Введение к работе
Актуальность темы исследования. Современная и прогнозируемая напряженная геоэкологическая ситуация в регионах России, связанная с деградацией окружающей среды и истощением природных ресурсов, значительно затрудняет практическую реализацию стратегии устойчивого (сбалансированного эколого-экономического) развития территорий. В связи с интенсивным природопользованием усиливаются негативные экологические, социальные и экономические последствия неконтролируемой хозяйственной деятельности. Так, в Центральном Черноземье в результате антропогенного воздействия развиваются процессы эрозионной деградации земель речных водосборов (бассейновых геосистем), приводящие к повышению экологической опасности территорий и значительному экономическому ущербу.
Для целенаправленного управления геоэкологическим состоянием территорий речных водосборов в рамках бассейновой концепции требуется разработка методических аспектов геосистемного анализа экологических проблем устойчивого природопользования. Основное противоречие этих проблем связано с ухудшением качества окружающей среды, с одной стороны, и необходимостью использования природных ресурсов для экономического роста, с другой стороны. Наибольшая трудность многоаспектного описания проблемной экологической ситуации в бассейновых геосистемах связана с получением агрегированной информации о природных и антропогенных процессах, приводящих к ухудшению качественного состояния и снижению природно-хозяйственной значимости территорий речных водосборов. Поэтому научная задача диссертации, заключающаяся в разработке методического аппарата геоинформационно-аналитической поддержки принятия управленческих решений по устойчивому природопользованию на основе агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий бассейновых геосистем,является актуальной.
Объект исследования - водосборы средних и малых рек Воронежской области как управляемые бассейновые геосистемы.
Предмет исследования - геоэкологическое состояние бассейновых геосистем.
Цель исследования - совершенствование методического обеспечения геосистемно - бассейнового подхода к управлению устойчивым природопользованием на основе агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий речных водосборов.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи исследования:
1. Усовершенствовать методику графо-аналитического подхода к комплексному природно-хозяйственному районированию (картированию) исследуемой территории на основе многомерной классификации речных водосборов по напряженности геоэкологической ситуации.
2. Усовершенствовать методику нормативного подхода к построению
интегральных критериев экологической опасности территорий бассейновых
геосистем.
3. Разработать геоинформационно-аналитические технологии,
реализующие многовариантный подход к моделированию агрегированной
геоэкологической оценки деградации территорий речных водосборов для
управления устойчивым природопользованием в бассейновых геосистемах.
4. ' Апробировать разработанные модели агрегированной
геоэкологической оценки территорий для стратегического планирования
устойчивого природопользования на примере геосистемного анализа
проблемной эрозионно-экологической ситуации, на речных водосборах
Воронежской области.
Область исследования. Содержание диссертационной работы соответствует паспорту специальности 25.00.36 - Геоэкология (Науки о Земле, географические науки) по следующим пунктам области исследований: 1.14. Моделирование геоэкологических процессов; 1.16. Геоэкологические аспекты устойчивого развития регионов; ,1.17. Геоэкологическая оценка территорий. Современные методы геоэкологического картирования, информационные системы в геоэкологии. Разработка научных основ государственной экологической экспертизы и контроля.
Методы исследования. Методологической основой работы является геосистемный анализ экологических проблем устойчивого природопользования в условиях деградации окружающей среды. Для решения задач диссертационной работы использовались качественные и количественные методы эколого-географических исследований: сравнительно-географический; районирования; картографический; математико - географического моделирования; геоинформатики; анализа многомерных геоданных; экспертных оценок; принятия решений при многих критериях; компьютерного эксперимента.
Информационную базу исследования составили фондовые материалы, электронные тематические карты и космоснимки на изучаемую территорию, литературные источники и Интернет-ресурсы. . Сбор, обработка и анализ геоданных о современном геоэкологическом состоянии речных водосборов Воронежской области производились с использованием стандартных программно-инструментальных средств MS Excel, Statistica, Matlab, ArcGIS и оригинального программного обеспечения для построения интегральной оценки экологической опасности территорий бассейновых геосистем.
Достоверность результатов работы достигается корректной постановкой решаемых задач агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий речных бассейнов, репрезентативностью фактических гсоданных, использованием апробированного математического аппарата, согласованностью полученных результатов с экспериментальными и ранее проведенными эколого-географическими исследованиями.
Научная новизна исследования заключается в том, что:
1. Разработана усовершенствованная методика комплексного природно-
хозяйственного районирования (картирования) исследуемой территории,
которая отличается совместным использованием качественных и
количественных методов классификации речных водосборов по напряженности
геоэкологической ситуации, а также наличием рекомендаций по
содержательному анализу и интерпретации результатов компьютерного
моделирования.
2. Разработана «нелинейная» модификация методики построения
интегрального критерия экологической опасности территорий речных
водосборов, отличающаяся от известных тем, что позволяет измерять степень
соответствия геоэкологического состояния бассейновых геосистем
нормативным требованиям к качеству окружающей среды и обеспечивает
поддержку принятия управленческих решений по стратегическому
планированию устойчивого природопользования.
3. Разработаны геоинформационно-аналитические технологии
многовариантного моделирования агрегированной геоэкологической оценки
деградации территорий бассейновых геосистем, на основе которых построены
современные комплексная карта интенсивности развития эрозионных
процессов и интегральная карта эрозионной опасности земель речных
водосборов Воронежской области, а также апробированы модели принятия
эффективных управленческих решений по стратегическому планированию
устойчивого природопользования на водосборе р.Богучар в пределах
Воронежской области.
Практическая значимость работы определяется возможностью использования в практике природоохранных органов и проектных организаций методического аппарата и геоинформационно-аналитических технологий агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий речных водосборов при разработке схем комплексного использования и охраны природных ресурсов и целевых экологических программ.
Апробация и внедрение результатов работы. Основные научные положения, теоретические и практические результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на: Всероссийской научно-практической конференции «Геоинформационное картографирование в регионах России» (Воронеж, 2009 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в авиационных комплексах и системах. Гидрометеорологическое обеспечение. Экологическая безопасность и мониторинг» (Воронеж, 2009 г.); III Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий» (Астрахань, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Проблемы экологии в современном мире в свете учения В.И. Вернадского» (Тамбов, 2010 г.); Международной научной конференции «ИнтерКарто/ИнтерГИС-16. Устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт» (Ростов-на-Дону, (Россия), Зальцбург (Австрия), 2010 г.);
6 I
Всероссийской научной конференции «Инновации в геоэкологии: теория, практика, образование» (Москва, 2010 г.); IV Международной научно-практической конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2010 г.); IV Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий» (Астрахань, 2011г.).
Электронные тематические карты экологической опасности земель речных водосборов, созданные с помощью геоинформационно-аналитических технологий агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий, использованы Воронежским филиалом ФГУП «Южное аэрогеодезическое предприятие» при разработке Интерактивной карты Воронежской области. Отдельные результаты диссертации внедрены в учебный процесс при подготовке военных специалистов по дисциплинам «Геоинформационные системы» и «Экология» на 1 факультете гидрометеорологическом Военного авиационного инженерного университета (г. Воронеж), а также использованы при выполнении следующих плановых НИР: 1. Разработка геоинформационно-аналитических техн ологий комплексного картирования территорий для экологического и гидрометеорологического мониторинга»: отчет о НИР / ВАИУ (г. Воронеж); рук. Умывакин В.М.; отв. исполн. Пахмелкин А.В. -Воронеж, 2010. - 69 с. - № ГР 1607899; 2. Разработка компьютерных технологий интегральной оценки гидрометеорологической и экологической безопасности природно-техногенных систем: отчет о НИР / ВАИУ (г. Воронеж); рук. Умывакин В.М.; отв. исполн. Пахмелкин А.В. - Воронеж, 2011. -75 с.-№ГР 1608734.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 2 статьи в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Общий объем публикаций - 4,75 п.л., из них авторский вклад - 85%. Список научных работ приведен в конце автореферата.
Основные положения, выдвигаемые на защиту в виде следующих результатов диссертационной работы:
1. Усовершенствованная методика графо-аналитического подхода к
комплексному природно-хозяйственному районированию обследуемой
территории по напряженности геоэкологической ситуации в бассейновых
геосистемах, апробированная при построении комплексной оценочной карты
интенсивности развития процессов эрозионной деградации земель на речных
водосборах Воронежской области.
2. Модифицированная методика нормативного подхода к интегральной
оценке экологической опасности территорий бассейновых природно-
хозяйственных геосистем, апробированная при построении частных и
интегральной оценочных карт эрозионной опасности земель речных
водосборов Воронежской области.
3. Геоинформационно-аналитические технологии агрегированной
геоэкологической оценки деградации территорий бассейновых геосистем для
стратегического планирования устойчивого природопользования,
апробированные при эколого-экономическом обосновании инвестиций в
комплекс программных водорегулирующих противоэрозионных мероприятий
на водосборе р. Богучар в Воронежской области.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть диссертационной работы изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка, 10 таблиц и библиографию из 194 наименований, в том числе 12 научных работ автора диссертации.
