Введение к работе
Актуальность представленной к зашите работы заключается в том, что она направлена на разработку и теоретическое обоснование метолов и приемов почвенно-экологического картографирования, внедрение в практику новых видов почвенных карт,- способствующих более успешному решению задач в области оптимизации и рационального использования почвенных ресурсов при постоянно возрастающем антропогенно-техногенном прессинге на пригодную среду. Наличие высококачественных и внсокоинйюрма-тивных-почвенно-экологических карт /НЭК/, объективно отражающих современное состояние почвенного покрова /ПП/ страны, ее областей и регионов и созданных на основе новейших технических и методических достижений, является одним из важнейших условий рационального природопользования и ресурсопотребления,, повышения культуры земледелия и охраны земель. Теоретические и методические аспекты поставленной в диссертационной работе проблемы имеют весьма актуальное значение в свете задач, стоящих перед научными подразделениями страны в области охраны . окружающей среды, нашедших широкое отображение в программе "Экологическая безопасность России".
Цель и задачи исследований. Основной целью диссертационной работы является разработка теоретических основ, методов и приемов почвенно-экологического картографирования на основе аэрокосмической информации и внедреіше в практику природоохранной деятельности новых <Ъорм картографических моделей ПП. Для реализации поставленной цели необходимо решение следупдих задач:
-
Разработка и научное обоснование методов составления ПЭК, определение элементов их специального содержания, отображающих экологические последствия преобразования почв в изменяющихся условиях окружающей среды.
-
Научное обоснование критериев выбора источников для почвен-но-экологического картографирования и разработка способов повышения их информативности посредством использования комплексов технических средств /КТС/ по обработке аэрокосмической информации.
-
Изучение возможностей использования ПЭК разных видов и масштабов в системе рационального природопользования и картографического обеспечения народнохозяйственных программ,
разработка почвенно-экологических баз данных на основе
персональных ЭВМ.
Научная новизна исследований заключается нречцо всего в тол что в диссертационной работе впервые научно обосновываются теоретические и методические аспекты почвенно-экологического на-пгавления в тематической картограми, анализируются его истоки пути становления и перспективы тзвития в области практической деятельности, направленной на охрану природи и рациональное лс пользование почвенных оесуосов. Впервые представлен единый це-лостннїі подход к оазработке содержания, целевого назначения и лшемов составления ПЭК всего масштабного ряда на основе дистанционное ин-Ьормапда. ПП, как объект почвенно-экологического картографирования,впервые рассматривается в различных система экологических отношений: "почва-среда","почва-человек","почва-почва". Впервые сформулированы автором основные экологические функции закономерных сопряжений почв в пространстве - структур почвенного покрова /СПГІ/, разработаны классификации для их естественных и антпопоге»шо-преобразованных вариантов. Впервые обозначены основные требования к ПЭК разного назначения, различных видов и масштабов, определены"элементы их специального содержания, разработана классификация и представлены различные способи построения и оформления легенд. Предложены методы создания электронных ПЗК на базе персоначьных ЗЗ.У и почвенно-эко логических банков данных, научно обоснована их структура, изучены области применения и перспективы использования.
В плссертационноіі работе с новых позиций рассматриваются ма териалы дистанционного зондирования, как источник почвенно-эко логической информации, оцениваются их возможности и ограничени для составления ПЭК, анализируются возможности "машинных" мето дов почвенно-экологического дешифрирования аэрокосмических изо бпажений, предлагаются алгоритмы их оптимизации.
Защищаемые положения;
-
Исследование современного состояния ПП, экологических послед ствий, степени и 'рорм его природного изменения v. антропогени го преобразования является основное задачей почьенно-экологи ческого картографирования для целей охраны, оптимизации и ра ционального использования почвенных ресурсов биосферы.
-
Наиболее объективный и информативный источник для составлена ПЭК различных назначений, видов, масштабов - материалы диета
ционного зондирования, поскольку они соответствуют определенному временному срезу и фиксируют конкретные экологические ситуации в пространстве и времени с зацанным уровнем детальности. Повышению информативности аэрокормических источников картографирования способствуют метода преобразования и оптимизации исходно!* информации на КТС по обработке видеоизображений . 3 Реализация возмо:шостей электронно-вычислительной техники и программных средств позволяет создавать ПЭК в электронно-цифровом варианте на экране графического дисплея персонального компьютера, обеспечить их хранение, визуализацию и применение в информационно-экологических банках данных, проектируемых для широкой сети учреждений, занимающиеся природоохранной деятельностью.
Объекты и методы исследований. Поставленные в диссертационной работе задачи решаются на основе полевых и камеральных исследований, выполненных лично автором или при его участии в период с 1972 по 1993 г. г. на территориях Северо-Запада России и Прибалтики /Прибалтийская провинция дерново-подзолистых почв/, Карельской ССР и Архангельской области /Карельская провинция подзолистое почв/, Центрального Приобья /среднетаехнне почвен-ко-геограгТические округа с подзолисто-болотными и болотными почвами/, Северного Забайкалья /Чарская и Муйская котловины с мерзлотно-подзолистнми, мерзлотно >гаехными и мерзлотно-болотны-ми почвами/, Восточного Кавказа /Восточно-Кавказская и Куро-Араксинская птювинции горных и полупустынных почв/, Прикаспийской низменности, Северного Прибалхашья и предгорий Тянь-Шаня /суббороальные и субтропические полупустыни, пустыни, низко-горья, лсреднегорья с серо-бурыми пустынными почвами и солончаками, сероземами светлыми, типичными, темными/. Все собранные материалы содержат конкретную информацию по лпндшафтным характеристикам регионов исследований, описания ключевых участков и почвенных разрезов, результаты определения химических и спектр -Фотометрических свойств почв, характеристику состояния ПП и ин-дицирующих его компонентов ландшафта на момент проведения съемочных работ и подспутниковых экспериментов. Они систематизированы, подтверждены полевыми дневни}сами, хурналами и ведомостями результатов аналитических исследований /влажность, гранулометрический и агрегатный состав почв, скелетность, рН, содер-
хание органического вещества, емкость поглощения, обменнаі гидролитическая кислотности, поглощенные основания, валові состав почв и илистой фракции отдельных образцов, состав і ной вытяжки засоленных почв, содержание естественных и те) генных углеводородов/. На тестовые полигоны и.ключевые учг ки составлены. схемы дешифрирования и карты ІШ, отобпахаипв разный уровень его организации, на основе аэро- и космичес снимков разных видов и масштабов: аэрофотоснимки /АФС/ от 1:3 000 до 1:100 000, аэро- и космические радиолокационные снимки /?ЛС/ от 1:50 000 до 1:1 000 000, у, ток числе с паз поляризацией сигнала, космические фото- и сканерные снимки ЛС/ от 1:100 000 до 1:5 000 000, включая многозональные, нтезированные, цветные спектрозональные. В процессе работы пользованы материалы маршрутных /наземных и аэровизуальных ключевых, исследований, аэрокосмических подспутниковых эксп риментов, а такхе испытаний новых съемочных систем /в част: ста, опытных образцов и модификаций радиолокационных станц бокового обзора "Торос", "Игла","Нить"/» а также методкчесю разработки, полученные при составлении листов Государствен] почвенной карти СССР масштаба 1:1 ОТО 000, каптн "Отруктур; почвенного покрова СССР" масштаба 1:2 500 000, карты "Почві Ленинградской области" масштаба 1:300 000, составленных автором почвенных каот совхозов, сортоиспытательных участков ландгаайтных заказников Ленинградской и Новгородской облаете в масштабах от 1:2 000 до 1:25 000,карт экологических ситу /почвенно- и ландшафтно-экологических/ нефтегазоносных мест рождений Западно?? Сибири в масштабах от 1:10 000 до 1:300 С
Основными методами исследований являются: сравнительно-і ограйический, методы аэрокосмического мониторинга ІШ, карте метрические, визуально-инструментального и машинного дешиіт: рования дистанционных изображений, методы полевой почвенной съемки и аэровизуального дешифрирования снимков, а также ка тограйлеского отображения результатов дешифрирования на ба метровой дискретизации.
Поедметом зашиты являются опытные образцы и авторские ор гиналы ПЭК разных видов и различного назначения в масштабах от 1:2 000 ло 1:5 000 000, составленные на ключевые участки и тестовые полигоны, расположенные в пределах основных природных зон тепоктоши бывшего СССР и характеризующие Ш рав
5 нин и горных стран, по материалам различных методов дистанционного зондирования с использованием цифровой обработки исходной ин^эрмации, методов (Ъормализации содержательной нагрузки и средств машинной графики.
. Практическая значимость и реализация результатов исследований. Терретические и методические аспекты поставленной проблемы, рассмотренные в диссертационной работе, обеспечивают более широкое внедрение в практику почвенной картографии ПЭК - нового класса почвенных карт, служат основой для совершенствования существуюиоос руководств по почвенной съемке и разработки новых методических рекомендаций, рассчитанных на машинные способы создания и обновления почвенных карт по материалам дистанционных методов получения информации, хранение и визуализацию картографических произведений в электронно-цифровом виде.
Материалы, полученные в процессе исследований, использованы авторским коллективом Почвенного института им. ВВ.Докучаева при составлении 29 листов Государственной почвенной карты СССР масштаба 1:1 000 000 и двух листов карты "Структура почвенного покрова СССР" масштаба 1:2 500 000, а такхе четырех листов карты "Почвы Ленинградской области" масштаба 1:300 000 /СевЗап-Гипрозем/, карты структуры почвенного покрова бассейна р.Волхов масштаба 1:100 000 /вентральный музей почвоведения им. В.3.Докучаева/. На основе авторских материалов созланн почвенно-экологические и ландаа^тно-экологические карты Енстринского, Западно-Сургутского, Вачимского, Солкинского, Ехно-Балынского, Повховского, Фёдоровского месторождений нефти в масштабе 1:25 000 и 1:10 000, карты территории нефтедобычи ПО "Сургутнефтегаз", ПО "Юганскнефтегаз", концерна "Лукойл'' в масштабах от 1:100 000 до 1:300 000 /фонды предприятий/. Теоретические и методические вопросы почвенно-экологического картографирования на основе дистанционной информации включены автором в лекционные курсы для студентов биологе—почвенного и географического Факультетов Санкт-Петербургского университета, слушателей Факультета по повышению квалификации и переподготовке кадров /кафира обшей экологии/, использованы при подготовке учебного пособия "Дистанционные методы исследования почв"/1993/.
Апробация Работы. Результаты исследований докладывались на Всесоюзном совещании по радиолокационноі1 съемке /Свердловск, 1976/, Всесоюзной конференции по использованию аэрометодов и
спутниковой информации в гидрологических исследованиях /Балда 1977/, Всесоюзном семинаре "Использование аэрокосмоматериалов при.региональных геологических исследованиях..."/Москва, 1980/ Всесоюзных .конференциях по охране почв Нечерноземья /Ленингра 1983,1990/, по тематической картографии /Иркутск,1983,1909, 1993, Москва, 1987, Хапьков,1988, Ленинград, 1990/, У,У1,УП Всесоюзных совещаниях по СПИ /їосква,1983,Минск,1985,Ленинград, І99І/, Всесоюзной коийвренции "Почвы речных долин и дельт" /М< сква,1983/, "Докучаевпкое почвоведение 100 лет на слухбе сельского хозяйства" /Ленинград,1983/, "Современные методы исследования почв- /Москва,1984/, "М.В.Ломоносов и Север" /Архангельск, 1986/, Арсеньевских чтениях ВГО СССР /Владивосток, 1987, Всесоюзных конференциях "Повышение эффективности мелиорации и водного хозяйства на дальнем Востоке" Дссурийск,1987/,"Аэро-хосмические методи в почвоведении..."/Москва,1987/, УШ Всесоюзной конференции по мелиоративной геограїии Даллинн, 1988/, экологической конференции ЛІУ /Ленинград,1989/, Всесоюзной конференции по эволюции почв /ЇІудано,І989/, Всесоюзной конференции "Аэрокосмическая информация в народном хозяйстве Красне ярского края... "А^асноярск, 1990/, международных конференциях "Освоение Севера и просіяєш рекультивации"/Снктывкар,1991/ и е тематической картографии Дбилиси,1991/, Всесоюзных конференциях "География и картография'почв"Дїосква,І99І/, "Загрязнение почв и пути его преодоления"/Москва,1991,Ташкент,1992/, "Теория лесообразовательного процесса" /Красноярск,1991/, по экологическим проблемам Сибири /Новосибирск, 1992,Тюмень, 1993/, I гйоруме почвоведов России /1992,Пуишно/, м&тдународной конференции по СШ. Діосква, 1993/ и др.
Публикации. В.настоящий момент по теме диссертации опубликовано 52 работы, из них две коллективные монографии, еше 8 находятся в печати. Изданы рекомендации по обновлению почвенных карт разных масштабов на основе аэрокосмической информации /СевЗапЬшрозем/.
Объем и-структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения в виде выводов, списка литературы, включавдего 346 наименований, приложений. Общий объем диссертации 4&7 стр., из них 2.62 стр. машинописного текста, 40 таблиц, Ї20 рисунков, 30 стр. приложений.