, фрактальных размеров, описывать выявленные особенности структуры ландшафтов, изучать процессы (включая построение моделей с высоким прогностическим потенциалом) урбанизированно-промышленного использования земель населённых пунктов [206; 184; 168; 195; 196; 201]. Признаки, по которым распознаются объекты на снимках называют дешифровочными. Их принято делить на прямые и косвенные. Если свойства объекта находят непосредственное выражение в его изображении на снимке, то их называют прямыми дешифровочными признаками. К ним относят геометрические (форма, тень, размер), яркостные (цвет, спектральный образ и т.д.) и структурные (текстура, структура, рисунок) признаки . Косвенные признаки позволяют определить свойства объектов и картографировать объекты, не нашедшие прямого выражения на снимке. В их качестве обычно выступают прямые дешифровочныс признаки других объектов, которые называют индикаторами [91, с. 60, 74; 75, с. 116-117].
Населённые пункты. Нами выполнено визуальное дешифрирование населённых пунктов на территории Астраханской области. Основой послужил векторный слой масштаба Г.200 000 входящий в состав векторной топографической карты Астраханской области производства ООО «Дата+» [10]. Населённые пункты в степной зоне, как правило, хорошо визуально дешифрируются по цвето-тоновым и структурным признакам. Некоторые трудности возникали в пойменной и дельтовой зонах, где цвсто-тоновыс признаки менее информативны и основное значение приобретает структура.
Для селитебных земель характерна специфическая регулярная структура чередующихся элементов. На изображениях выражены линии улиц со строениями вдоль них. У городской застройки более чётко выражен рисунок улиц (рис. 18). Также при дешифрировании использовалась информация высокого разрешения из системы Google Earth, что позволило во многих случаях провести границы более точно [174].
Пахотные земли. Под данным параметром мы понимали вовлечённость, прошлую или настоящую, земель в выращивание сельскохозяйственных культур. Данные земли подвергались сельскохозяйственной обработке, включая распашку, воздействие сельскохозяйственной техники (проведение вспомогательных с/х работ, сбор урожая), обработку химикатами (удобрения, гербициды, инсектициды). орошение (для земель пустынной и полупустынной зоны) или обваловка и последующее орошение (для пойменных и дельтовых участков). Данный вид антропогенного воздействия довольно интенсивен и приводит к значительному изменениго естественного почвенного покрова. Земли, даже выведенные из с/х оборота долгое время остаются нарушенными, В полупустынной и пустынной зонах очень велик риск необратимой деградации почвенного покрова в связи с опустыниванием и засолением. Как дешифровочный признак мы использовали форму объектов в плане. А также закономерное сочетание таких объектов — поля образуют, как правило, прямоугольный рисунок, визуально легко дешифрируемый. Для них характерны прямолинейность и угловатость границ (рис. 19, рис. 20). Там, где используются круговые дождевальные установки, образуется специфический циркулярный рисунок (рис. 21).
Гсоинформационное моделирование антропогенной трансформации территории АО
Построение информационной модели геопространства было выполнено на основе регулярно-ячеистой модели пространственных данных. Операцион-по-территориалыюй единицей была выбрана регулярная пространственная квазиравновеликая ячейка прямоугольной формы. Модель была реализована в ГИС Мапинфо 8.0.
Система ностолмюй картографии Maplnfo 8.0 (Rus.). Maplnfo Professional — это программный продукт, позволяющий решать сложные задачи географического анализа, такие как создание районов, связь с удаленными базами данных, включение графических объектов в другие приложения, создание тематических карт, выявление тенденций и закономерностей в распределении данных и многое другое. Эта система широко используется для решения различных задач в области тематической картографии, геологии, медицины, земельного и градостроительного кадастра, навигации, для решения некоторых задач обработки космических снимков [121; 19; 47; 51; 87; 18; 62; 89]. Мапинфо поддерживает работу с векторным форматом данных (нетопологическим) и отображение растровых изображений (большинство распространенных форматов — tiff, jpeg, bmp, gif, psd и т.д., а также специальные форматы данных ДЗЗ, например MrSID или ECW). Большинство векторных форматов могут быть использованы в программе— либо открыты напрямую через диалог «Открыть таблицу», либо с помощью трансляции во внутренний формат с помощью дополнения «Универсальный транслятор». Данные электронных таблиц также легко доступны для использования. Могут быть открыты файлы форматов программ Excel (xls), Lotus 1-2-3 (wk ), dBase (dbf). Существует возможность получения информации из различных баз данных — MS Access, Oracle, Informix, dBase, MS SQL Server и некоторых других. Возможно хранение пространственной информации в базах данных. Для загрузки информации в базы данных существует специальная утилита— «Maplnfo EasyLoader». Для MS Access возможно прямое сохранение таблицы в формат базы данных (mdb-файл) с сохранением связей с пространственными объектами.
На территорию района работ была наброшена сетка квадратов со сюро-ной 5x5 км (средняя площадь ячейки сосіавляеі 25,03 км , стандартов отклонение 0,42). Технически модель представляет собой таблицу Maplnfo (tab-файл) содержащую множество полигональных объектов. В структуре файла содержалась также внутренняя система нумерации полигональных объектов по строкам (Row_Name) и колоннам (Col_Name), а также уникальный неповюряющийся индекс-счётчик на их основе (Description) (рис. 34). Исследуемые параметры рассчитывались для каждой элементарной ячейки и помещались в таблицу атрибутивных данных (формировали кортеж). Для получения информации о параметрах находящихся в виде полигонов или линий в векторных тематических слоях было необходимо провести несколько операций.
Структура таблицы записей файла модели Если объекты находились на слое топографической карты, каждый из них имел различный код классификатора, определяющий свойства объекта. Перед расчётом параметров для каждой ячейки выполнялся запрос к базе данных (таблице) слоя, для создания выборки и получения величины конкретного параметра в конкретной ячейке средствами Mapinfo, согласно критериям пространственного расположения (операторы «вложен в», «пересекает», «содержит»). Использовались пространственные (географические) функции, позволяющие рассчитать площадь объектов или длину. Функция Area (obj, sq km), возвращает площадь объекта в квадратных километрах (для полигональных объектов). Функция ObjectLen(ob), km), возвращает длину объекта в километрах (для объектов типа «линия» или «полилипия»).В табл. 5 представлен список использованных в работе параметров, а также источники данных для их получения.
Список параметров, использованных в работе
Определение весовых коэффициентов видов использования земель
Мы провели оценку используемых данных по степени влияния на ландшафт (определение «веса» параметров) экспертным методом. «Взвешивание» параметров представляет собой достаточно сложную проблему. Коэффициенты (веса, ранги) могут быть получены, например, на основе оценок одного или группы экспертов. Другим вариантом может быть получение весов на основе корреляции антропогенных факторов с каким-либо значимым (важным) параметром (например, с оценкой здоровья населения). Нами было выполнено определение весов для участвующих в анализе параметров методом опроса группы экспертов. В качестве группы экспертов выступали сотрудники и аспиранты кафедры географии и геоэкологии Астраханского государственного университета. Сущность метода экспертных оценок заключается в проведении экспертами интуитивно-логического анализа предложенных параметров с последующим оценкой и ранжированием суждений о степени влияния па ландшафт конкретного фактора. Далее следовала обработка результатов статистическими методами — обобщённое мнение экспертов определялось методом «средних рангов» М.Кэндалла. Суть метода заключается в следующем:
1. Мнения экспертов ранжируются (для приведения к единому виду — унификации использованных шкал и абсолютного размаха оценок);
2. Подсчитываются суммы рангов для каждого объекта;
Похожие диссертации на Геоэкологическая оценка антропогенной трансформации ландшафтов Астраханской области с применением геоинформационных систем и дистанционного зондирования
-
-
