Спутниковый мониторинг речного бассейна как метод оценки его состояния

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 631.5

ТарГУ им. М.Х. Дулати

СПУТНИКОВЫЙ МОНИТОРИНГ РЕЧНОГО БАССЕЙНА КАК МЕТОД ОЦЕНКИ ЕГО СОСТОЯНИЯ

Сенников М.Н.

Экстенсивное освоения орошаемых земель привело к ее деградации, повсеместно наблюдается сокращение орошаемых земель и биоразнообразие природных экосистем рассматриваемого региона. Масштабное сокращение орошаемых площадей, разнообразие природных экосистем может привести к нарушению глобального баланса - биологического круговорота веществ, т.е. энергии, воды и воздушной сферы. Поэтому во многих экологически неблагополучных районах природный ресурс саморегуляции и самовосстановления среды находится на грани истощения.

Для предотвращения дальнейшей экологической деградации должна быть разработана комплексная программа мероприятий п о интегрированному управлению водных ресурсов, которая включает три основных последовательных этапа действий: выбор щадящего режима природопользования; выбор краткосрочных и долгосрочных прогнозных мер по стабилизации условий водообеспеченности и стабилизации окружающей среды. Первоочередной задачей становится, выявление оптимальных по времени эффективных экономически мероприятий по стабилизации состояния водообеспеченности и охрана окружающей среды, сохранение механизмов ее природной регуляции и средоформирующих функций.

В качестве оптимальной территориальной единицы для комплексного решения задач по водообеспеченности исследуемой мелиорируемой территории и сохранения экологической ситуации все чаще выбирается речной бассейн. Геосистема бассейна иерархически сформирована, имеет четкие природные границы, высокую степень замкнутости. Речной бассейн правомерно рассматривать как природно-хозяйственную систему, в которой взаимосвязаны и взаимообусловлены все виды использования водных и природных ресурсов, осуществляемых на его территории. Концепция устойчивого развития речного бассейна предполагает достижение разумного компромисса между сохранением природы и максимизацией экономической прибыли от хозяйственного использования водных ресурсов. В качестве инструмента, способного обеспечить достижение, баланса между водопользованием и охраной окружающей среды, может быть использован интегрированный подход к экологической оптимизации региона, базирующийся на выявлении эколого-мелиоративного каркаса территории и его реконструкции.

Применительно к речным водосборам - пространственно организованная структура сохранившихся природных территорий; водоемов, водотоков и объектов с различными режимами природопользования, выполняющих основные средообразующие и средозащитные функции. Структура рассматриваемого каркаса речного водосбора любого иерархического уровня представляет собой пространственное распределение площадных и линейных составляющих в границах водораздела, которые поддерживают экологическую стабильность территории, предотвращают потерю биоразнообразия и деградацию ландшафта, способствуют сохранению водных ресурсов и улучшению качества воды и всего мелиоративного состояния орошаемых земель. Каждый элемент каркаса обладает определенными функциями каркаса водосбора должен рассматриваться как единая цельная природная система, только в этом случае возможно эффективное восстановление экологической стабильности территории. В настоящее время не существует единой системы управления каркасового мониторинга и контроля за состоянием. В связи с этим одной из первостепенных задач является разработка комплексного мониторинга каркаса. В условиях дефицита данных наземных наблюдений важной составной частью его информационной базы являются дистанционные и картографические материалы. орошаемый земля речной бассейн

Данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) для изучения состояния водосборных территорий являются ценным информационным ресурсом, позволяющим получить наиболее современное, точное географическое распределение различных типов наземных показателей региона исследования. В настоящее время для обеспечения мониторинга в зависимости от характера и уровня поставленных задач (табл. 1) и активно используются спутниковые системы различного диапазона длин волн, высокого и среднего пространственного разрешения [10].

Некоторые методологические аспекты использования космической информации для изучения, оценки, прогноза мелиоративного состояния и водообеспеченности речных бассейнов более подробно рассмотрены в работах автора.

Приоритетные задачи спутникового мониторинга экологического каркаса речйого бассейна (рис. 1) можно объединить в три группы разного уровня сложности.

Решение первой группы задач по выявлению структуры МК и инвентаризации его элементов осуществляется в следующих последовательных этапов:

- анализ содержаниоя космических изображений и топографических карт для выявления элементов МК (распознавание, привязка, уточнение местоположения и границ элементов МК разных категорий значимости и сохранности, их инвентаризация); создание инвентаризационной картографической модели сущестэующего МК;

- разработка требований к разновременным космическим изображениям для выявления состояния и динамики элементов МК (архивным и современным для разных сезонов года); разработка картографической" модели динамики и преобразования элементов МК под влиянием природных и антропогенных факторов.

Таблица 1 Уровни мониторинга МК величины бассейнов, параметров ДЗ и масштабы картографирования

Рис. 1. Структура и последовательность постановки основных задач спутникового мониторинга мелиоративного каркаса

Логическим продолжением исследований является формирование второго круга задач, направленных на реконструкцию МК для его восстановления и формирования целостной территориально взаимосвязанной системы природных объектов. В рамках проблемы формулируются более сложные задачи спутникового мониторинга - установление степени фрагментарности каркаса, выявление земель реставрационного фонда для их рекультивации и определение оптимальных мест для создания искусственных соединительных элементов.

Материалы космической съемки обеспечивают основной объем информации для решения этих задач. Предлагается следующая последовательность анализа изображений:

- установление мест разрывов сети МК, оценка фрагментарности его элементов, как показателя неустойчивости системы;

- выявление территорий, нуждающихся в экологической реставрации для воссоздания целостной инфраструктуры МК (выбор оптимальных вариантов воссоединения разрозненных изолированных элементов МК).

Разработка проекта реконструкции элементов экологической сети с учетом вариантов их соединения для конкретной ландшафтной зоны (расширение площадей природоохранных территорий, охранных зон, проведение работ по восстановлению лесов и насаждению новых, облесение и залужение прибрежных защитных полое, рекультивация бедлендов, заброшенных пашен, выбйтых пастбищ и т.д.).

Выявление наиболее значимых элементов МК, их начальная инвентаризация и ранжирование проводились по топографическим картам масштабов 1:200 000 - 1:500 000 и научно-справочной литературе по проблемам и специфике региона. Основные элементы МК, выявленные для разных иерархических уровней водосбора р. Сырдарья, представлены в таблице 2.

Из полученных результатов можно сделать следующие выводы, что в качестве объекта спутникового мониторинга выбрана Казахстанская часть бассейна реки Сырдарья. Территория, находится в Зона Проекта в пределах Республики Казахстан охватывает территорию Кызылординской и Южно-Казахстанской областей. Общая площадь территории двух областей составляет 343,27 тыс. км2, из них в зоне рассмотрения находится 297,56 тыс. км2 или 86,7%.

Таблица 2 Земельный фонд бассейна р. Сырдарьи с притоками

В общей площади рассматриваемой территории сельхозугодия составляют 57,71%, в том числе пашня 3,44%, сенокосы 0,83%, пастбища 52,7%, прочие 0,74%. При этом удельный вес угодий по области не одинаков и колеблется в значительных пределах.

Таблица 3 Удельный вес сельхозугодий в общей площади землепользований.

Как видно из приведенных данных, доминирующее положение в составе сельхозугодий занимает пастбища, на втором месте стоит пашня и на третьем - естественные сенокосы. В пределах рассматриваемой территории по данным Агентства Республики Казахстан по управлению земельными ресурсами на уровне прошлых лет числилось 718,74 тыс. га орошаемых земель.

Таблица 4 Схема комплексного использования и охрана водных ресурсов бассейна реки Сырдарья с притоками

От общей площади сельхозугодий орошаемые земли составляют 4,2%, а орошаемая пашня от общей площади пашни - 55,3%. По размерам орошаемых земель бассейн р. Сырдарьи один из крупнейших на юге Казахстана. В 1990 году использовалось орошаемых земель на площади 730,33 тыс. га. В последнее время площадь регулярного орошения в сравнении с 1990 годом сократилось на 130,28 тыс. га, из-за острого недостатка водных ресурсов и развития негативных процессов. Почвы подверглись водной и ветровой эрозии, осолонцеванию, засолению и выпадению из севооборота.

В связи с напряженной экологической ситуацией в регионе изучение структуры сохранившихся элементов экологического каркаса водосбора реки и решение вопросов его реконструкции для восстановления природной среды является весьма актуальным. Для данного водосбора в состав элементов МК следует включать и природно-антропогенные территории (например, сады, лесополосы и т.д.).

Использование материалов космической съемки, представленных в Google Earth, на уровне предварительного визуального анализа изображений, позволяет на начальном этапе исследований получить ценную информацию о состоянии территорий, структуре землепользования, выявить элементы экологического каркаса и оценить их фрагментарность, наметить основные проблемные направления исследований. На следующем этапе можно переходить к автоматизированным обработкам разновременных космических изображений высокого разрешения для получения конкретных детальных Характеристик объектов МК (фрагментов естественного ландшафта разной степени сохранности) и установления их динамики.

Литература

1. К Гарбук С.В., Гершензон В.Е. Космические'системы дистанционного зондирования Земли. М.: Изд. А и Б, 1997.296 с.

2. Елизаров А. В. Экологический каркас - стратегия степного природопользования XXI века // Степной бюллетень. - 1998. Выи.2-4.

3. Корытный Л. М. Бассейновая концепция в природопользовании. Иркутск: Изд. Института географии СО РАН, 2001.161 с.

4. Курбатова И.Е. Использование данных космического мониторинга для оценки экологического состояния крупных речных водосборов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса, 2010. Т. 7; № 2. С. 157-166.

5. Маслов А.А. Космический мониторинг лесов России: современное состояние, проблемы и перспективы // Лесной бюллетень, № 1 (31), февраль 2006. С. 8-13.

6. Павлов Д. С., Строганова Б.Р:, Букварева ЕМ. Экологоцёнтрйческая концепция природопользования // Вестник РАН, 20-10', т, 80, №2, с. 131-140.

7. Природа Курской области и её охрана. Выпуск первый и второй Под ред. Р.В. Кабановой. - Воронеж, Центрально-Черноземное шижноёизд-во, 1985, 1986.

8. Стратегия сохранения степей России: позиция неправительственных организаций. // М., Издательство Центра охраны дикой природы. 2006.36 с.

9. Стоящева Н.В. Экологический каркас территории и оптимизация природопользования на юге Западной Сибири (на примере Алтайского региона). Новосибирск: Изд. СО РАН, 2007.140 с.

10. Толмачева НМ, Шкляева Л.С. Космические методы экологического мониторинга / Пермь: Перм. ун-т 2006. 296 с.

Размещено на Allbest.ru