Использование материалов дистанционных съемок

Создание констатационных, оценочных и прогнозных карт геоэкологического атласа, отражающих современное состояние картируемых объектов, предполагает использование материалов дистанционных съемок (МДС). Как подчеркивают К. М. Петров и А. В. Теосев (1994), процесс обработки МДС при составлении карт состоит из следующих этапов: постановка задачи, ввод в компьютер исходных данных, нормализация исходных данных, интерактивное дешифрирование, графическое оформление карты, вывод картографической продукции. По мнению тех же авторов, интерактивное дешифрирование основывается на использовании широкого спектра функциональных преобразований МДС, обеспечивающих необходимое усиление, подчеркивание границ объектов с последующим применением различных процедур выделения требуемых границ. Обработка МДС позволяет получить также ряд количественных характеристик — площади контуров и их процентное соотношение, статистические поля и гистограммы оптических плотностей и др. Предлагаемая К. М. Петровым и А. В. Теосевым (1994) схема технологического процесса составления частных экологических карт на основе обработки МДС представлена на рис. 51. Е. А. Востокова, В. А. Сущеня и Л. А. Шевченко (1988) предлагают свой алгоритм использования МДС при составлении геоэкологических карт и приводят их предполагаемый перечень (табл. 40).

В качестве операционных единиц экологического картирования более удобны в использовании единицы геотопологического картографирования. Применяя в качестве исходного материала топографическую основу, данный подход позволяет путем выделения СЛ создать карту ЭП или граней, отражающую естественное членение земной поверхности на ЭП. Эти ареалы представляют собой участки земной поверхности, однородные в экологическом отношении как по воздействию окружающей среды на живые организмы, так и по возможной реакции живых организмов на данные воздействия.

Рис. 51. Структура технологического процесса составления геоэкологических карт на основе обработки МДС.

(по К. М. Петрову, А. В. Теосеву, 1994).

Перечень прогнозных карт окружающей природной среды, составляемых с использованием материалов дистанционных съемок (по Е. А. Востоковой, В. А. Сущене, Л. А. Шевченко, 1988)

Карта элементарных поверхностей (геотопологическая) может быть либо составлена вручную и введена в компьютер с помощью сканирующего устройства, либо создана непосредственно ПК с помощью соответствующего программного обеспечения (рис. 52). Данная карта представляет собой дискретную модель рельефа земной поверхности, на которой выделены все возможные местоположения (местообитания, местопроизрастания). Эти местоположения могут быть охарактеризованы набором однозначно определяемых геотопологических параметров: высотой, уклоном, вертикальной и горизонтальной кривизной, гравитационной, циркуляционной и инсоляционной экспозициями. Значение данных параметров позволяет с достаточной мерой точности количественно оценить ряд показателей, характеризующих экологические режимы различных местоположений: тепловой, инсоляционный, ветровой, увлажнения почв и др.

В ходе работы для территории ключевого участка ландшафта Аганского увала (Среднее Приобье, Западная Сибирь) была создана серия карт, позволяющая оценить экологический потенциал различных местоположений исследуемой площади: карта годового количества фотосинтетически активной радиации (ФАР), карта суммы температур воздуха безморозного периода, карта запасов продуктивной влаги, карта заморозкоопасности, карта средней скорости ветра и др. Весь набор вышеперечисленных оценочных карт был создан на базе исходной дискретной модели рельефа с использованием вторичной параметрической информации (данных справочников и литературных источников).

Рис. 52. Геотопологическая карта хребта Аибга. Масштаб 1:25 000 (по А. И. Жирову, Ю. Е. Мусатову, Н. И. Шавель, 2005).

Зоны: 1 — нижняя; 2 — средняя; 3 — долинная; 4 — верхняя. Цифрами обозначено количество поверхностей каждого вида.

(Легенда к карте приводится ниже.).

В конечном итоге создана синтетическая оценочная экологоресурсная карта лесорастительных условий (рис. 53), позволяющая оценить степень комфортности различных местоположений для произрастания основных лесообразующих пород (сосна, кедр, ель). Карта была составлена с помощью ПК путем наложения чернобелых изображений трех отдельных аналитических карт (годового количества ФАР, суммы температур воздуха безморозного периода, запасов продуктивной влаги в полуметровом слое почвы за вегетационный период) (рис. 54, 55, 56). При наложении различные показатели имели разные удельные веса, соответствующие степени экологической значимости данного показателя, которая определялась в зависимости от силы его влияния на потенциальную продуктивность растений.

Рис. 53. Оценочная карта лесорастительных условий Аганского увала. Масштаб 1:25 000 (по А. И. Жирову, 2001).

Ухудшение лесорастительных условий отражено на карте в виде постепенного перехода от светлого к темному тону.

Рис. 54. Карта сумм фотосинтетически активной радиации (ФАР) за без морозный период на Аганском увале (кДж/см² • период) (по А. И. Жирову, 2001).

Рис. 55. Карта распределения сумм температур безморозного периода на Аганском увале. Масштаб 1:25 000 (по А. И. Жирову, 2001).

Рис. 56. Карта запасов продуктивной влаги (мм) в полуметровом слое почвы на Аганском увале (по А. И. Жирову, 2001).

О степени этого влияния можно судить по тому факту, что местоположения, получающие максимально возможное количество ФАР, характеризуются потенциальной продуктивностью хвойных пород деревьев, почти в 1,5 раза превышающей продуктивность деревьев в местоположениях с минимальным количеством ФАР. Наибольший удельный вес получил фактор запасов продуктивной влаги в почве, который в отличие от двух других является лимитирующим, т. е. при его максимальных значениях полностью подавляется рост древесной растительности, что заведомо предопределяет полную непригодность данных местоположений для произрастания основных лесообразующих пород деревьев вне зависимости от значений других экологических факторов.

Конечным итогом другой работы, выполненной на основе созданной геотопологической карты северного склона хр. Аибга (см. рис. 52), было создание карты геоморфологического риска (рис. 57). В соответствии с геотопологическими параметрами различных местоположений, отраженными в легенде геотопологической карты, побалльно оценивалась степень интенсивности развития тех или иных опасных геоморфологических процессов, присущих местоположениям разных высотных поясов. При сравнении двух исходных геотопологических основ (для районов Аганского увала и хр. Аибга) видно, что чем контрастнее и «выразительнее» рельеф исследуемой территории и чем больше набор составляющих его местоположений (18 и 408 — соответственно), тем предпочтительнее использование именно геотопологического подхода, нежели каких-либо иных. Применение первого позволяет значительно детализировать содержание оценочных и прогнозных карт, свести к минимуму субъективный фактор при их составлении. В частности, число объективно выделяемых с помощью ПК выделов на исходной геотопологической карте хр. Аибга (408) с четко зафиксированными геотопологическими параметрами почти на полтора порядка превышает количество, предложенных инженерными геологами в качестве основы для дальнейшей интерпретации, геоморфологических районов (14) (особенно учитывая отсутствие четких критериев проведения их границ).

Таким образом, направленность предлагаемого выше подхода к выявлению дискретности географической оболочки, его полимасштабность и универсальность (т. е. возможность применения для территорий, различающихся по площади и природным условиям), однозначность определения геотопологических параметров, возможность автоматизации процесса работы — все эти качества как нельзя лучше удовлетворяют условию создания картографической основы, необходимой для оценочных работ по определению: ресурсно-экологического потенциала территории, геоморфологического, геологического и экологического рисков в процессе инженерно-экологического обоснования строительства и многого другого.

Рис. 57. Карта геоморфологического риска хребта Аибга. Масштаб 1:25 000 (по А. И. Жирову, Ю. Е. Мусатову, Н. И. Шавель, 2005).

Степень опасности современных геоморфологических процессов:

• 0 — безопасные, 1 — очень слабо опасные, 2 — слабо опасные,
• 3 — средне опасные, 4 — сильно опасные, 5 — чрезвычайно опасные.

Штриховкой обозначены дополнительные баллы, обусловленные неблагоприятной формой поверхности в плане и профиле.