Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Эколого-географическая оценка допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Эколого-географическая оценка допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов"

На правах рукописи

ТИМОФЕЕВ Виталий Григорьевич

ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДОПУСТИМОГО УРОВНЯ МЕЛИОРАТИВНОГО ОСВОЕНИЯ ЛАНДШАФТОВ

Специальность 06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003160539

Санкт - Петербург 2007

003160539

Работа выполнена на кафедре автоматизации управления войсками Военно-космической академии им А Ф Можайског о

Научный руководитель.

Официальные оппоненты

доктор географических наук, пэофессор Осипов Георгий Константинович

доктор технических наук, профессор Арефьев Николай Викторович

кандидат географических наук Субботин Сергей Николаевич

Ведущая организация:

Северо-западный филиал ФГУП чГосземкадастрсъемка»

Защита состоится 23 октября 2007 года в 16 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212 229 17 при ГОУ ВПО «Санк--Петербургский государственный политехнический университет» по адресу 195251, г Санкт- Петербург, ул Политехническая, 29, гидрокорпус 2, ауд 411

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

Автореферат разослан •»О&Ь'ТсХ'ъЖя 2007

года

Ученый секретарь диссертационного совета Орлов В Т

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования Одним из направлений преобразования природной среды является ее мелиоративное освоение, которое представляет собой изменение природных ландшафтов в интересах утучшения условий ведения сельского, лесного и других видов хозяйства или повышения комфортности проживания людей Мелиоративные мероприятия обеспечивают сохранение и повышение плодородия земель создают необходимые условия для вовлечения в хозяйственный оборот неиспользуемых и малопродуктивных земель, а также способствуют формированию рациональной структуры земельных угодий Однако, в свою очередь, они приводят к неизбежному упрощению видового разнообразия ландшафтов, изменению режимов их функционирования и снижению их устойчивости Недоучет ландшафтных особенностей территории при ее мелиоративном освоении вызывает развитие негативных экологических процессов Например, за период с 1991 по 2005 годы по этой причине площадь мелиорированных земель сократилась на 4,28 млн га, а площадь земель, находящихся в неудовлетворительном состояния, достигла 3,56 млн га. (Фомкин ИВ) Одной из причин возникновения ошибок при создании природно-мелиоративных систем является несовершенство информационного обеспечения процесса проектирования

Исходя из вышеизложенного, к важнейшим научно-практическим задачам мелиоративной деятельности следует отнести совершенствование методов и средств информационной поддержки принятия решений по созданию природно-мелиоративных систем

Вопросам информационного обеспечения мелиоративного освоения территории посвящено множество отечественных и зарубежных работ, отметим лишь некоторые из них (Аношко В С , Брилевский М Н, Арефьев Н В , Баденко В Л, Осипов Г К, Гарманов В В , Осипов А Г, Зеляковская В М, Михно В Б, Николаев В А, Мееровский А С , Якушева В И , Демидов А Н, Самойленко В В ) Подавляющее большинство этих работ ориентированно на получение информации э природных объектах методами полевого обследования, в то время как одним из наиболее перспективных направлений изучения природных систем является их дистанционное зондирование

В настоящее время наряду с традиционными средствами дистанционного зондирования (космическими летательными аппаратами, самолетами, вертолетами и т д) широкое внедрение получают беспилотные летательные аппараты, позволяющие с минимальными материальными и трудовыми затратами получать информацию, необходимую для принятия решений по созданию природно-антропогенных систем, в том числе природно-мелиоративных Эти аппараты получили название дистанционно пилотируемых летательных аппаратов (ДПЛА), их основными достоинствами по сравнению с традиционными средствами зондирования являются высокая разрешающая способность при простоте съемочной аппаратуры и возможность оперативного сбора данных Однако следует отметить, что широкое внедрение ДПЛА в практику

природопользования ограничивается отсутствием научно-методических разработок по их применению

Объект исследования. В качестве объекта исследования выступает географический ландшафт - генетически однородный природно-тзрриториальный комплекс, характеризующийся относительным единством слагающих его природных компонентов

Предмет исследования. Предметом исследования является разрабо!ка научно-методических основ определения экологически допустимого уровня метиоративного освоения ландшафта с использованием ДПЛА При этом под мелиоративным освоением ландшафта мы понимаем проведение мелиоративных мероприятий по осушению территории, ликвидации закустаренности и мелкоконтурности угодий

Методология исследования В основу исследования заложены подходы отечественных и зарубежных ученых к созданию систем информационной поддержки принятия решений в области безопасности природопользования

В диссертации применялись следующие методы исследований монографический, математический, картографический и экспертных оценок

Цель и задачи исследования. Целью исследования является совершенствование методов информационного обеспечения принятия решений по созданию экологически безопасных природно-мелиоративных систем

Задачи исследования Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи

- сформулировать принципы, закладываемые в основу эколо! о-географической оценки допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов при создании природно-мелиоративных систем,

- разработать метод получения исходных данных для оценки биоразнообразия ландшафта с использованием ДПЛА,

- разработать метод формирования базы знаний для определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта,

- разработать метод автоматизированного определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта по данным дистанционного зондирования,

- создать методику эколого-географичеокой оценки допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов, реализующую разработанные методы,

- апробировать созданную методику на модельной территории

Обоснованность и достоверность выводов, результатов Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертационном исследовании, достигается использованием апробированной методологии эколого-географической оценки территории, применением современных методов изучения природных объектов а также практическим опытом по информационному обеспечению процесса проектирования природно-мелиоративных систем и непротиворечивостью полученных результатов выводам, содержащихся в работах следующих авторов Аношко В С , Яцухно В М Ягомяги Ю Э

Научная новизна В ходе диссертационного исследования впервые

- определен и обоснован перечень показателе?, участвующих в оценке экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта,

- разработан метод получения исходный данных для оценки биоразнообразия ландшафта с использованием ДПЛА,

- разработан метод формирования базы знаний для определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта,

- разработан метод автоматизированного определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта по данным дистанционного зондирования,

создана методика эколого-географической оценки допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов, реализующая разработанные методы

Положения, выносимые на защиту:

• метод получения исходных данных для оценки биоразнообразия ландшафта с использованием ДПЛА,

• метод формирования базы знаний для определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта,

• метод автоматизированного определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта по данным дистанционного зондирования

Практическая значимость и внедрение. Практическая значимость заключается в том, что созданная методика эколого-географической оценки допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов, позволит повысить качество информационного обеспечения процесса проектирования природно-мелиоративных систем Разработанная методика внедрена в практику в качестве составной части «Территориальной информационно-аналитической системы» для муниципального образования «Приозерский район Ленинградской области» (Муниципальный контракт № 06/2006 от 22 12 2006г ), что подтверждено актом о внедрении, полученного от ЗАО «Институт гелекомм>никаций», ответственного за выполнение контракта

Апробация результатов работы. Результаты выполненных исследований были представлены на следующих научно-практических конференциях «Научно-технической конференции ФГУП «РНИИ КП», посвященной 60-летию предприятия 10-12 октября 2006г » (М, 2006), научно-практической конференции ('Санкт-Петербург и Ленинградская область в условиях глобализирующегося мирач (СПБ, 2006), Третьей военно-научной конференции Космических войск (BKA им А Ф Можайского, 2007) Методологические и методические аспекты диссертационной работы докладывались и получили одобрение на научных семинарах факультета автоматизированных систем управления и связи BKA им А Ф Можайского (2006-2007), инженерно-строительного факультета СПбГПУ (2007) На семинарах автором лично освещались современные тенденции в совершенствовании информационного обеспечения управленческой мелиоративной деятельности, рассматривались подходы к использованию данных дистанционного зондирования к определению количественных характеристик для выполнения эколого-географической оценки допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов, предлагались

технические и технологические решения по получению и обработке информации о природных объектах

Публикации, По теме диссертации опубтиювано три работы

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения трех глав, заключения, пяти приложений, списка литературы, включающего 262 наименования Общий объем диссертации 144 страницы машинописного текста, 20 рисунков, 5 таблиц

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

Антропогенное освоение территории должно осуществляться с учетом способности природных ландшафтов выполнять задаваемые им социально-экономические функции без нарушения механизмов саморегуляции, обеспечивающих устойчивость ландшафтов к антропогенным нагрузкам Согласно работам многих отечественных и зарубежных авторов (Сочава В Ь , Арманд Д JI, Арманд А Д, Аношко В С. Зглетев В С . Ягомяга Ю Э , Уиттекер Р X, Clements F Е, Hougland В W, Collms S L ) к важнейшим факторам, обуславливающим устойчивость ландшафтов, относится их видовое разнообразие Следовательно, при проектировании природно-антропогеннэгх систем, в том числе и природно-мелиоративных. должен опредгляться экологически допустимый уровень освоения ландшафтов, не нарушающий свойственного им видового разнообразия При этом следует учитывать, что сложность видового разнообразия ландшафтов снижает их устойчивость к антропогенному освоению

В качестве индикаторов видового разнообразия ландшафтов выступают окотоны -переходные полосы между физиономически отличимыми основными растительными сообществами (ОРС) Они оказывают компенсирующее влияние на естественное восстановление биогеоценозов Видовое разнообразие ландшафтов обусловлено не только количеством экотонов расположенных в их пределах, но и контрастностою основных растительных сообществ, формирующих экотоны Однако, вышеперечисленные и другие авторы, оценивают видовое разнообразие на основе полевых исследований Разработанный нами подход отличается от традиционного тем, что вместо полевых исследований, в нем используется метод дистанционного зондирования территории с применением ДПЛА и математического аппарата, позволяющий в сочет.шии с базой знаний, получать данные об экологически допустимом уровне мелиоративного освоения ландшафтов Учитывая новизну этого подхода, автором были разработаны л заложены в основу диссертационного исследования следующие принципы

»принцип системности Обеспечивает рассмотрение каждого фактора, участвующею в оценке не изолированно, а во взаимодействии с другим факторами Он позволяет выявлять особенности ландшафта не только аналитическим, но и логическим путем С принципом системности тесно связан принцип структурной взаимосвязи

• принцип «структурной взаимосвязи» Обеспечивает рассмотрение окружающего мира в виде организованной структуры взаимодействующих природных объектов Он позволяет использовать при проведении исследования метод внутри ландшафтной

экстраполяции, т е распространить дешифровочные признаки значимых объектов, выделенных на ключевых участках, на исследуемый ландшафт в целом, а также производить типизацию ландшафтов по географическим условиям

• принцип масштабного соответствия Обеспечивает соответствие между пространственной дискретизацией результатов оценки и площадью исследуемого объекта Он позволяет соблюсти одинаковую детальность оценки в пределах всей изучаемой территории

• принцип пространственной топологичности. Обеспечивает эассмотрение метрически взаимосвязанных друг с другом компонентов природной сэеды в виде фрагментов единого географическою пространства Он позволяет производить распознавание образов природных объектов с их последующим синтезом з объектовые топологические системы

• принцип континуальности Обеспечивает изучение в пределах тагдшафта всех земель, потенциально пригодных для мелиоративного освоения, за исключением тех, которые в силу невозможности их мелиоративного освоения исключаются из рассмотрения (например, водные акватории, застроенные и промышленчо-освоенные территории и т д )

• принцип единства оценки Обеспечивает проведение оценочных работ по одним и тем же показателям (их виду и числу), имеющим единые квалиметричгские шкалы (оценочные градации) Он позволяет сравнивать результаты оценки не только в пределах ландшафта, но и в пределах изучаемого региона

• принцип эмерджентности Обеспечивает учет свойств, присущи* к<1к отдельным компонентам ландшафта, так и ландшафту в целом

• принцип «критериальной адекватности оценки» Обеспечивает адекватное представление данных в соответствии с выбранными моделями и методами обработки информации Он позволяет выполнять сравнение ландшафтов между собой по критерию биоразнообразия и на этой основе определить экологически допустимый уровень их мелиоративного освоения

Вышеперечисленные принципы легли в основу методики эколого-географической оценки допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов, основными блоками которой являются получение исходных данных для оценки биоразнообразия ландшафта с испочьзованием ДПЛА, формирование базы знаний для определения экологически допустимого уровня мелиоратившм о освоения ландшафта, автсмагизированное определение экологически допустимого уровня мелиоративного освоения г андшафта по данным дистанционного зондирования Для реализации каждого блока автором были разработаны методы, которые рассмотрены ниже

Метод получения исходных данных для оценка биоразнообразия ландшафта с использованием ДПЛА. Новизна разработанного метода состоит в использовании ДПЛА для оценки биоразнообразия ландшафтов и создании математического аппарата, обеспечивающего при минимальных материальных и временных затратах «обходимую

точность получения исходных данных Он включает в себя планирование летно-съемочных работ, их выполнение и обработку результатов аэрофотосъемки

В состав характеристик, необходимых для обеспечения полетов Д11ЛА, входят высота фотографирования, базис съемки, расстояние между маршрутами, максимальное время выдержки, интервал между экспозициями, количество снимков в маршруте, количество маршрутов, общее количество снимков Для их определения используются зависимости, приведенные в работе (Смирнов Л Е )

Для выполнения летно-съемочных работ выбирается вегетационный период развития растительного покрова, когда растительность хорошо дешифрируется Летно-сьемочные работы выполняются площадным методом путем прокладки прямолинейных параллельных маршрутов Перекрытие снимков между собой (поперечное) должно составлять не менее 60%, а между маршрутами (продольное) - 30% Выполнение данного условия гарантирует сплошную съемку местности без разрывов

Для повышения дешифровочных свойств аэрофотоснимков съемка выполняется в двух зонах спектра - красной (длина волны Х|щз = 0 68-0 7мкм) и ближней инфракрасной (длина волны 0 74-1 1мкм)

Обработка результатов аэрофотосъемки включает в себя фошгранметрические работы по трансформированию и плановой привязке полученных аэрофстосъемочных материалов Их необходимость продиктована тем, что изображение местности на аэрофотоснимках геометрически искажено

Съемка местности с применением ДПЛА имеет ряд особенностей, от питающих ее от традиционных способов съемки, которые оказывают непосредственное влияние на методы обработки фотоизображений Во-перьых, в виду того, что съемка производится с небольшой высоты (около 500 м) появляется возможность не учитывать искажения, вызванные кривизной Земли и рефракцией воздушных масс Во- зторых, при трансформировании аэрофотоснимков необходим учет влияния рельефа па искажение фотоизображений, так как высота полета ДПЛА соизмерима с превышения;ли местности над уровнем моря

Трансформирование аэрофотоснимков прехлагается выполнять аналитическим методом, основанным на использовании коллинеарных уравнений, строго списывающих закон построения изображения для одиночного снимка в централ Знс й проекции Рассмотрим авторский подход к трансформированию аэрофотоснимкоЕ, голученных с использованием ДПЛА с учетом искажений, вызванных влиянием речьефг мí стяости

Преобразуем координаты точек исходного аэрофотоснимка (х у, м) в трансформированные (х°, у0, м) с учетом фокусного расстояния фоток<1меры (/, м) элементов внешнего ориентирования фотокамеры (а — угла наклона, со - поперечного у! ла наклона, х ~ угла поворота), выраженных в градуса;; (Лобанов АН)

Г х° = -/[«1(х - хо) + <*г(у - Уо) - aJic, {х -х0) + с2(у-ув)~ сг} ] I- / = ~/[ЬI (* - *0 ) + ¿2 (у - Уо ) - Ьг//с, {х - х0 ) + с2 (у - у0 ) - с3 /],

где

ö, =coso! cos/-smör sin® sin/, fir2=_cosa sin%-sma smсо ccs/, (2,3) e3=-sma cos®, h¡ = cosn> sin/, b2 = cos® cos/. (4,5,6)

63=-sm®, c,=sira cos/+ cos.« sm« мп (7,8)

c2 = -sin a sm / - cos« sin® cos/, c. = cos« cos® (9,10)

Предположим, что высота фотографирования (Я м) измерена навигационной системой ДПЛА в точке местности с координатами (Хд, Yo, м) Для определения высоты рельефа (А, м) в этой точке используем цифровую матрицу рельефа (ЦМР), сформированную по электронной карте (ЭК) После даго откорректируем координаты точек аэрофотоснимка с учетом влияния рельефа по следующим зависимостям

х° = (1 -А/Я)/*, Г x = f/H(X-X0)-x¡,

/=(1 -hlH)f у, ГДе I y=fl4{Y-i0)-y¡ (ПЛ2)

где Хд y¡¡ - координаты главной точки аэрофотоснимка (м)

Объединение аэрофотоснимков в единое растровое геоин4 ормационное пространство осуществляется по координатам угловых точек

Если степень мелиоративного освоения ландшафта (отношен ie площади мелиорированной территории к общей площади, %) определяется с точностью 1% (Аношко ВС), то площади ландшафтов и экотонов должны определятьсэ с такой же точностью Следовательно, на 1 га определяемой площади погрешность измерения не должна превышать 100 кв м или на 100 м определяемого расстояния - 1м

Построим математическую модель определения относительной ошибки измерения расстояний по аэрофотоснимкам Будем считать, что параметры, входящие в зависимости (1-12) не коррелируют между собой, либо коэффициенты их корреляции очень малы, г е ошибки измерения расстояний на аэрофотоснимках в продольном и поперечном направлениях равны В качестве начальных и конечных точек расстояний (h,) будем рассматривать центральные координаты точек трансформированных снимков, слагающих фотосхему Отрезок Ь, содержит искажения, обусловленные ошибками определения линейных , м), угловых (maöJ/, м) элементов внешнего ориентирования фотокамеры, высоты фотографирования (ид м), измеренной навигационной системой ДПЛА, рельефа местности (тн, м) Примем, что ошибки определения указанных параметров подчиняются нормальному закону распределения Тогда средняя квадратическая ошибка (СКО) расстояния на фогосхеме (mi„) будет определяться следующим образом

mLn=mb4n, (13)

где п - количество снимков, слагающих фотосхвму, ть - СКО отрезка Ь, (м), рассчитываемое по следующей зависимости

т„ = р(Ъп\л +т2н +т1+3т2ащ) (14)

Для нахождения величин тх<р , т^, тц. тл, входящих в зависимость (11), выполним дифференцирование (1, И, 12) по переменным Хо, }'о, а, со , ■/, Н Послг перехода к

средним квадратическим ошибкам путем разложения полученных и результате дифференцирования зависимостей в ртд Тейлора и исключения членов, сэставляющих более чем первый порядок малости, получим

где г - радиус-вектор, соединяющих! точку нулевых искажений (в нашем случае, -главную точку фотоснимка) с точками наибольших искажений фогосшшка (в нашем случае, - с точками окружности радиуса г = 6/2) (м), Защ - потешное гь измерения угловых элементов внешнего ориентирования фотокамеры (рад), погрешность

определения линейных элементов внешнего ориентирования фото<амеры (м), дн - погрешность определения высоты фотографирования (м), 6\п ш - погрешность определения высоты рельефа по ЦМР (м)

Параметры тХА, тн, т^ схожи по физическому смыслу и определяются техническими характеристиками систем навигации и ориентации ДПЛА Для расчета СКО примем следующие значения параметров Н " 500 м,/= 100 мм, г = 50 мм, Ь = 100 мм, 8Ху = 8Н = 3 м, 8ашХ = 0 02 рад, п - 4, £= 100м Если для формирования ЦМР применена топографическая ЭК масштаба 1 100 000, то максимальная погрешность определения высот для равнинных пересеченных и всхолмленных районов Зцш = 9 м Исходя из расчетов, значение относительной ошибки измерения расстояния составит ть ЫЬ 4п = 0 82 м на 100 м, что не превышает заданной погрешности

Метод формирования базы знаний для определения экологически допуст шюго уровня мелиоративного освоения ландшафта. В основу формирования базы зн,ший заложен объектно-ориентированный подход, рис 1, который реализует сущноси- трех видов 1) «Основные растительные сообщества, формирующие экотон — нормализованный разностный вегетационный индекс (НРВИ)», 2) «Эталонный ландшафт - параметры, характеризующие биоразнообразие», 3) «Контрастность экотонов» Зазиси в этих отношениях представляют собой объекты базы знаний Каждый объект имеет уникальный идентификатор (на схеме выделен подчеркиванием) Методы обработа и атрибутов ((2ю1о«> ' Ктт ^-ныч > «V-«'/) явтяются закрытыми (инкапсулированными) Кратко

рассмотрим подходы к определению объектов базы знаний

Первой составляющей базы знаний являются НРВИ основных типов растительных сообществ (ОРС), которые определяются по следующей зависимости (Р Ваге!, О ОиуЛ)

(15,16)

(17, 18)

где йдяо, Кщн - значения интенсивности фототона элементов язображения, соответствующих отраженному расгительностью света в красной и ближней инфракрасной областях спектра

Интерфейс базы знаний

Значения НРВИ ОРС

- код типа ОРС

- наименование типа ОРС

- код вида растительности

- наименование вида растит

- эталонное значение НРВИ

- разброс значений НРВИ

- поправка на влияние подстилающей поверхности

Тк

К р'

^то

3

J 1

Значения параметров, характеризующих биоразнообразие эталонного ландшафта

- код вида ландшафта - эталонная котрастность экотонов - эталонная плотность экотонов ¡-] О' еш!оп

Значения контрастности экотонов

- код типа экотона Ьр

- код типа ОРС (¡) Тк

- код типа ОРС (2) Тк

- контрастность экотона Яешкт

Рис 1 Схема базы знаний (символами «1» и «п» обозначены связи типа < один ко многим», ОРС - основные растител] ные сообщества) Работа по определению индексов начинается с выбора «ключевых» участков, в пределах которых в интерактивном режиме дешифрируются все типы ОРС характерные для изучаемого региона Затем для каждого типа определяется эталонное значение признака путем усреднения полученных резз'лыагов, и устанавливаются интервалы их разброса по формулам

Ктч0 Кои к, = р ЦК -1)4 (ЯШПк - Л'ту,0 Г, (20,21)

*=1 V *=(

где К'т,7(1- среднее из выборки К значений для г-го изучаемого ОРС по заданному контуру, при к - 1 К , ДЯ'ШУ1 - значение разброса НРВИ для г-го изучаемого ОРС

Критерием правильности определения эталонных значений при ¡на^ов является показатель (/), характеризующий достоверность их выборки

Х = Мт/К, (22)

где /Чт - количество правильно отдешифрированных объектов, N — общее количество объектов

Показатель (/) должен превышать значение 0 75 В противном случае выполняется анализ ошибок (эмиссии - ошибочно отброшенных объектов или комиссии - ошибочно принятых), повлиявших на достоверность выборки Повышение показали ¿остигается за счет усиления контрастности снимков или введением поправок в формулу (19) при расчете НРВИ Выбор оптимального ргшения в этом случае предлагается эсущесгвлять путем ло1ического анализа распределения значений НРВИ и их допустимнх разбросов

Выполнение этого анализа и выбор правила повышения достоверности возлагается на математический аппарат базы знаний Результатом работ являются упорядоченные по основным растительным сообществам значения НРВИ в соответствии со следующей зависимостью

TV\Rm>v, "0, Тк еГ, R'm„ €Íwí при i = l п,к = 1 m„ (23)

где Тк - тип к -то ОРС, R'mil - эталонное значение НРВИ г-го ОРС, Т- множество ОРС, Rmvi - множество эталонных значений НРВИ, п — количество эталонных значений НРВИ, m - количество типов ОРС

Новизна разработанного метода заключается в том что в интерфейс базы знаний введены логические операции, обеспечивающие автоматизированное управление эталонированием НРВИ Индикатором необходимости управления является значение показателя достоверности выборки ниже 0 75, что может быть обусловлено двумя факторами 1) отсутствием резких различий между основными типами мстительных сообществ, 2) влиянием подстилающей поверхности на показатель НРВИ Г'итгекер Р X, П Кронберг, Huete A R ) Для устранения действия этих факторов, предлагается алгоритм коррекции вегетационного индекса, представленный на рис 3

Кратко рассмотрим работу основных блоков алгоритма. В блоке 1 выполняется анализ показателя достоверности В случае достижения им значения ниже 0 75, осуществляется переход к блоку 3, в котором для интервалов R, определенных максимальным и минимальным значениями смежных НРВИ и отсортированных в порядке их возрастания, рассчитывается следующее соотношение

[ R, П = 0] v [(R'n% - AR%„ / 2) - (R'nd„ + AR'mn /2) > AR], (24)

где AR - наименьшее из всех значений AR'mvt, определенных в отношении «Значения НРВИ ОРС»

Невыполнение условия (24) хотя бы для одного из членов выражения свидетельствует об отсутствии резких различий между типами ОРС (блок 4) При необходимости, выполняется устранение размытости границ (блок 8) путем корректировки НРВИ поправкой, учитывающей влияние подстилающей поверхности (<*savi) Откорректированный НРВИ рассчитывается по следующей зависимости (Huete A R)

&SAVI = О/' +aSAl'l ) iRNIR -R№D)l(.R4m+RRED (2S)

Расчет поправки a¡Avi выполняется итерационным способом с marov 0 1 в интервале от 0 1 до 1 0 При достижении удовлетворительного значения показателя достоверности расчет поправки заканчивается, откорректированные значения НРВИ записываются в базу знаний (блок 7) и работа алгоритма прекращается В противном случае осуществляется расчет диапазона НРВИ (Sndvi) для ОРС (блок 5) по зависимости

I п п

¿ти=,11/(г>-1)]£(Х'ю>7-Я>Фгт)2> где RNm, = (\ I п^Ког, (26.27)

V >-1 ;=|

Рис 3 Структурная схема алгоритма коррекции вегетационно1 о индекса (пронумерованные блоки являются частью интерфейса базы знаний >

В блоке 6 проверятся выполнение следующего условия / Д > 0 4 , где Д - разность между максимальным и минимальным значениями НРВИ

Невыполнение условия (24) свидетельствует о необходимости повышения четкости фотоизображения с использованием математического аппарата линейного контрастирования реализуемого при помощи следующей зависимости

У° =25$(у-утп)/(у^-утт) , (28)

где 5 .Утах — минимальное и максимальное значения фототона элементов изображения, у - текущее значение фототона, у0 — новое тек> щее значение фототона

Если после контрастирования фотоизображения значение показател я (х) ниже 0 75, это свидетельствует о том, что при определении контуров ОРС на ключевых участках были допущены ошибки Их устранение достигается уточнением контуров в интерактивном режиме и повторением процедуры расчетов

Второй составляющей базы знаний являются параметры экотонов эталонного ландшафта, который выбирается из совокупности региональных ландшаф гов по критерию максимальности видового разнообразия

Для определения параметров экотонов эталонного ландшафта используются следующие зависимости (Аношко ВС)

п п m

Р'étalon ~ 4^jSetalon ^étalon ~~ ( У! $etnlnn ^¡^etalo« )]» ^^

1 р=1 r=i

где Реи,ап- плотность экотонов эталонного ландшафта, S ¡¡talon- ^etilor - площади р-то экотона и г-ой антропогенно освоенной территории в эталонном ландшафте, га, S étalon - площадь эталонного ландшафта. га, п, m - котичество экотонов и антропогенно освоенных территорий в эталонном ландшафте

п п

Qetalon ~ 1 étalon Х $étalon ^ ^ $ étalon ' (30)

р= 1

где Qaaton ~ контрастность экотонов эталонного ландшафта, Я étalon ~ рай г (балл), характеризующий степень контрастности р-ro экотона эталонного ландшафта, S étalon ~ площадь р-то экотона в эталонном ландшафте, га

Третьей составляющей базы знаний являются параметры контрастности экотонов, которые характеризуют степень отличия формирующих их ОРС друт ог друга Для определения контрастности экотонов предлагается использовать экспертный метод парных сравнений Его выбор обусловлен простотой проведения экспертизы и хорошими результатами экспертного анализа При реализации данного метода экспертам последовательно предъявляются пары альтернатив, в каждой из которых предлагается выбрать более предпочтительное решение (Т Саати)

Метод автоматизированного определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта по данным дистанционного зондирования. Он

включает в себя дешифрирование аэрофотоснимков в автоматизированном режиме с использованием базы знаний и определение экологически допустимого уровня мелиоративного освоения изучаемых ландшафтов.

В основу автоматизированного дешифрирования аэрофотоснимков заложен машинно-ориентированный способ извлечения информации на основе прямых дешифровочных признаков Предложенный автором метод содержит новизну, заключающуюся в использовании при обработке материалов аэрофотосъемки формализованных знаний о дешифровочных признаках ОРС и логического подхода к распознаванию фотоизображений Дешифрирование Еключает в себя последовательное выделение контуров ОРС путем сравнения рассчитанных значений НРВИ с эталонными значениями хранящимися в базе знаний и формирование на этой основе контуров

экотонов Этот процесс осуществляется следующим образом объект Е^ , где р = 1 е, будем считать экотоном р-то типа с контрастностью q, если на границе двух смежных разнотипных ОРС существует область с неопределенным НРВИ, значение которого не выходит за пределы, заданные в множестве Ruon Результатом дешифрирования является карта экотонов Структурная схема реализации предлагаемого автором метода представлена на рис 4 Кратко рассмотрим ее основные особенности

Блок 1 В процессе его реализации для исследуемых ландшафтов pas считываются НРВИ по зависимости (19) Расчет осуществляется для каждой пары пикселов (элементов изображений), последовательно выбираемых из цифровых массивов трансформированных аэрофотоснимков Полученные результаты оформляются в виде карты НРВИ

Рис 4 Структурная схема алгоритма автоматизированного определения по данным дистанционного зондирования экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта

Бчок 2 В процессе его реализации по значениям НРВИ выбираются антропогенно освоенные территории (дороги и дорожные сооружения, гидротехнические, промышленные и селитебные объекты и др) Индексы НРВИ для таких объектов существенно отличаются от индексов, соответствующих растительному покрову они, как правило, лежат в области отрицательных значений (П Кронберг) Выбор осуществляется путем последовательного сравнения индексов карты НРВИ с минимальными и максимальными значениями НРВИ, определенными в базе знаний дои растительного покрова Полученные результаты оформляются в виде карты антропогенно освоенных территорий

Блок 3 Включает в себя работы по выравниванию спектральных образов дешифрируемых объектов с целью исключения одиночных помех Сглаживание данных осуществляется методом медианной фильтрации квадратным окном размерностью (МхМ) по следующей зависимости

г+Му+М

11 ти ~ ЫЭУ! g,h^> (31)

где I -1 п,] = 1 пг- порядковые номера элементов карты НРВИ по стро <ам и столбцам,

g, h - текущие значения обрабатываемого элемента в пределах окна по строкам и столбцам

Полученные результаты оформляются в виде карты сниженных значений НРВИ

Блок 4 Включает в себя сегментацию ОРС В ее о ;нову заложен алгоритм локальной кластеризации (Ш Шекхар) Сегментация выполняете и но карте НРВИ с установлением принадлежности выделенного кластера типу ОРС Кластерам, образованным неустановленными классификатором индексами, присваиваются свои кодовые обозначения, отличные от хранящихся в базе знаний В результате создается набор карт ОРС и карт неустановленных объектов Далее в пределах каждой карты методом «наименьшего однородного сегмента, ассимилируемого ядром» (Smith S М ) выполняется предварительное оконтуривание каждого массива кодов На практике размер ядра (// х //) выбирается равным (3x3) точки, размер оболочки (h х lj) - (7x7) точек, весовая функция (.F) используется для установления степени генерализации при исследовании контура и определяется по следующей зависимости

F = (l-(/2-/,)//2) S, +((/2-/j)//2) S2, (32)

где S/ и S2 - площади ядра и оболочки соответственно при h > h Отслеживание контура осуществляется путем перемещения окна по граница ядра вдоль границы объекта и проверки площади захвата на каждом шаге Изменение направления перемещения окна выполняется в случае уменьшения площади более чем на 15% Применение этого метода позволяет снизить чрезмерную изрезанность кон -уров и удалить < нитевидные» включения дру!их контуров Процесс завершается фиксацией получензых контуров в отдельные карты для ОРС и предполагаемых экотонов

Блок 5 Включает в себя сегментацию экотонов Для ее реализации предлагается авторский подход, построенный на результатах исследований, приведенный в работах (Ф Свейн, М Шеймос, У Прэтт) Новизна подхода заключается в разраэотке алгоритма создания контуров экотонов, представляющих в большинстве случгев невыпуклые геометрические фигуры Для этого по границе экотона определяются точи и, семантически связанные с двумя типами ОРС В том случае, если точка связана больным числом ОРС, выполняется формирование «усеченных» контуров построением равноудаленных кривых и нахождением точек их пересечения Перпенцшсуляры направле шые из точек пересечения к контурам ОРС, образуют стороны контуров анализир\ емых экотонов Предлагаемый подход всегда имеет геометрическое решение Для выдел зньых экотонов, по кодам ОРС, их формирующих, из базы знаний выбираются значения контрастности

Блок 6 Включает в себя расчет индексов видового разнообразия ландшафтов, которые определяются по следующей зависимости

J,=P, в,, (33)

п п т п п

где = /(S, - - )]//>,«*„; Q, = C£qp * / )/&„,„„, ^ 35)

1 Р=1 Г=1 1 р- 1

где J, - индекс видового разнообразия /-го ландшафта, Р, - плотность экотонов i-ro ландшафта, Q, контрастность экотонов /-го ландшафта, Sp, sr - площади 9-го экотона и

г-ой антропогенно освоенной территории в г-ом ландшафте, 5,- площадь 7-го ландшафта, га, qp- ранг (балл), характеризующий степень контрастности р-го экотона г-го ландшафта, п,т- количество экотонов и антропогенно освоенных территорий в г-ом ландшафте

Степень экологически допустимого уровня мелиоративного ocboí ния ландшафта (ДМ) определяется по следующей зависимости (Анонп.о ВС)

ДМ = 01xe~°i2J xl00% (36)

Приведенная зависимость показывает, что при максимальном индексе видового разнообразия ландшафта (,/=1) экологически допустимый уровень его мелиоративного освоения не может превышать 31%, а при минимальном (J=0) - 70%

Разработанные методы легли в основу созданной авторов методики < Определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта по данным дистанционного зондирования», которая была апробирована на модельной территории расположенной в пределах Лодейнопольского района (северо-восток Ленинградской области) В пределах модельной территории расположено 11 ландшафтов Экологически допустимый уровень мелиоративного освоения территории составляет 49 % Наибольшим (59%) обладает ландшафт аккумулятивных террасированных равнин, наименьшим (36%) -камовый ландшафт В таблице 1 приведены данные допустимого уровня мелиоративного освоения по ландшафтам, входящим в состав модельной территории

Таблица 1

Допустимый уровень мелиоративного освоения территории по видам ландшафтов северо-востока Ленинградской облас ~и

Наименование вида ландшафта Допустимый уровень мелиоративного освоения, %

Камовые на песчаных валунных и песчаных отложениях 36

Речные поймы на песчаных аллювиальных отложениях 39

Аккумулятивные террасированные равнины на песчаных озерно-ледниковых отложениях 44

Аккумулятивные террасированные равнины на песчаных с гравием и галькой озерно-ледниковых отложениях 45

Холмисто-моренные на суглинистых и супесчаных валунных и песчаных ледниковых и озерно-ледниковых отложениях 47

Абразионные равнины на суглинистых и супесчаных залунных чедниковых отложениях 50

Аккумулятивные террасированные равнины на глинистых и сугтанистых озерно-ледниковых отложениях 51

Озерные террасированные равнины на песчаных озерно-ледниковых отложениях 54

Абразионные равнины на суглинистых и супесчаных залунных щебнистых ледниковых отложениях 57

Аккумулятивные террасированные равнины на глинистых и супинистых озерно-ледниковых отложениях 58

Аккумулятивные террасированные равнины на озерно-ле.хниковых безвалунных глинах и суглинках 59

Выводы:

1 В качестве теоретического базиса для определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения 1ерритории принята взаимосвязь междз биологическим разнообразием ландшафта и его устойчивостью к антропогенным воздействиям

2 Структура растительного покрова ландшафта определяется по различию спектральных образов растительных сообществ, полученных в красной и ближней инфракрасной зонах спектра

3 Для автоматизированного дешифрирования снимков разработгла база знаний, основанная на объектно-ориентированном подходе, обеспечивающем создание формализованных знаний, их хранение, управление процессом эталонирования вегетационвых индексов и выработку дешифровочного решения

4 Создан метод автоматизированного определения по данным дистанционно1 о зондирования экологически допусгимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов В ее основе машинно-ориентированный способ извлечения информации с использованием базы знаний, логический метод определения семантических характер «тик экотонов, позволяющие рассчитывать индекс биоразнообразия ландшафта, изменяющийся от нуля до единицы Максимальная степень мелиоративного освоения д спускается для ландшафтов, имеющих индекс биоразнообразня, близкий к нулю, а минимальная степень - для Ландшафтов, индекс биоразнообразия которых близок единице

5 Разработана методика определения экологически допусгимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов с использованием ДПЛА, реализующая разработанные автором методы

6 Выполнена апробация разработанной методики на примере оценки ландшафтов Лодейнопольского района (северо-восток Ленинградской области) Согласно полученным результатам, экологически допустимый уровень мелиоративного освоения территории составляет 49 %, что не противоречит требованиям официально принятых методик по мелиоративному освоению территорий в РФ

7 Разработанные методические подходы могут быть использованы для решения следующих задач оценки эффективности систем мелиорации, анализа динамики восстановления лесов после пожаров, анализа эффективности реку иьтивации мест открытой добычи полезных ископаемых, оценки эффективности использования земель сельскохозяйственного назначения, оценки степени поражения растительности химическими загрязнениями и др

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1 Осипов Г К , Тимофеев В Г Оценка устойчивости ландшафта к мелиоративному освоению территории с использованием данных дистанционного юндирования // Региональная экология, № 3-4, 2006 - с 99-105

2 Тимофеев В Г Использование дистанционно-пилотируемых летательных аппаратов для оперативного выявления изменений месгности // Тезисы дэкладов научно-технической конференции ФГУП «РНИИ КП». посвященной 60-летию предприятия (1012 октября 2006 г) - М , 2006 - с 340

3 Осипов Г К , Присяжнюк СII, Суворов С, Тимофеев В Г Роль и место дистанционно пилотируемых летательных аппаратов в информационном обеспечении систем управления // Труды по материалам третьей военно-научной конференции Космических войск Том 3, BKA им АФ Можайского, 2007 —с 472-480

Лицензия ЛР №020593 о г 07 08 97

Подписано в печать 19 09 2007 Формат 60x84/16 Печать цифровая Уел печ л 1,0 Тираж 100 Заказ 1969Ь

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул , 29 Тел 550-40-14 Тел/факс 297-57-76

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Тимофеев, Виталий Григорьевич

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.,.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ДОПУСТИМОГО УРОВНЯ МЕЛИОРАТИВНОГО ОСВОЕНИЯ ЛАНДШАФТОВ.

1.1 Сущность понятия эколого-географическая оценка ландшафта при его мелиоративном освоении.

1.2 Геосистемный подход к эколого-географической оценке ландшафта.

1.3 Биоразноообразие, как критерий устойчивости ландшафта к его мелиоративному освоению.

1.4 Дистанционные методы зондирования территории и возможность их использования для оценки биоразнообразия ландшафта.

1.5 Особенности формирования баз знаний при автоматизированной обработке данных дистанционного зондирования.

1.6 Принципы эколого-географической оценки ландшафта при его мелиоративном освоении.

2 МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ДОПУСТИМОГО УРОВНЯ МЕЛИОРАТИВНОГО ОСВОЕНИЯ ЛАНДШАФТОВ.

2.1 Основные методические положения эколого-географической оценки экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта.

2.2 Метод получения исходных данных для оценки биоразнообразия ландшафта с использованием дистанционно пилотируемых летательных аппаратов.

2.3 Метод формирования базы знаний для автоматизированного распознавания экотонов.

2.4 Метод автоматизированного определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта по данным дистанционного зондирования.

2.5 Методика определения экологически допустимого уровня упрощения структуры ландшафта при его мелиоративном освоении с использованием дистанционно пилотируемых летательных аппаратов.

3 АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ НА ПРИМЕРЕ ПРИРОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ СЕВЕРО-ВОСТОКА ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ.

3.1 Физико-географическая характеристика ландшафтов модельной территории (северо-восток Ленинградской области) и особенности ее хозяйственной освоения.

3.2 Формирование классификаторов информации для создания базы знаний разработанной методики.

3.3 Эколого-географическая оценка допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов модельной территории с использованием разработанной методики и анализ полученных результатов.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Эколого-географическая оценка допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов"

Актуальность исследования. Одним из направлений преобразования природной среды является ее мелиоративное освоение, которое представляет собой значительное или коренное изменение природных ландшафтов в интересах улучшения условий ведения сельского, лесного и других видов хозяйства или повышения комфортности проживания людей. Мелиоративные мероприятия обеспечивают сохранение и повышение плодородия земель, создают необходимые условия для вовлечения в хозяйственный оборот неиспользуемых и малопродуктивных земель, а также способствуют формированию рациональной структуры земельных угодий. Однако, в свою очередь, они приводят к неизбежному упрощению видового разнообразия ландшафтов, изменению режимов их функционирования, снижению природной устойчивости. Недоучет ландшафтных особенностей территории при ее мелиоративном освоении из-за несовершенства информационного обеспечения процесса принятия решений вызывает развитие негативных экологических процессов. Например, за период с 1991 по 2005 годы по этой причине площадь сельскохозяйственных угодий с негативными проявлениями возросла на 41,19 млн.га, в том числе за счет роста эродированных земель - на 4,70 млн. га; засоления, заболачивания, переувлажнения - на 4,64 млн. га; зарастания древесно-кустарниковой растительностью - на 19,63 млн.га; ухудшения технологических свойств и мелкоконтурности угодий - на 12,22 млн. га. Площадь мелиорированных земель сократилась на 4,28 млн.га, а находящихся в неудовлетворительном состоянии, достигло 3,56 млн. га. На территории 35 субъектов Российской Федерации возникли и стали активно развиваться процессы опустынивания [213]. В настоящее время около 70 млн. га земель подвержены эрозии и дефляции, 26 млн. га переувлажнены и заболочены, 12 млн. га засорены камнями, 7 млн. га засорены кустарниками и мелколесьем; более 1 млн. га подвержены опустыниванию, 180 тыс. га земель подвергнуты консервации вследствие их деградации [4].

Вопросам оценки состояния и территориальной организации, существующих природно-хозяйственных систем (ПХС), в том числе, природно-мелиоративных (ПМС), посвящено множество отечественных и зарубежных работ, отметим лишь некоторые из них: [39,40,44, 68, 86, 89,101,127,128,142, 144, 146, 150, 162, 164, 166, 168, 171, 179, 185, 187, 191, 203, 205, 220, 225, 229, 233, 237, 239, 252, 256, 262] и др. Однако, научно-методические основы эколого-географической оценки ландшафта при его мелиоративном освоении разработаны еще не достаточно. При этом, одной из важнейших проблем мелиоративного освоения территории является отсутствие современных методов и средств получения и обработки информации о природных объектах для определения экологически допустимого уровня упрощения структуры ландшафтов, неизбежно возникающего при их мелиоративном освоении.

Исходя из вышеизложенного, одной из важнейших задач мелиоративного освоения территории является совершенствование методов и средств информационной поддержки принятия решений по созданию природно-мелиоративных систем.

Наиболее эффективное решение этой задачи возможно только с использованием методов дистанционного зондирования (ДЗ) земной поверхности, обладающими неоспоримыми преимуществами перед контактными способами получения информации о характеристиках исследуемой территории. В дополнение к традиционным средствам ДЗ (космические летательные аппараты, самолеты, вертолеты, аэростаты и др.), в настоящее время широкое распространение получают дистанционно т пилотируемые аппараты (ДПЛА), позволяющие с минимальными материальными и трудовыми затратами получать информацию необходимую для принятия решений по мелиоративному освоению территории. Основным достоинством ДПЛА по сравнению с традиционными методами является их высокая разрешающая способность при простоте съемочной аппаратуры, и, как следствие, приемлемое соотношение между качеством данных дистанционного зондирования и затратами на их получение. Основой для создания и возможности использования ДПЛА в народном хозяйстве являются успехи в области композиционных материалов, дешевых экономичных двигателей, микроэлектроники, датчиков, систем навигации и автоматического управления полетом, компьютерного управления и контроля, средств сбора, передачи и анализа данных. Последнее обстоятельство имеет немаловажное значение с учетом современных тенденций к созданию баз данных информации в информационном обеспечении управленческой мелиоративной деятельности на основе методов автоматизированного распознавания образов.

Однако, следует отметить, что широкое внедрение ДПЛА в практику природопользования ограничивается отсутствием научно-методических разработок по их применению.

На основании вышеизложенного, можно сделать вывод о том, что актуальность диссертационного исследования очевидна.

Объект исследования. В качестве объекта исследования выступает географический ландшафт - генетически однородный природно-территориальный комплекс, характеризующийся относительным единством слагающих его природных компонентов.

Предмет исследования. Предметом исследования является разработка научно-методических основ определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта с использованием ДПЛА. При этом под мелиоративным освоением ландшафта мы понимаем проведение мелиоративных мероприятий по осушению территории, ликвидации закустаренности и мелкоконтурности угодий.

Методология исследования. В основу теоретической базы исследования заложены взгляды отечественных и зарубежных ученых по проблемам информационной поддержки принятия решений по созданию экологически безопасных и экономически эффективных природно-мелиоративных систем.

В диссертации применялись следующие методы исследований: монографический, математический, картографический и экспертных оценок.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является совершенствование методов информационного обеспечения принятия решений по мелиоративному освоению территории.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- изучить теорию эколого-географической оценки ландшафта при создании природно-мелиоративных систем и сформулировать принципы, закладываемые в основу исследования;

- определить и обосновать перечень показателей, характеризующих биоразнообразие ландшафта;

- разработать метод получения исходных данных для оценки биоразнообразия ландшафта с использованием ДПЛА;

- разработать метод формирования базы знаний для определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта;

- разработать метод автоматизированного определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта по данным дистанционного зондирования;

- создать методику, реализующую разработанные методы;

- апробировать созданную методику на модельной территории.

Обоснованность и достоверность исследования. Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертационном исследовании, достигается использованием апробированной методологии и применением современных методов изучения природных объектов, а также практическим опытом по информационному обеспечению процесса проектирования природно-мелиоративных систем.

Научная новизна. В ходе диссертационного исследования впервые:

- определен и обоснован перечень показателей, участвующих в оценке экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта;

- разработан метод получения исходных данных для оценки биоразнообразия ландшафта с использованием ДПЛА;

- разработан метод формирования базы знаний для определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта;

- разработан метод автоматизированного определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта по данным дистанционного зондирования;

- создана методика, реализующая разработанные методы.

Положения, выносимые на защиту:

• метод получения исходных данных для оценки биоразнообразия ландшафта с использованием ДПЛА;

• метод формирования базы знаний для определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта;

• метод автоматизированного определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафта по данным дистанционного зондирования.

Практическая значимость и внедрение. Практическая значимость заключается в том, что созданная методика эколого-географической оценки допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов, позволит повысить качество информационного обеспечения процесса проектирования природно-мелиоративных систем. Разработанная методика внедрена в практику в качестве составной части «Территориальной информационно-аналитической системы» для муниципального образования «Приозерский район Ленинградской области» (Муниципальный контракт № 06/2006 от 22.12.2006г.), что подтверждено актом о внедрении, полученного от ЗАО «Институт телекоммуникаций», ответственного за выполнение контракта.

Апробация результатов работы. Результаты выполненных исследований были представлены на следующих научно-практических конференциях: «Научно-технической конференции ФГУП «РНИИ КП», посвященной 60-летию предприятия 10-12 октября 2006г.» (М, 2006), научно-практической конференции «Санкт-Петербург и Ленинградская область в условиях глобализирующегося мира» (СПБ, 2006), Третьей военно-научной конференции Космических войск (ВКА им. А.Ф. Можайского, 2007).

Методологические и методические аспекты решаемой проблемы докладывались и получили одобрение на научных семинарах факультета АСУ и связи ВКА им. А.Ф. Можайского (2006-2007), инженерно-строительного факультета СПбГПУ (2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано три работы.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, пяти приложений, списка литературы, включающего 262 наименования.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Тимофеев, Виталий Григорьевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе изучения особенностей эколого-географической оценки территории при ее мелиоративном освоении и опыта автора были разработаны принципы диссертационного исследования. Основными из них являются: системность; структурная взаимосвязь; масштабное соответствие; пространственная топология; континуальность; единство оценки; эмерджентность; критериальная адекватность.

2. В качестве теоретического базиса для определения экологически допустимого уровня упрощения структуры ландшафта при его мелиоративном освоении принята закономерная связь между биологическим разнообразием ландшафта и его устойчивостью к антропогенным воздействиям.

3. Исходя из того, что наибольшим видовым разнообразием в ландшафте обладают экотоны - переходные полосы между физиономически отличимыми основными растительными сообществами, были определены показатели, характеризующие биоразнообразие ландшафта. К ним относятся: плотность экотонов - соотношение площадей экотонов и основных растительных сообществ и их контрастность - степень отличия основных растительных сообществ, формирующих экотоны, друг от друга.

4. Для получения фотоизображений ландшафта в красной и ближней инфракрасной зонах спектра применяется ДПЛА. Извлечение информации о структуре растительного покрова ландшафта осуществляется с использованием разработанного автором метода, основанного на различиях спектральных образов растительных сообществ.

5. Для автоматизированного дешифрирования снимков разработана база знаний, основанная на объектно-ориентированном подходе, обеспечивающем создание формализованных знаний, их хранение, управление процессом эталонирования вегетационных индексов и выработку дешифровочного решения.

6. Создан метод автоматизированного определения по данным дистанционного зондирования экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов. В его основу заложен машинно-ориентированный способ извлечения информации с использованием базы знаний, логический метод определения семантических характеристик экотонов, позволяющие рассчитывать индекс биоразнообразия ландшафта, изменяющийся от нуля до единицы. Максимальная степень упрощения допускается для ландшафтов, имеющих индекс биоразнообразия, близкий к нулю, а минимальная степень - для ландшафтов, индекс биоразнообразия которых близок единице.

7. Разработана методика определения экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов с использованием ДПЛА, включающая:

- подготовительные работы;

- создание ландшафтных карт изучаемого региона;

- выделение эталонного ландшафта и создание для него карты экотонов;

- разработку для изучаемого региона классификатора основных растительных сообществ, классификатора параметров, характеризующих биоразнообразие эталонного ландшафта и классификатора контрастности экотонов;

- летно-съемочные работы;

- создание фотосхемы на изучаемую территорию;

- определение эталонных нормализованных вегетационных индексов основных растительных сообществ;

- автоматизированное дешифрирование материалов аэрофотосъемки;

- определение экологически допустимого уровня мелиоративного освоения ландшафтов;

- представление полученных результатов в картографическом виде.

8. Выполнена апробация разработанной методики на примере оценки ландшафтов Лодейнопольского района (северо-восток Ленинградской области). Согласно полученным результатам, экологически допустимый уровень упрощения структуры природно-хозяйственной системы территории составляет 49%.

9. Разработанные методические подходы могут быть использованы для решения следующих задач: комплексной оценки биоресурсов региона, оценки эффективности систем мелиорации, анализа динамики восстановления лесов после пожаров, оценки урожайности посевов и пастбищ, анализа эффективности рекультивации мест открытой добычи полезных ископаемых, оценки эффективности использования земель сельскохозяйственного назначения, оценки степени поражения растительности химическими загрязнениями и др.

116

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Тимофеев, Виталий Григорьевич, Санкт-Петербург

1. Азгальдов Г.Г. Экспертные методы в оценке качества товаров. М.: Экономика, 1974.- 151с.

2. Азгальдов Г.Г., Райхман Э.П. О квалиметрии. М.: Издательство стандартов, 1973. 172 с.

3. Алимов А.Ф. Экология наука биологическая. // Экология. 1990, №1. - С. 3-7.

4. Алябина И.О., Шоба С.А., Столбовой B.C., Яковлев А.С. Почвы в системе природных ресурсов России // Бюллетень «Использование и охрана природных ресурсов в России». М., 2005, №1. - с. 60 - 64.

5. Аношко B.C., Брилевский М.Н., Качков Ю.П., Яцухно В.М., Ярошевич Л.М. Белорусское Поозерье: анализ эколого-мелиоративного состояния. Минск. Издательство «Университетское», 1992. 156 с.

6. Антипов А.Н., Корытный Л.М. Географический аспект гидрологических исследований. Новосибирск.: Наука, 1981. - 177 с.

7. Арефьев Н.В., Баденко В.Л, Ленский В.В, Осипов Г.К. Концептуальные основы социально-экономической оценки природно-ресурсного потенциала территории с учетом экологических факторов. // Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации, № 4(16), 1998. С. 87 - 89.

8. Арефьев Н.В., Баденко В.Л, Осипов Г.К. Бассейново-ландшафтный подход к организации экологического мониторинга гидроэнергокомплексов на основе геоинформационных технологий. // Гидротехническое строительство, 1998,№ И.-С. 25-27.

9. Арефьев Н.В., Баденко В.Л., Осипов Г.К. ГИС в управлении природопользованием // Материалы научно-технической конференции "Фундаментальные исследования в технических университетах", 16-17 июня 1997 г.-СПб.-С. 142- 143.

10. Арефьев Н.В., Баденко В.Л., Осипов Г.К. Информационное обеспечение управления комплексным природопользованием // Региональныеаспекты теории и практики природопользования. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2000.-С. 40-68.

11. Арефьев Н.В., Баденко В.Л., Осипов Г.К. Основы управления земельными ресурсами в среде ГИС // Материалы международ, научно-практической конференции "ГИС и устойчивое развитие региона", Псков, 1997. -С.8-11.

12. Арефьев Н.В., Баденко В.Л., Осипов Г.К. Оценка природно-ресурсного потенциала территории с использованием ГИС-технологий // Региональная экология, № 1, 1998. С. 17-23.

13. Арефьев Н.В., Баденко В.Л., Осипов Г.К. Эколого-экономические основы управления природно-аграрными системами в среде ГИС // ГИС-обозрение, 1997, №4. С. 19 - 20.

14. Арефьев Н.В., Гарманов В.В., Осипов А.Г. Ландшафтно-экологическое районирование и мониторинг Северо-запада России // Научно-технические ведомости СПбГТУ, №2 (32), СПб.: 2003. - С. 58 - 65.

15. Арефьев Н.В., Дмитриев В.В., Осипов А.Г. Эколого-географическая оценка среды при проектировании особо охраняемых территорий // Научно-технические ведомости СПбГПУ, №4 (34), СПб.: 2003. - С. 181 - 187.

16. Арефьев Н.В., Осипов Г.К. Экологические основы контроля и управления энерговодохозяйственными системами // Приоритетные направления исследований в области рационального природопользования. Цели, задачи, решения. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999. С. 98 - 141.

17. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте. М.: Мысль, 1975. 288 с.

18. Артемьев Ю.М., Баденко В.Л. Применение ГИС-технологий в процессе подготовки карт к изданию // ГИС-обозрение, 1995, N 2. С. 14 - 15.

19. Атлас Ленинградской области. ГУГиК ГГК СССР. М.: 1967. 82 с.

20. Баденко В.Л., Осипов Г.К. Моделирование природно-аграрных систем // Научно-технические ведомости СПбГТУ, № 4(14), 1998. С. 32 - 35.

21. Базилевич Н.И., Гребенщиков А.Н., Тишков А.А. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. М.: Наука, 1986. -297 с.

22. Барабанов В.Ф. Введение в экологическую геохимию СПб.: Изд-во С-Петербургского ун-та. 1994 142 с.

23. Баррет Э., Куртис Л. Введение в космическое землеведение. Пер. с англ. М.: Мир, изд. «Прогресс», 1979. - 366 с.

24. Берг, Л.С. Избранные труды. В 5 т. / Л.С. Берг. Л.:, 1956.

25. Берлянт A.M. Геоиконика. М.: Астрея, 1996. 208 с.

26. Берлянт A.M. Геоинформационное картографирование. М.: «Астрея». 1997. - 64 с.

27. Берлянт A.M., Жалковский Е.А. К концепции развития ГИС в России // ГИС-обозрение, 1996, №1(7). С. 7 - 11.

28. Беручашвили Н.Л. Четыре измерения ландшафта. М.: Мысль, 1986.- 182 с.

29. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статические методы экспертных оценок. -М.: Статистика, 1980. С. 157

30. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Экспертные оценки. М.: Наука, 1973.1. С.128.33.(28. Биогеохимические основы экологического нормирования

31. В.Н. Башкин, Е.В. Евстафьева, В.В. Снакин и др. М.: Наука, 1993. - 304 с.

32. Блюмберг В. А., Глущенко В. Ф. Какое решение лучше?: метод расстановки приоритетов. Л.: Лениздат, 1982. с. 105.

33. Блюмин С.Л., Шуйкова И.А. Модели и методы принятия решений в условиях неопределенности. Липецк: ЛЭГИ, 2001. - С. 23 - 28.

34. Бондаренко Н.Ф., Жуковский Е.Е. Моделирование продуктивности агроэкосистем. JI.: Гидрометеоиздат, 1982. - 54 с.

35. Бондарик И.Г. Комплексная оценка состояния природно-мелиоративных систем, обеспечивающая решение экологической проблемы. // Проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и почвоведения. М., 1996. -С. 118-121.

36. Бондарик И.Г. Экологические аспекты оптимизации управления природно-техническим системами. // Проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и почвоведения. М., 1996. - С. 84-87.

37. Брагинская Т.А. Ландшафтно-экологическое обоснование территориальной организации агроландшафта // Теоретические и прикладные проблемы ландшафтоведения. Сб. тез. докл. Л.: Изд-во ГО СССР, 1988. -С. 135 - 136.

38. Будыко М.И. К теории влияния климатических факторов на фотосинтез. ДАН СССР, 1964, т. 158, №2. - С. 331 - 334.

39. Будыко М.И. Глобальная экология. М.: Мысль, 1977. - 327 с.

40. Веденин Ю.А. Проблемы формирования культурного ландшафта и его изучение // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1990. №1. С. 5 - 17.

41. Виноградов Б.В. и др. Аэрокосмический блок в системе мониторинга природных и техногенных катастроф. М., 1974. - 71 с.

42. Виноградов Б.В., Яншин A.JI. и др. Исследование природных ресурсов Земли на основе средств аэрокосмической техники: ООН, Междунар. учеб. семинар ООН по практ. применению ДДЗЗ в обл. лес. хоз-ва, Москва, СССР, 21 мая-9 июня 1984г. М.: Б.и., 1984.- 18 с.

43. Витченко А.Н., Брилевский М.Н. Современное состояние и перспективы развития геоэкологии в Беларуси // Теоретические и прикладные проблемы геоэкологии. Минск: БГУ. Изд-во Квадрограф, 2001. - С. 3 - 6.

44. Волков А.В., Волков В.В. Анализ нейросетевых методов обработки аэрокосмических изображений местности // Информация и космос.- 2003. №1-2.- С. 29-37.

45. Волков А.В. Метод автоматического распознавания изображений площадных объектов растительного покрова и грунтов с использованием нейросети // Информация и космос.- 2004.- № 2. С. 37-39.

46. Волков А.В. Способ автоматизированного распознавания изображений топографических объектов с использованием элементов экспертной системы, построенной на основе нейросети // Информация и космос.- 2004.-№ 1.-С. 58-61.

47. Володин В.М. Охрана почв и проблемы экологического земледелия: Тез. докл. науч. произв. конф. Курского отделения о-ва почвоведов при РАН. - Курск: изд-во Курской гос. с-х. акад., 1997. - 41 с.

48. Воронов А.Г. Биогеография с основаниями экологии. . -М.: Академкнига, 2003. 407 с.

49. Воронов А.Г. Значение биогеографии для мелиорации: Сб. статей. // Моск. филиал Географического общества СССР. Ред. А.Г. Воронов, Д.Д. Вышивкин. М., 1979. - 144 с.

50. Воронов А.Г. Экология фитоценозов и их динамика: Сб. статей. // Моск. Филиал Географического общества СССР. М.:МФГО СССР, 1980. -138 с.

51. Воейков, А.И. Избранные сочинения. В 5 т. М.: Изд-во АН СССР, 1957. Т. 4-580 с.

52. Гаврилова Т. А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: Питер, 2000. - 382 с.

53. Гаврилова Т. А., Червинская К.Р. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем. М.: Радио и связь, 1992. - 199 с.

54. Гагина Н.В. Географическое обоснование экологических экспертиз // Теоретические и прикладные проблемы геоэкологии. Минск: БГУ. Изд-во Квадрограф, 2001. - С. 32 - 34.

55. Галушкин А.И. Единый подход к решению задач обучения и самообучения систем распознавания образов // Труды МИЭМ, 1970. Вып. 6. -С. 104-120.

56. Гарбук С.В., Гершензон В.Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. М.: "ООО Дата+", 1997. - 295 с.

57. Гарманов В.В., Осипов Г.К., Осипов А.Г. Бассейново-ландшафтный подход к рациональному природопользованию // VII Международные научные чтения "Белые ночи 2003" МАНЭБ: Тез. докл. - СПб.: 2003. - С. 40 - 41.

58. Гарманов В.В., Осипов Г.К., Осипов А.Г. Геосистемный подход к рациональному использованию и охране земельных ресурсов при комплексном освоении территории // Региональная экология № 3 4. - СПб.: 2003. -С. 87-90.

59. Гарцман И.Н. Топология речных систем и гидрографические индикационные исследования // Водные ресурсы, 1973, №3. С. 109 - 124.

60. Гендельман М.А., Гарманов В.В., Шойхет Э.А. Рабочее проектирование по окультуриванию пашни. Акмола.: Изд-во Акмолинского сельскохозяйственного института. 1993. - 101 с.

61. Герасимов И.П., Доскач А.Г. Общенаучные подходы и природная среда// Горизонты экологического знания. М., 1987. С. 55 - 56.

62. Глазовская М.А. Методические основы эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. М.: Изд-во Моск. ун-та., 1997 - 102 с.

63. Гончар М.Т. Экологические проблемы сельскохозяйственного производства. Львов: Вища шк. Изд-во при Львов, ун-те, 1986. - 144 с.

64. Горшков В.Г. Пределы устойчивости биосферы и окружающей среды.-Л., 1987.-62 с.

65. Горшков С.П. Эколого-географические основы охраны природы. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1992. 124 с.

66. Горшков В.Г. Энергетика биосферы и устойчивость состояния окружающей среды. // Итоги науки и техники. Сер. Теоретические и общие вопросы географии. Т7. М.: АН СССР, ВИНИТИ, 1990. - С. 222-231.

67. Горшков В.Г., Шерман С.Г. и др. Устойчивость биосферы и окружающей среды: воздействие хозяйственной деятельности. Л., 1989. - 31с.

68. Григорьев А.А. Антропогенное воздействие на природную среду по наблюдениям из космоса. Л.: Наука, 1985. - 238 с.

69. Гродзинский М.Д. Критерии допустимости и анормальности изменений ландшафтных территориальных структур // Физическая география и геоморфология. 1990, вып.37. С. 51 - 57.

70. Гродзинский М.Д. Устойчивость геосистем: Теоретический подход к анализу и методы количественной оценки // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1987. №6.-С. 5-15.

71. Гродзинский М.Д., Шищенко П.Г. Ландшафтно-экологический анализ в мелиоративном природопользовании. Киев, 1993. - 225 с.

72. Груздева Л.П. Учет структуры и экологического разнообразия экотонных ландшафтов в целях оптимизации природопользования в Нечерноземье. // Экотоны в биосфере. / под ред. B.C. Залетаева. М.: РАСХН. 1997.-С. 102- 106.

73. Дейвис Ш.М., Д.А. Ландгребе, Т.Л.Филлипс и др. Дистанционное зондирование: количественный подход / Под ред. Ф. Свейна и Ш. Дейвис. Пер. с англ. М., Недра, 1983, с. 415.-Пер. изд. США, 1978.-396 с.

74. Демек, Я. Теория систем и изучение ландшафта, пер. с чешского Т.А. Гальцевой под ред. К.Г. Тарасова. М.: Прогресс, 1977. - 222 с.

75. Дешифровочные возможности космических фотоснимков, используемых при обновлении топографической карты масштаба 1:25 ООО / Бежик С.А. и др. // Геодезия и картография, 1993. № 12. С. 31-33.

76. Джексон П. Введение в экспертные системы: Представление неопределенности знаний и данных. 3-е изд. Пер. с англ. М.: изд. дом «Вильяме», 2001. - 622 с.

77. Дмитриев В.В. Диагностика и моделирование водных экосистем. -СПб, 1995.- 215 с.

78. Дмитриев В.В., Мякишева Н.В., Хованов Н.В. Многокритериальная оценка экологического состояния и устойчивости геосистем на основе метода сводных показателей: I. Качество природных вод. // Вестник СПбГУ, сер.7., вып.З (N21), 1996.-С.40-52.

79. Дмитриев В.В. Экологическое нормирование состояния и антропогенных воздействий на природные экосистемы // Вестник СПбГУ, сер. 7,1994, вып.2 (№14). С. 60 - 70.

80. Докучаев, В.В. Избранные сочинения. М.: Сельхозгиз, 1954.478с.

81. Ефремов Ю.К. Два логических этапа в процессе физико-географического районирования // Вест. МГУ, Сер. геогр., 1960. №4. С. 4 - 5.

82. Жекулин B.C. Введение в географию: Учеб. пособие. Л.: Изд-во ЛГУ, 1989.-272 с.

83. Живичин А.Н., Соколов B.C. Дешифрирование фотографических изображений. М.: Недра, 1980. - 253 с.

84. Жученко А.А. Теория и практика адаптивной итенсификации растениеводства // Экономика сельского хозяйства. 1985. №5. С. 12-22.

85. Заболоцкий И.Н. Структура и динамика водно-болотных экотонных систем дельты реки Или. // Экотоны в биосфере. / под ред. B.C. Залетаева. М.: РАСХН. 1997.-С. 177 - 187.

86. Залетаев B.C. Экологически дестабилизированная среда: экосистемы аридных зон в изменяющемся гидрологическом режиме. М.: Наука, 1989.- 148 с.

87. Зеляковская В.М., Швагерус П.В. и др. Аграрное природопользование. Волгоград.: Изд-во ВолГУ., 2005. - 80 с.

88. Ивлев М.А. Экологическая оценка мелиорации земель. -Владивосток.: Изд-во Дальневост. ун-та., 1995. 77 с.

89. Ивонион В.М. Экологическое обоснование земельных улучшений. // Акад. аграр. образования. Новочеркасск.: Б. и., 1995. - 195 с.

90. Инишева Л.И. Почвенно-экологическое обоснование комплексных мелиораций. Томск.: Изд-во Том. ун-та., 1992. - 270 с.

91. Ипатов B.C., Кирикова Л.А. К вопросу о континууме и дискретности растительного покрова // Ботанический журнал, 1985. №7. С. 885 -895.

92. Исаева С. Д. Об определении устойчивости геосистем к мелиоративному и водохозяйственному воздействию. // Проблемы гидрогеологии, инженерной геологии и почвоведения. М., 1996. - С. 97-117.

93. Исаков Ю.А., Казанская Н.С., Тишков А.А. Зональные закономерности динамики экосистем. М.: Наука, 1986. - 150 с.

94. Исаченко А.Г., Лавров С.Б., Морачевский В.Г. Методологические основы оценки эколого-географических состояний природной среды.

95. Проблемы эколого-географической оценки состояния природной среды. -СПб.: Изд-воРГО, 1994.-С. 18-41.

96. Исаченко А.Г. Ландшафтоведение и физико-географическое районирование. М.: Высшая шк., 1991.-366 с.

97. Исаченко А.Г. Уровни эколого-географического анализа и критерии оценки состояния природной среды // Проблемы эколого-географической оценки состояния природной среды. СПб.: Изд-во РГО, 1994. -С. 41-56.

98. Исаченко А.Г. Экологическая география Северо-Запада России. Часть I. СПб., 1995.-206 с.

99. Исаченко Г.А. Методы полевых ландшафтных исследований и ландшафтно-экологическое картографирование. СПб.: Изд-во С-Петербургского ун-та. 1999. - 112 с.

100. Исаченко Г.А., Резников А.И. Динамика ландшафтов тайги Северо-запада России. СПб.: Изд-во Русского Географ, общества, 1996. -166с.

101. Капица А.П., Симонов Ю.Г. Проблемы регионального географического прогноза. М.: Наука, 1982. - 264 с.

102. Капица С.П. Модель развития человечества и проблемы экономики. // Вопросы экономики. 2000. № 12, с. 7 9.

103. Карлович И.А. Геоэкология: Учебник для высшей школы. М.: Академический проект: Альма-Матер, 2005. - 512 с.

104. Картография. Вып. 4. Геоинформационные системы М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 1994. - 350 с.

105. Кедров Б.М. О геометоде как особом способе познания // География в системе наук. Jl., 1987. - С. 8 - 9.

106. Киенко Ю.П. Основы космического природоведения: Учебник для вузов. М.: «Кртгеоцентр» - «Геодезиздат», 1999,285 с.

107. Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Тутубалина О.В. Аэрокосмические методы географических исследований: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений- М.: Издательский центр «Академия», 2004. 336 с.

108. Кнорозов С.В., Лавров В.Н. Бортовые средства фотографирования // Итоги науки и техники. М., 1982. Т.20. - С. 3-60.

109. В.А. Ковецкий. Дешифрирование снимков. Учебник для вузов. -М.: Недра, 1983,- 374 с.

110. Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. М.: ГИС-Ассоциация, 1997. - 155 с.

111. Королев А.В. Опыт освоения систем земледелия в Ленинградской области. Л.: Знание, 1988. - 32 с.

112. Королев Ю.К. Модели данных геоинформационных систем. // Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации, 1998, №2(14). С. 70 - 73.

113. Королев Ю.К. Общая геоинформатика. М.: Изд-во ООО СП "Дата+", 1998.- 118 с.

114. Королев Ю.К., Тихонова Н.М. Данные дистанционного зондирования Земли на российском рынке // Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации, 1998, №3 (15). С.60 - 64.

115. Коронкевич Н.И., КочуровБ.И., Малик Л.К. Основные проблемы прогнозирования региональных геоэкологических ситуаций // Новые концепции в географии. М.: Наука, 1993. - С. 75 - 88.

116. Кошкарев А.В., Тикунов B.C. Геоинформатика. М.: Картгеоцентр-Геоиздат, 1993. 214 с.

117. Красильников Н.Н., Шелепин Ю.Е., Красильникова О.И. Математическая модель цветовой константности зрительной системы человека. // Оптический журнал, 2002, т. 69, № 5. С. 38 - 44.

118. Красноярова Б.А. Аграрно-природный потенциал территории как объект картографического моделирования // Конструктивные задачи ландшафтно-экологических исследований. М.: Изд-во МФ ГО СССР. 1990. -С. 75-78.

119. Кронберг П. Дистанционное изучение Земли: Основы и методы дистанционных исследований в геологии. Пер. с нем. М.: Мир, 1988. - 343с.

120. Кузнецов М.С., Глазунова Г.П. Эрозия и охрана почв: Учебник. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во МГУ, Изд-во «КолосС», 2004. - 352 с.

121. Кусков А.С., Понукалина О.В. Социально-экономическая и политическая география мира: учебно-справочное пособие. М.: Кнорус, 2005. -С. 203.

122. Лабутина И.А. Дешифрирование аэрокосмических снимков: Учеб. пособие для студентов вузов. М.: Аспект Пресс, 2004. - 184 с.

123. Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция почв: основные закономерности и количественные оценки. М.: Изд-во МГУ. 1993. - 200 с.

124. Ларченко Л.В. Принципы и механизмы экологической организации сельского расселения // Региональное управление: комплексный подход. ИСЭП РАН. 1995. С. 21 - 23.

125. Ласточкин А.Н. Системно морфологическое основание наук о Земле: Геотопология, структурная география и общая теория геосистем. СПб.: НИИХ СПбГУ, 2002. -762 с.

126. Левшин В.Л. Биокибернетические оптико-электронные устройства автоматического распознавания изображений. М.: Машиностроение, 1987. -175 с.

127. Леонова Н.Б. Применение флористических критериев при выделении экотонных сообществ остепененных лугов центральной России. // Экотоны в биосфере. / под ред. B.C. Залетаева. М.: РАСХН. 1997. -С. 107- 176.

128. Лобанов А.Н. Фотограмметрия: Учебник для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Недра, 1984. - С. 144 - 176.

129. Лопатин В.Д. О наиболее существенных экологических особенностях болот. // Экология, 1997. № 6 С. 419-422.

130. Мазинг В.В. Рекреация и охрана природы: Сб. статей. Тарту. Ученые записки Тарт. универс-та., вып. 495., 1981. - 179 с.

131. Мазинг В.В. Структурные уровни растительного покрова. Препринт. Владивосток: Б. и., 1984. - 19 с.

132. Макунина Г.С. Геоэкологическое районирование // Теоретические и прикладные проблемы геоэкологии. Минск: БГУ. Изд-во Квадрограф. 2001. -С. 55 -57.

133. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. М.: Мир, 1980.- 662 с.

134. Мееровский А.С., Якушева В.И., Демидов А.Н. Ориентировочная величина недобора урожая на переувлажненных почвах // Мелиорация и водное хозяйство. 1974. №6. С. 28 - 34.

135. Мейер Д. Теория реляционных баз данных. Пер с англ. М.: Мир, 1987.-608 с.

136. Мильков Ф.Н., Бережной А.В., Михно В.Б. Терминологический словарь по физической географии. М.: Высшая шк., 1993. - 288 с.

137. Мильков Ф.Н. Ландшафтная география и вопросы практики. М.: Мысль, 1966.-256 с.

138. Мильков Ф.Н. Сельскохозяйственные ландшафты, их специфика и классификация // Вопр. Географии. М., 1984. Вып. 124. - С. 24 - 34.

139. Минаев И.В. Экологическое совершенствование мелиоративных систем. Минск.: Ураджай, 1986. - 149 с.

140. Михно В.Б. Ландшафтно экологические основы мелиорации. -Воронеж.: изд-во Воронежского гос. пед. Ун-та, 1995. - 208 с.

141. Михно В.Б. Ландшафтные основы проектирования мелиоративных систем. Учеб. пособие. Воронеж.: изд-во Воронежского гос. пед. Ун-та, 2002. -197 с.

142. Мухина Л.И. Принципы и методы технологической оценки природных комплексов. М.: Наука, 1973. - 151 с.

143. Мухина Л.И., Рунова Т.Г. Система показателей для изучения и оценки воздействия человека на природу // Изучение и оценка воздействия человека на природу. М.: Наука, 1980. - С. 7 - 16.

144. Некоторые концептуальные вопросы развития нейрокомпьютеров / Галушкин А.И. и др. // Успехи современной радиоэлектроники, 1997. № 2. -С. 3-10.

145. Николаев В.А. Концепция агроландшафта// Вест. МГУ. 1987. Сер. 5. География. №2. С. 22 - 27.

146. Николаев В.А. Ландшафтно-экологические аспекты изучения и оптимизации территориальной структуры сельскохозяйственных земель // Мелиорация земель. М., 1988. - С. 18-30.

147. Николаев В. А. Основы учения об агроландшафтах // Агроландшафтные исследования: методология, методика, региональные проблемы. М., 1992. - С. 3 - 57.

148. Нормативно-правовая база, программно-аппаратное обеспечение, пространственные данные и услуги на рынке геоинформатики России. Ежегодный обзор. Вып.4 (1998). -М.: ГИС-Ассоциация, 1999. 250 с.

149. Об охране окружающей природной среды: Федеральный закон РФ от 10.01.2002 № 7-ФЗ (с изменениями на 26. 06. 2007 г.).

150. О мелиорации земель: Федеральный закон РФ от 10.01.1996 № 4-ФЗ (ред.№118-ФЗ от 26.06.2007 г.).

151. Одум Ю.П. Основы экологии / Пер. с 3-го англ. изд. под ред. Н.П. Наумова. М, 1975. - 740 с.

152. Одум Ю.П. Свойства агроэкосистем // Сельскохозяйственные экосистемы: Пер. с англ. -М., 1987. С. 12-18.

153. Осипов А.Г. Многокритериальная оценка земельных ресурсов на основе квалиметрического анализа // Региональная экология № 1 2. - СПб.: 2003. С. 31 -39.

154. Осипов Г.К., Тимофеев В.Г. Оценка устойчивости ландшафта к мелиоративному освоению территории с использованием данных дистанционного зондирования // Региональная экология, № 3-4, 2006. -С. 99- 105.

155. Основы геоэкологии. Под ред. В.Г. Морачевского. СПб.: Изд-во СПб. Ун-та, 1994.-352 с.

156. Охрана ландшафтов. Толковый словарь. Отв. ред. B.C. Преображенский. М., Издательство «Прогресс», 1982. 272 с.

157. Оценка состояния и устойчивости экосистем. Под ред. В.А. Красилова и соавторов. М., 1992. - 127 с.

158. Парфенов В.И. Обусловленность распространения и адаптация видов растений на границах ареалов. Минск.: Наука и техника, 1980. - 205 с.

159. Плюсин И.И., Голованов А.И. Мелиоративное почвоведение. / Под ред. А.И. Голованова. М.: Колос, 1983. - 318 с.

160. Полетаев A.M., Присяжнюк С.П., Трубецкой А.И. Применение беспилотных летательных аппаратов в дистанционном зондировании земли // Информация и космос, СПб, 2007. №2. - С. 59.

161. Попович П.Р., Басманов А.Е., Горбачев В.В., Сумерин М.В., Бельченко И.К. Мониторинг состояния земель. М.: Изд-во «Буквица», 2000. -387 с.

162. Почвы Ленинградской области. Л.: Лениздат, 1973 - 343 с.

163. Преображенский B.C., Мухина Л.И. Современные ландшафты как природно-антропогенные геосистемы // Изв. АН СССР. Сер. географич., 1984, №1. С. 19-27.

164. Преображенский B.C. Новые вехи на пути географии и прогнозирование / Новые концепции в географии и прогнозирование. М.: Наука, 1993.-С. 8-21.

165. Препарата Ф., Шеймос М. Вычислительная геометрия: Введение. Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 478 с.

166. Принципы и методы геосистемного мониторинга / A.M. Грин, Н.Н. Клюев, В.Д. Утехин и др. М.: Наука, 1989. - 168 с.

167. Природа Ленинградской области и ее охрана. Лениздат, Л.: 1983227 с.

168. Природопользование в системе управления: Планирование с использованием экономико-математических методов / Г.М. Мкртчян, Л.А. Бондаренко, И.И. Думова и др. Новосибирск: Наука, 1991. - 246 с.

169. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: В 2 кн. Кн.2 / Пер. с англ. М.: Мир, 1982. 2 кн. - 480 е.: ил.

170. Рамад Ф. Основы прикладной экологии: воздействие на биосферу. -Л.: Гидрометеоиздат, 1981. -543 с.

171. Раменский Л.Г. Проблемы и методы изучения растительного покрова. Избр. Работы. Л.: Наука, 1971. - 334 с.

172. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справочник. М.: Мысль, 1990.-637 с.

173. Розенблатт Ф. Принципы нейродинамики: персептроны и теория механизмов мозга. М.: Мир, 1965. - 480 с.: ил.

174. Романова Т. А., Яцухно В.М. Ландшафтно-экологическое обоснование рационального землепользования: Проблемы и направления решения // Рациональное природопользование в условиях Белоруссии. Л., 1988. -С. 24-32.

175. Руководство по комплексной оценке и функциональному зонированию территории в районной планировке- М.:Стройиздат, 1979-94 с.

176. Руководство по фототопографическим работам при топогеодезическом обеспечении войск. Часть 1 (РФР-1). М.: Редакционно-издательский отдел ВТС, 1981. - С. 8.

177. Саати Т., Керис К. Аналитическое планирование. Организация систем: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1991. - 224 с.

178. Савиных В.П., Цветков В.Я. Геоинформационный анализ данных дистанционного зондирования. М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 2001. - 228 с.

179. Ставицкий А.И. На пути к искусственному интеллекту: Новые принципы передачи и обработки информации с позиции единого информационного поля. СПб.: Интан, 1995. - 106 с.

180. Самойленко В.В. Оценка состояния территории как критерий при решении задач природопользования // Конструктивные задачи ландшафтно-экологических исследований. М. Изд-во МФ ГО СССР. 1990. С. 89 - 91.

181. Селиверстов Ю.П. Эколого-географическая оценка: понятия и проблемы // Проблемы эколого-географической оценки состояния природной среды. СПб. 1994. Изд-во РГО. С. 5 - 18.

182. Сергин С.Я. Бассейновый принцип природопользования. // Вопросы истории и теории физической географии. Саратов. Изд-во Саратов, ун-та. 1981.-С. 31-39.

183. Сергин С.Я., Зотов С.И. Моделирование природно-хозяйственной системы «речной бассейн» для оптимизации природопользования // Докл. АН СССР. 1988. Т. 238, №5. С. 1229 - 1233.

184. Серебрякова Т.И., Жукова J1.A. и др. Динамика ценопопуляций растений. М.: Наука, 1985. - 207 с.

185. Сигов В.И., Шурыгина Т.Д. Словарь по земледелию. М.: Россельхозиздат, 1987. - 222 с.

186. Синдеев В.А. Совершенствование прогнозирования использования земельных ресурсов в условиях рыночной экономики // Управление земельными ресурсами в условиях рыночной экономики: Сб. научных трудов М.,ГУЗ, 1994. С. 48-53.

187. Системные исследования взаимодействия природы и хозяйства региона / Под ред. В.И. Гурмана. Новосибирск: Наука, 1986. - 184 с.

188. Смирнов JT.E. Аэрокосмические методы географических исследований: Учебник. СПб. Издательство С.-Петербургского университета, 2005.-348 с.

189. Смирнова А.И. Экосистема и ее компоненты. J1.: Гидрометеоиздат, 1983. - 255 с.

190. Снакин В.В., Мельченко В.Е., Бутовский P.O. и др. Оценка состояния и устойчивости экосистем, М., 1992. 127 с.

191. Солнцев В.Н. Системная организация ландшафтов. М.: Наука, 1981.- 239 с.

192. Сорокин А., Мерзлякова И. Проблемы обмена пространственной информацией: зарубежный и отечественный опыт//ГИС-обозрение, 1996, №2(8).- С. 32 -38.

193. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978.- 320 с.

194. Сочава В.Б. География и экология. Новосибирск. 1970. - 34 с.

195. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск.: Наука, сибирск. отд., 1978. - 317 с.

196. Сочава В.Б. Растительный покров на тематических картах. -Новосибирск: Наука, 1979. 189 с.

197. Стурман В.И. Основы экологического картографирования. -Ижевск: Изд-во Удмурдского университета, 1995. 217 с.

198. Тараканов А.Е. Современные подходы к решению задач оптимизации аграрного освоения территорий // Региональная экология № 1 2. -СПб.: 2003.-С. 39-44.

199. Тарко A.M. Антропогенные изменения глобальных биосферных процессов: Математическое моделирование. М.: Физматлит, 2005. - 232 с.

200. Территориально-производственные комплексы: новые условия формирования / Под ред. Г.М.Мкртчяна Новосибирск: ИЭОПП, 1991 - 48 с.

201. Тикунов С.В. Географические информационные системы: сущность, структура, перспективы // Итоги науки и техники, сер. Картография. -М.: ВИНИТИ, 1991. -С. 6-80.

202. Типы ландшафтных территориальных структур / Г.И. Швебс, П.Г. Шищенко, М.Д. Гродзинский и др. // Физическая география и геоморфология. 1986, вып.З. -С. 110-114.

203. Тишков А.А. Подход к изучению географических закономерностей сукцессий, экосистем. // Современные проблемы географии экосистем. М.: Изд-во МГУ., 1984. - С. 58-62.

204. Трофимова Г.Ю. Алгоритм распознавания растительных сообществ экотонного типа побережья Аральского моря. // Экотоны в биосфере. / под ред. B.C. Залетаева. М.: РАСХН. 1997. - С. 303 - 311.

205. Уитеккер Р.Х. Сообщества и экосистемы. Сокр. пер. с англ. М.: Прогресс, 1980.-327 с.

206. Устойчивость геосистем. / Под ред. А. Д. Арманда, И.Ю. Долгушина. -М.: Наука, 1983. 90 с.

207. Фомкин И.В. Экономические основы государственного регулирования проведения землеустройства в Российской Федерации // Автореф. на соиск. канд. эк. наук. М., 2007.

208. Фриш В.А. Ландшафтный прогноз и динамика ландшафтов. // Известия Всесоюзного географического общества. 1972, т. 104, вып.1. -С. 436-441.

209. Фрумин Г.Т. Оценка состояния водных объектов и экологическое нормирование. СПб., 1998. - 96 с.

210. Фурман Я.А., Кревецкий А.В. и др. Введение в контурный анализ данных, приложения к обработке изображений и сигналов. 2-е изд. испр. -М.:ФИЗМАТЛИТ, 2003. 592 с.

211. Ханвелл Дж., Ньюсен М. Методы географических исследований. Физическая география. Пер. с англ. М.: Прогресс, 1977. Вып.2. - 390 с.

212. Харрингтон Дж. Проектирование объектно-ориентированных баз данных: Пер. с англ. М.: ДМК Пресс., 2001. - 272 с.

213. Хованов Н.В. Анализ и синтез показателей при информационном дефиците. СПб: Изд-во СПбГУ, 1996. - 196 с.

214. Хрисанов Н.И., Осипов Г.К. Управление эвтрофированием водоемов. СПБ.: Гидрометеоиздат. 1993. - 277 с.

215. Хрупов С.В. Организация данных в ГИС // ГИС-обозрение, 1997, №2. С. 38-41.

216. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. М.: Финансы и статистика, 1998. - 288 с.

217. Цыпкин Я.З. Обучающиеся автоматические системы // Автоматика и телемеханика, 1970. № 4. С. 55- 71.

218. Чочиа Н.С. Летняя полевая практика по ландшафтоведению. Л.: Изд-во ЛГУ, 1969.- 91 с.

219. Чупахин В.М., Бедердинов Д.Р. Оптимизация природопользования главное средство ландшафтно-экологической стабильности в окружающей среде // Теоретические и прикладные проблемы геоэкологии. Минск: БГУ. Изд-во Квадрограф. 2001. - С. 17 - 18.

220. Чупахин В.М. Основы ландшафтоведения. М.: Агропромиздат, 1987.- 168 с.

221. Шабанов Г.А. Состояние цифрового дешифрирования изображений объектов местности за рубежом // Информационный бюллетень по зарубежным материалам. М., 1986. № 94. - С. 13- 21.

222. Шайтура С.В. Геоинформационные системы и методы их создания. Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 1998. - 252 с.

223. Швебс Г.И. Концепция природно-хозяйственных территориальных систем как новой основы организации сельскохозяйственного природопользования // Физ. География и геоморфология. Киев, 1989. Вып. 365. С. 11-18.

224. Шекхар Шаши, Чаула Санжей. Основы пространственных баз данных. Пер. с англ. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2005. - 336 с.

225. Ширман Я.Д. Методы радиолокационного распознавания и их моделирование // Зарубежная радиоэлектроника, 1996. № 11. С. 3- 63.

226. Шумаков Б.Б. Комплексные мелиорации. М.: Колос, 1980.-271с.

227. Экодинамика и экологический мониторинг Санкт-Петербургского региона в контексте глобальных проблем / Под ред. К.Я. Кондратьева, А.Н. Фролова СПб.: Наука, 1996. - 442 с.

228. Экотоны в биосфере. / под ред. B.C. Залетаева. М.: РАСХН. 1997.-329 с.

229. Ягомяги Ю.Э., Мандер Ю.Э. Понятие экотона и возможность его использования при оценке территории // Учен. зап. Тарт. гос. ун-та. 1982. Вып. 563.-С. 48-62.

230. Якобсон А., Буч Г., Рамбо Дж. Унифицированный процесс разработки программного обеспечения. СПб.: Питер, 2002. - 496 с.

231. Яцухно В.М., Мандер Ю.Э. Формирование агроландшафтов и охрана природной среды. Минск: Институт геологических наук АНБ., 1995. -122 с.

232. Яцухно В.М., Помелов А.С. Территориальная организация агроландшафтов и вопросы оптимизации природной среды // География и природ, ресурсы. 1990. №2. С. 13-20.

233. Barret G.W. Landscape ecology: designing sustainable agricultural landscapes // J. Sustainnable agriculture, №3. 1992. P. 83 -103.

234. Barret F., Guyot G. Potentials and limits of vegetation indices for LAI and APAR assessment // Remote Sensing of Environment, vol. 35, 1991. -P. 161-173.

235. Barr R. Data, information and knowledge in GIS // GIS Europe, 1996, v.5, №3. P. 14-15.

236. Bonham-Carter G.F. Geographic Information Systems for Geoscientists: Modeling with GIS. New York: Elsevier Science, 1994. - 398 p.

237. Clements F. E. Nature and structure of the climax // Ecology, 1936. Vol. 24, №1.-P. 252-284.

238. Crippen R. E. Calculating the Vegetation Index Faster // Remote Sensing of Environment, vol 34, 1990. P. 71-73.

239. Deriche R., Giraudon G. A computational approach for corner and vertex detection. // The International Journal of Computer Vision. Vol. 10(2)., 1993. -P. 101-124.

240. Elvidge C. D., Lyon R. J. P. Influence of rock-soil spectral variation on the assessment of green biomass // Remote Sensing of Environment, 1985, vol. 17. -P. 265-269.

241. Gilbert J. Ground water ecology from perspective of environmental sustainability. Am Water Res/ Assoc. G. A. Stanford at J.J. Simons Eds., 1992. -P. 3-13.

242. Goodchild M.F., Bradley K., Parks B.O., Steyaert I.T. (Eds) Environmental modelling with GIS. N.Y.: Oxford University Press, 1994- 512 p.

243. Hougland B.W., Collins S.L. Gradient models, gradient analysis, and hierarchical structure in plant communities // OIKOS, 1997. №78. P. 23 - 30.

244. Huete A.R. A Soil-Adjusted Vegetation Index (SAVI) // Remote Sensing of Environment., 1988. vol. 25. P. 295-309.

245. Jordan C. F. Derivation of leaf area index from quality of light on the forest floor // Ecology. 1969, vol. 50. - P. 663-666.

246. Krewza A. Landscape and agriculture in Czech Republic // Landscape research and its application in environmental management. Warsaw, 1994., P. 137142.

247. Parui S.K. A parallel algorithm for detection of linear structures in satellite images // Pattern Recognition Letters, 1991. № 12. P. 765-770.

248. Rouse, J. W., Haas, R. H., Schell, J. A., and Deering, D. W. Monitoring vegetation systems in the great plains with ERTS. // Third ERTS Symposium, NASA., 1973. SP-351, vol. 1. P. 309-317.

249. Ruzicka M., Mirlos L. Landscape-ecological planning in the process of territorial planning // Ecologia (CSSR). Vol.1, №3,1982. P. 17- 29.

250. Smith S. M. A New Class of Corner Fields. // British Mashine Vision Conference. Leeds, Sep. Springer-Verlag, 1992. - P. 139-148.

251. Smith S.M., Brady J.M. SUSAN A New Approach To Low Level Image Processing. // The International Journal of Computer Vision. Vol. 23, Issue 1. May, 1997.-P. 45-78.

252. Tirakis A. An adaptive technique for segmentation and classification of textured images // Int. Neural Network Conf., Paris, July 9-13, 1990., Dordrecht, 1990. Vol. I.-P. 31-34.

253. Tomlin C.D. Geographic Information System and Cartographic Modeling. New York: Prince Hall, 1990. - 249 p.

254. Vink A.P. Landscape ecology and land use. London New York, 1983.-264 p.139