Роль дистанционных методов

Из дистанционных методов наибольшее развитие получили космические.

Они дают площадную картину характеристик. При наличии атласа дешифровочных признаков космический или авиационный снимок позволяет составить экологическую карту с такой степенью точности, какая имеется у космического изображения или у аэрофотоснимка.

Дистанционные методы исследования делятся на два основных вида: 1.регистрация излучений, идущих от изучаемых объектов, покровов (различных видов земной поверхности) - это так называемые пассивные методы; 2.использование искусственных источников излучения, направляемых на изучаемые объекты.

На рис.1.6 и 1.7 показаны космический снимок и карта Санкт-Петербурга.

Развитие космической съемки создало предпосылки для совершенствования изучения динамики геосистем. Повторение съемок (залетов) позволяет увидеть характер изменения ситуации. На рис.1.8, 1.9, 1.10, 1,11 показаны этапы изменения контуров Аральского моря и прилегающих территорий за период с 50-х годов ХХ века по 80-е годы.

Роль ГИС-технологий

Возникновение ГИС-технологий оказало значительное влияние на развитие картографии. В их основе находятся географические информационные системы, понимаемые как аппаратно-программный человеко-машинный комплекс, обеспечивающий сбор, обработку, отображение и распространение пространственно-координированных данных, интеграцию данных и знаний о территории для их эжффективного использования при решении научных и прикладных географических задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением окружающей средой и территориальной организацией общества.

Формируется геоинформационно-картографическая деятельность, интегрирующая информационных и автоматизированных картографических технологий.

В этом случае традиционные аппаратно-программные средства обработки данных о пространственных объектах в картографической и цифровой «картоподобной» формах объединены с развитыми возможностями манипулирования некартографическими (в том числе с «фотографически-подобными») изображениями.

Особенно большое значение имеют ГИС-технологии. Они позволяют выставить слои (причем очень много), представлять их в разных вариантах, в разной последовательности, что облегчает сравнение. Компьютерные карты на гетопологической основе должны стать основой для лесной таксации, почвенных съемок. Возникла гео- информатика, которая способствовала интеграции исследований представителей разных научных направлений, особенно картографии, географии, экологии, дистанционного зондирования. Формируются геокосмические информационные системы, возникло новое направление - геоиконика (А.М.Берлянт). Сформировался языковой подход в отношениях «карта – снимок», когда осуществляется трансляция языка снимка в язык карты (А.А.Лютый): в этом случае два встречных процесса – проектирование съемок для получения изображения проектирование съемок для получения изображения с наперед заданными свойствами и автоматическое дешифрирование постепенно размывает границу между картой и снимком, благодаря чему образуется непрерывный ряд типов гибридных композитных изображений (Ю.Ф.Книжников). Тем самым происходит интеграция трех форм данных: цифровых (машинно-графических), картографических и «фотоподобных».

Полевые методы в экологическом картографировании

Определенная часть экологической информации собирается в полевых условиях, в ходе непосредственного контакта с изучаемым объектом. Полевые исследования используются обычно при составлении крупномасштабных карт. Полевым исследованиям предшествует предполевой подготовительный период. В этом смысле экологическое картографирование ничем не отличается от ландшафтного картографирования, которое рассматривалось в курсе «ландшафтная экология». Однако составить в ходе предполевого периода предварительную экологическую карту, как ландшафтоведы составляют ландшафтную карту-гипотезу (Исаченко, 1994; Преображенский, 1990), гораздо труднее. Дело заключается в большей пространственной и временной изменчивости экологических показателей по сравнению с ландшафтными. Это связано с большим разнообразием антропогенных воздействий, которые накладываются на природную дифференциацию

Методы полевых экологических исследований, насколько известно автору, не описаны. Однако можно говорить об их подобии полевым ландшафтным исследованиям, но с поправкой (как было сказано выше) на большую сложность. Для полевых работ в сфере экологического картографирования необходимы топографическая карта, ландшафтная карта, а также набор приборов для полевой регистрации содержания загрязняющих веществ. В последние годы стали широко использоваться GPS-приемники, позволяющие осуществлять топографическую привязку точек наблюдений с определенной точностью.

В полевых условиях важнейшей проблемой остается выбор места и времени регистрации параметров и отбора проб. Большие различия существуют между отбором проб в воздушной и водной среде (где происходит транспортирование, перемещение загрязнений и других параметров) и отбором проб в почве, грунтах и горных породах (где происходит накопление загрязнений). Естественная деконцентрация поллютантов в реках происходит в 70, а в почвах в 1400 раз медленнее, чем в воздухе. Следовательно, в названных средах наблюдения должны производиться с разной частотой.

Депонирующие компоненты среды могут характеризовать загрязненность за весь период антропогенного воздействия (почвы донные отложения), за ряд лет (древесные ткани, кора), за один сезон (снежный покров, зеленые растительные клетки).

Полевые экологические исследования, как и ландшафтные, имеют несколько основных вариантов: рекогносцировочные, маршрутные и стационарные. Рекогносцировочные маршруты преследуют цель предварительного знакомства с ситуацией, получения схематичной картины, установления основных факторов формирования экологической ситуации, закономерностей пространственной и временной структуры.

Информация, получаемая в ходе маршрутных экспедиционных исследований, имеет свою специфику. Обычно такие исследования проводятся в тех случаях, когда ощущается нехватка стационарных данных. При проведении маршрутных исследований исследователь попадает в разные точки наблюдений в разное время; поэтому сравнительный анализ точек допустим лишь по тем характеристикам, которые сохраняют постоянство за весь период наблюдений.

Маршрутные методы хороши в том случае, когда общая картина ясна, составлены карты, но не хватает некоторых данных, а картографические контуры необходимо уточнить.

Стационарные исследования обладают своими преимуществами (длинный ряд наблюдений в одной или в нескольких точках), но имеет и свои недостатки по сравнению с маршрутными: невозможность охвата большого пространства. Специальных экологических стационаров не существует, что связано с двумя обстоятельствами. Во-первых, вряд ли имеет смысл организацию экологических наблюдений неком чистом виде. Экологический смысл приобретают любые явления, процессы, факты, которые осмысливаются через призму критериев субъектов, причем смена субъекта приводит к изменению оценки ситуации. Поэтому более логично проводить наблюдения за самыми разными процессами (геологическими, физико-географическими, почвенными, техногенными и т.д.), и интерпретировать их с точки зрения формирования экологической ситуации, то есть критерии разных субъектов. Наблюдения за процессами стали проводиться еще в начале ХХ века (если не раньше) в рамках развития наук о Земле. Формирование современной экологии в 80-90-е годы потребовало некоторой корректировки наблюдений на уже имевшихся стационарах, введения дополнительных регистраций загрязнений природных сред. Таким образом, имевшиеся к тому времени стационары (геологические, гидрологические, ландшафтные, почвенные и др.) стали выполнять также функции экологических.

Стационары и полустационары, полигоны, экспедиционные исследования в Крыму

Стационары:

1.Воронский (регистрация экзогенных процессов: склоновой денудации, селевых потоков, осыпей, руслового и склонового стока, речной аккумуляции).

2.Кацивели (динамика волновых процессов, температурный режим моря, анализ взаимодействия суши и моря).

3.Клепинино (динамика почвенных процессов, водный баланс почв).

4.Карадагская станция фонового экологического мониторинга (автоматизированная регистрация метеорологических характеристик в приземном слое (до 22 м) и в почве (до 1 м), приземного озона, оксидов азота, СО, прироста древесины, суммарной радиации. ультрафиолетовой радиации.

5.Ландшафтно-экологический стационар Карадагского природного заповедника (наблюдения за функционированием ландшафтных комплексов, динамика растительного покрова и животного мира, склоновый сток, крип, карст, оползни, биогенная денудация поверхности, эрозия, осыпи, камнепады, метеорологический режим, микроклиматы, режим подземных вод, выветривание пород, химия почв и подземных вод, влажность почвы, термический режим подземных вод, баланс органического вещества, водный баланс территории,

Полустационары:

1.Более 100 площадок для наблюдений за экзогенными геоморфологическими процессами: осыпями, делювиальным сносом, крипом, обвалами,

2.112 площадок для наблюдения за состоянием горных лесов:

Полигоны:

1.Крымский подспутниковый полигон: разработана концепция и программа функционирования, определен круг задач, определены тестовые участки, разработаны модели взаимодействия космической, авиационной, наземной, морской и подземной информации, форматы данных, определены пути унификации наблюдений

Основные блоки решаемых задач:

1.Теоретические: исследование пространственного и временного взаимодействия природных и техногенных систем, оценка конфликтности типов природопользования,

Создание моделей управления территорией на основе информации, полученной на подспутниковом полигоне и реализованной в ГИС-формате, разработка модели

2.Методические: разработка оптимизационных вариантов сочетания разновысотных наблюдательных систем; наблюдений явлений, имеющих разные пространственные и временные масштабы; установление оптимального режима наблюдений с учетом метрологических характеристик приборов, пространственно- временной динамики природных и технических систем и экономической рентабельности; создание атласа дешифровочных признаков ландшафтов и чрезвычайных ситуаций;

3.Прикладные: наблюдения за состоянием геосистем Крыма и акваторий Черного и Азовского морей с целью своевременного выявления маломасштабных атмосферных вихрей большой интенсивности, очагов вредителей леса и сельскохозяйственных культур, прогноза урожайности сельскохозяйственных культур, поиска пропавших судов и самолетов, получение информации об экологическом состоянии земель, создание кадастра природных ресурсов,

Выявлен круг потребителей: министерства сельского хозяйства, коммунального хозяйства, комитеты по охране окружающей среды и природных ресурсов, лесного и охотничьего хозяйства, архитектуры и строительства, водного хозяйства,

Определены необходимые затраты

Использование индикаторов

Индикаторами обычно выступают легко и непосредственно наблюдаемые компоненты, элементы, характеристики природной среды, по которым можно судить о других компонентах среды. Наибольшее значение в этом смысле имеют рельеф, растительность и животный мир. Роль форм рельефа в этом качестве будет освещена в главе 2.

Наибольшее распространение получили биоиндикаторы – организмы или сообщества организмов, чье состояние выступает своеобразным результирующим показателем экологической обстановки. К числу их очевидных достоинств относится постоянный характер восприятия внешних воздействий и объективность реакций на эти воздействия. Однако информация о содержании такого воздействия может быть репрезентативной только при условии, что изменения индикатора связаны с определенным фактором. Но организмы – это сложные системы, реакции которых на внешние воздействия часто носят запаздывающий характер. Нередко организмы в большей степени реагируют на сигнальные воздействия, чем на вещественно-энергетические.

Биоиндикаторы реагируют на самые разнообразные воздействия: различные виды загрязнений, механическое воздействие транспортных средств и пеших туристов, шум, электромагнитные излучения, вибрацию и другие физические поля,

Имеется опыт использования отдельных видов растений для получения данных о концентрации различных видов загрязнений, засоленности почв и грунтов, глубины залегания грунтовых вод. Следует отметить ограничения в использовании карт, составленных при использовании индикационных методов. Если карта построена на основе индикации, использовать ее при оценках степени связи, при анализе пространственной структуры можно лишь с большой осторожностью.

Но в качестве индикаторов можно использовать и другие самые разнообразные системы.