WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Алексеева Мария Николаевна ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ВАСЮГАНСКОЙ РАВНИНЫ НА ОСНОВЕ ДЕШИФРИРОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ Специальность 25.00.36 – геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Томск - 2009

Работа выполнена в лаборатории мониторинга лесных экосистем Института мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук

Научный консультант: доктор географических наук, доцент Дюкарев Анатолий Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор Евсеева Нина Степановна кандидат географических наук, доцент Шерстобитова Людмила Владимировна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Алтайский государственный университет»

Защита диссертации состоится «27» мая 2009 г., в 16.00 на заседании диссертационного совета Д 212.267.19 при ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, главный корпус ТГУ, ауд.119.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ГОУ ВПО «Томский государственный университет» по адресу: г. Томск, пр. Ленина, 34 а

Автореферат разослан «» апреля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат геолого-минералогических наук Н.И. Савина 2

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Наряду с лесными, заболоченные и болотные ландшафты являются важнейшими компонентами природной среды Западной Сибири и источниками ресурсов. В условиях промышленного освоения заболоченные ландшафты подвергаются антропогенным воздействиям, связанным, прежде всего, с эксплуатацией нефтегазовых месторождений, сельскохозяйственной и лесохозяйственной деятельностью. Вследствие этого возрастают площади антропогенно нарушенных земель. Изменение видового состава растительного покрова является объективным показателем антропогенных трансформаций и выявляется не только при наземных исследованиях, но и при анализе серий космических снимков.

Кроме того, использование дистанционных методов позволяет оперативно обнаруживать экологически неблагополучные ситуации, например, аварии на нефтепроводах, пожары и незаконные рубки леса. Поэтому в геоэкологических исследованиях все шире используют технологии, основанные на дешифрировании космических снимков разного пространственного разрешения и различных лет съемки (Барталев и др., 2005; Востокова и др., 1982; Ерохин и др., 2003; Ершов и др., 2004; Зятькова, 2007; Седых, 1991).

Космические снимки обеспечивают достоверность, оперативность и регулярность измерения характеристик состояния природной среды и являются основой при организации мониторинга в отдаленных и труднодоступных вследствие высокой заболоченности районах бореальной зоны Западной Сибири.

Разнообразное программное обеспечение ГИС используется в геоинформационном картографировании, основанном на дешифрировании космических снимков и результатах полевых исследований. Но, как правило, требуется его адаптация, а в некоторых случаях и разработка новых программных продуктов для оценки состояния территорий с учетом их особенностей. На территории Васюганской равнины, учитывая ее высокую заболоченность и наличие полезных ресурсов, наряду с научными исследованиями на наземных полигонах, необходимо использование современных геоинформационно-космических технологий.

Целью работы является оценка состояния растительного покрова и выявление изменения заболоченных территорий при антропогенных воздействиях на основе совмещенного анализа космических снимков и результатов полевого исследования средствами ГИС.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

разработать методические вопросы оценки состояния лесоболотных территорий на основе анализа космических снимков средствами ГИС;

разработать типологию растительного покрова и выбрать эталонные участки для обучения программы классификации космических снимков;

провести дешифрирование и картографирование растительного покрова ключевых участков средствами ГИС;

провести сравнительный анализ пространственной структуры растительного покрова различных участков Васюганской равнины;

выявить изменения растительного покрова на основе анализа космических снимков разных лет съемки.

Объект исследования – растительный покров Васюганской равнины.

Ключевые участки частично охватывают Васюганский болотный массив и прилегающие к нему лесные территории.

Предмет исследования – растительный покров, оценка его состояния на основе дешифрирования космических снимков.

Теоретическая и методологическая основа исследования базируется на идеях и трудах в области географии А.Г. Исаченко, В.Б. Сочавы, А.Г. Топчиева, болотоведения – Ф.З. Глебова, О.Л. Лисс, Н.И. Пьявченко, лесоведения и мониторинга лесного покрова – И.А. Беха, В.Н. Седых; учтен опыт региональных исследований Н.С. Евсеевой, В.И. Валуцкого, Л.И.

Инишевой, Е.Д. Лапшиной, А.А. Храмова. С целью разработки методических вопросов дешифрирования космических снимков и оценки состояния растительного покрова на их основе, автором использовались теоретические концепции и практические рекомендации в области картографии, геоинформатики и моделирования геосистем: С.А. Барталева, А.М. Берлянта, Е.А. Востоковой, А.П. Карпика, В.Б. Кашкина, А.Д. Китова, А.В Кошкарева, В.И.Кравцовой, В.С. Тикунова, В.В. Хромых.

Информационная база исследования. Исследования состояния растительного покрова проводились на нескольких ключевых участках, расположенных на юго-западе, юго-востоке и востоке Васюганской равнины.

Участки частично охватывают Васюганский болотный массив и прилегающие заболоченные лесные территории. В основу диссертационной работы положены картографические материалы, описания полевых исследований, космические снимки и средства геоинформационных систем, в совокупности, составляющие геоинформационный комплекс. В работе использовались космические снимки 1989-2001 гг., полученные с космических аппаратов Ресурс-О1 (сканер МСУ-Э), Terra (сканер ASTER), Landsat-5 и Landsat-7 (сканеры TM и ETM+). Для дешифрирования космических снимков применялись топографические карты масштабов 1: 1 000 000, 1: 500 000 и 1: 200 000, карты планов лесонасаждений 1:

50 000, карта растительности масштаба 1: 2 500 000 и цифровые модели рельефа, созданные национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). В качестве материалов наземных исследований для дешифрирования космических снимков использовались точечные полевые описания сообществ растительности и сведения о пожарах. Описания точек полевых исследований с географическими координатами на ключевых участках «Пономаревка» и «Икса» переданы автору работы сотрудниками Института мониторинга климатических и экологических систем. Сведения о месте, дате возникновения пожаров и ими пройденных площадей в восточной части Васюганской равнины, получены в Департаменте природных ресурсов и охраны окружающей среды Томской области и в Томской базе авиационной охраны лесов.

Методы исследования. В работе применялись методы комплексных физико-географических исследований, математико-статистические методы, методы геоинформационного картографирования и пространственного анализа.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие научные результаты:

1. Усовершенствована и адаптирована применительно к сильно заболоченным территориям методика дешифрирования космических снимков.

2. Разработаны методические вопросы геоэкологической оценки состояния растительного покрова территории с высокой активностью болотообразовательного процесса на основе дешифрирования космических снимков высокого пространственного разрешения.

3. Предложен геоинформационный комплекс, включающий специальное и общее программное обеспечение.

4. Автором разработаны специальные программные средства, расширяющие возможности геоинформационного анализа при оценке состояния растительного покрова и территории в целом.

5. Показаны различия в структуре растительного покрова разных участков Васюганской равнины.

6. На примере модельных территорий выявлено изменение растительного покрова при воздействии антропогенных и негативных природных факторов.

Достоверность результатов.

При оценке достоверности результатов дешифрирования космических снимков использовались статистические методы и средства программы MultiSpec 2.7. Степень соответствия картографическим материалам оценивалась с привлечением лично разработанной автором программы в среде ArcView 3.x.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Технология геоинформационного картографирования растительного покрова, основанная на дешифрировании космических снимков с привлечением математико-статистических методов, позволяет получать количественные оценки его состояния.

2. Мозаичность, мелкоконтурность и типологическое разнообразие растительности различных участков Васюганской равнины обусловлено сочетанием специфических условий природной среды и антропогенных воздействий.

3. Различия в структуре растительного покрова Васюганского болота обусловлены особенностями гидрологического стока, формирующегося в условиях неоднородного рельефа.

Практическая значимость работы. Основными результатами диссертационной работы, составляющими ее практическую ценность, являются:

1. Построенные на основе космических снимков карты растительного покрова участков Васюганской равнины, отражающие состояние территории и перспективы ее использования и готовые для управления хозяйствующими субъектами.

2. Геоинформационный комплекс для картографирования лесоболотных комплексов на основе космических снимков, включающий специальное и общее программное обеспечение. Геоинформационный комплекс можно использовать для ресурсного и экологического картографирования и в учебном процессе при подготовке специалистов географов, экологов, лесо- и землеустроителей.

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертационной работы были доложены на 12 научных конференциях и симпозиумах, в том числе: 11-ой международной конференция IBFRA (Красноярск, 2002), международной конференции «Окружающая среда и экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики» (Томск, 2003), 3-ем и 4-ом международных симпозиумах «Контроль и реабилитация окружающей среды» (Томск 2002, 2004), международных конференции по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды «Enviromis» (Томск, 2004, 2006), международной научно-практической конференции «Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты» (Томск, 2005 г), В работе использованы материалы, полученные лично автором при выполнении интеграционных проектов СО РАН: проект № 73 «Комплексный мониторинг Большого Васюганского болота: исследования современ:

ного состояния и процессов развития под воздействием природных и антропогенных факторов»; проект № 137 «Комплексный мониторинг Большого Васюганского болота: исследования современного состояния и процессов развития»; проект № 138 «Сибирская геосферно-биосферная программа: интегрированные региональные исследования современных природно-климатических изменений» (2003 – 2005 гг.).

По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 3 статьи в зарубежных и рецензируемых отечественных журналах («Геоинформатика», 2002; «Вестник Томского госуниверситета», 2002; «География и природные ресурсы», 2004).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Основной текст изложен на 154 страницах и включает 52 рисунка и 10 таблиц. Список литературы содержит 187 источников.

Автор выражает искреннюю признательность профессору Полищуку Ю.М., поставившему в свое время задачу и оказавшему методическую помощь в ее выполнении. Автор также благодарит за консультации и советы сотрудников НИИЦ ИХН, которые способствовали выполнению работы.

Основное содержание работы

Глава 1 Теоретические аспекты и методы оценки состояния лесоболотных комплексов зоны Западно-Сибирской тайги Наряду с лесными ландшафтами, площадь которых по данным В.Н.

Седых (1997) составляет 73,8 млн. га с запасом древесины 10 млрд. м3, на территории таежной зоны Западной Сибири широко распространены болотные системы с колоссальными запасами торфа (Лисс, Абрамова и др., 200; Инишева, Земцов, 2000). Болотные системы, занимающие центральные части водоразделов, становятся одним из факторов активного заболачивания прилегающих лесных ландшафтов (Евсеева, Земцов, 1990; Пьявченко, 1985). Площадь заболоченных лесов в настоящее время значительно превышает площадь автоморфных лесов.

Ландшафты Западной Сибири в значительной мере подвергаются антропогенным воздействиям, связанным в частности с развитием нефтегазодобывающего комплекса, рубками леса и пожарами. Гари вместе с вырубками в лесном фонде занимают 3 млн. га, что составляет 1,9 % территории Западной Сибири (Седых, 1997). Заготовка леса осуществляется как непосредственно при рубках главного пользования, так и при строительстве объектов нефтегазодобычи. При этом происходит расчленение лесных массивов и образование неустойчивых кулис и опушек, захламление древесными остатками и стройматериалами и как следствие увеличение частоты лесных пожаров (Захаров, Гаркунов и др, 1998; Булатов, 2004, Васильев, 1998).

Для картографирования и оценки состояния территорий, включая площади антропогенных напряжений природных объектов наиболее перспективно применение космических снимков (Анкудинов, Маринов, 2004;

Востокова и др., 1982; Зятькова, Елепов, 2007; Кравцова, 1995; Ярошенко, Потапов и др., 2001). Программные средства обеспечивают их пространственное совмещение с другими видами информации и достоверность дешифрирования (Капралов, 1997; Карпик, 2004; Китов, 2000).

Глава 2 Условия формирования лесоболотных комплексов Васюганской равнины Исследования пространственной структуры растительного покрова лесоболотных комплексов с привлечением геоинформационных систем и космических снимков проводились на нескольких ключевых участках Васюганской равнины общей площадью 19 тыс. км2 (рис. 1).

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»