Введение к работе
Актуальность разрабатываемой тематики обусловлена объективной необходимостью развития научно-методических основ и практических навыков применения космических методов в развивающемся геоэкологическом направлении географических исследований. Не меньшей значение тлеет социальная потребность в разработке оперативной системы космического мониторинга геоэкологической обстановки аридных территорий и особенно в зонах экологического бедствия. Актуально также создание научно-методических разработок по применению космических методов геоэкологических исследований для подготовки квалифицированных специалистов в указанной области. Возрос спрос на специалистов в области космического мониторинга на международном уровне в связи с кооперацией научных сил и ростом производственных мощностей. Первоочередное значение имеют исследования, обеспечивающие контроль катастрофически меняющейся геоэкологической обстановки, особенно в зонах экологического бедствия, а также координацию действий по борьбе с процессами опустынивания. Представляется актуальным применение космического мониторинга, при изучении удаленных от центров современной цкзилизации,
труднодоступных для проведения наземных съемок,малоизученных в географическом отношении обширных аридных пространств земного шара.
Основная цель диссертации заключается в разработке методов геоэкологического космического мониторинга современных ландшафтов аріодшх зон, включающей обоснование теоретических положе-ний, методологических подходов,методических приемов и практическое применение космических методов геоэкологических исследований при изучении, контроле и управлении природной средой в аридных зонах земного шара.
Цля решения данных вопросов в диссертации были поставлены следующие основные задачи :
в области разработки теоретических и методологических положений: составить классификацию и программу мониторинга, обосновать геоэкологический исторический системный подход к изучению современных ландшафтов, разработать типологическую, оценочную (геоэкологическую) и динамическую классификации современных ландшафтов;
в области развития научно-методических подходов: усовершенствовать методы дешифрирования пространственной и временной структуры и индикационных свойств ландшафтов, разработать принципы комплексного геоэкологического картографирования аридных территорий с использованием материалов космической съемки, на основе принципов эталонирования составить системы эталонов ландшафтов, природных и антропогенных комплексов, форм и процессов опустынивания, разработать методику изучения физико-географических аналогов при комплексных геоэкологических исследованиях по материалам космической съемки;
в области практической реализации геоэкологического подхода к изучению современных ландшафтов: провести комплексное картографирование отдельных аридных регионов умеренного, субтро— пического и тропического поясов, включающее составление карт современных ландшафтов, их многолетней динамики и черт истории формирования, процессов опустынивания, геоэкологической обстановки, мероприятий по борьбе с опустыниванием и ряда других о использованием космических снимков в сочетании о блоковый моделированием аридных геоэкоонмен, дать геоэкологическое обооноват-низ для выделения зон экологического бедствия в районах наследования.
Предметом защиты является геоэкологический исторический системный подход к изучении современных ландшафтов при осуществлении космического мониторинга аридных территории, включая зоны экологического бедствия.
Основные защищаемые положения:
-
Разработанные классификация и программы геоэкологического космического мониторинга свидетельству?:^ о правомерности.проведения . в его рамках фундаментальных, диагностических, дозорных, контрольных, прогнозных и проектировочных исследований современных ландсаФтов, природопользования и процессов опустынивания.
-
Геоэкологический исторический системный подход к изучении современных ландшафтов с помощью космических методов целесообразно проводить на базе синтеза элементов ландяафтного, экологического и исторического подходов, что позволяет осуцествлять космический мониторинг аридных регионов как единых исторически сложившихся геоэко-систем.
-
Для целей геоэкологического космического мониторинга'эффективна комплексная классификация современных ландшафтов, распознаваемых на космических снимках, включающая взаимосвязанные типологическую, оценочную /геоэкологическую/ и динамическую классификации. Данные классификации служат обоснованием систематизации и картографированию объектов исследования и выделению зон экологического бедствия.
-
Практическая реализация разработанных методов геоэкологического космического мошторинга осуществлена при комплексном геоэколо-о гическом картографировании районов исследования в аридных зонах умеренного /Приаралье, Кызылкум/, субтропического /Нижняя Месопотамия; Сирийская пустыня в Ираке/, тропического /Раджастхан в Индии, Намиб/ поясов. В основной пакет геоэкологических карт целесообразно включать фундаментальные карты современных ландшафтов, ландшафтно-гене-тических рядов; прикладные карты процессов опустынивания, геоэкологической оценки состояния ландшафтов, мероприятий по борьбе с опустыниванием; оперативные карты ритмических и динамических изменений
в ландшафтах.
5. Выделение зон экологического бедствия в аридных регионах
наиболее объективно на основании геоэкологической оценки состояния
ландшафтов с помощью комплексного картографирования и блокового мо
делирования геоэкологических ситуаций. В Приаралье, Кызнлкуме, Ниж
ней Месопотамии выделены современные и древние зоны экологического
бедствия и дана комплексная характеристика набора, степени и тенден
ций дальнейших нарушений природной среды в них.
Диссертация выполнена на базе материалов разно-, временных космических съемок с орбитальных станций "Салют" и "Мир", пилотируемых космических кораблей "Союз" в СССР и "Цже-минай" в США, картографического ИСЗ "Космос" в СССР и ресурсного ИСЗ "Ландсат" в США, метеорологических ИСЗ "Метеор", полученных в период с I9S5 по 1989 гг. в масштабах от 1:3 360 000 до 1:200 000. В основу работы положены проведенные по материалам космических съемок и другим источникам комплексные геоэко- логические исследования и результаты картографирования ключевых участков.
Принятая в диссертации методика комплексных геоэкологических исследований с применением материалов космических съемок включала развитие и использование существующих приемов дешифрирования и картографирования. Для целей дешифрирования проводился подбор пространственных, масштабных и временных рядов космических снимков; разработка дешифровочных признаков объектов исследования с использованием методов эталонирования; выделение пространственной и временной полиструктуры изображения; определение индикационных свойств географических объектов по космическим снимкам; дешифрирование исследуемых объектов, процессов и явлений; проверка результатов дсшфрирования на местности. Комплексное картографирование по космическим снимкам включало составление серий карт и схем дешифрирования. В его основу положено картографирование современных ландшафтов, их много летной динамики и эволюции. На ландшафтной основе составлялись карты процессов опустынивания, геоэкологической обстановки и мер по борьбе о опустыниванием. Па завершающем этапе проводился геоэкологический анализ серий карт на ключевые участки и сопоставление ао ним районов-аналоюв.
Научная новизна прослеживается во всех основных разделах диссертации. Разработаны методы геоэкологического коски- , чесного мониторинга современных ландшафтов аридных зон. Составлены классификация к программа мониторинга. Обоснован геооколо-гический исторический системный подход к изучению современных ландшафтов. Сформулирован и воплощен принцип комплексных геоэкологических исследоваїшй по последовательному ряду физико-географических моделей: космических снимков, карт или схем дешифрирования, блокохем функционирования и развития ландшафтных систем. Созданы оригинальные классификации современных ландшафтов: типо-
логическая, оценочная (геоэкологическая), динамическая. Предложен принцип выделения зон экологического бедствия на основе комплексной геоэкологической оценки территории. Развита методика дешифрирования пространственной и временной полиструктуры современных ландшафтов и процессов опустынивания по космическим снимкам. Составлены системы фотографических и графических эталонов природных и антропогенных комплексов, а такко процессов и форд опустынивания. Разработана и апробирована методика комплексных геоэкологических исследований районов-аналогов с использованием материалов космической съемки. Обоснован набор карт при комплексном геоэкологическом картографировании и созданы комплекты оригинальных геоэкологических карт зон экологического бедствия.
Апробация работы проводилась на 23, 29, 32, 36, 37, 39, 41 Конгрессах Международной Астрономической Федерации (Прага, 1977; Дубровник, 1978; Рим, 1981; Стокгольм, 1Э85; Инсбрук, I98S; Бангадур, 1988; Дрезден, 1990), 18, 23 Пленарных заседаниях международной организации КОСПАР (Варна, 1975; Будапешт, 1980), совещании специалистов социалистических стран по дистанционному зондированию Земли с помощью аэрокосмических средств (Москва, 1975), международных учебных курсах* ссср /ШЕИ/ АКСАЦ "Поддержка региональных исследований, обучения и информации в области борьбы с опустыниванием в арабоких странах Западной Азии" (Москва, 1988, 1989, 1991), СССР /ШЕП/ Мали "Поддержка стран Западной Африки з усилении национальной деятельности в области борьбы с опустыниванием путем исследований и подготовки кадров" (Москва, ІУ89), СССР ДНЕП/ ИЛЕК. "Международные учебные курсы по управлении озерами для специалистов из стран бассейна озера Чад" (Иркутск, 19н9;, на Всесоюзном совещании "Климат, рельеф и деятельность человека" (Казань, 1978), Всесоюзном научном симпозиуме "Методы исследования антропогенных ландшафтов" (Ленинград, 1982), Всесоюзном научно-техническом совещании "Совершенствование методов надзора за мелиорагивным состоянием орошаемых земель и оценки влияния водных мелиорации на окружающую среду" (Ашхабад, 1987), Всесоюзной конференции "Космические методы изучения биосферы" (Звенигород, 1988), Всесоюзной конференции "Метода и средства дистанционного зондирования Зомли и обработки космической информации в интеросах народного хозяй-
ства" (Рязань, 1989), ХП Всесоюзной конференции по природной очаговости болезней" (Новосибирск, 1989), Всесоюзных конференциях: "Региопалыие биосферные и экологические исследования космическими средствами (Звенигород, 1990), "Конструктивные задачи ландшйтно-экологических исследований" (Москва, 1990), "История взаимодействия общества и природы: факты и концепции" (Москва, .1990), "Историческая география ландшафтов: теоретические проблемі и региональные исследования" (Петрозаводск, 1991), "Анализ природных и социально-экономических проблем экологически дестабилизированных регионов" (Алма-Ата, 1991), УШ Всесоюзной конференции по медицинской географии (Ленинград, 1991), рабочем совещании по всесоюзной программе "Проблемы экологии и антропогенной динамики биологических систем" (Чокусу, 1989), научной сессии отдела географии, посвященной 150-летию присоединения Восточной Армения п Россия (Ереван,1982), ІУ Региональной научно--технической конференции "Эколого-географлческое картографиро-вание и оптимизация природопользования в Сибири" (Иркутск, 1989), I республиканской научной конференции "Регионалыше медико-гео- . графические атласы и six роль в улучшении антропо-окологической обстановки" (Тбилиси, 1990), 3 съезде Географического общества Казахской ССР (Алма-Ата, 1990), межведомственном семинаре "Проблемы мониторинга н путл решения Биологического оздоровления Аральского моря и Нриаралья" (Москва, 1990), Межведомственном рабочем совещании по проблеме использования ГИС для решения вопросов охраны окружающей среды и рационального природопользования в стране (Москва, 1991}, научной конференции "Ломоносовские чтения" (Москва, 1987, 1988), заседании методологического семинара физико-географического отделения географического фшсультета ЬТУ (Москва, ІУ85), заседао^ия межведомственного семинара "Историческая география глобальных изменений", ИГ/АН СССР (Москва, ІУ88), научном семинаре лаборатории "Динамика наземных экосистем под влияшіем водііого фактора" ИЕП АН СССР (Москва, 1990), научном семинаре по проблемам Арала ИРАН СССР (Москва, 1992).
Практическая реализация (внедрение) разработок, приведенных в диссертации, осуществлена на географическом факультете МГУ при выполнении паучно-шеледовательской комплексной мехфакультетской темы "Комплексное тематическое аэрокосмическое картографирование". Результаты исследования реализованы при
составлении атласа "Дешифрирование многозональных аэрокосмических снимков. Сканирующая система фрагмент. Методика и результаты"; в общесоюзной программе "Проблеют экологии и антропогенной динамики биологических систем". В учебный процесс на географическом факультете МГУ внедрен учебный курс "Космические методы изучения современных ландшафтов материков", разработанный, обеспеченный учебным пособием и читаемый автором с 1980 г. Материалы диссертации внедрены в Музей Землсведешш МГУ, в Институт Ботаники АН КазССР (Алма-Ата), в научно-производственное объединение "Энергия" (Калининград),в Государственный комитет СССР по охране природы, в Учебно-методическое объединение университетов СССР, в Центр международных проектов Государственного комитета СССР по охране природы, в Межуниверситетский научно-методический центр по аэрокосмическим методам исследований и картографированию при географическом факультете МГУ им. М.В.Ломоносова.
Результаты исследований были реализованы при экспортировании проекта "Технико-экономический доклад о комплексе мероприятий по регулированию водного режима Аральского моря и предотвращению' опустынивания дельт Амударьи и Сырдарьи" Союзгппроводхоза в со- ставе экспертной подкомиссии ГЭХ Госплшіа СССР. Проект "Концепция аэрокосмического мониторинга Приаралья (для целей оптимизации природопользования и стабилизации экологической обстановки в регионе) был представлен на мегдународный конкурс "Арал" и от-мечеп пори конкурса в .числе 19 разработок, содержащих нетрадиционные подходы и оригинальные решения отдельных вопросов Аральской проблемы. Отдельные разработки автора демонстрировались на ЫЩХ СССР в 1978, ІУ88, ІУИ9 гг. и были удостоены золотой медали (1988 г.).
Я диссертации обобщены исследования автора, выполненные в рамках плановой тематики кафедры физической географии мира и геоэкологии географического факультета МГУ . 01".82.7.051508 "Анализ и прогноз развития природной среды под влиянием производства п методические аспекты прогнозирования состояния окру-гащей среды за рубежом (поисковая)" (I98I-I985 гг.); Я 0187.0.001088 "Изучение современных ландшафтов материков в пространственном и временном аспектах на глобальном и региональном уровнях" (1985-1990 гг.); в рамках договора о творческом содружестве с ШО "Энергия", комплексного проекта чтеп
"Центр программной деятельности по борьбе с опустыниванием".
Общая структура диссертации содержит логически взаимосвязанные части, раскрывающие вопросы теории, методологии, методики и практические результаты космического мониторинга современных ландшафтов аридных зон. В соответствии с поставленными в работе целями и задачами исследования диссертация содержит введение, три главы, заключение, список литературы и приложение. Первая глава посвящена теоретическим и методологическим проблемам космического мониторинга современных ландшафтов и раскрывает отдельные аспекты регионального космического мониторинга, геоэкологический исторический системный подход к его реализации, а такке комплексную классификацию объектов исследования, вторая глава содержит методические разработки космического мониторинга современных ландшафтов. Особое внимание уделяется вопросам дешифрирования пространственной и временной структуры и индикационных свойств ландшафтов, комплексному геоэкологическому картографированию по космическим снимкам, эталонированию и систематизации изображений природных к антропогенных комплексов, форм и процессов опустынивания, а также многоплановому изучению районов - аналогов аридных территорий. Третья глава посвящена результатам комплексных геоэкологических исследований в рамках космического мониторинга, проведенных на ключевых.участках в аридных зонах умеренного, субтропического и тропического поясов, включая картографирование современных ландшафтов, процессов опустынивания, многолетней динамики и эволюции ландшафтов, геоэкологической обстановки и мер по борьбе с опустыниванием, а также построение блоковых моделей функционирования ландшафтных систем.
Диссертация имеет обідай объем 469 стр., включая 292 стр. текста, 20 таблиц, 59 иллюстраций, список литературы из 514 наименований, в том числе 72 на иностранных языках, прдлоЕоние.
Работа выполнена в лаборатории природных ресурсов и техногенных изменений природной среды кафедры физической географии мира и геоэкология географического факультета МГУ. Большое значение в разработке темы диссертации имела инициатива бывшего заведующего кафедрой профессора A.M.Рябчикова и бывшего заведую^ щого лабораторией К),Г. Ермакова по развитию на кафедре паучпих исследований в данном направлении е введению учебного курса "Космические методы исследования современных ландшафтов матери-
9 ков", читаемого автором.
Значительную роль сыграла координирующая деятельность Межуниверситетского научно-методического центра по аэрокоскическим методам исследований и картографирования, образованного при географическом факультете І.ТУ и возглавляемого Ю.З.Кангашковшл.
Большую роль в формировании научного подхода при вшолнсшш диссертационной работи т.тала университетская научная географическая школа и,в частности, работы в области космического земле-, ведения: А.М.Берлянта, Ю.Ф.Лпигликова, В.И.Кравцовой, К.Л.Салл-щева; в области геосистемных, ландшафтных, пегорико-географлче1-ских исследований: Л.Б.Бондарева, А.С.Викторова, Я.А.Гзоздсцкого, Н.Ф.Глазовского, С.П.Горшкова, Л.И.Кураковой, К.К.Каркова, И.И.Невя^ского, я.А.Николаева, A.M.Рябчикова, В.Н.Солнцева, Н.Л.Солнцева, И.С.Щукина.
В области космических методов экологических исследований ведущее значение в формировании научного подхода имели труды моего учителя, профессора Б.В.Виноградова,
Автор выражает благодарность ведущим специалистам-географам, оказавшим консультативную помощь при подготовке диссертации: Б.В.Андрианову, Ю.Г.Ермакову, Ю.О.Кшжкпкову, В.И.Кравцовой, Л.К.КураковоІі, С.П.Горшкову, В.Н.Солнцеву, З.С.ТпкуноБу. Автор признателен сотрудникам и аспирантам географического факультета и других организаций, в соавторстве с которыми были выполнены исследования, воиедшэ в различные разделы диосертацаи: Б.В.Андрианову, В.П.Бурову, Ю.Г.Ермакову, Т.И.Кондратьевой, С.М.'.'алхазо-вой, И.[{.Масленниковой, А.В.Дтичиикову, Э.П.Рсмаиовой, А.А.Сереб-рову, В.С.Тикунову, А.С.Шестакову.
Достоверность результатов изучения л геоэкологического кар-тографирования районов исследования обеспечивается использованием высоко информативных хорошо сопоставимых материалов космической съемки, применявшая приемами дешифрирования, снимков, привлечением сравнительвдх методов геоэкологических исследований, значительно повышащих точность картографирования, а также подтверждается наземными наблюдениями.