Картографирование территории Республики Камерун для целей геоэкологического мониторинга

Мбел Селестин

Автореферат диссертации по теме "Картографирование территории Республики Камерун для целей геоэкологического мониторинга"

На правах рукописи

МБЕЛ СЕЛЕСТИН

КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ КАМЕРУН ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Специальность 25.00.36 - Геоэкология (науки о земле)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

1 с ЛЕК 2010

Москва -2010

004618252

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Государственный университет по землеустройству»

Научный руководитель доктор экономических наук, профессор

Вершинин Валентин Валентинович

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Кочуров Борис Иванович (институт географии РАН)

кандидат географических наук Гуров Анатолий Федорович (ФГУШФедералышй Кадастровый Центр «Земля»)

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Московский государственный

областной университет»

Защита состоится « 21» декабря 2010 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 220.025.03 при ФГОУ ВПО «Государственный университет по землеустройству» по адресу: 105064, Москва, ул. Казакова, 15 (конференц-зап), тел. (499)-261-49-63, факс (499)-261-95-45.

Отзывы на автореферат просим присылать по адресу: 105064, Москва, ул. Казакова 15, ФГОУ ВПО «Государственный университет по землеустройству», Диссертационный совет.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Государственного университета по землеустройству.

Автореферат диссертации разослан и размещен на сайте www.guz.ru «4Х»-Ж_ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ТА. Соколова

кандидат географических наук у'/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования

На современном этапе развития общества геоэкологические проблемы по остроте и неотложности их решения становятся в один ряд с социальными и экономическими проблемами, поэтому их изучение не может быть осуществлено вне целостного исследования всего комплекса социо-эколого-экономических факторов, формирующих среду жизнедеятельности человеческого общества на определенной территории.

При этом четко выраженный пространственный аспект геоэкологических проблем определяет важнейшую роль картографических материалов, в особенности комплексных геоэкологических карт, представляющих собой средства исследования, которым доступны все основные характеристики, позволяющие оценить геоэкологическое состояние территории. Геоэкологическое картографирование позволит не только проводить регулярное обследование территории на основе анализа полученных данных, но и своевременно выявлять изменения в состоянии геоэкологических систем, моделировать их состояние и обосновывать мероприятия по восстановлению нарушенных территорий, а также корректировать принимаемые решения по специальной инженерной защите производственных объектов и окружающей среды на участках возможных критических ситуаций. Вместе с тем отсутствие общей концепции картографического обеспечения развития территорий, методических разработок по картографированию для территориальных образований, в частности для развивающихся стран, обусловливает решение проблемы картографического обеспечения как одна из важнейших задач.

Решение геоэкологических проблем для Республики Камерун имеет особое научное значение и практическую реализацию, которые обусловлены ростом экологической напряженности в регионе, связанной с антропогенной деятельностью человека, а именно с добычей и транспортировкой нефти, интенсивной вырубкой леса, чрезмерным разрастанием площадей пастбищ, а также природными особенностями территории, обусловленными вулканической деятельностью с выбросами ядовитых газов, выделением большого количества диоксида углерода из кратерных озер, опустыниванием и т.п.

На сегодняшний день обеспечение Республики Камерун картографическими материалами является недостаточным, так как фундамент Камерунской картографии представляет собой наследие колониального прошлого Африки, когда карты создавались для районов интенсивной эксплуатации природных богатств или стратегического назначения.

Назрела необходимость разработки не только топографических карт крупных и средних масштабов, созданных по традиционной технологии, но и внедрение цифровых картографических технологий. Это особенно важно для создания такой картографической основы, которая бы изначально максимально точно отражала объективно существующую вертикальную и горизонтальную дифференциацию земной поверхности и ландшафтного пространства и позволяла бы создавать на ее основе тематические геокомпонентные карты и использовать их как основу для проведения геоэкологического мониторинга.

Исходя из вышеизложенных соображений, со всей очевидностью следует вывод об актуальности исследования теоретических и практических проблем картографирования территории Республики Камерун для целей геоэкологического мониторинга на основе современных топографических карт.

Цель работы - разработка методических походов к картографированию состояния окружающей среды и трансформации природно-техногенных геоэкосистем как основы геоэкологического мониторинга территории Республики Камерун.

Для достижения поставленной цели были определены и решены следующие задачи:

1. Рассмотреть теоретические и методические положения геоэкологического картографирования и мониторинга территории.

2. Охарактеризовать физико-географические особенности территории Республики Камерун.

3. Оценить геоэкологическое состояние основных природно-техногенных геоэкосистем территории.

4. Определить принципы интеграции картографических материалов в систему геоэкологического мониторинга природно-техногенных геоэкосистем Республики Камерун.

5. Разработать автоматизированную технологию составления топографических карт для геоэкологического мониторинга территории.

Объект исследования - территория Республики Камерун

Предмет исследования - особенности обновления существующих и разработки современных топографических карт как основы ведения геоэкологического мониторинга Республики Камерун.

Исходные материалы и методика исследования.

Решение проблемы на региональном уровне требует комплексного подхода и междисциплинарной информации по слагающим их природно-техногенным си9темам. Комплексный подход предполагает развитие естественнонаучных, экономических, социальных и политических аспектов проблемы. Методология подобных системных задач, в значительной мере, определяется успехами в области бурно развивающейся науки геоэкологии, которая становится в ряд основных приоритетов во многих странах мира.

Теоретические проблемы геоэкологии, включая ее методологический характер, развитие учения о ноосфере В.И. Вернадского и концепции устойчивого развития, рассматриваются в трудах Э.В. Гирусова, Г.Н. Голубева, В.И. Данилова-Данильяна, Ю.А. Израэля, А.Э. Конторовича, H.H. Лукьянчикова, Д.С. Львова, A.B. Мананкова, Д.Х. Медоуза, H.H. Моисеева, В.И. Осипова, A.B. Позднякова, Н.Ф. Реймерса, A.B. Яблокова и др. В развитие теории геоэкологии, экологической безопасности, а также экологического менеджмента внесли свой вклад многие ученые. Наиболее яркие представители этих направлений: A.M. Адам, И. Ансорф, Ю.А. Афанасьев, В.Г. Горшков, В.К. Королев, И.И. Мазур, Г.Г. Мирзаев, В.К. Попов, Л.Л. Прозоров, Ю.Е. Сает, А.Л. Яншин, Вершинин В.В. и др. В становление геоэкологического картографирования внесли свой вклад такие ученые как: A.B. Антипова, А.И. Бочковская, А.Г. Исаченко, С.К. Костовска, Б.И. Кочуров, О.Р. Назаревский, Л.Г. Руденко, Л.Е. Смирнов, В.Б. Сочава, Д.Ю. Шишкина и др.

Исходная информация, используемая для геоэкологического картографирования территории Республики Камерун, получена из Государственных проектных документов и материалов, выпускаемых государственными учреждениями по планированию, прогнозированию и аналитических отчетов о состоянии различных отраслей народного хозяйства; материалов топографических съемок, на основе, которых были созданы существующие карты различных масштабов на территории Республики Камерун; существующего картографического материала географических карт и атласов территории Республики Камерун, а также съемок и схем разного масштаба, созданных организациями различных отраслей народного хозяйства для собственных нужд; государственных статистических материалов и справочной информации из разных источников. В работе использовались следующие методы исследований: системный анализ, компьютерное моделирование систем на основе геоинформационных технологий, теории вероятностей и математической статистики, ГИС-методы пространственного анализа, хранения, преобразования и отображения пространственно-распределенных данных. Также методическую основу диссертации составили традиционные географические методы (картографический, районирования, сравнительно-описательный), статистический, а также методы балльных и экспертных оценок.

Достоверность результатов исследования. Обработка и проведение аналитических расчетов выполнялись с использованием инструментария программных средств, что, в целом, позволило обеспечить достоверность результатов и обосновать выводы, рекомендации и предложения.

Логика диссертационного исследования заключается в последовательном движении от сущностного исследования взаимодействия проблем картографического обеспечения геоэкологического мониторинга территории, теоретических и методических основ изучения

геоэкологического картографирования; далее к комплексной физико-географической характеристике непосредственно объекта исследования (Республика Камерун) и ее природно-техногенных экосистем; и затем - к выявлению и формированию перспективных подходов геоэкологического картографирования территории на основе современных топографических карт; и создания автоматизированной технологии составления топографических карт для геоэкологического мониторинга территории (на примере картографирования антропогенной нарушенное™ земель).

Научная новизна диссертационного исследования.

Предлагаемая диссертационная работа является первой работой, освещающей картографическое обеспечение Республики Камерун для целей геоэкологического мониторинга. К конкретным элементам приращения нового научного знания относим следующие результаты:

1. Впервые для Республики Камерун проведены комплексные исследования по геоэкологическому картографированию территории; проанализирована н систематизирована обширная информация по топографической изученности территории и созданию современных топографических карт в республике Камерун.

2. Расширена категориально-понятийная база научно-методического аппарата геоэкологического картографирования; предложены принципиально новые подходы к составлению современных топографических карт для геоэкологического картографирования Республики Камерун; обоснована математическая основа составления данного типа карт с учетом региональных геоэкологических особенностей территории и разработан алгоритм реализации раннего предупреждения негативных изменений природно-техногенных экосистем на основе картографического материала.

3. Разработана автоматизированная технология составления современных топографических карт для геоэкологического мониторинга территории республики Камерун (на примере картографирования антропогенной нарушенности земель)

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Комплексный геоэкологический мониторинг Республики Камерун на основе обновления существующих или составления современных топографических карт территории крупного и среднего масштабов с использованием технологического варианта, основанного на применении компьютерной программы «Тороса6>.

2. Современные картографические принципы в системе долгосрочного мониторинга природно-техногенных геоэкосистем Республики Камерун, позволяющие реализовать прогнозную функцию геоэкологического картографирования и являющиеся составной частью решения задачи обеспечения экологической безопасности территории.

3. Автоматизированная технология составления современных топографических карт для геоэкологического мониторинга территории республики Камерун, которая может быть использована и реализована в других регионах со сходными геоэкологическими условиями территории.

Личный вклад автора заключается в том, что усовершенствована методика комплексного геоэкологического мониторинга территории с применением существующих топографических карт как основы для устойчивого развития региона и обеспечения экологической безопасности всех компонентов природно-техногенных геоэкосистем. Диссертантом предложены и аргументированы основные принципы интеграции картографических материалов в систему геоэкологического мониторинга.

Предложен принципиально новый подход к использованию существующих картографических материалов (топографических карт) в системе геоэкологического мониторинга территории, который определил актуальность, научную и практическую значимость исследований для Республики Камерун, что особенно важно для страны в связи с отсутствием четкой концепции картографирования территории, научных подходов к созданию карт и способов отображения на них явлений и объектов, имеющих экологическое значение.

Все элементы вклада автора базируются на правильно выбранной постановке проблемы, обобщении и систематизации литературных данных, обосновании методологии исследований.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость работы определяется актуальностью поставленных задач и достигнутым уровнем разработанности проблематики, развитием зарубежного и отечественного опыта исследования геоэкологического картографирования территории; использованием методов эколого-географического моделирования для оценки геоэкологического состояния и картографирования территории; обоснованием методических подходов и разработкой конструктивных инструментальных методов обеспечения геоэкологического картографирования территории для целей геоэкологического мониторинга. Создание геоэкологических карт диктуется необходимостью обеспечения картографической основой развивающихся в Республике Камерун Географических и Земельных информационных систем, разрабатываемых для цели эффективного управления различными сферами хозяйственной деятельности.

Практическая значимость исследования состоит в обосновании приоритетных направлений проведения геоэкологического мониторинга природно-техногенных геоэкосистем Республики Камерун на основе существующих топографических карт, что позволит создать картографическое обеспечение для оценки геоэкологического состояния территории в условиях нарастающей экологической напряженности в регионе.

Материалы диссертационного исследований могут быть использованы при подготовке специалистов в области системных исследований и разработок географии и геоэкологии, их обучении основам системного подхода и методам практического применения достижений системного анализа и системного геоэкологического картографирования при оценке геоэкологического состояния территории.

Отдельные положения и результаты диссертационного исследования могут быть использованы в учебном процессе при преподавании дисциплин «Региональная экономика», «Экономика природопользования», «Муниципальное управление», «Геоэкология и основы природопользования», «Геоэкологическое картографирование».

Разработанный концептуальный подход по использованию картографического материала в системе раннего предупреждения негативных изменений природно-техногенных геоэкосистем при управлении экологическими рисками, решении задач обеспечения безопасности объектов, предупреждения и предотвращения аварийных ситуаций на магистральных нефтепроводах, учете факторов предупреждения чрезвычайных ситуаций и ликвидации их последствий отражен в курсах лекций «Экология»; «Человек и биосфера: горнопромышленный аспект», читаемых при подготовке специалистов горного профиля (бакалавров и магистров).

Материалы диссертационного исследования использовались при разработке Учебно-методического комплекса (УМК) по мероприятию № 1.2.9.1 (для дополнительного образования) в Инновационной образовательной программе Российского университета дружбы народов «Создание инновационных образовательных программ и формирование инновационной образовательной среды, позволяющих эффективно реализовывать государственные интересы РФ через систему экспорта образовательных услуг».

Также результаты исследования могут быть использованы в сфере управления экологическими рисками, решения задач обеспечения безопасности объектов, предупреждения и предотвращения аварийных ситуаций, учета факторов предупреждения чрезвычайных ситуаций и ликвидации их последствий.

Апробация работы

Полученные теоретические, методологические и практические результаты поэтапной разработки проблемы неоднократно докладывались и обсуждались на международных, региональных научно- технических и научно-практических конференциях и семинарах: научных семинарах кафедры нефтепромысловой геологии, горного и нефтегазового дела РУДН (2007, 2008), научно-технической конференции в МИИГАиК (2000), VII конференции

«Ресурсовоспроизводящие, природоохранные и малоотходные технологии освоения недр» (Ереван, 2008), III конференции «Горное, нефтяное, геологическое и геоэкологическое образование» (Горно-Алтайск, 2008) и конференции «Экология городов» в РГГУ (Москва, 2008).

Публикации

Основное содержание диссертации и результаты исследований отражены в 17 публикациях (в том числе в 2-х монографиях и 3-х статьях в ведущих научных изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерацией), общим объемом 33,8 п.л.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка (160 наименований, в том числе 33 - иностранных автора) и приложений, общим объемом 203 стр. Основной текст диссертации включает 11 таблиц , 34 рисунка и дополнен приложениями.

Благодарности

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю д.э.н., проф., зав. кафедрой почвоведения, экологии и природопользования Государственного университета по землеустройству Вершинину В.В. за неоценимую научно-методическую и практическую помощь на различных этапах выполнения диссертационного исследования.

Автор выражает искреннюю благодарность коллективу кафедры почвоведения, экологии и природопользования Государственного университета по землеустройству, д.т.н. проф., зав. кафедрой нефтепромысловой геологии, горного и нефтегазового дела РУДН Воробьеву А.Е., коллегам и соавторам публикаций за постоянную поддержку и помощь при выполнении исследований и подготовке диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, содержится постановка проблемы, формулируются основная цель и задачи исследования, ее методологическая и эмпирическая база, выявляются научная новизна и практическая значимость работы, констатируются апробация и реализация результатов работы.

В главе 1 «Теоретические и методические положения геоэкологического картографирования» рассмотрены суть и формы геоэкологических представлений в пауке; обобщен понятийно-терминологический аппарат геоэкологических исследований; раскрываются этапы развития геоэкологического картографирования и формулируются его принципы; проводится систематизация и классификация геоэкологических карт; анализируются методы построения картографических моделей; обосновывается необходимость применения геоинформационных технологий при проведении комплексного геоэкологического мониторинга и оценки территории. Теоретическую и методологическую основу диссертационного исследования составили научные положения отечественных и зарубежных ученых в области географии и геоэкологии, изложенные в трудах A.B. Антипова, A.M. Берлянта, А.И. Бочковской, В.В. Вершинина, В.В. Воробьева, A.M. Грина, В.Е. Закруткина, А.Г. Исаченко, H.H. Комедчикова, С.К. Костовской, Б.И. Кочурова, О.Р. Назаревского, Л.Г. Руденко, Л.Е. Смирнова, В.Б. Сочавы, В.И. Стурмана, B.C. Тикунова, Ю.М. Трофимова, Д.Ю. Шишкиной, С. Troll, O.R Ogri, L. Worral и др.

Показано, что исследуемой проблеме посвящено довольно большое количество научных и научно-практических работ, как отечественных, так и зарубежных авторов, но несмотря на это, содержание и принципы геоэкологического картографирования существенно различаются в зависимости от картографируемых объектов, назначения, территориального охвата (масштаба), возможных потребителей карт. Необходимость комплексной оценки геоэкологической обстановки предъявляет ряд существенных требований к используемым методам анализа. В связи с этим применение геоинформационного картографирования представляет большой интерес вследствие возможности решения различных задач, в рамках единой концепции. Особенность геоэкологического мониторинга региональной ситуации состоит в том, что своеобразие условий в каждом конкретном случае практически исключает возможность унифицированных подходов. Доказано, что модельным выражением

геоэкологических исследований является геоэкологическое картографирование, которое предполагает учет разнообразных свойств территории по различным ее «срезам» -природному, демографическому, техногенному, вертикально-пространственному, горизонтально-пространственному и др. При этом строится своеобразный конфигуратор моделей изучаемого объекта, синтез которых выявляет его системное (эмерджентное) качество и оценивает его влияние на антропо-биоценотическую подсистему изучаемого территориального выдела.

Экологическая специфика геоэкологического картографирования заключается в получении площадной информации и отображении в картографических моделях всех факторов, влияющих на геоэкологическую обстановку (от конкретного воздействия на экологический компонент до экологических последствий этого воздействия). Таким образом, геоэкологическое картографирование в современных научных исследованиях предполагает создание карт, которые являются базовой основой для определения экологических проблем, правильного их решения, разработки экологической политики для целей сбалансированного регионального развития, а также геоинформационное обеспечение подобных исследований.

Теоретической основой геоэкологического мониторинга (ГЭМ) является синтез системного подхода и концепции раннего предупреждения негативных изменений природно-технических геоэкологических систем, позволяющий выявить закономерные изменения с учетом структурно-геологической неоднородности строения территории, экзогенных геологических процессов и ландшафтно-климатической обстановки. Структура геоэкологического мониторинга индивидуальна, подлежит специальной разработке в каждом конкретном случае и пока не поддается жесткой регламентации. В общем виде структуру ГЭМ можно представить в виде системы, состоящей из нескольких подсистем различного назначения и функций (рис.1).

Особенность геоэкологического мониторинга региональной ситуации заключается в том, что своеобразие условий в каждом конкретном случае практически исключает возможность унифицированных подходов. Большое значение при геоэкологическом мониторинге и прогнозировании состояния территории имеет выбор критериев, так как сама по себе оценка ситуации по набору факторов (показателей) достаточно статична.

В главе 2 «Физико-географические особенности и природно-техногенные экосистемы Республики Камерун» рассматриваются физико-географические особенности страны, и дается характеристика основных природно-техногенных экосистем региона.

Республика Камерун расположена в Центральной Африке, между параллелями 1°33' и 12°55' с.ш. и 8°36' и 16°20' в.д. Вся территория страны находится севернее экватора, простираясь от побережья Гвинейского залива Атлантического океана далеко вглубь материка до озера Чад. Крайняя южная точка страны удалена от экватора лишь на 172 км. На юго-западе на протяжении 320 км страна омывается водами Атлантического океана, а на юге государственная граница проходит с Республиками: Конго (450 км), Габон (250 км), Экваториальная Гвинея (200 км). На востоке Республика Камерун граничит с Центральноафриканской республикой (ЦАР) (750 км). На западе и северо-западе страна имеет общую границу с Нигерией, а на северо-востоке - с республикой Чад (1000 км). На севере граница проходит по акватории озера Чад между Нигерией и Республикой Камерун

Камерун расположен между двумя реками - Нигером и Конго; эти реки не протекают непосредственно по территории страны, но она соединена с ними такими крупными притоками как Бенуэ (система Нигер) и Санга (система Конго), что способствует расширению экономических связей с соседними странами, например с Конго (рис. 2). Столица - г. Яунде (3°50- с.ш., 11°ЗГ в.д.). Площадь - 475422 км2. Население - 18 533 тыс. чел. (2007 г.).

Рисунок 1. Структура геоэкологического мониторинга Распределение плотности населения крайне неравномерное: в западных и прибрежных районах достигает 160 чел/км2, в остальных частях страны - 20-25 чел/км2. Горные, северные, восточные и южные районы страны малолюдные. 2/зтерритории - нагорье высотой до 1000 м. Остальную часть занимают приморская низменность, котловина оз. Чад и вулканический массив Камерун, где находится действующий одноименный вулкан -

наивысшая точка страны (4100 м). Полезные ископаемые - алюминий, бокситы, гранит, железо, кобальт, мрамор, никель, нефть, природный газ, рутил и уран. 11 климатических зон: от влажного экваториального климата на юге до засушливого субэкваториального на севере. Среднемесячные температуры воздуха в южных районах составляют +22-28С", в северных -+26-ЗЗС". Наибольшее количество осадков - до 9600 мм в год - выпадает в районе Дебунджа (склоны вулкана Камерун), занимающего по уровню влажности 2-е место в мире. Густая речная сеть: Вури, Джа, Джереме, Нтем, Ньонг, Санага (самая крупная), Шарп и др. На реках много порогов и водопадов, судоходны Бенуэ и Погон. На территории Камеруна находится южная часть озера Чад. Около 40% территории покрыто лесами: влажные тропические на юге, мангровые на побережье и листопадно-вечнозеленые (преобладают акации, бамбук, пальмы и папоротники) в центре. На севере - саванны и степь. Богатая фауна - антилопы, бегемоты, буйволы, гепарды, гиены, гориллы (самое многочисленное стадо в Африке), жирафы, зебры, змеи и ящерицы (по 170 видов), крокодилы, леопарды, львы, носороги, 942 вида птиц, слоны, черепахи (12 видов). Много насекомых, на 2/3 территории распространена муха цеце. В прибрежных водах и реках насчитывается 530 видов рыбы, обитают лангусты.

Геоэкологической системой, по мнению автора, является формализованная,

сознательно создаваемая, обладающая эмерджентными свойствами модельная конструкция, компонентами которой являются взаимосвязанные и

взаимообусловленные друг другом сведения о геоэкологических параметрах, изменяющихся при взаимодействии с окружающей средой (в том числе при искусственных взаимодействиях). Следует учитывать, что устойчивость геоэкологической системы, как единого целого всегда выше устойчивости каждого отдельного ее компонента или подсистемы. Нарушение этого правила, вызванное внутренним саморазвитием системы, или внешним на нее влиянием, выводит систему из состояния равновесия. Таким образом, любая система функционирует с наибольшей

Рисунок 2. Географическое положение Республики Камерун

эффективностью в некоторых характерных для ^ее пространственно-временных пределах. Размер системы должен соответствовать выполняемым ею функциям, в противном случае она будет неэффективной или неконкурентоспособной. С другой стороны, усложнение системы за пределы достаточности в конечном итоге ведет к ее гибели. Анализируя причины каких-либо изменений, произошедших в окружающей среде, или прогнозируя их, всегда приходится рассматривать не менее двух взаимосвязанных компонентов, образующих единую систему взаимодействия: природную основу системы и ее техногенное ядро. Такие образования можно называть природно-техногенными геоэкологическими системами (ПТГЭС), под которыми понимается совокупность взаимодействующих с геосферами Земли искусственно созданных объектов.

Экосистемы Камеруна характеризуются, с одной стороны, уникальностью флоры и фауны, с другой - высокой чувствительностью и уязвимостью по отношению даже к незначительному антропогенному воздействию. На рисунке 3 представлено расположение основных экосистем на территории страны. Техиогеоэкосистемы рассматриваются в

\ V

- / -. V

■ . г

V

гцинси . ~Щ/сяо(Ф *

1 ГОХМЯ §

4—--------- ГАБОН

ЯКОАЮРИАЛЪНЛ

геоэкологии как самостоятельный феномен географической реальности. При выделении и исследовании обращают внимание на трансформацию как абиотических составляющих: изменение рельефа, динамики и химизма вод, качественного состава атмосферы и т.д., так и биотических: появление антропогенной растительности, изменение видового состава животных и микроорганизмов. Большое внимание уделяется вопросам оптимизации техногенных процессов с точки зрения задач геоэкологии, оценке устойчивости природных

компонентов системы к техногенным воздействиям и выявления норм воз действия.

..............................................ж *%г

"/Я«**« /

;*>. А

• эюа1СТЕ№№ЕСни8ояы

«гоиемязшсяетшд

ккгаивюм

♦ ТИ5ЙНЕСПЙ И ВВДШ» шов ж

ПОеШШЖЙ

ТРОТ«С66Я1ШЯЮ7АЯ

Рисунок 3. Природные экосистемы Республики Камерун

Минимизируя техногеоэкосистемы можно выделить гидротехнические, нефте- и газодобывающие, горно-металлургические, деревоперерабатывающие и др. системы.

На примере нефтепровода «Чад-Камерун» автор раскрывает техногенное воздействие на окружающую природную среду, показывая трансформацию, как отдельных компонентов, так и природных комплексов в целом.

На данное время в Камеруне установлено, что во всех фазах производства энергии (добыча углеводородов, производство, доставка и потребление) нефтяной сектор является основным источником нанесения ущерба окружающей среде.

Общая протяженность нефтепровода «Чад-Камерун составляет 1070 км, протяженность внутри Республики Камерун: - 890 км, диаметр нефтепровода - 760 мм. Проложен на глубине 1,3 м под землей. Трасса прохождения нефтепровода с указанием биоклиматических зон представлена на рисунке 4.

Для оценки взаимного положения источников опасности и элементов риска, а также для определения факта попадания элемента риска в опасную зону необходимо использование географического координатного пространства при вычислении величин показателей риска. В совокупности, источники опасности формируют зоны, в пределах которых их опасное воздействие усугубляется (рис.4).

Зона лесистой саванны. Начинается с полей бурения до 485 км трассы нефтепровода внутри территории Камеруна. Наиболее опасный в плане рельефа участок прохождения трассы, включает в себя долину Мбере. Это малообжитой район страны. Здесь преобладает засуха. Плотность населения очень низкая.

Зона разреженного листопадного леса. Начинается от г. Марараба до г. Батченга (795 км трассы). В этой зоне расположен лес Денг Денг, составляющий основной лесной ресурс страны. Лес Денг Денг характеризуется богатой флорой и фауной. В нем произрастают редкие древесные породы - красное и цементовое дерево, на экспорт. В зоне проходит самая

крупная в стране железная дорога (Транскамерунэ). Здесь также находится одна из самых крупных охраняемых зон страны под названием Мбам-Джерем, а также новой ГЭС на реке Пангар. Зона густонаселенная. Речная сеть густая.

Зона смешанного леса. Начинается от г. Батченга до г. Нгуму (875 км трассы). В эту зону входит столица страны Яунде. Это вечно зеленая лесная зона. Зона характеризуется большими нарушенными земельными площадями из-за развитого традиционного не механизированного сельского хозяйства. В этой зоне находятся самые большие плантации какао и масличных пальм.

иХЯ'ШУП V«.«*««»»

.............шт- Рп)]еГ (ГЕхроМаНоп ТсЬаШеп БИОКЛИМАТИЧЕСКИЕ ЗОНЫ

.......21«. жяявя. Ог »Л*« Л МОСЙК

Рисунок 4. Биоклиматические зоны на территории прохождения трассы нефтепровода «Чад-

Камерун»

Зона прибрежного атлантического леса. Начинается от г. Нгуму до атлантического побережья (1070 км трассы). Это тропическая влажная и вечнозеленая лесная зона с богатой фауной. Лесоразработки в коммерческих целях применяются на территориях, которые могут достичь 200 ООО га. Охота представляет другую деятельность, которая изменяет лесную экосистему этой зоны. Это лесная зона является местом обитания пигмеев и деревенской народности Банту. Эта зона частично болотистая. Полностью нарушена натуральная среда обитания местного населения.

Морская зона. Начинается с подводной части нефтепровода до ПТХЗ (11 км вглубь моря от берега). Главный объект в этой зоне это резервы фауны Кампо, где наблюдается большая разновидность редких рыб и особенно морских черепах.

Эксплуатация нефтепровода связана с возникновением аварийных ситуаций и, как следствие, нанесением ущерба окружающей среде. Так, 15 января 2007, была зафиксирована утечка нефти на оффшорном терминале нефтепровода «Чад - Камерун», расположенном вблизи от камерунского города Криби на атлантическом южном берегу.

На протяжении трассы нефтепровода Чад-Камерун можно наблюдать риски поражения объектов окружающей среды и населения. Наибольшую опасность при эксплуатации нефтепровода Чад-Камерун представляет авария в виде порыва трубы на полное сечение. Развитие аварийной ситуации может происходить по одному из двух наиболее вероятных сценариев:

• разлива нефти без ее воспламенения;

• разлива нефти, сопровождающиеся пожаром/взрывом на поверхности разлива.

Развитие аварийной ситуации по первому сценарию представляет опасность, главным образом, для природной среды. Ввиду свойств самого продукта (нефти), возможно загрязнение основных компонентов окружающей среды в значительных масштабах. При этом непосредственная угроза жизни людей невелика, поскольку пары нефти обладают малой токсичностью и не могут привести к летальным последствиям даже при формировании зон с высокой концентрацией паров углеводородов в месте аварии. В то же время, косвенные последствия могут представлять определенную угрозу здоровью людей, в результате загрязнения источников водоснабжения (как поверхностных, так и подземных), а также накопления токсичных компонентов в растительности и животных.

При развитии аварийной ситуации по второму сценарию угроза жизни людей возрастает в силу достаточно высокой токсичности продуктов горения нефти, поступающих в атмосферу, термического воздействия пожара, а также воздействия ударной волны. Опасность загрязнения природной среды также высока. Вероятность аварий на нефтепроводах составляет - 3,0х 10-4 на 1 ООО м трубопровода в год.'

Общая длинна нефтепровода внутри республики Камерун составляет 890 ООО м. Вероятность крупномасштабного порыва принята равной 10 % от общего потока отказов. Вероятность порыва трубы в каждой из биоклиматических зон на полное сечение характеризуется порядком 10-5. Вероятность возникновения аварии с последующим возгоранием разлившейся нефти составляет - 10-9. Анализ последствий аварий на рассматриваемом участке включает оценку опасности загрязнения окружающей среды, пожара (взрыва) и воздействия опасных факторов на человека.

Автор рассматривает наиболее вероятные сценарии аварийных ситуаций, связанные с утечкой нефти из поврежденного участка нефтепровода:

• без пожара - в этом случае, развитие аварийной ситуации может быть представлено в виде следующей последовательности событий: разгерметизация трубопровода -> выход нефти на поверхность земли пропитывание нефтью грунта -> испарение углеводородов с поверхности разлива.

• без пожара на воде: разгерметизация трубопровода растекание нефти по поверхности воды испарение углеводородов с поверхности разлива.

• с пожаром на поверхности разлива: разгерметизация трубопровода -> выход нефти на поверхность земли пропитывание нефтью фунта пожар на поверхности разлива.

На рисунке 5 представлены ориентировочные риски поражения объектов окружающей среды и населения на протяжении трассы нефтепровода Чад-Камерун.

орхкао

О.ОТОООО орахсо акяооо

Й

!=а р я Р 1 4

• я, 1-Ш- ни ! _р 1 ; —-1 1 1 I -М II № к И I Я II _

ш вероятность загрязнения водньк объектов

в Вероятность нарушения условий жизни населения

□ Вероятность деградации почвенных экосистем

Биоклиматичвские зоны

Рисунок 5. Ориентировочные риски поражения объектов окружающей среды и населения на протяжении трассы нефтепровода Чад-Камерун Биоклиматические зоны по трассе нефтепровода: I - Зона лесистой саванны, 2 - Зона разреженного листопадного леса, 3 - Зона смешанного леса, 4 - Зона прибрежного атлантического леса, 5 - Морская зона

В третьей главе «Методика геоэкологического картографирования территории республики Камерун на основе существующих топографических карт» представлена и раскрыта топографическая изученность Республики Камерун, рассмотрены принципиальные подходы к геоэкологическому картографированию территории; определена математическая основа создания топографических карт; разработан алгоритм реализации раннего предупреждения негативных изменений природно-техногенных экосистем на основе картографического материала; предложены перспективные направления и технология автоматизированного составления современных геоэкологических карт на базе существующих топографических карт. Картографирование территории Камеруна началось в 1948 г. Французкими специалистами путем фотографирования территории в масштабе 1:50000. Первая топографическая карта всей страны была издана в масштабе 1:200000. Она стала основой для составления карт других масштабов. В период 1950-1976 гг. топографическими картами была покрыта территория страны площадью 42204 км2. Тенденции картографирования на современном этапе определяются стремлением к обновлению карты масштаба 1:200000, завершению выпуска листов карты масштаба 1:50000 и изданию современных крупномасштабных карт (рис. 6).

В 1992 г. был создан Научно-исследовательский институт картографии Камеруна , но его возможности ограничены как отсутствием либо слабым финансированием программ картографирования, низким уровнем квалификационной подготовки специалистов в области

Рисунок 6. Топографическая изученность Камеруна в масштабе 1:200000 и современность карты (карты составлены по материалам аэрофотосъемки 1945 г.) Одновременно с созданием топографических карт на территории Камеруна проводились работы по крупномасштабному картографированию (преимущественно в области почвоведения), а также работы по созданию других тематических карт более мелкого масштаба. Перечень имеющихся топографических материалов и их характеристика приведены в таблицах 1,2.

Таблица 1.

Топографические карты, имеющиеся на территории Камерун (2009 г.)_

Масштаб Площадь покрытия картами, км2 Степень охвата территории страны, % Характеристики карт

1:500000 475 000 100 10 листов; издана в 4 краски - проекция UTM; система высот NGAC; эллипсоид Кларка 1880 г. (a=6378249m, Ь=6356515т, а=1/293,47)

1:200000 475 000 100 47 листов; размер листов J °х 1 ° высота сечения рельефа - 40 м; издана в 5 красках; размер листов по внутренним рамкам 40x64 см; проекция UTM; система высот NGAC; эллипсоид Кларка 1880 г. (а=6378249т, Ъ=6356515т, а=1/293,47)

1:100000 13144 (только север страны) 3 9 листов; размер листов ЗО'хЗО'; сечения рельефа - 20м; изданы в 4 краски; проекция UTM; система высот NGAC; эллипсоид Кларка 1880 г. (a=6378249m, Ь=6356515т, а=1/293,47)

1:50000 142500 30 667 листов, из которых 250 опубликованных; размер листов 15'х15'; высота сечение рельефа 20 м; изданы в 4 краски; размер листов по внутренним рамкам 40x64 см; дополнительные горизонтали - через 10 м; проекция UTM; система высот NGAC; эллипсоид Кларка 1880 г. (a=6378249m, b=6356515m, а= 1/293,47)

Таблица 2.

Виды материалов, используемых для создания топографических карт на территории _Республики Камерун_

№ п/п Виды материалов

I Государственные проектные документы и материалы, выпускаемые различными государственными учреждениями по планированию и прогнозированию и справки о состоянии различных отраслей народного хозяйства: проекты, плановые, картографические, графические материалы, схемы, профили, рабочие проектные чертежи, объяснительные записки, абрисы, высокоточные топографические съемки разных крупных масштабов, справки из журналов.

2 Материалы топографических съемок, на основе, которых были созданы существующие карты различных масштабов территории Камеруна: каталог координат и точек съемочной сети; материалы фотосъемки: фотоснимки, фотопланы, фотосхемы, азрофотонегативы; материалы рабочего проектирования, формуляры карты, технические отчеты, технические указания, (ведомости установленных названий переизданы в 1979 г. DICTIONNAIRE DES VILLAGES), редакционные документы, журнал высот, каталог условных знаков.

3 Существующие географические карты и атласы территории Камеруна, а так же съемки и схемы разного масштаба, созданные организациями различных отраслей народного хозяйства для своих нужд

4 Государственные статистические материалы и справочная информация из разных источников: стационарные наблюдения, переписи и данные текущего отчета, народнохозяйственная статистика, экономические и социальные исследования

Имеется комплексное современное издание - Атлас Большого Юга, выпущенный в 1995 г., и издана новая политико-административная карта.

Математическая основа создания топографических карт для геоэкологического мониторинга территории, включающая в себя масштаб, проекцию и компоновку, представляет вместе с геодезической основой измерительные свойства картографического изображения, геометрические законы его построения, то есть дает основу для создания карт. Учитывая потребности народного хозяйства и перспективные направления социально-экономического развития Камеруна, а также принятую систему линейных мер, был выбран масштабный ряд 1:10000, 1:25000, 1:50000,1:100000, 1:200000, 1:500000, 1:1000000.

В соответствии с географическим положением Камеруна, размером и конфигурацией территории Камеруна для топографических карт была выбрана проекция ЦТМ на эллипсоиде Кларка 1880 г. (табл. 3) и произведены математические расчеты для оценки достоверности применения данной проекции. Результаты вычисления доказывают полное преимущество использования проекции иТМ по сравнению с другими вычисленными проекциями по всем критериям выбора оптимальной проекции для топографических карт на территории Камеруна.

Таблица 3.

Сравнительные характеристики проекций ЦТМ и Гаусса-Крюгера для территории

Камеруна

N. Характеристики Хлроекции Наименование проекции Критерий Эйри Критерий Чебышева Наибольшее искажение длин, % Наибольшее искажение площадей, % Среднее квадратичное искажение площади, %

UTM 0,055703 1,001378 0,097698 0,195491 0,111449

Гаусса-Крюгера 0,079431 1,001378 0,137753 0,275695 0,158959

Такой выбор обусловлен тем, что: 1) территория Камеруна в основном вытянута в меридиональном направлении и, следовательно, для редактирования и составления территориальных карт целесообразно использовать проекции, в которых изоколы примерно параллельны осевому меридиану; 2) в этой проекции поверхность эллипсоида вращения изображается по меридианным зонам в шесть градусов по долготе, причем эти зоны приурочиваются к колоннам международной карты масштаба 1:1000000. Вся территория Камеруна покрывается двумя такими зонами, совпадающими с колоннами №32 и №33. Осевые меридианы этих зон имеют долготы соответственно равные 9° и 15°.

Для топографических карт Камеруна целесообразно сохранить систему составных номенклатур, т.к. она может быть применена для обозначения любого листа любой карты предлагаемого основного масштабного ряда Камеруна и, зная номенклатуру, можно будет определить масштаб карты и географическое положение искомого листа и наоборот (табл.4). Создание цифровых карт диктуется необходимостью обеспечения основой начинающее картографическое производство в Камеруне.

Использование геоинформационных технологий позволяет оперативно осуществлять составление и обновление картографического материала, формировать эколого-географические модели применительно к решению разнообразных прикладных задач. В настоящее время существует множество программных продуктов, созданных специально для картографического обеспечения географических исследований, в том числе и экологической направленности. Но, ни одно из этих средств не может полностью обеспечить комплексные исследования оперативной информацией, в связи с чем, возникает необходимость сочетания различных программных продуктов, каждый из которых строго выполняет свои функции и отвечает за конкретный блок получения или интерпретации данных. В связи с малым количеством картированных участков Республики Камерун первоочередной задачей является составление топографических и географических карт как базы для создания тематических карт, с целью их последующего использования в системе геоэкологического мониторинга.

Таблица 4.

Размеры сторон и номенклатуры листов топографических карт, предлагаемых для

Масштабы Размеры сторон листов Средняя площадь листа на широте 6°, км Количество листов в одном листе карты масштабом 1:1000000 Номенклатура

По широте По долготе

1 1000000 4° 6° 293763 1 КА-32

1 500000 2° 3° 73441 4 ЫА-32-С

1 200000 1° 1° 12242 24 ЫА-32-ХХУ1

I 100000 30° 30° 3061 96 ЫА-32-52

1 50000 15° 15° 765 384 ЫА-32-52-В

1 25000 7,5° 7,5° 191 1536 ЫА-32-52-В-Ь

1 10000 3,75° 3,75° 48 6144 ЫА-32-52-В-Ь-2

В зависимости от выбранного масштаба будущей карты, ее назначения и доступных данных автор выделяет три основных варианта технологии создания цифровых карт:

• по данным полевых топографических съемок;

• по материалам аэрокосмических съемок;

• в результате сканирования и векторизации существующих бумажных карт.

Все три технологии предполагают использование соответствующего программного обеспечения. В этом смысле они многовариантны. Для создания оригиналов топографических карт масштабов 1: 10000 автор предлагает использовать пакет программ «Торосай», который позволяет выполнять послойное структурирование информации, для этого должен быть разработан соответствующий классификатор слоев.

В исследовании, при составлении компьютерного плана участка местности, были организованы следующие слои: 1) геодезические пункты; 2) строения, здания и их части; 3) объекты промышленные, коммунальные и сельскохозяйственного производства; 4) автомобильные и грунтовые дороги, тропы; 5) гидрография; 6) рельеф; 7) растительность; 8) ограждения; 9) пояснительные надписи.

Используемая компьютерная программа позволяет создавать собственные классификаторы для разделения объектов по отдельным слоям, исходя из целей создания карты и ее масштаба. Координатная сетка также может быть построена автоматически.

Рамка и зарамочное оформление выполняется оператором в соответствии с образцами, приведенными в сборниках условных знаков для топографических планов и карт

соответствующих масштабов. В результате выполнения перечисленных операций «Topocad» позволяет составить компьютерный (цифровой) топографической план участка местности по материалам тахеометрической съемки, который может быть экспортирован в компьютерные среды, например, Microstation (Bently), Autocad (Autodesk) или компьютерные издательские системы для окончательного оформления и объединения с другими материалами.

Разработка картографического материала для проведения комплексного мониторинга территорий должна учитывать следующие основные взаимосвязанные задачи и служить основой для их решения: а) прогноз возможных изменений окружающей среды при транспорте нефти для конкретных сочетаний природных условий и последствий антропогенеза, рекомендации по уменьшению нежелательных последствий влияния производства, как при нормальном режиме эксплуатации, так и при возникновении аварийных ситуаций; б) слежение, изучение и контроль за состоянием окружающей среды в местах наиболее вероятной потенциальной опасности загрязнений и возможных нарушений и изменений геоэкологических систем; в) контроль за восстановлением загрязненных и техногенно измененных экосистем, оценка качества восстановления природных объектов; г) прогноз изменения компонентов геоэкосистем, нарушенных в процессе производственной деятельности.

На рисунке 7 представлена разработанная автором блок-схема определения приоритетных направлений мониторинга природно-техногенных экосистем.

Анализируя причины каких-либо изменений, произошедших в окружающей среде, или прогнозируя их, всегда приходится рассматривать не менее двух взаимосвязанных компонентов, образующих единую систему взаимодействия: природную основу экосистемы и техногенную составляющую. Структура природно-техногенных геоэкосистем (ПТГЭ) включает подсистему природных объектов (геологические тела, почву, водное пространство, атмосферный воздух, животный мир, растительный покров

и т.д.) и подсистему антропогенных объектов. Для получения наиболее объективной картины поведения любой системы необходимо учитывать возможные негативные изменения ПТГЭ, происходящие на всех этапах хозяйственной деятельности.

Реализация принципа раннего предупреждения негативных изменений ПТГЭ, особенно важна на региональном уровне, в первую очередь для регионов, таких как Республика Камерун, где сосредоточен значительный потенциал опасных производств и объектов в сочетании со сложной природной, социально-экономической и политической обстановкой и недостаточным финансированием. На основе изучения природно-техногенных экосистем Республики Камерун автором предложен алгоритм реализации принципа раннего предупреждения негативных изменений ПТГЭ (рис. 8) и основные принципы использования картографического материала.

Геоэкологическому мониторингу и созданию топографических карт подлежат следующие экологические опасности или их вероятности:

• вероятность разрушения среды обитания человека;

• вероятность нарушения растительных и животных сообществ;

• зоны возможных естественных или антропогенных катастроф.

В соответствии с этим предлагается следующее содержание геоэкологического мониторинга (в т.ч. и в целях создания топографических карт) в Республике Камерун:

1. Наблюдение за происходящими в ОПС физическими, химическими, биологическими процессами.

2. Наблюдение за уровнем загрязнения атмосферного воздуха, почв, вод.

3. Наблюдение за влиянием на животный и растительный мир.

4. Создание единой информационной базы систем экомониторинга.

5. Предупреждение и прогнозирование состояния ОПС.

6. Обеспечение населения текущей и экстренной информацией о состоянии ОПС.

Рисунок 7. Блок схема определения приоритетных направлений мониторинга природно-техногенных экосистем. (Красным шрифтом выделены те этапы, при выполнении которых, наибольшее значение имеет разработка картографического материала)

Рисунок 8. Алгоритм реализации принципа раннего предупреждения негативных изменений ПТГЭ

Таким образом, цели геоэкологического мониторинга состоят в следующем:

1. Оценка показателей состояния функциональной целостности экосистем и среды обитания человека.

2. Выяснение причин изменения этих показателей и оценка последствии этих изменений.

3. Определение корректирующих функций в тех случаях, когда не достигается требуемых показателей экологических условий.

4. Создание предпосылок для определения мер по исправлению возникающих негативных ситуаций.

Осуществление программы геоэкологического мониторинга Камеруна является толчком для внедрения методов автоматизированного картографирования при создании современных топографических карт Камеруна. Предоставленное в диссертационном исследовании программное средство «Тороса6> подходит при создании современных топографических карт Камеруна с учетом геоэкологических особенностей территории страны. На примере картографирования антропогенной нарушенное™ земель автором показана целесообразность и необходимость применения топографических карт для ее создания. Для составления карты «Антропогенно-трансформированные экосистемы» (рис.9) необходима следующая содержательная информация:

1. Анализ современных карт и атласов, которые могут содержать необходимые данные (топографические, экономические, земельные, все виды карт оценки состояния среды и угроз и т.д.) и выбор данных для оцифровки и переноса на нашу карту.

2. Анализ космических снимков и составление по ним карт распашки, пастбищной нагрузки, состояния лесов и т.д.

3. Сбор статистической информации по статистическим управлениям, охотоуправлениям, обществам охотников и другим организациям и изготовление карт.

4. Совмещение полученных карт и создание единой комплексной карты.

Поскольку предлагаемая карта является вспомогательной, то размещение на ней общегеографической информации должно осуществляться выборочно. Так, крайне важно отображение всех линейных сооружений, так или иначе влияющих на среду обитания животных (в первую очередь, дороги - автомобильные с твердым покрытием и железные). Необходимо показать также магистральные линии электропередач, поверхностные трубопроводы, каналы, реки, защитные лесополосы. Вся эта информация обычно имеется на топографических картах. Следует отметить, что именно отображение этой информации в сочетании с анализом структуры экогеосистем поможет оценить возможность проектирования экологических коридоров.

Основные факторы антропогенной трансформации экосистем в Республике Камерун делятся на сельскохозяйственные, техногенные и лесной отрасли.

В таблице 5 представлена ориентировочная классификация земель Республики Камерун по степени антропогенной преобразованное™.

Однако не всегда возможно предусмотреть все многообразие и масштабы возможных отрицательных последствий антропогенной деятельности.

При правильно проведенной оценке взаимодействия сооружений и природы, можно определить условия функционирования природно-техногенных экогеосистем, которые могут проходить при полном преобразовании природной среды, частичном ее изменении или при условии сохранения естественных природных условий. Следовательно, необходимо установить совокупность отношений и связей между компонентами природно-технической геоэкологической системы «антропогенные объекты - окружающая среда», в противном случае, оценить систему невозможно из-за отсутствия в объективной реальности критериев и эталонов значимости.

Таблица 5 .

Ориентировочная классификация земель Камеруна по степени антропогенной ___преобразованности_

Степень АП Баллы Группа земель

Низкая 2 Неиспользуемые земли, земли под водой, болота

Средняя 3 Пастбища, плантации.

Значительная 4 Площади традиционного земледелия по стране, леса.

Высокая 5 Земли промышленности, транспорта, инфраструктуры, городской и сельской застройки; нарушенные земли, городские плантации, незастроенные земли.

В заключении диссертационной работы приведены наиболее существенные концептуально-методологические, теоретико-эмпирические, расчетно-аналитические и практико-прикладные результаты, полученные в результате исследований избранной научной проблемы. Картографическое обеспечение эколого-географических исследований состоит в проведении комплексного картографирования, которое может осуществляться в трех основных видах: отдельные комплексные эколого-географические карты, серии взаимосвязанных карт эколого-географического содержания и эколого-географические атласы.

В рамках данного исследования рассмотрены суть и формы геоэкологических представлений в науке; обобщен понятийно-терминологический аппарат геоэкологических исследований; раскрываются этапы развития геоэкологического картографирования и формулируются его принципы; проводится систематизация и классификация геоэкологических карт; анализируются методы построения картографических моделей; обосновывается необходимость применения геоинформационных технологий при проведении комплексного геоэкологического мониторинга и оценки территории.

В связи с малым количеством картографированных участков Республики Камерун первоочередной задачей является составление топографических и географических карт как базы для создания тематических карт, с целью их последующего использования в системе геоэкологического мониторинга. Создание основной базы топографических карт Республики Камерун основано на анализе ценного опыта и предпосылок оформления лучших картографических произведений (французских, российских и других стран), сыгравших большую роль в совершенствовании карт. В Республике Камерун наблюдается контрастная, значительно «лоскутная» изученность территории и полное отсутствие научно-ориентированного подхода к созданию современных топографических карт. Данное исследование является первым в области масштабного картографирования с целью геоэкологического мониторинга территории Республики Камерун на основе существующих топографических карт.

Впервые были произведены математические расчеты с целью определения достоверности и точности применяемых математических проекций в составлении топографических карт территории республики Камерун, и также впервые была обоснована разработка технологии для автоматизированного создания современных топографических карт республики Камерун.

Результатом проведенной работы могут служить следующие выводы: В условиях все увеличивающихся информационных потоков о состоянии окружающей среды, значительного усложнения теоретических и методических проблем, требующих пространственного решения, возрастает роль геоэкологического картографирования. Высокая информационная емкость (степень «уплотнения» информации) картографических материалов, достигаемая за счет совершенствования картографической знаковой системы, наглядность и доступность карт для непосредственного восприятия, пространственного анализа и обобщения делают картографический метод незаменимым в научных и прикладных исследованиях.

Главной целью геоэкологического картографирования является картографическое моделирование процессов и явлений, возникающих при взаимодействии общества и природы, и его последствий, во многом определяющих состояние среды конкретной территории. Разработаны два алгоритма составления карт: при достаточном информационном обеспечении и при отсутствии необходимых данных. В первом случае используется метод формализованных оценок, во втором - метод географических экспертных оценок.

На территории Республики Камерун, протянувшейся с севера на юг более чем на тысячу километров, встречаются почти все ландшафты, свойственные тропической Африке: от сухих саванн на севере до влажных вечнозеленых экваториальных лесов на юге, которые формируют различные экосистемы и видовое разнообразие. Экосистемы Республики Камерун характеризуются, с одной стороны, уникальностью флоры и фауны, с другой -высокой чувствительностью и уязвимостью по отношению даже к незначительному антропогенному воздействию. Одним из крупнейших экотехногенных объектов на территории Республики Камерун является нефтепровод «Чад-Камерун», общая протяженность которого составляет 1070 км, протяженность внутри республики Камерун - 890 км. Трасса нефтепровода проходит через пять биоклиматических зон страны, каждая из которых имеет свои геокэологические особенности.

На сегодняшний день обеспечение Республики Камерун картографическими материалами является недостаточным. Анализ существующих топографических карт Республики Камерун выявил полное отсутствие количественных показателей в основных разделах содержания. Очевидно отсутствие научного подхода к изображению картографических объектов в целом.

При создании топографических карт или планов страны в масштабах 1:10000 и крупнее по материалам тахеометрической съемки представляется наиболее обоснованным использование технологического варианта, основанного на применении компьютерной программы «Тороса;!». При создании первичных карт или обновлении существующих топографических карт масштабов от 1:200000 до 1:2000 по материалам аэрофотосъемки целесообразно применение технологии, основанной на программном обеспечении «РЙОЮШО!!».

Применение геоинформационных технологий при разработке системы геоэкологического мониторинга земель обеспечит комплексный подход, заключающийся в сочетании экологического мониторинга с одновременным картографированием (в т.ч. наблюдаемых неблагоприятных экологических изменений). При составлении экологических карт Республики Камерун первоочередному картографированию подлежат отчужденные и нарушенных земли в районах прохождения трассы нефтепровода «Чад-Камерун».

Таким образом, опыт геоэкологического картографирования Республики Камерун показывает, что физико-географические и социально-географические исследования могут быть плодотворными только при всестороннем глубоком использовании современных топографических карт, которые являются основным средством фиксации результатов исследований геоэкологического состояния любой территории.

Предложенные принципиальные подходы к организации геоэкологического мониторинга территории, алгоритм реализации раннего предупреждения негативных изменений природно-техногенных экосистем на основе картографического материала, а также технология составления топографических карт для геоэкологического мониторинга территории (на примере картографирования антропогенной нарушенности земель) могут быть использованы и реализованы на других территориях со сходными геоэкологическими условиями.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора Монографии н брошюры

1. Эколого-топографические аспекты картографирования территории Республики Камерун с применением геоинформационных технологий. М.: Эслан,2008.236 с.(соавт. Воробьев

A.Е., Соколов И.В.)

2. Система комплексного геоэкологического мониторинга территории (на примере Республики Камерун). М.:Эслан, 2009. 258 с.

Статьи в ведущих научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации для публикации основных результатов диссертации па соискание ученой

степени кандидата наук

3. Обоснование актуальности создания современных топографических карт на территорию Республики Камерун // Естественные и технические науки.2008. № 2. С. 269-273. (соавт. Воробьев А.Е).

4. Разработка государственной системы экологического мониторинга охраны окружающей природной среды в Камеруне //Вестник РУДН. Серия Инженерные исследования. 2008. №3. С. 106-111.(соавт. МелконянР.Г)

5. Нефтепровод «Чад-Камерун» как источник экологической катастрофы Республики Камерун / /Проблемы региональной экологии. 2009. №5. С. 229-233. (соавт. Вершинин

B.В.)

Статьи и тезисы научных докладов на конференциях

6. Разработка общей системы и структуры при создании топографических карт Республики Камерун //Аспирант и соискатель. 2008. Ks 2. С. 150-153. (соавт. Воробьев А.Е).

7. Топографическая изученность и технология создания топографических карт Камеруна// Материалы 55-й научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Москва.: МИИГАиК, 5-6 апр.,2000.

8. Разработка технологий для автоматизированного создания топографических карт Республики Камерун // Техника и технология. 2008. № 2.С. 72-76. (соавт. Воробьев А.Е.).

9. Картография и экологический мониторинг для окружающей природной среды в Камеруне // Актуальные проблемы современной науки.2008. № 3. С. 261-265. (соавт. Воробьев А. Е.).

10. Анализ применения системы экологического мониторинга в республике Камерун при создании топографических карт//Тр. VII конференции «Ресурсовоспроизводящие, природоохранные и малоотходные технологии освоения недр. М.-Ереван. 2008.С. 293295. (соавт. Соколов И.В., Воробьев А.Е.).

11. Факторы загрязнения окружающей среды в Камеруне, подлежащие нанесению на топографические карты//Тр. VII конференции «Ресурсовоспроизводящие, природоохранные и малоотходные технологии освоения недр». М.-Ереван. 2008.С. 295297. (соавт. Соколов И.В.).

12. Отбор элементов горнотехнических систем при создании топографических карт Камеруна//Тр. VII конференции «Ресурсовоспроизводящие, природоохранные и малоотходные технологии освоения недр» М.-Ереван. 2008. С. 153-155. (соавт. Соколов И.В.).

13. Разработка методических рекомендаций по подбору источников для создания топографических карт на территорию Камеруна // Материалы III конференции «Горное, нефтяное, геологическое и геоэкологическое образование» - М.-Горно-Алтайск,2008.- С. 40-41.(соавт. Соколов И.В.).

14. Методические аспекты нанесения условных обозначений при разработке топографических карт Камеруна //Материалы III конференции «Горное, нефтяное, геологическое и геоэкологическое образование». М.-Горно-Алтайск. 2008. С. 42-43. (соавт. Соколов И.В.).

15. Разработка элементов содержания топографических карт с учетом специфики Камеруна //Материалы III конференции «Горное, нефтяное, геологическое и геоэкологическое образование». М.-Горно-Алтайск. 2008. С. 44-45. (соавт. Соколов И.В.).

16. Технологии ГИС в оценке экологических особенностей территорий // Материалы научно-практической конференции «Экология городов». М.: РГГРУ,15-17 апр., 2008. С. 35. (соавт. Воробьев А.Е.,Чекушина Е.В.).

17. Современные геоинформационные технологии в экологическом картографировании Республики Камерун //Материалы международной научной конференции « современная техника и технология горно-металлургической отрасли и пути их развития» Наваи.: НГГИ. 2008. С.221-222.(соавт. Воробьев А.Е.).

МБ ЕЛ СЕЛЕСТИН (КАМЕРУН) КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ КАМЕРУН ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

Работа посвящена обоснованию картографического обеспечения территории на основе современных топографических карт для целей геоэкологического мониторинга с учетом региональных особенностей (на примере Республики Камерун).

Предложены принципиальные подходы к организации геоэкологического мониторинга территории, алгоритм реализации раннего предупреждения негативных изменений природно-техногенных экосистем на основе картографических материалов, а также технология составления топографических карт для геоэкологического мониторинга территории (на примере картографирования антропогенной нарушенное™ земель).

MBEL CELEST1N (CAMEROON) MAPPING OF THE TERRITORY OF THE REPUBLIC OF CAMEROON FOR THE PURPOSES OF GEOECOLOGICAL MONITORING

The Work is devoted to a substantiation of cartographical maintenance of the territory on the basis of modern topographical maps for the purposes of geo-ecological monitoring in view of regional features (on the example of the Republic of Cameroon).

A policy of approaches to geo-ecological monitoring of the territory, an algorithm implementing of early warning of negative changes in natural and man-made ecosystem-based on mapping data, as well as a technology of preparation of topographic maps for geo-ecological monitoring of the territory (for example, mapping of anthropogenic disturbance of the land) are proposed.

Подписано в печать:

15.11.2010

Заказ № 4571 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Картографирование территории Республики Камерун для целей геоэкологического мониторинга"

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ.16

1.1. ИСТОРИЯ СТАНОВЛЕНИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ.16

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ.16

1.2. ТЕХНОЛОГИЯ И ПРИНЦИПЫ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ.22

1.3. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАРТОГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ.31

ВЫВОДЫ.38

ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ РЕСПУБЛИКИ КАМЕРУН.39

2.1. ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ.39

2.2. РЕЛЬЕФ И ТЕКТОНИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ.41

2.3. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕРРИТОРИИ.45

2.4. ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ.45

2.5. РАСТИТЕЛЬНЫЙ И ЖИВОТНЫЙ МИР.48

2.6. ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ КАК ОСНОВА ДЛЯ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ИСТОЧНИКОВ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ.53

ВЫВОДЫ.66

ГЛАВА 3. КОМПЛЕКСНЫЙ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ТЕРРИТОРИИ НА ОСНОВЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ В РЕСПУБЛИКЕ КАМЕРУН.67

3.1. ИСТОРИЯ И СТАНОВЛЕНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАМЕРУН.67

3.2. СУЩЕСТВУЮЩИЕ ИСТОЧНИКИ СОЗДАНИЯ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ.75

3.3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОСНОВА СОЗДАНИЯ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ ДЛЯ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ТЕРРИТОРИИ.77

3.4. ТЕХНОЛОГИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СОЗДАНИЯ КАРТОГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА РЕСПУБЛИКИ КАМЕРУН.89

3.5. ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ РЕСПУБЛИКИ КАМЕРУН НА ОСНОВЕ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ .108

3.5.1. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ К ОРГАНИЗАЦИИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ТЕРРИТОРИИ.108

3.5.2. АЛГОРИТМ РЕАЛИЗАЦИИ РАННЕГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ НЕГАТИВНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ НА ОСНОВЕ КАРТОГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 121

3.5.3. РАЗРАБОТКА И СОСТАВЛЕНИЕ КАРТ АНТРОПОГЕННОЙ НАРУШЕННОСТИ ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ КАМЕРУН ДЛЯ

ЦЕЛЕЙ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА.131

ВЫВОДЫ.137

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.138

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.142

ПРИЛОЖЕНИЯ.158 3

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИЛОЖЕНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица 1 Таблица 2

Таблица 3 Таблица 4 Таблица 5 Таблица 6 Таблица 7

Таблица 8

Таблица 9

Рисунок 1

Рисунок 2 Рисунок 3 Рисунок 4

Рисунок 5

Краткая характеристика основных экосистем Камеруна

Пересечение нефтепровода с основными автодорогами на территории Республики Камерун

Пересечение нефтепровода с железными дорогами на территории Камеруна Прохождение нефтепровода через главные реки на территории Республики Основные характеристики участка трассы нефтепровода в регионе долины Мбере Основные характеристики участка трассы нефтепровода в регионе леса Денг Денг Основные характеристики участка трассы нефтепровода в зоне прибрежного атлантического леса

Плотность населения в административных департаментах пересеченных трассой в зоне прибрежного атлантического леса Состояние загрязнения углеводородами на территории пляжа от ЬопсЩ до устья ЬокоипсУе

Административная карта республики Камерун

Растительность Камеруна Долина Мбере в зоне лесистой саванны Расположение деревень пигмеев относительно трассы нефтепровода «Чад-Камерун»

Участки с нарушенной растительностью в зоне прохождения трассы нефтепровода «Чад-Камерун»

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рисунок 1 Рисунок 2 Таблица 1

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3 Таблица 4

Таблица 1

Рисунок 1 Рисунок 2

Рисунок 1

Топографическая изученность Камеруна в масштабе 1:200000 (Территориальный охват и степень обновления на 2008 г.) Топографическая изученность Камеруна в масштабе 1:50000 (территориальный охват на 2008 г.)

Набор карт и планов, графических и фотодокументов, описательных и статистических материалов, необходимых для создания топографических карт

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Результаты вычисления проекции Гаусса-Крюгера для территории Камеруна (зона

32)

Результаты вычисления проекции Гаусса-Крюгера для территории Камеруна (зона

33)

Результаты вычисления проекции иТМ для территории Камеруна (зона 32) Результаты вычисления проекции ИТМ для территории Камеруна (зона 33)

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Классификатор типов векторных объектов для создания карты масштаба

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Площадь разрушенных урбанизацией земель

Антропогенно-трансформированные экосистемы Республики Камерун

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Акт о внедрении результатов диссертационного исследования

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

На современном этапе развития общества геоэкологические проблемы по остроте и неотложности их решения становятся в один ряд с социальными и экономическими проблемами, поэтому их изучение не может быть осуществлено вне целостного исследования всего комплекса социо-эколого-экономических факторов, формирующих среду жизнедеятельности человеческого общества на определенной территории.

При этом четко выраженный пространственный аспект геоэкологических проблем определяет важнейшую роль картографических материалов, в особенности комплексных геоэкологических карт, представляющих собой средства исследования, которым доступны все основные характеристики, позволяющие оценить геоэкологическое состояние территории. Геоэкологическое картографирование позволит не только проводить регулярное обследование территории на основе анализа полученных данных, но и своевременно выявлять изменения в состоянии геоэкологических систем, моделировать их состояние и обосновывать мероприятия по восстановлению нарушенных территорий, а также корректировать принимаемые решения по специальной инженерной защите производственных объектов и окружающей среды на участках возможных критических ситуаций. Вместе с тем отсутствие общей концепции картографического обеспечения развития территорий, методических разработок по картографированию для территориальных образований, в частности для развивающихся стран, обусловливает решение проблемы картографического обеспечения как одна из важнейших задач.

Решение геоэкологических проблем для Республики Камерун имеет особое научное значение и практическую реализацию, которые обусловлены ростом экологической напряженности в регионе, связанной с антропогенной деятельностью человека, а именно с добычей и транспортировкой нефти, интенсивной вырубкой леса, чрезмерным разрастанием площадей пастбищ, а 6 также природными особенностями территории, обусловленными вулканической деятельностью с выбросами ядовитых газов, выделением большого количества диоксида углерода из кратерных озер, опустыниванием и т.п.