Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Теоретические основы геоэкологического мониторинга природных и антропогенных ландшафтов на основе данных дистанционного зондирования Земли 10
1.1 Геоэкология и ее место в современной системе наук 10
1.2 Определение и основные понятия геоэкологического мониторинга 11
1.3 Классы природных и антропогенных ландшафтов 14
1.4 Дистанционные методы зондирования и их использование в геоэкологическом мониторинге 16
1.5 Характеристика и анализ материалов на объект исследования 18
1.6 Выявление недостатков и предложение пути решения для их устранения на основе применения дистанционных методов зондирования в геоэкологическом мониторинге 24 Выводы по главе 1 26
Глава 2 Факторы и процессы формирования природных антропогенных ландшафтов горного массива Загрос Западного Ирана 28
2.1 Влияние географических и климатических особенностей горного массива Загрос 28
2.2 Анализ топографических характеристик природных и антропогенных ландшафтов горного массива Загрос 32
2.3 Климатические особености горного массива Загрос 33
2.4 Почвенно-растительный покров горного массива Загрос 34
2.5 Установление недостатков выполненных исследований по материалам данных дистанционного зондирования в геоэкологическом мониторинге и предложение их решения на территорию горного массива Загрос 37
Выводы по главе 2 40
Глава 3 Основные причины изменения природных и антропогенных ландшафтов горного массива Загрос 42
3.1 Анализ влияния климатических условий на трансформацию природных и антропогенных ландшафтов горного массива Загрос в течение 1951-2010 годов 42
3.2 Анализ влияния изменения численности населения на трансформацию антропогенных ландшафтов горного массива Загрос 53
3.3 Анализ вляния топографических параметров горного массива Загрос на трансформацию природных и антропогенных ландшафтов 55
Выводы по главе 3
Глава 4 Разработака методики геоэкологического мониторинга природных и антропогенных ландшафтов Западного Ирана на основе данных дистанционного зондирования Земли 61
4.1 Разработка методики применения спектральных и вегетационных ин дексов в геоэкологическом мониторинге 61
4.1.1 Методики полевых исследований и собранных данных на территорию тестовых площадок горного массива Загрос 61
4.1.2 Сбор и анализ космических снимков Landsat 5 и 8 на территорию горного массива Загроса 64
4.1.3 Предварительная обработка космических снимков Landsat горного массива Загрос 65
4.1.4 Выбор оптимальных спектральных и вегетационных индексов для дешифрирования космических снимков на территорию горного массива Загрос 83
4.1.5 Дешифрирование космических снимков Landsat на основе выбранных спектральных и вегетационных индексов для территории горного массива Загрос 91
4.1.6 Точность создания тематических карт на основе предложенной методики применения спектральных и вегетационных индексов для дшифрирования космических снимков Landsat 91
4.2 Оценка деградационной опасности районов горного массива Загрос 93
4.2.1 Устанавление влияния климатических параметров на трансформацию природных и антропогенных ландшафтов 103
4.2.2 Устанавление влияния изменения численности населения на трансформацию антропогенных ландшафтов 104
4.2.3 Выявление тенденции и интенсивности трансформации природных и антропогенных ландшафтов на территории горного массива Загрос за 1985-2015 гг 108
4.3 Предложенные мероприятия по стабилизации природных и антропогенных ландшафтов на территории горного массива Загрос 111
Выводы по главе 4 115
Заключение 117
Список литературы 121
- Влияние географических и климатических особенностей горного массива Загрос
- Анализ влияния климатических условий на трансформацию природных и антропогенных ландшафтов горного массива Загрос в течение 1951-2010 годов
- Выбор оптимальных спектральных и вегетационных индексов для дешифрирования космических снимков на территорию горного массива Загрос
- Выявление тенденции и интенсивности трансформации природных и антропогенных ландшафтов на территории горного массива Загрос за 1985-2015 гг
Влияние географических и климатических особенностей горного массива Загрос
Иран находится в восточной части северного полушария, на юго-западе Азии, и считается одной из стран Среднего Востока [171]. Территория Ирана характеризуется преобладанием аридных ландшафтов с широким распространением пустынь, опустыненных и сухих степей, наличием огромных бессточных областей. В силу большой площади и положения на стыке трех крупных фитогеографических подзон (Гирканской, Загросской и Ирано-Туранской) растительный покров Ирана характеризуется большим разнообразием – как таксономическим, так и ландшафтным. Большую часть территории страны занимает Иранское нагорье [68; 76; 82].
Гидрология Ирана. Из-за аридности климата в Иране нет больших рек, а вследствие того, что горы охватывают собой по периметру всю страну, большая часть водных потоков имеет внутреннее направление. В Иране можно выделить четыре основных водных бассейна: Каспийское море, Персидский залив, Оманское море и озеро Орумийе [111; 113; 118; 171].
Климат Ирана на его большей части территории носит субтропический, континентальный характер, с жарким летом, холодной на севере и теплой на юге зимой. Над территорией страны господствующее направление ветров северо-западное и северное, а в горах Иранского Азербайджана – западное. Континентальность усиливается с запада на восток, чему способствует расположение горных цепей [112;116]. Наветренные склоны гор увлажнены, внутренние плато безводны. Лето здесь очень жаркое. Средние июльские температуры колеблются от + 25 до +32, поднимаясь в отдельные дни до +45 и даже +50 [87; 88]. Но в отличие от Центральной Азии на Иранском нагорье жаркое лето не сменяется холодной зимой, хотя в этот период нагорье оказывается временами в потоке холодных воздушных масс отрога азиатского антициклона. Такие вторжения холодного воздуха могут вызвать снегопады, метели, иногда довольно сильные понижения температуры воздуха, но в целом зима на Иранском нагорье довольно мягкая. За исключением горных районов, особенно на северо-востоке, средние температуры января здесь обычно положительные. В Южно-Каспийской низменности сухие субтропики замещаются полувлажными [114; 115; 171].
В целом в Иране можно выделить 4 крупных природных района (рис. 3), или экорегиона, общая схема которых приведена на рисунке 2: 1 - Центрально-Иранские пустынные нагорья; 2 - лесостепи Эльбурса; 3 - ЮжноИранская Нубийско-Синдская пустыня; 4 - лесостепи Загроса. Схема взята из Zohary (1973) [165].
1. Самый крупный район - Центральный и Восточный Иран (внутренняя часть Иранского нагорья и пустынные горы восточного Ирана) — наиболее засушливый район Ирана, на значительном протяжении лишённый растительного покрова, характеризующийся засоленными межгорными впадинами и пустынными равнинами. На севере этого района располагается гигантская впадина Деште-Кевир с широким распространением лугово-солончаковых ландшафтов [133; 134; 178].
2. Северный Иран (часть Армянского нагорья на западе, СевероИранские горы и Прикаспийская низменность) - горный, наиболее увлажнённый, район со сложным сочетанием полувлажных субтропических (гиркан-ских) и пустынно-степных ландшафтов. В пределах Армянского нагорья поднимаются потухшие вулканы Себелан (4821 м) и Сехенд (3707 м), по северо-западной границе Ирана с Турцией идет Курдистанский хребет. В составе Северо-Иранских гор выделяются горного массива Эльбурс (высочайшая вершина – Демавенд, 5604 м), Копетдаг (гора Хезармесджед, 3117 м) и Нишапурские горы (3314 м). К северному подножию Эльбурса примыкает узкая полоса Южно-Каспийской низменности, которая протягивается вдоль берега моря на 640 км, при этом ширина ее не превышает 40 км. В некоторых местах береговую линию от подножья Эльбурса отделяет 2 км. На северо-западе в состав Иран входит часть Кура-Араксинской низменности, на северо-востоке – Горганская равнина [178].
3. Южный Иран включает в себя горы южного Ирана с развитием бэдлэндов - «дурных земель» и пустынными ландшафтами со скудной дре-весно-кустарниковой растительностью, а также приморские низменности с преобладанием тропических пустынь. Южно-Иранские горы включают в себя Мекранские горы (высота до 2260 м), наполовину расположенные в Пакистане, наполовину в Иране. Вдоль южного побережья Ирана вытянута пустынная равнина Гермсир (Гермезир, Дештестан) - полоса прибрежных пустынь шириной около 80 км вдоль берегов Оманского залива и Ормузского пролива, в Иране и Западном Пакистане, которая представляет собой наклонную пролювиальную равнину, переходящую в приморскую низменность, местами заболоченную. Климат региона тропический [155; 156].
4. Горы юго-западного Ирана (Загрос) с лесными и кустарниковыми ландшафтами сухих субтропиков. Горный массив Загрос (высшая вершина Зердкух, 4548 м) составляют северо-западную и центральную части краевой дуги Иранского нагорья (до меридиана Шираза). К ним с запада примыкает часть обширной Месопотамской низменности – Хузестанская равнина, идущая вглубь иранской территории на 120-89-160 км и имеющая высоту 3-5 м над уровнем моря. Вдоль большей части побережья Персидского и Оманского заливов равнин как таковых нет, поскольку Загрос доходит непосредственно до береговой линии.
Леса, на долю которых приходится немногим более 1% территории страны, приурочены лишь к узким полосам внешних склонов окраинных гор (Эльбурса, Загроса) и к более влажным тенистым ущельям в соседних с ними областях [23; 43; 142]. Лесные ресурсы являются жизненно важными ресурсами для каждой страны и планирование их использования в различных климатических зонах играет очень важную роль [33; 125]. Леса гор Загрос играют, прежде всего, защитную роль, 40% поверхностных вод Ирана аккумулируется в области Загроса, которые обеспечивают водоснабжение нескольких рек в Иране, жители этих районов живут за счет подачи воды из этих рек [81; 117].
Нами в диссертационном исследовании рассмотрена провинция Луре-стан на западе Ирана, расположенная в средней части гор Загрос, 60% провинции имеет уклон выше, чем 12%. Вся Провинция Лурестан расположена в бассейнах рек Karkheh и Dez. Современный Лурестан занимает площадь примерно 30 000 кв. км, с населением в 1 716 527 человек, административным центром провинции Луристан является торговый город Хорремабад, который является также и важным сельскохозяйственным центром. Около 85% от площади провинции Лурестан составляет горный массив Загрос и примерно 23% от площади провинции составляют леса - 885000 га, которые считаются частью дубовых лесных массивов западного Ирана, приблизительная их площадь – 75000 га. В горном массиве Загрос леса с высоким уровнем биоразнообразия, растительного покрова, почв, физико-географические условия сформировали экосистемы и это разнообразие [22].
Учитывая, что провинция Лурестан играет важную роль в социальном, экономическом и экологическом развитии страны, а с другой стороны, с учетом текущего состояния использования лесов и роста населения, что привело в свою очередь к сокращению площади лесов и снижению их плотности, возникает сотрая необходимость в долгосрочном планировании их использования для сохранения баланса между антропогенным воздействием и природной средой [21].
Анализ влияния климатических условий на трансформацию природных и антропогенных ландшафтов горного массива Загрос в течение 1951-2010 годов
Изменения климата с точки зрения масштаба времени, традиционно принято разделять на геологические, исторические и современные [45]. В последнем случае речь идет об исследуемом отрезке не менее 10 лет [39]. Для выявления климатических изменений проводится сравнение характеристик климата за разные отрезки времени [13]. Наиболее часто подвергается анализу средняя годовая температура воздуха и количество годовых осадков, что особенно актуально, например, для прогноза гидрологического режима, продолжительности отопительного периода и т.п. Для оценки сельского хозяйства, наряду с этими параметрами, имеют большое значение также изменения, происходящие втечение года. Такие изменения интересны также с точки зрения возможного прогноза изменения ландшафтной структуры региона [2; 5; 6; 7].
Для достижения поставленной цели получены таблицы, в которых представлена месячная температура воздуха и осадков за 1951-2014 гг. с метеостанции Хоррамабад и по полученным данным рассчитаны показатели, отражающие суммы активных и летних температур (более +10С и +15С соответственно), количество осадков за период с активными температурами и осадки за холодный период (с исследуемой метеостанции нет периодов с температурами ниже 0С, даже зимой все измеренные температуры были выше 0С). Эти данные в дальнейшем использованы для вычисления условий увлажнения периода активной вегетации – коэффициента увлажнения Н. Н. Иванова [24; 179].
Исходные и расчетные показатели обработаны по стандартной статистической программе: получены средние месячные и годовые значения указанных метеорологических и климатических параметров; их экстремальные значения и стандартное отклонение. Для оценки изменчивости климатических условий, наряду с традиционными статистическими показателями, применялась аппроксимация на основе линейного и полиноминального трендов. В первом случае выявляется направленность тренда, во втором – периодичность изменения. Для сглаживания рядов применялось также осреднение параметров по пятилетним отрезкам. Данные методы традиционно используются при анализе климатических условий [11, 179].
Изменения величины месячной и годовой температуры воздуха в пределах метеостанции Хоррамабад за 1951-2014 гг. иллюстрируют таблица 6 и рисунок 5.
«Как видно из расположения точек по полю графика, чаще всего однонаправленные изменения температуры воздуха (повышения или понижения) отмечаются на протяжении 2-3 (например, 1959-1962 гг.), реже 3-4 лет (1992-1996 гг.). Опять же через указанные промежутки времени тенденция изменяется на противоположную (то есть короткий период увеличения температуры компенсируется столь же коротким периодом ее снижения)…» [179].
Кроме этого, отмечается резкая смена температуры от отметки ниже, чем средняя, к отметке выше, чем средняя, например, в 1971 г. средняя годовая температура составляла 17,7С (выше средней), в 1972, 16,5С (ниже средней), а в 1973 г. температура была больше средней многолетней 18,1С (17,2С). Линейный тренд иллюстрирует снижение температуры воздуха от начала анализируемого ряда к его концу, а полиноминальный указывает на некоторую цикличность процесса изменения температуры воздуха [179].
Примерно до начала второй половины 1960-х годов заметен скачкообразный рост средней годовой температуры воздуха, как указано самые большие значения температуры в переделах этих годов. Затем она уменьшалась примерно с такой же амплитудой колебания до первой половины 1990-х годов. Видно, что самые низкие значения температуры в переделах этих годов существуют. Начиная с конца двадцатого века, начиналось второе колебание, и средняя температура воздуха еще раз увеличилась.
«…На фоне среднегодовой температуры значительно изменились температуры отдельных месяцев и сезонов года. Наиболее существенное увеличение температуры произошло в период с января по апрель – на 0,6-0,9С. Принципиальные изменения произошли в январе и апреле. В январе температура повысилась на 0,8С и стала выше 0С, то есть фаза традиционной зимы в январе перестала быть обязательной. В апреле среднемесячная температура повысилась на 0,9С и составила 10,1С, то есть в этом месяце в последние годы начинается активная вегетация…» [11]. Для уменьшения влияния высокочастотной составляющей данные, характеризующие термические условия, были усреднены по 5-летним отрезкам (табл. 7) [179].
Такое усреднение также позволяет сравнить современные термические условия с теми, что были раньше и, таким образом, получить ответ на вопрос об «уникальности» потепления последних лет [24; 179].
Колебания годовой температуры воздуха иллюстрируют, что за исследуемый период чаще отмечалась ситуация, когда годовая температура за три последовательных 5-летных периода одинаково была выше, ниже или равно среднемноголетней (1956-1970, 1981-1995, 1996-2014 гг., соответственно она была выше, ниже и равно). Наиболее существенно она понижалась в 1981-1985, 1985-1990 и 1991-1995 гг., однако в эти относительно прохладные периоды одни и те же месяцы вносили разный вклад, хотя температура во всех месяцах понижалась: в 1981-1985 гг. [11]. Наиболее холодными были январь, февраль и декабрь, но температура больше опускалась в октябре на 2,3С ниже нормы, также она была ниже и в других месяцах кроме апреля. В 1986-1990 гг. во всех месяцах отмечались температуры ниже среднемесячных, но понижалась наиболее в июне на 1.9, который считается одним из самых жарких месяцев, в исследуемом регионе. Точно также с 1991-1995гг., температура во всех месяцах понижалась и больше всего в мае и июне - на 1,9С.
Близким к среднемноголетним температурам были 1951-1955, 1971-1975, 1996-2000, 2001-2005, 2006-2010, 2011-2014 гг., то есть середина анализируемого временного ряда, когда температура колебалась +-0,2С. Однако и в эти годы величина отклонения месячных и сезонных температур довольно высока – до +2С и более [11, 179]. При этом в 1951-1955гг., хотя отклонение равно 0С, заметно, что прохладные и жаркие месяцы вносили разный вклад, например, отмечалось понижение и повышение температуры жарких и прохладных месяцев, но в результате средняя температура этого периода была равна среднемноголетним температурам, то же самое происходило для других указанных периодов с колебанием температуры +-0,2С.
В период 1956-1960, 1961-1965, 1966-1970, 1976-1980 гг. температуры были выше среднемноголетних. Вклад разных месяцев в повышение годовой температуры также неоднороден. Так, в первый временной отрезок произошло увеличение температуры воздуха во всех месяцах до 1,1С (за исключением февраля, в котором температура не изменилась) [11, 179].
В 1961-1965 гг. среднемесячная температура была выше на протяжении 11-ти месяцев до 1,9С в феврале, который считается одним из самых прохладных месяцев, в исследуемом регионе (за исключением января). В 1966-1970 гг., больше остальных 5-летных периодов средняя температура увеличивалась на 1,3С. Среднемесячная температура была выше на протяжении 12 месяцев, без исключения. Самое большее колебание температуры месяцев происходила в периоде до 2,8С в декабре и в меньшей степени до 2,5С в январе, которые также считаются прохладными месяцами, исследуемого региона. Средняя температура в период 1966-1970 гг. относительно среднемноголетней температура увеличивалась только на 0,5С. Среднемесячная температура была выше на протяжении 11 месяцев до 1,6С (за исключением октября).
Изменение величины годовых осадков метеостанции Хоррамабад иллюстрируют таблица 8 и рисунок 6.
Выбор оптимальных спектральных и вегетационных индексов для дешифрирования космических снимков на территорию горного массива Загрос
Дешифрирование аэрокосмических снимков в геоэкологическом мониторинге играет огромную роль для получения качественной и достоверной информации. Существует большое количество способов обработки снимков, но на данном этапе необходимо сделать выбор и обосновать его. В некоторых из проведенных исследований использован метод контролируемой классификации для дешифрирования космических снимков, так как заранее было известно какие объекты находятся на снимке, но такие условия не всегда возможны [20; 24; 44]. Для решения данной проблемы в диссертационном исследовании автором предложен метод дешифрирования космических снимков, основанный на использовании вегетационных и спектральных индексов, который позволяет легче и более точнее получать нужные результаты.
Вегетационный индекс (ВИ) – «…это показатель, рассчитываемый в результате операций с разными спектральными диапазонами (каналами) ДДЗ, и имеющий отношение к параметрам растительности в данном пикселе снимка…» [55]. Эффективность ВИ определяется особенностями отражения, эти индексы выведены, главным образом, эмпирически.
Основное предположение по использованию ВИ состоит в том, что некоторые математические операции с разными каналами ДЗЗ могут дать полезную информацию о растительности. Это подтверждается множеством эмпирических данных. Второе предположение – это идея, что открытая почва на снимке будет формировать в спектральном пространстве прямую линию (т.н. почвенная линия). Почти все распространенные вегетационные индексы используют только соотношение красного и ближнего инфракрасного каналов, предполагая, что в ближней инфракрасной области лежит линия открытой почвы. Подразумевается, что эта линия означает нулевое количество растительности (http://gis-lab.info/qa/vi.html) [167]. Vegetation Index NDVI. Нормализованный разностный ВИ (Normalized Difference VI, NDVI) - впервые описан в 1973 году Rouse и коллегами, но концепция была представлена еще в 1969 году Kriegler и коллегами. Чаще всего, при упоминании понятия «вегетационный индекс», имеют ввиду индекс NDVI. Одно из его преимуществ состоит в том, что его значения изменяются в пределах от -1 до +1, в отличие от индекса ratio vegetation index (RVI) (Jordan. C. F. 1969) [80]. NDVI (Rouse. 1974) [123] определяется как NIR + RED , (5) где NIR - отражение в ближней инфракрасной области спектра; RED - отражение в красной области спектра.
Согласно формуле, плотность растительности в определенной точке изображения равна разнице интенсивностей отраженного света в красном и инфракрасном диапазоне, деленной на сумму их интенсивностей.
Параметры индекса:
- изовегетационные линии сходятся в начале координат;
- наклон почвенной линии равен единице, и она проходит через начало координат;
- индекс может принимать значения от -1 до +1. Для растительности индекс NDVI принимает положительные значения, обычно от 0.2 до 0.8 (Rouse. 1973).
Хотя этот индекс не очень чувствителен в случае разреженной растительности, его порог чувствительности к разреженности растительности равен 30%, он обладает широким динамическим диапазоном и хорошей чувствительностью к изменениям растительности, что делает его достаточно универсальным для исследования и выделения растительности от других объектов на изображениях, поэтому данный индекс также выбран для наших исследований. Почвенный вегетационный индекс (Soil Adjusted VI, SAVI) был введен Huete в 1988 году. Индекс представляет собой нечто среднее между относительными и перпендикулярными индексами. Изовегетационные линии не являются параллельными и не сходятся в одной точке. Исходно формулировка индекса была основана на измерении отражения хлопка и пастбищной травы на темной и светлой почвах, и эмпирическом уточнении фактора L, до тех пор, пока индекс не начинал выдавать одинаковый результат для разных типов почв. В результате получился относительный индекс, где точка пересечения изолиний не является точкой «0». Точка пересечения должна находиться в квадранте отрицательных значений в Red и NIR, что приводит к тому, что изовегетационные линии являются более параллельными в области положительных Red и NIR, чем в случае Ratio Vegetation Index (RVI) (Jordan C. F., 1969), NDVI (Rouse, 1973) и Infrared Percentage Vegetation Index (IPVI) (Crippen 1990) [56; 80; 123; 167].
Huete в своих исследованиях в 1988 г. представил теоретические основы этого индекса, построенные на простом излучательном переносе, что сделало этот индекс одним из самых теоретически обоснованных. С другой стороны, теоретические вычисления дают существенно различающийся корректирующий фактор L для LAI = 1 (0.5) вместо эмпирически найденного (0.75). Показано, что корректирующий фактор может варьироваться от 0 - для очень плотных областей, до 1 - для очень разреженных областей. В большинстве приложений, для промежуточных плотностей растительности используется стандартное значение 0.5 (Huete 1988) [77].
SAVI рассчитывается по формуле (Huete 1988) [77]: где, L - корректирующий фактор, диапазон значения которого варьируется в пределах [0;1]. Значение L, равное 0, соответствует индексу наибольшего облиствения, равное 1 - для наименьшего, оптимальное значение L = 0.5С; L+1 - множительный фактор, присутствующий в SAVI и MSAVI и приводящий к тому, что их значения варьируют от –1 до 1, введен для того, чтобы свести эти индексу к виду NDVI при L, стремящемся к 0 (Huete 1988)
Параметры индекса: относительный индекс; изовегетационные линии сходятся в квадранте отрицательных значений Red и NIR; почвенная линия имеет наклон 1 и проходит через точку «0»; возможные значения: –1..1.
Данный индекс использован в наших исследованиях, потому что его порог чувствительности к разреженной растительности равен 15%, что является хорошим вариантом для работы с выбранными нами территориями.
Вегетационные индексы применяются для выделения растительности на снимке с использованием отражательной способности земных покровов ближнего инфракрасного (ИК) и красного диапазонов. При всем своем разнообразии большей частью вегетационные индексы для территорий с разреженным растительным покровом работают очень плохо. Huete et al. (1985) и Elvidge and Lyon (1985) показали, что почвенный фон сильно влияет на индексы – если он яркий, то значение индекса будет меньше, если фон темный, то индекс будет больше. Elvidge and Lyon (1985) [61; 153] показали, что многие фоновые материалы (почва, камни, растительный покров) сильно варьируют в красном – ближнем инфракрасном диапазоне, и это может сильно изменять индекс.
Для решения этих проблем более эффективным методом является применение анализа спектральных смесей. С целью определения нового вегетационного индекса с высокой точностью дешифрирования антропогенных и природных ландшафтов горного массива Загрос на основе их спектральных отражательных характеристик, наряду с полевыми исследованиями и данными дистанционного зондирования (Landsat), использовались также результаты визуального дешифрирования снимков высокого разрешения в Google Earth. На основе этого ресурса были отрисованы разные тестовые участки: открытой почвы; территории низкой степени плотности размещения деревьев в древостое; территории средней и высокой степеней плотности размещения деревьев в древостое; сельскохозяйственные угодья; селитебные территории, травяной покров (рис. 15).
Рисунок 15 - Типы тестовых участков района исследования Для тестовых участков на основе спектральных кривых, были определены: средние значения спектральных отражательных характеристик в разных спектральных каналах; отношение каналов ближнего инфракрасного и красного каналов; средние значения вегетационных индексов NDVI и SAVI (табл.14).
Выявление тенденции и интенсивности трансформации природных и антропогенных ландшафтов на территории горного массива Загрос за 1985-2015 гг
В диссертационном исследовании разные типы ландшафтов автором были классифицированы на природные и антропогенные, но в основное внимание было сосредоточено на изменении ландшафтов в течение времени с целью определения территорий, находящихся под угрозой геоэкологической деградации с 1985 по 2015 годы. Поэтому используя данные ландшафтных карт (рис. 23), разделены границы каждого из природных и антропогенных ландшафтов и разработаны карты трансформации ландшафтов в течение этого времени (рис. 30). 1- открытая почва (1985), 2- с низкой степенью плотности размещения деревьев в древостое (1985), 3- со средней и высокой степенью плотности размещения деревьев в древостое (1985), 4- травяной покров (1985), 5- селитебные территории (1985), 6 – сельскохозяйственные угодья (1985))
Для определения интенсивности трансформации ландшавтов в течение времени, Жи Ли (2013) [158] предложил рассчитать скорость изменения ландшафтов по формуле (18): где Ki - скорость изменения ландшафтов; Ub и Ua - области природных и антропогенных ландшафтов в начале и в конце периода исследования и T - время продолжительности исследования.
Скорость изменения ландшафтов, таким образом, определяется как площадь изменения в год, положительные значения относятся к восходящему тренду, а отрицательные значения относятся к нисходящему тренду. В таблице 28, показаны площади измененных и неизмененных ландшафтов и скорость их трансформации с 1985 по 2015 гг.
Изменения растительного покрова. В период 1985-2015 гг., доминирующими типами землепользования в горном массиве Загрос и в административном центре Лурестан городе Хоррамабад были древостои, сельскохозяйственные угодья, селитебные территории и травяной покров, на долю которых приходилось около 50% всей площади. Две основные тенденции существовали в изменениях земельного покрова [27; 28; 29; 30; 31]. Уменьшение сельскохозяйственных угодий, территорий со средней и высокой степенью плотности размещения деревьев в древостое и территорий со средней и высокой степенью плотности размещения деревьев в древостое на 2,15, 19.14 и 16.53 км2, соответственно; в то же время на селитебных территориях, травяной покров и открытая почва увеличились на 19,32, 13,67 и 4,8 км2, Изменения в каждом типе земельного покрова были под влияним двух процессов: преобразование в другие типы и преобразование из других типов. Например, площадь селитебных территорий, преобразованных из других видов земельного покрова (21,55 км2,) была больше, чем селитебные территории преобразованные в другие типы (2,24 км2,). С точки зрения изменения площадей, природные и антропогенные ландшафты меняются в порядке селиитебные территории древостои с высокой и средней плотностью деревьев в древостое древостои с низкой плотностью деревьев в древостое травяной покров открытая почва сельскохозяйственные угодья. Однако, скорость изменения была в обратном порядке, селитебные территории древостои с высокой и средней плотностью деревьев в древостое травяной покров сельскохозяйственные угодья древостои с низкой плотностью деревьев в древостое открытая почва. В целом, селитебные территории больше других типов изменились в Хоррамабаде, почти в три раза.
На основе степени изменения растительного покрова и антропогенных влияний, изменения ландшафтов были разделены на 7 классов:
1. Не изменённые.
2. Слабо изменённые.
3. Нарушенные.
4. Сильно нарушенные.
5. Антропогенные-сельскохозяйственные.
6. Антропогенные-урбанизация.
7. Улучшенные (табл.29).
Ниже приводятся предложенные уточнения этой классификации:
1. Неизменённые – к этому классу относится территория, на которой ландшафты с течением времени не изменяются и селитебные территории преобразуются в открытую почву.
2. Слабо изменённые – к этому классу относится территория, на которой ландшафты, с точки зрения растительного покрова, ухудшаются на одну степень, поэтому сельскохозяйственные угодья преобразуются в открытую почву или древостои с низкой плотностью деревьев в древостое в травяные покровы.
3. Нарушенные – к этому классу относятся территории, на которых ландшафты с точки зрения растительного покрова ухудшаются на две степени, поэтому травяные покровы и древостои с низкой плотностью преобразуются в открытую почву или древостои преобразуются в древостои с низкой плотностью или в травяные покровы.
4. Сильно нарушенные – к этому классу относятся территории, на которых ландшафты, с точки зрения растительного покрова, ухудшаются на три степени, поэтому, древостои преобразуются в открытую почву.
5. Антропогенная урбанизация – к этой группе относятся территории, на которых процесс урбанизации происходил с течением времени и поэтому другие типы ландшафтов преобразуются в селитебные территории.
6. Интенсивное сельское хозяйство – к этой группе относятся территории, на которых процесс ведения сельского хозяйства происходил в течение всего времени, то есть другие типы ландшафтов преобразуются в сельскохозяйственные угодья.
7. Улучшение – к этому классу относятся территории, на которых ландшафты, с точки зрения растительного покрова улучшаются.
Далее используя данные таблицы 30 и ландшафтные карты, разработаны карты измнения геоэкологического состояния в течение 1985-2015 гг. (рис. 31).
Используя карты классов изменения ландшафтов горного массива Загрос в течение 1985-2015 гг., были рассчитаны площади каждого класса (табл. 30).
Результаты классификации тенденции трансформации природных и антропогенных ландшафтов горного массива Загрос показывают, что примерно 51.77% площади изучаемой территории не изменились, а 26% нарушались. Антропогенные параметры включая антропогенную урбанизацию и интенсивное сельское хозяйство влияли на 8,41% изучаемой территории. Далее в этом исследовании с целью стабилизации геоэкологического состояния природных и антропогенных ландшафтов горного массива Зогрос, предложены современные реабилитационные системы. Эти системы выбраны учитывая геоэкологические особености изучаемого района, тенденции изменения ландшафтов.