Методическое обеспечение геоэкологической оценки деградации территорий речных бассейнов для устойчивого природопользования

Пахмелкин, Александр Васильевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Методическое обеспечение геоэкологической оценки деградации территорий речных бассейнов для устойчивого природопользования
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Методическое обеспечение геоэкологической оценки деградации территорий речных бассейнов для устойчивого природопользования"

На правах рукописи

00500653О

ПЛХМЕЛКИН Александр Васильевич

МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ДЕГРАДАЦИИ ТЕРРИТОРИЙ РЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ ДЛЯ УСТОЙЧИВОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология (Науки о Земле)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

- 8 ЛЕК 2011

Воронеж-2011

005006535

Работа выполнена в Федеральном государственном военном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Военный авиационный инженерный университет» (г. Воронеж)

Научный руководитель: доктор географических наук,

старший научный сотрудник Умывакин Василий Митрофанович Официальные оппоненты: доктор географических наук, доцент

Луговской Александр Михайлович

кандидат географических наук, Дегтярев Сергей Дмитриевич

Ведущая организация: ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный

национальный исследовательский университет»

Защита состоится 27 декабря 2011 г. в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д 215.007.01 при Военном авиационном инженерном университете (г.Воронеж) по адресу: 394064, Воронеж, ул. Старых Большевиков, д.54а, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в учебной библиотеке Военного авиационного инженерного университета (г. Воронеж)

Автореферат диссертации разослан 18 ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Закусилов В.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Современная и прогнозируемая напряженная геоэкологическая ситуация в регионах России, связанная с деградацией окружающей среды и истощением природных ресурсов, значительно затрудняет практическую реализацию стратегии устойчивого (сбалансированного эколого-экономического) развития территорий. В связи с интенсивным природопользованием усиливаются негативные экологические, социальные и экономические последствия неконтролируемой хозяйственной деятельности. Так, в Центральном Черноземье в результате антропогенного воздействия развиваются процессы эрозионной деградации земель речных водосборов (бассейновых геосистем), приводящие к повышению экологической опасности территорий и значительному экономическому ущербу.

Для целенаправленного управления геоэкологическим состоянием территорий речных водосборов в рамках бассейновой концепции требуется разработка методических аспектов геосистемного анализа экологических проблем устойчивого природопользования. Основное противоречие этих проблем связано с ухудшением качества окружающей среды, с одной стороны, и необходимостью использования природных ресурсов для экономического роста, с другой стороны. Наибольшая трудность многоаспектного описания проблемной экологической ситуации в бассейновых геосистемах связана с получением агрегированной информации о природных и антропогенных процессах, приводящих к ухудшению качественного состояния и снижению природно-хозяйственной значимости территорий речных водосборов. Поэтому научная задача диссертации, заключающаяся в разработке методического аппарата геоинформационно-аналитической поддержки принятия управленческих решений по устойчивому природопользованию на основе агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий бассейновых геосистем,является актуальной.

Объект исследования - водосборы средних и малых рек Воронежской области как управляемые бассейновые геосистемы.

Предмет исследования - геоэкологическое состояние бассейновых геосистем.

Цель исследования - совершенствование методического обеспечения геосистемно - бассейнового подхода к управлению устойчивым природопользованием на основе агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий речных водосборов.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

1. Усовершенствовать методику графо-аналитического подхода к комплексному природно-хозяйственному районированию (картированию) исследуемой территории на основе многомерной классификации речных водосборов по напряженности геоэкологической ситуации.

2. Усовершенствовать методику нормативного подхода к построению интегральных критериев экологической опасности территорий бассейновых геосистем.

3. Разработать геоинформационно-аналитические технологии, реализующие многовариантный подход к моделированию агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий речных водосборов для управления устойчивым природопользованием в бассейновых геосистемах.

4. ' Апробировать разработанные модели агрегированной геоэкологической оценки территорий для стратегического планирования устойчивого природопользования на примере геосистемного анализа проблемной эрозиоино-экологической ситуации, на речных водосборах Воронежской области.

Область исследования. Содержание диссертационной работы соответствует паспорту специальности 25.00.36 - Геоэкология (Науки о Земле, географические науки) по следующим пунктам области исследований: 1.14. Моделирование геоэкологических процессов; 1.16. Геоэкологические аспекты устойчивого развития регионов; .1.17. Геоэкологическая оценка территорий. Современные методы геоэкологического картирования, информационные системы в геоэкологии. Разработка научных основ государственной экологической экспертизы и контроля.

Методы исследования. Методологической основой работы является геосистемный анализ экологических проблем устойчивого природопользования в условиях деградации окружающей среды. Для решения задач диссертационной работы использовались качественные и количественные методы эколого-географических исследований: сравнительно-географический; районирования; картографический; математике - географического моделирования; геоинформатики; анализа многомерных геоданных; экспертных оценок; принятия решений при многих критериях; компьютерного эксперимента.

Информационную базу исследования составили фондовые материалы, электронные тематические карты и космоснимки на изучаемую территорию, литературные источники и Интернет-ресурсы. . Сбор, обработка и анализ геоданных о современном геоэкологическом состоянии речных водосборов Воронежской области производились с использованием стандартных программно-инструментальных средств MS Excel, Statistica, Matlab, ArcGIS и оригинального программного обеспечения для построения интегральной оценки экологической опасности территорий бассейновых геосистем.

Достоверность результатов работы достигается корректной постановкой решаемых задач агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий речных бассейнов, репрезентативностью фактических гсоданных, использованием апробированного математического аппарата, согласованностью полученных результатов с экспериментальными и ранее проведенными эколого-географическими исследованиями.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

1. Разработана усовершенствованная методика комплексного природно-хозяйственного районирования (картирования) исследуемой территории, которая отличается совместным использованием качественных и количественных методов классификации речных водосборов по напряженности геоэкологической ситуации, а также наличием рекомендаций по содержательному анализу и интерпретации результатов компьютерного моделирования.

2. Разработана «нелинейная» модификация методики построения интегрального критерия экологической опасности территорий речных водосборов, отличающаяся от известных тем, что позволяет измерять степень соответствия геоэкологического состояния бассейновых геосистем нормативным требованиям к качеству окружающей среды и обеспечивает поддержку принятия управленческих решений по стратегическому планированию устойчивого природопользования.

3. Разработаны геоинформационно-аналитические технологии многовариантного моделирования агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий бассейновых геосистем, на основе которых построены современные комплексная карта интенсивности развития эрозионных процессов и интегральная карта эрозионной опасности земель речных водосборов Воронежской области, а также апробированы модели принятия эффективных управленческих решений по стратегическому планированию устойчивого природопользования на водосборе р.Богучар в пределах Воронежской области.

Практическая значимость работы определяется возможностью использования в практике природоохранных органов и проектных организаций методического аппарата и геоинформационно-аналитических технологий агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий речных водосборов при разработке схем комплексного использования и охраны природных ресурсов и целевых экологических программ.

Апробация и внедрение результатов работы. Основные научные положения, теоретические и практические результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на: Всероссийской научно-практической конференции «Геоинформационное картографирование в регионах России» (Воронеж, 2009 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в авиационных комплексах и системах. Гидрометеорологическое обеспечение. Экологическая безопасность и мониторинг» (Воронеж, 2009 г.); III Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий» (Астрахань, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Проблемы экологии в современном мире в свете учения В.И. Вернадского» (Тамбов, 2010 г.); Международной научной конференции «ИнтерКарто/ИнтерГИС-16. Устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт» (Ростов-на-Дону, (Россия), Зальцбург (Австрия), 2010 г.);

Всероссийской научной конференции «Инновации в геоэкологии: теория, практика, образование» (Москва, 2010 г.); IV Международной научно-практической конференции «Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах» (Белгород, 2010 г.); IV Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий» (Астрахань, 2011г.).

Электронные тематические карты экологической опасности земель речных водосборов, созданные с помощью геоинформационно-аналитических технологий агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий, использованы Воронежским филиалом ФГУП «Южное аэрогеодезическое предприятие» при разработке Интерактивной карты Воронежской области. Отдельные результаты диссертации внедрены в учебный процесс при подготовке военных специалистов по дисциплинам «Геоинформационные системы» и «Экология» на 1 факультете гидрометеорологическом Военного авиационного инженерного университета (г. Воронеж), а также использованы при выполнении следующих плановых НИР: 1. Разработка геоинформационно-аналитических техн ологий комплексного картирования территорий для экологического и гидрометеорологического мониторинга»: отчет о НИР / ВАИУ (г. Воронеж); рук. Умывакин В.М.; отв. исполн. Пахмелкин A.B. -Воронеж, 2010. - 69 с. - № ГР 1607899; 2. Разработка компьютерных технологий интегральной оценки гидрометеорологической и экологической безопасности природно-техногенных систем: отчет о НИР / ВАИУ (г. Воронеж); рук. Умывакин В.М.; отв. исполн. Пахмелкин A.B. - Воронеж, 2011. -75 с.-№ГР 1608734.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 2 статьи в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Общий объем публикаций - 4,75 п.л., из них авторский вклад - 85%. Список научных работ приведен в конце автореферата.

Основные положения, выдвигаемые на защиту в виде следующих результатов диссертационной работы:

1. Усовершенствованная методика графо-аналитического подхода к комплексному природно-хозяйсгвенному районированию обследуемой территории по напряженности геоэкологической ситуации в бассейновых геосистемах, апробированная при построении комплексной оценочной карты интенсивности развития процессов эрозионной деградации земель на речных водосборах Воронежской области.

2. Модифицированная методика нормативного подхода к интегральной оценке экологической опасности территорий бассейновых природно-хозяйственных геосистем, апробированная при построении частных и интегральной оценочных карт эрозионной опасности земель речных водосборов Воронежской области.

3. Геоинформационно-аналитические технологии агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий бассейновых геосистем для стратегического планирования устойчивого природопользования, апробированные при эколого-экономическом обосновании инвестиций в комплекс программных водорегулирующих противоэрозионных мероприятий на водосборе р. Богучар в Воронежской области.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть диссертационной работы изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка, 10 таблиц и библиографию из 194 наименований, в том числе 12 научных работ автора диссертации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе диссертации «Эколого-географические аспекты проблемы устойчивого природопользования в условиях эрозионной деградации территорий речных водосборов Воронежской области» проведен аналитический обзор геосистемных подходов к управлению устойчивым природопользованием в рамках бассейновой концепции, рассмотрены природно-хозяйственные условия и эрозионная изученность территории Воронежской области, приведена постановка научной задачи исследования.

В настоящее время в исследованиях эколого-географических аспектов устойчивого (сбаланированного эколого-экономического) развития территорий используются различные варианты геосистемного подхода к управлению природопользованием. Концепция управления введена в географию И.П. Герасимовым. Термин «геосистема», впервые предложенный В.Б Сочавой, активно использовался А.Г. Исаченко, Ф.Н. Мильковым и другими учеными вместе с понятиями «ландшафт» и «природно-территориальный комплекс (геокомплекс)». К.Н. Дьяконов и А.Ю.Ретеюм одними из первых ввели понятие «природно-техническая система (геотехническая система)». Управленческие аспекты природопользования на основе бассейнового принципа и понятия «бассейновая геосистема» рассмотрены Л.М. Корытным. Г.И. Швебсом для целей управления устойчивым развитием территорий введено понятие «природно-хозяйственная территориальная система».

Под устойчивым природопользованием в работе понимается экологически сбалансированная антропогенная деятельность, связанная с охраной окружающей среды и эффективным использованием природных ресурсов. Для эколого-экономического обоснования управленческих решений по устойчивому природопользованию в бассейновых геосистемах введено понятие «природно-хозяйственная геосистема (ПХГС)». ПХГС - это сложный территориально и функционально целостный природно-антропогенный объект, выделенный по бассейновому принципу, имеющий разнокачественные природные и хозяйственные компоненты, взаимосвязанные потоками вещества, энергии и информации. Геоэкологическое состояние территорий ПХГС описывается определенным набором природно-хозяйственных показателей (ПХП). Под ПХП понимаются атрибутивные количественные (числовые) и качественные (нечисловые) характеристики геосистем, которые могут быть измерены или вычислены для каждой геосистемы. Состояние ПХГС определяется совокупностью взаимосвязанных экологических ситуаций и географических ситуаций.

По Б.И. Кочурову, неблагоприятная в результате антропогенных воздействий экологическая ситуация (пространственно-временное сочетание экологических проблем) отличается изменением наиболее важных в экологическом отношении природных свойств геосистем и разной степенью их остроты (от конфликтных до катастрофических). A.M. Трофимовым для геоситуационного управления состоянием окружающей среды (ОС) предложено понятие «географическая ситуация (геоситуация)», под которой понимается «исторически сложившаяся обстановка, совокупность условий в ОС, обусловливающая взаимодействие компонентов этой среды». Агрегированная геоэкологическая оценка деградации территорий ПХГС необходима для системного анализа «геоэкологической ситуации» -территориальной совокупности качественных состояний бассейновых геосистем, оцениваемых как относительно экологических требований (норм), так и с точки зрения их природно-хозяйственной значимости.

Для эффективного управления устойчивым природопользованием на различных иерархических уровнях применяется бассейновая концепция. Так, при разработке документа стратегического планирования устойчивого водопользования - схем комплексного использования и охраны водных объектов (Утв. Приказом МПР России от 04.07.2007г., №169), используется бассейновый принцип управления водными ресурсами и программно-целевой подход к решению ключевых эколого-хозяйственных проблем. При этом основной задачей разработки этих схем является «формирование инструментария принятия управленческих решений по достижению устанавливаемых схемами» целей - результатов реализации программных водохозяйственных и водоохранных мероприятий. К последним, в частности, относятся противоэрозионные водорегулирующие мероприятия на речных водосборах. Согласно «Методическими рекомендациями по выявлению деградированных и загрязненных земель» (Утв. Минприроды РФ 15.02.1995 г.), «деградация земель представляет собой совокупность природных и антропогенных процессов, приводящих к количественному и качественному ухудшению их состава и свойств, снижению природно-хозяйственной значимости земель». Проблема деградации территорий речных водосборов является «слабоструктуризованной» геоэкологической проблемой, которая характеризуется доминированием качественных факторов над количественными, неполнотой исходных данных и наличием разного рода неопределенностей. Для решения таких проблем применяется методический аппарат геосистемного анализа, включающий многоаспектную оценку интенсивности развития процессов деградации и экологической опасности земель речных водосборов [2, 8, 12]. В дальнейшем под экологической опасностью понимается возможность (вероятность) потери качества ОС и природных ресурсов ПХГС в результате антропогенной деятельности.

Одной из ключевых геоэкологических проблем устойчивого природопользования в Воронежской области является ускоренное развитие экзогенных процессов деградации земель речных водосборов.

Изучаемый регион относится к «староосвоенным» районам нашей страны, отличающихся наиболее сильным антропогенным воздействием на ОС. Значительное ухудшение ее качества связано с напряженной эрозионно-экологической ситуацией в бассейновых геосистемах. Воронежская область занимает площадь 52,4 тыс. км2 и расположена между 49°34' и 52°06' с.ш. и 38°09' и 42°55' в.д. в лесостепной и степной зонах Европейской части России. С севера на юг территорию области рассекает долина р. Дон.

Особую роль в системных эколого-географических исследованиях экзогенных процессов деградации земель играет анализ рельефа и геолого-геоморфологические условий. В геоморфологическом отношении Воронежская область находится на сочленении Средне-Русской возвышенности, Окско-Донской низменности и Калачской возвышенности. Важнейшей структурной единицей изучаемой территории для целей устойчивого природопользования являются водосборы малых и средних рек (рис.1). Их границы выделены на основе обработки находящейся в открытом доступе (http:/srtm.sci.cgiar.org) цифровой модели рельефа в виде матрицы высот SRTM (Shuttle Radar Topographic Mapping) на территорию Воронежской области. Сбор и обработка геоданных произведены по технологии бассейнового гидрологического моделирования в ArcGIS. В результате получено линейное покрытие водотоков с порядками от 1 до 7 (по Р. Хортону) и выделены 33 речных водосбора с площадью более 400 км2, принадлежащих бассейну Дона в границах Воронежской области. С использованием цифровой топоосновы масштаба 1:100 ООО определены их метрические характеристики (площади, центроиды), а также атрибутивные показатели условий и интенсивности развития водной эрозии: высотные отметки с шагом 10 м и углы наклона местности по 9 градациям (рис,2); «глубина местного базиса эрозии, м» и «облесенность территории, %» (рис.3); «густота овражно-балочной сети, км/км2» и «плотность оврагов,шт./км » для основных форм рельефа и эколого-геоморфологических районов исследуемой территории (см. рис.1). Значения показателя «смытость почв с площади с.-х. угодий, % от площади водосбора» были определены по фондовым материалам и литературным источникам. Кроме того, с помощью ГИС-технологий были получены тематические растровые карты и измерены атрибутивные характеристики потенциальной опасности развития экзогенных процессов деградации земель речных водосборов: «суффозионная просадочность, %», «оползнеобразование, %», «заболоченность, %». Экспертная оценка существующей эрозионно-экологической ситуации и статистический анализ полученных геоданных методом главных компонент позволяет сделать вывод о существенной значимости проблемы эрозионной деградации земель на речных водосборах Воронежской области (табл. 1). Первые две главные компоненты (два главных фактора) объясняют 75.9% общей дисперсии. Полужирным стилем выделены наиболее значимые коэффициенты парной корреляции исходных ПХП с главными факторами. Первый главный фактор, имеющий в общей дисперсии вес 53.3 %, определяется, прежде всего, одинаковым направлением изменения ПХП эрозионной деградации территорий бассейновых геосистем и характеризует напряженность эрозионно-экологической ситуации.

Средне-Русская возвышенность: I—I -1 район (1 - Б. Верейка, 13 - Ведуга): верхнедевонские известняки СИЗ — II район(14-В. Девица, 15-Н. Девица, 17-Потудань, 18-Тихая Сосна,

23 - Ольховатка, 24 - Россошь): ледниковые суглинки, пески и глины палеогена, мела и мергели верхнего мела !ой1 - III район (30 - Черная Калитва, 33 - Богучар, 34 - Левая Богучарка): мела и мергели верхнемеяового возраста

Калачская возвышенность: I I - IV район (25 - Осередь, 26 - Гаврило, 27 - Толучеевка, 28 - Подгорная, 29 -Манина, 31 - Мамоновка, 32 - Криуша): ледниковые суглинки, пески и глины палеогена, мела и мергели верхнемелового возраста Окско-Донская низменность: СИ - V район (2 - Воронеж, 3 - Усмань, 4 - Хава, 5 - Эртиль, 6 - Курлак, 16 -Хворостань, 20 - Икоред, 21 - Битюг, 22 - Чигла): ледниковые четвертичные суглинки

СЗ - VI район (7 - Токай, 8 - Елань, 9 - Савала, 10 - Карачан, И - Ворона, 12 -

Хопер): ледниковые четвертичные суглинки, неогеновые пески и глины I—I - водосбор р. Дон в границах Воронежской области 19« - номера и центроиды водосборов

Рис.1, Карта границ основных форм рельефа, эколого-геоморфологических районов и речных водосборов Воронежской области

3500 ЗООО 2500 2000 1500 ЮОО 500 (I

70 80 90 ЮО 1И 120 130 140 150 1«0 170 180 194 200 21(1 220 230 240 250 2ЙО

ВЫСОЧИ, М

угол,

[--' 1 - Средне-Русская возвышенность I I - Окско-Донская низменность Е~3 - Калачская возвышенность Рис. 2. Высотные отметки рельефа в м (а) и уклон местности в градусах (б) на территории Воронежской области

180

р и я 120

« г т о ЮО

« с. л 8 О

= я и СО

ю X 40

^ м 20

ч «

и. ю 0

район

б)

район

Е2Э -1 район ЕЭ - II район СП - III район ЖШ - IV район [!□ - V район СИ - VI район Рис. 3. Глубина местного базиса эрозии в м (а) и облесенность территории в % (б) в эколого-геоморфологических районах Воронежской области

Таблица 1

Коэффициенты корреляции исходных показателей и первых двух главных

Показатели Главный Главный

деградации земель фактор 1 фактор 2

Смытость почв -0.929 -0.048

Густота оврагов -0.920 -0.150

Плотность оврагов -0.923 -0.179

Оползнеобразование -0.513 0.741

Суффозия -0.328 -0.760

Заболоченность 0.515 -0.420

Вес в общей дисперсии, % 53.3 22.6

Общая дисперсия, % 53.3 75.9

При этом необходимо учитывать, что «эрозия почв вызывается совокупным влиянием многих природных факторов и хозяйственной деятельностью людей, и для ее резкого ослабления или прекращения требуется применение комплекса противоэрозионных мероприятий с охватом целых водосборов» (Г.П. Сурмач). Второй главный фактор (его вес 22.6 %) «объединяет» в основном показатели опасности развития суффозионно-просадочных и оползневых процессов.

Для геосистемного анализа проблемной эрозионно-экологической ситуации на речных водосборах необходима разработка методического обеспечения задач комплексного природно-хозяйственного районирования изучаемого региона по интенсивности эрозионных процессов, интегральной оценки эрозионной опасности земель и эколого-экономического обоснования инвестиций в комплекс программных противоэрозионных мероприятий.

Во второй главе диссертации «Модели и методы комплексной классификации и интегральной оценки природно-хозяйственных геосистем по эрозионно-экологической ситуации» разрабатывается методический аппарат и геоинформационно-аналитические технологии многовариантного

моделирования агрегированной геоэкологической оценки деградации земель речных водосборов для подготовки и принятия эффективных управленческих решений по стратегическому планированию устойчивого природопользования на основе геосистемно-бассейнового подхода [1-12].

В качестве основной операционной территориальной единицы или территориального носителя информации (по К.В. Зворыкину) при комплексном природно-хозяйственном районировании контролируемой территории выступают водосборы малых и средних рек (см. рис.1). Геоэкологическое состояние территорий этих ПХГС характеризуется комплексом разноименных и неравноценных (с точки зрения целей устойчивого природопользования) нечисловых и количественных ПХП. Поэтому, для многовариантного моделирования агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий на бассейновом уровне управления устойчивым природопользованием необходимо выделить наиболее значимые ПХП.

Так, в качестве информативных количественных ПХП интенсивности развития эрозионных процессов и эрозионной опасности земель на речных водосборах Воронежской области приняты: у\- «смытость почв с площади с.-х. угодий, %», у2 - «густота овражно-балочной сети, км/км2», у} - «плотность оврагов, шт./км ». Значения ПХП у2 и j>3 определены с помощью ГИС-технологий обработки цифровой модели рельефа Воронежской области, а показателя уi - на основе анализа фондовых материалов и литературных источников.

На основе современных технологий дистанционного зондирования Земли получены космоснимки на территорию Воронежской области, обработка которых с помощью растровых ГИС (например, ERdAS IMAGINE) позволяет измерять вышеуказанные ПХП эрозионной деградации земель речных водосборов. Основной формой представления первичной геоинформации об эрозионно-экологической ситуации на речных водосборах является прямоугольная таблица типа «геосистема-показатель» - матрица исходных геоданных Y=[y/]. Ее элементом у/, стоящим на пересечении /-й строки и j-го столбца, является значение у-го показателя i-й ПХГС,у=1,2,...,ш; /=1,2,...Д.

Количественные разноименные ПХП измеряются в различных единицах и, поэтому, должны быть преобразованы к безразмерному виду с помощью различных способов нормировки природно-хозяйственных данных (геоданных). Так, нормировка исходных геоданных для агрегированной геоэкологической оценки эрозионной деградации земель речных водосборов Воронежской области осуществлялась по формуле:

*у=сугчуьг-УП- (1)

Здесь zj - нормированное значение /-го ПХП /-й геосистемы из интервала [ОЛ]; УГ" и уГ" " соответственно минимальное и максимальное значения j- го ПХП,/=1,2,...,ю; 1=\,2,-Л

Результаты моделирования агрегированной геоэкологической оценки территории ПХГС представляются в виде измерений в нечисловых шкалах: в классификационной шкале при комплексном районировании (картировании) изучаемого региона по интенсивности развития процессов деградации и в ранговой шкале при построении интегрального критерия (интегральной карты) экологической опасности земель речных водосборов. Это позволяет рассматривать речные водосборы, попавшие в один территориальный класс (подрайон), с единой точки зрения и проводить в их отношении одинаковую стратегию устойчивого природопользования в рамках бассейновой концепции и разрабатывать эколого-экономическое обоснование комплекса природоохранных мероприятий на основе программно-целевого подхода к стратегическому планированию устойчивого природопользования [6,8].

Основные технологические этапы методики графо-аналитического подхода к комплексному природно-хозяйственного районированию (картированию) контролируемой территории рассмотрены в работах [1, 3 - 4]. Ключевым методологическим приемом данного подхода является визуальное представление результатов районирования для целей устойчивого природопользования через типологическую группировку (на основе технологий геоинформатики) и многомерную (комплексную) классификацию бассейновых геосистем (на основе технологий геоаналитики).

При этом геоинформационно-аналитические технологии (ГИАС-технологии) реализуют методы традиционного типологического районирования по схеме «сверху-вниз» (например, методы ведущего фактора и наложения контуров) и методы геоаналитики, обеспечивающие совместное использование методов многомерной классификации (методов кластеризации и визуализации) бассейновых геосистем по схеме «снизу-вверх».

Входной информацией для классификационных моделей геоаналитики является комплексная количественная мера сходства/различия («расстояние») я,/ между г'-й и /-й геосистемами по всем ПХП, т.е. матрица «расстояний» элементы которой в общем виде вычисляются по формуле:

V/«

5,7 =

I р

(2)

\j=\

Здесь zj - нормированное по формуле (1) значение у'-го ПХП <-й геосистемы; а,- - весовые коэффициенты ПХП, отражающие экспертные оценки их относительной важности с точки зрения цели районирования и удовлетворяющие условию:

2ау = 1,а^0,У=1Д...,и. (3)

При p=q=2 имеем «евклидово» расстояние, при p=q= 1 - «городское» расстояние («city-block»), при р=2, <7=1 - «нелинейное» расстояние параболического типа.

Модели и методы геоаналитики позволяют в полном объеме реализовать содержательные принципы однородности/неоднородности и комплексности природно-хозяйственного районирования. Их применение позволяет повысить качество комплексных тематических карт геоэкологического состояния территорий, что обеспечивается возможностью проведения более углубленного содержательного анализа состава территориальных классов (районов) и интерпретации результата классификации за счет «перехода» к двум «новым», обобщенным ПХП (например, полученных с помощью методов главных компонент и многомерного шкалирования), отражающих различие классифицируемых ПХГС. Методы многомерного шкалирования фактически являются методами «нелинейных» главных компонент и позволяют получать визуальное представление» внутренней структуры анализируемых геоданных, используя различные критерии качества отображения совокупности многомерных геообъектов на плоскость обобщенных ПХП (своего рода «ведущих» факторов). В частности, в программе «STATISTICA» используется критерий вида:

5„]'/2, (4)

/-1 '-,41 i-l 1Ч+1

где sn и s'n - соответственно «расстояние» между геосистемами («точками») в пространстве исходных и обобщенных ПХП.

В методах кластер-анализа априори неизвестно число территориальных классов (подрайонов базового районирования). Для их выделения используются различные «принципы сходства» ПХГС и виды расстояний между классами (например, принцип «ближайшего соседа») в методе иерархической восходящей («снизу-вверх») классификации.

В качестве примера рассмотрим комплексное природно-хозяйственное районирование Воронежской области по интенсивности развития эрозионных процессов с использованием геоинформационно-аналитических технологий агрегированной оценки эрозионной деградации земель речных водосборов. Сначала на основе содержательного принципа неоднородности и метода ведущего фактора была построена электронная «базовая» эколого-геоморфологическая карта Воронежской области. При этом в качестве ведущего типообразующего фактора использован качественный (нечисловой) показатель - характер рельефообразующих пород. В изучаемом регионе выделено шесть районов (см. рис.1), отличающихся различной площадью, перепадами высот местности и крутизной склонов эрозионной сети (см. рис.2.), глубиной местного базиса эрозии и облесенностью территорий речных водосборов (см. рис.3). Особенно актуальна проблема эрозионной деградации территорий для III (Юго-западного) эколого-геоморфологического района (для водосборов рек Ч. Калитва, Богучар и Л. Богучарка). Данный район расположен в степной зоне на территории Средне-Русской возвышенности на юго-западе Воронежской области и занимает площадь 5383.45 км2. Здесь основным типом рельефообразующих пород являются мела и мергели верхнемелового возраста, основной базис эрозии - р. Дон. Средняя глубина местного базиса эрозии составляет 172.3 м, длина оврагов - 875.2 км, облесенность - 6.46 %, смытость почв - 42.6 %, густота овражно-балочной сети - 0.482 км/км2.

B.C. Тикунов, Ю.Г. Пузаченко, A.M. Трофимов, В.И. Блануца и другие авторы подчеркивают, что способы реализации принципа многовариантности очень разнообразны и охватывают все стадии моделирования, начиная с содержательной постановки задачи, формулировки целей исследования, анализа различных подходов и методов моделирования, разнообразия результатов их применения и способов их представления и интерпретации. В процессе компьютерных экспериментов по моделированию задач комплексного эколого-эрозионного районирования Воронежской области (многомерной классификации речных водосборов) и содержательного анализа состава территориальных классов установлены следующие параметры: способ нормировки геоданных по формуле (1); вид меры сходства/различия между геосистемами по формуле (2) с параметрами р=2 и q=1; весовые коэффициенты ПХП: сс\ =0.45, а2 =0.45, щ =0.10; метод кластер-анализа - метод иерархической восходящей классификации в модификации Уорда; метод многомерного шкалирования с критерием качества отображения вида (4); число классов = 9. В связи с тем, что при построении многомерной классификации ПХГС по интенсивности развития процессов эрозионной деградации земель необходимо было выделить территориальные классы (эколого-эрозионные подрайоны) внутри эколого-геоморфологических районов, при комплексном районировании использовались дополнительные, пространственные показатели - географические координаты центроидов речных водосборов.

На рис.4, дано визуальное представление результатов многомерной классификации ПХГС (состав 9 эколого-эрозионных классов - подрайонов), на основе которых построена комплексная оценочная карта интенсивности развития эрозионных процессов на речных водосборах Воронежской области.

-0.2 ------------._____.___

-0.2 0,0 0.2 0.41 0.6 0.8 1.0 1,2

Ф| - обобщенный показатель водной эрозии земель НО - Средне-Русская возвышенность СШ — Окско-Донская низменность I I - Калачская возвышенность — -границы классов (подрайонов) •♦■А - классифицируемые геосистемы Рис. 4. Визуальная классификация речных водосборов Воронежской области по интенсивности развития эрозионных процессов и состав эколого-эрозионных районов.

Логический анализ взаимного расположения точек (геосистем) на рис.4, вдоль осей «ведущих» факторов и матрицы факторных нагрузок с исходными ПХП по специально разработанной методике [11] позволил получить их содержательную интерпретацию: обобщенный показатель Ф, - это ведущий фактор «водной эрозии земель», обобщенный показатель Ф2 - дополнительный фактор, связанный с экзогенными процессами деградации исследуемой территории. Таким образом, методическая особенность графо-аналитического подхода к комплексному районированию контролируемой территории заключается в том, что выделение и описание территориальных классов ПХГС производится как на языке исходных ПХП, так и на языке синтезированных ведущих факторов. Так, в классе П1.1, совпадающим с III (Юго-западным) эколого-геоморфологическим районом, наблюдается наиболее напряженная эрозионно-экологическая ситуация. Здесь особенно интенсивно развиты процессы плоскостной эрозии (например, для водосбора р. Богучар (№33 на рис.1 и рис. 4), имеющего площадь 2269.83 км2, смытость почв с площади с.-х. угодий составляет 43.3 %, а ведущий фактор Ф\ имеет наибольшее значение).

Рассмотрим методические вопросы построения интегрального критерия экологической опасности земель речных водосборов для ранжирования управленческих решений по устойчивому природопользованию. На практике в основном используются следующие интегральные оценки сложных геосистем:

аддитивная й' = Еау2} или Й = X а//у ) ■/=' У=1

От Я) / V

и мультипликативная С,' =П[2;]а' или ^ =П[£ л2')]"' •

Здесь г/ - оценка в баллах или нормированное по формуле (1) значение у-го ПХП

/-й геосистемы; а,- — весовой коэффициент у-го ПХП, удовлетворяющий условию (3); q¡ - нелинейное преобразование, например, = [>,]', где

параметр р>1; - частная нелинейная функция «желательности» («предпочтительности») по у'-му ПХП, например, &{г;-)=[ехр(-г/)], где ехр -экспоненциальная функция.

Эти интегральные оценки обладают определенными недостатками, а именно: 1) чаще всего аддитивная «свертка» частных ПХП не имеет никакого конкретного геосистемного смысла, когда показатели являются разнородными (разноименными) и/или имеют различную размерность; 2) отсутствует возможность их вероятностной интерпретации; 3) аддитивные свертки и большинство мультипликативных не удовлетворяют существенному свойству «ограниченной компенсации», т.е. условию невозможности улучшения значений некоторых частных ПХП за счет компенсации сколь угодцо большого снижения качества по другим частным показателям.

Сформулируем следующий набор содержательных требований к интегральной оценке экологической опасности ПХГС: конструируемая оценка должна позволять измерять уровень деградации территорий речных водосборов; оценка должна быть представлять собой некоторую «сводную» формулу, в которой «объединены» частные относительные оценки экологической опасности по отдельным ПХП; методики построения частных оценок должны быть должны входить составной частью в методику интегральной оценки; частные оценки и интегральная оценка должны допускать вероятностную интерпретацию; интегральная оценка должна быть адаптивной, позволяющей при необходимости расширять перечень частных ПХП.

Для построения интегрального критерия качества ПХГС (в нашем случае общей экологической опасности территорий), нужно иметь относительные частные оценки экологической опасности земель по отдельному (частному) ПХП. Обозначим через у{ - значение /-го ПХП ;-й геосистемы, а через у/ -допустимое значение у-го ПХП (нормативное экологическое требование) для всех анализируемых ПХГС. Поставим им в соответствие две безразмерные величины: М]}=М](у-) - абсолютную оценку качества по у'-му ПХП для У-й геосистемы и Е1=Е1{у ¡) - соответствующий нормативный уровень. Будем считать, что (/'=1,2,...,«; /=1,2,...Д). Нормативное требование к

качеству территорий по у'-му ПХП для /-й геосистемы выполнено, если М,Щ. При этом частная относительная оценка (1] экологической опасности 1-й ПХГС поу-му ПХП, как функция величин Е1 и М), датою :аудовлетворять следующим условиям:

1) 0<с?/<1 при М]Щ~, 2) е?/=0 при Е}= О, М]>О (оценка минимальна, если нет никаких требований к качеству); 3) ¿/=0 при М]= 1 и (оценка минимальна при «идеальном» качестве независимо от требований); 4) й)=\ при М/=£^0 (оценка максимальна при предельно низком допустимом качестве). Таким образом, частная экологическая опасность (1] является относительной оценкой деградации территории /-й ПХГС поу'-му ПХП и может быть интерпретирована как мера несоответствия достигнутого качества геосистем Ы] и предъявляемого к их качеству требования - нормативного уровня £}.

В работах В.М. Умывакина и в совместных публикациях [1,8] показано, что при М] '>£} условиям 1)-4) удовлетворяет частная оценка «экологической опасности территории» ПХГС вида:

(5)

Данная оценка позволяет измерять условную вероятность события, состоящего в том, что требование к интегральному качеству геосистемы не выполняется при выполнении требований к ее качеству поу-му частному ПХП.

Предположим, что экологическая опасность территорий характеризуется только двумя показателями - у{ и у2. Пусть с![ и йг - соответствующие частные оценки вида (5), а |,</2) - интегральная оценка. Приведем основные условия, которым должны выполняться при построении функции £>: 1) равноценность -одинаковая важность частных оценок </| и с12; 2) иерархическая одноуровненность - в интегральной оценке агрегируются частные оценки принадлежащие одному иерархическому уровню «дерева» свойств (качества) ПХГС; 3) гладкость: функция Л^ь^г) является многочленом; 4)ограниченность: 0</(с/ь</2)<1 при 0<с1и<1г ¿1; 5) нейтральность: Д</ь0)=</ь Д0,й?2)=^2; Л0,0)=0, X1,1 )= 1. Условиям 1)-5) соответствует интегральная оценка экологической опасности территорий вида:

О = с/, +с12 - с/, йг =1 - (1 - б/, )(1 - ¿г) = 1 "П(1 - ). (6)

У=1

Формула (6) совпадает с формулой вероятности суммы двух совместных независимых событий, что позволяет использовать ее для агрегирования частных оценок качества вида (5), имеющих вероятностный смысл. Для т>2, с учетом неравноценности частных оценок интегральная оценка

экологической опасности территории /'-й ПХГС принимает вид:

Я'^-ПМ]"'- (7)

Здесь а,- - весовые коэффициенты частных оценок г//, удовлетворяющие условию (3),у'=1,2,...,т. При этом 0< О <1. Чем меньше ее значение, тем ниже экологическая опасность территорий (тем выше качество территорий ПХГС). Данная интегральная оценка позволяет квалифицированно ранжировать ПХГС по общей экологической опасности их территорий.

Для содержательной интерпретации результатов моделирования данной оценки в работах [2,8,12] предлагается использовать вербально-числовую шкалу Харрингтона (табл. 2).

Таблица 2

Степень геоэкологической опасности территорий по шкале Харрингтона

№ п/п Содержательное описание градаций Численное значение Степень опасности

1 очень высокая свыше 0.8 5 (красный)

2 высокая 0.63-0.8 4 (оранжевый)

3 средняя 0.37- 0.63 3 (желтый)

4 низкая 0.2-0.37 2 (зеленый)

5 очень низкая менее 0.2 1 (синий)

В состав таких оценочных шкал включают содержательное (вербальное) описание выделенных градаций шкалы и соответствующие им числовые значения моделируемого показателя ПХГС. Вербально-числовые шкалы широко используются в эколого-географических исследованиях и в практике природоохранных служб. В табл. 3 приведена вербально-числовая шкала показателя «расчлененность территории оврагами, км/км2» в соответствии с «Методическими рекомендациями по выявлению деградированных и загрязненных земель».

Таблица 3

Вербально-числовая шкала показателя «густота овражно-балочной сети»

№ п/п Содержательное описание градаций Численное значение Степень деградации

1 очень силышдсградированные свыше 2.5 4

2 силыюдеграднроваиные 0.8-2.5 3

3 срсднедеградированпые 0.4-0.8 2

4 слабодеградированные 0.1-0.4 1

5 недеградпрованные (ненарушенные) менее 0.1 0

На рис. 5. показаны значения ПХП у2 - «густота овражно-балочной сети» и значения соответствующей частной оценки с12, на основе которых построены

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 2.124 25 26 Т 28 29 30 Л И .1.1.14

номер речного водосбора

ШЭ - значение показателя уг - «густота овражно-балочной сети, км/км2»

■■ - значение частной оценки эрозионной опасности земель для показателя уг

--- градации эрозионной опасности земель по шкале Харрингтона

Рис. 5. Взаимосвязь показателя у2 - «густота оврагов» и частной оценки с12 эрозионной опасности земель для речных водосборов Воронежской области

Коэффициент парной корреляции г„,Л = 0.98 и графики этих показателей, приведенные на рис.5, говорят о сопоставимости предлагаемых моделей частных оценок эрозионной опасности территорий ПХГС с известными методиками диагностики деградированных земель.

Разработке методики оценки и картографирования эрозионной опасности земель уделяется достаточно внимания в эрозиоведении (М.Н. Заславский, Г.И. Швебс и др.). Так, М.Н. Заславский к эрозионно-опасным относил земли, «где сочетание природных условий создает возможность для проявления ускоренной эрозии при их хозяйственном использовании без необходимых противоэро-зионных мероприятий».

Кратко опишем результаты построения интегральной оценки эрозионной опасности территорий речных водосборов Воронежской области. Для расчета по формуле (5) частных оценок деградации земель использовались нелинейные функции М, =ехр[-ехр(-^)] и Е/=ехр[-ехр(-гу*)] - абсолютная оценка и нормативный уровень качества, 0<Ц,Е^\.Здесь г={ЬгуЩ-а) и 2,*={Ъгу,*)1{Ъга^ - соответственно нормированные значения показателя у] и нормативного требования у*\ и Ь, - левая и правая границы интервала измененияу'-го ПХП. На рис.6. показана интегральная карта эрозионной опасности земель речных водосборов Воронежской области, построенная с использованием формулы (7) и шкалы Харрингтона (см. табл. 2).

□ - очень высокая эрозионная опасность □□ - высокая CZ) - средняя CHI - низкая dD - водосбор р. Дон в пределах Воронежской области Рис. 6. Интегральная оценочная карта общей эрозионной опасности земель речных водосборов Воронежской области

Интегральная оценка эрозионной опасности территорий ПХГС позволяет выделить речные водосборы Воронежской области, для которых в первую очередь необходимо разработать и реализовать комплекс программных противоэрозионных мероприятий, снижающих интенсивность эрозионной деградации земель. К таким ПХГС относится водосборный бассейн р. Богучар (№ 33 на рис. 6), где общая эрозионнная опасность является очень высокой.

В третьей главе диссертации «Экологическое обоснование комплекса противоэрозионных мероприятии при стратегическом планировании устойчивого землепользования в бассейновых геосистемах Воронежской области» описываются результаты применения разработанной системы моделей агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий ПХГС для многокритериального выбора управленческих решений - комплекса программных противоэрозионных мероприятий (КППМ) на водосборе р. Богучар в пределах Воронежской области.

Геосистемный анализ современной эколого-эрозиониой ситуации на водосборе р. Богучар показывает, что в данной ПХГС интенсивно развиваются процессы плоскостного смыва и линейной эрозии, а также имеется очень высокая степень общей эрозионной опасности территории (см. рис.6). Для эколого-экономического обоснования инвестиций в КППМ использовались ПХП (экологические критерии ПХГС) у, - «смытость почв, %», у2 - «густота оврагов, км/км2», - «плотность оврагов, шт./км2», а также экономический критерий -«затраты на КППМ, млн.руб». В качестве управляющих параметров ПХГС приняты: х, - «облесснность,%»; х2 - «глубина базиса эрозии, м»; д"з - «уклон местности > 7°, %». Для построения достоверных регрессионных зависимостей между критериями и параметрами ПХГС на водосборе р. Богучар использовался метод дискретно-непрерывного моделирования ПХП [5]. Данный метод позволяет последовательно разбивать всю совокупность анализируемых ПХГС на две группы, в которых повышается качество регрессионных уравнений (с точки зрения коэффициента множественной корреляции Я и ^-критерия). В результате были построены достоверные регрессионные модели ПХП для водосбора р. Богучар, например, для критерия «смытость почв» уг-= -20.84 - 0.25л, + 0358*2 + 1.891*,, Я = 0.98, /^„й,,=97.26, Fy/,=5.99 при уровне значимости 0.01. Эти модели отражают физику эрозионных процессов и позволяют прогнозировать локальное изменение критериев эффективности при варьировании управляющих параметров ПХГС.

Для эколого-экономического обоснования состава и объема КППМ на основе программно-целевого подхода к стратегическому планированию устойчивого землепользования на бассейновом уровне [6,8] с помощью метода ЛП -поиска (детерминированного аналога метода Монте-Карло) было получено заданное число (256) репрезентативных возможных вариантов КППМ на водосборе р. Богучар при ограничениях: 6.4<Х/<7.0, 172<х2<178, 0.99<л3<1.01. Далее, используя регрессионные модели критериев у,^ ид были вычислены их значения и построена интегральная оценки эрозионной опасности земель для 10 наилучших вариантов КППМ, т.е. вариантов, удовлетворяющих нормативным требованиям .у,<41.5, ^<0.63, у3 <0.98 и имеющих определенные затраты на реализацию КППМ (рис. 7). В результате эколого-экономического анализа наилучших вариантов КППМ на водосборе р.Богучар был выбран вариант № 51, которому соответствуют следующие показатели оптимизируемой ПХГС: у, = 40.919 (%), ^2= 0.618 (км/км2), V, =0.937 (шт./км2), у4 =2.099 (млн.руб. ),х,= 6.878 (%),х2 = 172.094 (м), х.,=0.997 (%).

0.801

0.8005

♦ 221

♦"15

1 1 0.-995 ♦ 1"° = й

а с 0.799 ---------------

♦ 187

♦ Л 19

>-153

5 в 0,7985 :........ -

♦ 85

Я в

= п 0,797 )------------------------

0,7965 • ..............,-г—

2.06 2.0" 2.08

2.09

2.1

2.11 2,12

_*_ 255

затраты, млн. руб.

Рис. 7. Интегральная оценка эрозионной опасности земель наилучших вариантов комплекса противоэрозионных мероприятий на водосборе р. Богучар

Интегральная оценка эрозионной опасности земель при реализации выбранного КППМ будет равна 0.798, т.е. эрозионо-экологическая ситуация на территории водосбора р. Богучар «перейдет» из категории «очень высокая опасность» в категорию «высокая». Для этого необходимо увеличить общую облесенность водосборной площади на 0.5 % за счет посадки лесополос и осуществить строительство противоэрозионных гидротехничесих сооружений, позволяющих уменьшить глубину местного базиса эрозии до 172 м. Для реализации КППМ на ландшафтном уровне планирования устойчивого землепользования должен быть конкретизирован состав и объем первоочередных противоэрозионных работ на балочных водосборах (элементарных ландшафтах).

В результате проведенного исследования разработан и апробирован на примере Воронежской области методический аппарат геосистемно-бассейнового подхода к управлению устойчивым природопользованием на основе агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий речных водосборов:

1. Усовершенствована методика графо-аналитического подхода к комплексному природно-хозяйственному районированию обследуемой территории по напряженности геоэкологической ситуации, позволяющая выявлять пространственные закономерности развития ускоренных процессов деградации земель речных водосборов на основе многовариантного моделирования задач многомерной классификации бассейновых геосистем.

2. Разработана методика нормативного подхода к интегральной оценке качества природно-хозяйственных геосистем, которая характеризуется оригинальным способом формирования нелинейных частных оценок, имеющих вероятностный смысл, что позволяет измерять и содержательно интерпретировать общую экологическую опасность территорий речных водосборов в универсальной вербально-числовой шкале Харрингтона.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

3. Разработаны геоинформационно-аналитические технологии моделирования агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий природно-хозяйственных геосистем, что позволило создать синтетические электронные карты интенсивности развития эрозионных процессов и эрозионной опасности земель на речных водосборах Воронежской области и на их основе изучить напряженность современной проблемной эрозионно-экологической ситуации в регионе.

4. Разработаны модели агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий бассейновых геосистем, позволяющие повысить эффективность стратегических управленческих решений по устойчивому природопользованию. Конструктивность предложенных моделей показана на примере эколого-экономического обосновании инвестиций в комплекс программных противоэрозионных мероприятий на водосборе р.Богучар в границах Воронежской области, реализация которых позволяет снизить общую эрозионную опасность земель при приемлемых затратах.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Зибров Г.В. Методологические основы графо-аналитического подхода к комплексному геоэкологическому районированию территорий / Г.В. Зибров, В.М. Умывакнн, A.B. Пахмелкин // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер.: Геология -

2010. -№1,- С. 270-281. (0,95 п.л.).

2. Пахмелкин A.B. Агрегированная геоэкологическая оценка территорий для устойчивого природопользования / А.В Пахмелкин // Перспективы науки. -

2011.-№4(19).-С. 126-131. (0,43 пл.).

Публикации в других изданиях:

3. Умывакин В.М. Геоинформационно - аналитические технологии комплексного геоэкологического картирования территорий для мониторинга и управления качеством окружающей среды / В.М. Умывакин, В.И. Кашников, A.B. Пахмелкин // Инновации в авиационных комплексах и системах. Гидрометеорологическое обеспечение. Экологическая безопасность и мониторинг: сб. науч. ст. по материалам Всерос. науч.-практ. конф., Воронеж, 26 нояб. 2009 г./ Воен. авиац. инж. ун-т (г. Воронеж). - Воронеж, 2009. - Ч. 1. -2009. - С.261-265. (0,25 п.л.).

4. Умывакин В.М. Геоинформационно-аналитический подход к эколого-хозяйственному районированию региона / В.М. Умывакин, В.И. Кашников, A.B. Пахмелкин // Геоинформационное картографирование в регионах России: материалы Всерос. науч.- практ. конф., Воронеж, 2-4 дек. 2009 г./ Воронеж, гос. ун-т. - Воронеж: Истоки, 2009. - С.229-232. (0,26 п.л.).

5. Умывакин В.М. Дискретно-непрерывные модели показателей эколого-экономических систем / В.М. Умывакин, A.B. Пахмелкин, A.B. Климов // Территория науки / Воронеж, экономико-правовой ин-т. - 2009. - №12(13) - С 149-158. (0,48 п.л.).

•■•) г" '

6. Зибров Г.В. Программно-целевой подход к экологическим проблемам территорий с интенсивной хозяйственной деятельностью / Г.В. Зибров, В.М. Умывакин, A.B. Пахмелкин // Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий: материалы Ш Междунар. науч.-практ. конф., Астрахань, 20-21 мая 2010г. /Астрахан. гос. ун-т. - Астрахань: Изд. дом «Астраханский университет», 2010. - С.164-167. (0,24 п.л.).

7. Пахмелкин A.B. Технология комплексного геоэкологического районирования территорий в задачах рационального природопользования // Проблемы экологии в современном мире в свете учения В.И. Вернадского, материалы Междунар. конф., Тамбов, 3-4 июня 2010г. / Тамб. гос. ун-т. -Тамбов: Изд. дом Тамб. гос. ун-та, 2010. - Т. 2. - С. 193-196. (0,18 п.л.).

8. Умывакин В.М. Двухкритериальный анализ и интегральная оценка качества в управлении устойчивым развитием территорий / В.М. Умывакин, A.B. Пахмелкин, С.В. Последов // ИнтерКарто/ИнтерГИС-ló. Устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт: материалы Междунар. науч. конф., Ростов-на-Дону (Россия), Зальцбург (Австрия), 3-4 июля 2010 г. - Ростов н/Д: Изд-во Юж. науч. центра РАН, 2010. - С.508-513. (0,7 п.л.).

9. Зибров Г.В. Геоинформационно-аналитические технологии визуализации геоэкологической оценки территорий / Г.В. Зибров, В.М. Умывакин, A.B. Пахмелкин // Инновации в геоэкологии: теория, практика, образование: материалы Всерос. науч. конф., Москва, 16-17 сент. 2010 г. / Геогр. фак. Моск. гос. ун-та. - М.: МГУ, 2010. -С. 178-182. (0,33 п.л.).

10. Пахмелкин A.B. Визуализация геоэкологической оценки территорий с интенсивной хозяйственной деятельностью // Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах: материалы IV Междунар. науч. конф., Белгород, 11-14 окт. 2010 г. / Белгород, гос. ун-т. - М.; Белгород: КОНСТАНТА, 2010. - С. 488-491. (0,25 п.л.)

11. Зибров Г.В. Анализ данных в задачах комплексного геоэкологического районирования территорий / Г.В. Зибров, В.М. Умывакин, A.B. Пахмелкин II Вестн. воен. авиац. инж. ун-та. - 2010. -№ 4(11). - С. 11-18 (0,7 п.л.).

12. Пахмелкин A.B. Агрегированная геоэкологическая оценка деградации территорий с интенсивным природопользованием /A.B. Пахмелкин // Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий: материалы IV Междунар. науч.-практ. конф., Астрахань, 19-20 мая 2011г. /Астрахан. гос. ун-т. - Астрахань: Изд. Сорокин Роман Васильевич, 2011. - С.32-36 (0,23 п.л.).

Подписано в печать 16.11.2011 г. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,5 Бумага офсетная. Печать офсетная. Тираж 100 экз. Заказ № 135.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Военного авиационного инженерного университета (г. Воронеж) 394064, Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54а

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Пахмелкин, Александр Васильевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГО - ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ УСТОЙЧИВОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ЭРОЗИОННОЙ ДЕГРАДАЦИИ ТЕРРИТОРИЙ РЕЧНЫХ ВОДОСБОРОВ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ.

1.1. Геосистемный подход к управлению устойчивым природопользованием в рамках бассейновой концепции.

1.2. Природно-хозяйственные условия и эрозионно-экологическая ситуация на речных водосборах Воронежской области.

1.3. Постановка научной задачи и цели исследования.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ И МЕТОДЫ КОМПЛЕКСНОЙ КЛАССИФИКАЦИИ И

ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПРИРОДНО - ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ГЕОСИСТЕМ ПО ЭРОЗИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ.

2.1. Методологические аспекты графо-аналитического подхода к построению комплексных оценочных карт эрозионной деградации территорий речных водосборов.

2.2. Многомерная классификация природно-хозяйственных геосистем на основе геоинформационно-аналитических технологий.

2.3. Комплексное районирование Воронежской области по эрозионно-экологической ситуации на речных водосборах.

2.4. Методическое обеспечение нормативного подхода к построению интегрального критерия экологической опасности территорий бассейновых геосистем.

2.5. Интегральное районирование Воронежской области по эрозионной опасности земель речных водосборов.

ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСА

ПРОТИВОЭРОЗИОННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПРИ

СТРАТЕГИЧЕСКОМ ПЛАНИРОВАНИИ УСТОЙЧИВОГО ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ В БАССЕЙНОВЫХ ГЕОСИСТЕМАХ

ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ.

3.1. Эрозионно-экологическая ситуация на водосборе реки

Богучар в Воронежской области.

3.2 Дискретно-непрерывные модели частных критериев экологической эффективности природно-хозяйственных геосистем.

3.3. Многокритериальная оптимизация управленческих решений. по устойчивому природопользованию на уровне бассейновой геосистемы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Методическое обеспечение геоэкологической оценки деградации территорий речных бассейнов для устойчивого природопользования"

Актуальность темы исследования. Современная и прогнозируемая напряженная геоэкологическая ситуация в регионах России, связанная с деградацией окружающей среды и истощением природных ресурсов, значительно затрудняет практическую реализацию стратегии устойчивого (сбалансированного эколого-экономического) развития'территорий. В связи с интенсивным природопользованием- усиливаются1 негативные экологические,, социальные и экономические последствия неконтролируемой хозяйственной деятельности. Так, в Центральном Черноземье в результате антропогенного воздействия развиваются процессы эрозионной' деградации земель речных водосборов (бассейновых геосистем); приводящие к повышению экологической опасности территорий и значительному экономическому ущербу.

Для целенаправленного» управления» геоэкологическим* состоянием территорий речных водосборов в рамках бассейновой, концепции- требуется' разработка методических аспектов геосистемного анализа экологических проблем устойчивого природопользования. Основное противоречие этих проблем связано» с ухудшением качества.окружающей среды, с одной' стороны, и необходимостью использования природных ресурсов, для- экономического роста, с другой стороны. Наибольшая^ трудность многоаспектного описания проблемной экологической ситуации в» бассейновых геосистемах^ связана' с получением агрегированной информации о природных и антропогенных процессах, приводящих к ухудшению качественного состояния и снижению природно-хозяйственной значимости территорий речных водосборов. Поэтому научная задача диссертации, заключающаяся в разработке методического аппарата геоинформационно-аналитической поддержки, принятия управленческих решений по устойчивому природопользованию на основе агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий бассейновых геосистем, является актуальной.

Предмет исследования — геоэкологическое состояние бассейновых геосистем.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

2. Усовершенствовать методику нормативного подхода к построению интегральных критериев экологической опасности, территорий бассейновых геосистем.

3. Разработать геоинформационно-аналитические технологии, реализующие многовариантный подход к моделированию агрегированной» геоэкологической оценки деградации территорий речных водосборов для управления устойчивым природопользованием в бассейновых геосистемах.

4. Апробировать разработанные модели агрегированной геоэкологической оценки территорий для стратегического планирования устойчивого природопользования на примере геосистемного анализа проблемной эрозионно-экологической ситуации^ на речных водосборах Воронежской области.

1.14. Моделирование геоэкологических процессов;

1.16. Геоэкологические аспекты устойчивого развития регионов;

1.17. Геоэкологическая оценка территорий. Современные методы геоэкологического картирования, информационные системы в геоэкологии. Разработка научных основ государственной экологической экспертизы и контроля.

Методы исследования. Методологической основой работы является геосистемный анализ экологических проблем устойчивого природопользования* в условиях деградации окружающей среды. Для решения задач диссертационной работы использовались качественные и количественные методы эколого-географических исследований: сравнительно-географический; районирования; картографический; математико - , географического моделирования; геоинформатики; анализа многомерных геоданных; экспертных оценок; принятия решений при^ многих критериях; компьютерного -эксперимента.

Информационную базу исследования составили фондовые материалы, электронные тематические карты и космоснимки на изучаемую территорию, литературные источники и Интернет-ресурсы. Сбор, обработка и анализ геоданных о современном' геоэкологическом состоянии речных водосборов Воронежской области производились с использованием стандартных программно-инструментальных средств MS Excel, Statistica, Matlab, ArcGIS и оригинального программного обеспечения для> построения интегральной оценки экологической опасности территорий-бассейновых геосистем.

Достоверность результатов работы* достигается корректной постановкой*- решаемых задач агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий речных бассейнов, репрезентативностью фактических геоданных, использованием апробированного математического аппарата, согласованностью полученных результатов с экспериментальными и ранее (' проведенными эколого-географическими исследованиями. >

Научная новизна исследования заключается в том, что:

2. Разработана «нелинейная» модификация методики построения: интегрального критерия экологической опасности территорий речных водосборов, отличающаяся от известных тем, что* позволяет измерять степень соответствия геоэкологического состояния бассейновых геосистем нормативным требованиям к качеству окружающей среды и обеспечивает поддержку принятия управленческих решений по стратегическому планированию устойчивого природопользования.

3. Разработаны геоинформационно-аналитические технологии, многовариантного моделирования агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий бассейновых геосистем, на основе которых построены современные комплексная карта' интенсивности развития эрозионных процессов и интегральная карта эрозионной опасности- земель речных водосборов« Воронежской- области, а также апробированы модели принятия* эффективных управленческих решений по стратегическому планированию устойчивого природопользования на водосборе р.Богучар в пределах Воронежской области.

Апробация и внедрение результатов работы. Основные научные положения, теоретические и практические результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на: Всероссийской научно-практической конференции «Геоинформационное картографирование в регионах России» (Воронеж, 2009 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Инновации в авиационных комплексах и системах. Гидрометеорологическое обеспечение. Экологическая безопасность и мониторинг» (Воронеж, 2009 г.); III Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы природных и урбанизированных территорий» (Астрахань, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Проблемы экологии в современном мире в свете учения* В.И. Вернадского» (Тамбов, 2010 г.); Международной научной конференции

ИнтерКарто/ИнтерГИС-16. Устойчивое1 развитие территорий: теория ГИС и 1 практический опыт» (Ростов-на-Дону, (Россия), Зальцбург (Австрия), 2010г.);

Всероссийской научной конференции «Инновации в геоэкологии: теория, практика, образование» (Москва, 2010 г.); IV Международной научнопрактической конференции «Проблемы, природопользования и экологическая ситуация, в Европейской« России и сопредельных странах» (Белгород, 2010 г.);

IV Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы.природных и урбанизированных территорий» (Астрахань, 2011г.).

Отдельные результаты диссертации внедрены в учебный процесс при подготовке военных специалистов по дисциплинам «Геоинформационные \ \ системы» и «Экология» на 1 факультете гидрометеорологическом Военного авиационного инженерного университета (г. Воронеж), а также-использованы при выполнении следующих плановых НИР:

1. Разработка геоинформационно-аналитических техн ологий комплексного картирования территорий для экологического и гидрометеорологического мониторинга»: отчет о НИР / ВАИУ (г. Воронеж); рук. Умывакин В.М.; отв. исполн. Пахмелкин A.B. — Воронеж, 2010. - 69 с. - № ГР 1607899;

2. Разработка компьютерных технологий интегральной оценки гидрометеорологической и экологической безопасности природно-техногенных систем: отчет о НИР / ВАИУ (г. Воронеж); рук. Умывакин В.М.; отв. исполн. Пахмелкин A.B. - Воронеж, 2011. - 75 с. - № ГР 1608734.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 2 статьи в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ.* Общий объем-публикаций - 4,75 пл., из них авторский вклад - 85%.

Основные положения, выдвигаемые на защиту» в виде следующих результатов диссертационной работы:

1. Усовершенствованная методика графо-аналитического подхода к комплексному природно-хозяйственному районированию обследуемой* территории по напряженности геоэкологической ситуации в бассейновых геосистемах, апробированная при построении комплексной оценочной^ карты интенсивности развития» процессов эрозионной деградации земель на речных водосборах Воронежской области.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Пахмелкин, Александр Васильевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

3. Разработаны геоинформационно-аналитические технологии моделирования агрегированной геоэкологической оценки деградации территорий природно-хозяйственных геосистем, что позволило создать синтетические электронные карты интенсивности развития эрозионных процессов и эрозионной опасности земель на речных водосборах Воронежской области и на их основе изучить напряженность современной' проблемной эрозионно-экологической ситуации в регионе.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Пахмелкин, Александр Васильевич, Воронеж

1. Агроэкологическое состояние черноземов ЦЧО / под ред. А.П. Щербакова, И.И. Васенёва; Всерос. НИИ земледелия и защиты почв от эрозии

2. РАСХН. Курск, 1996. - 326 с.

3. Азгальдов Г.Г. О квалиметрии / Г.Г. Азгальдов, Э.П. Райхман . М.: Изд-во стандартов, 1973. - 172 с.

4. Айвазян С.А. Классификация многомерных наблюдений / С.А. Айвазян, З.И. Бежаева, О.В. Староверов. М.: Статистика, 1974. - 240 с.

5. Айвазян С.А. Прикладная статистика: Исследование зависимостей: справ, изд. / С.А. Айвазян, И.С. Енюков, Л.Д. Мешалкин. М.: Финансы и статистика, 1989. - 487 с.

6. Антипова A.B. География России. Эколого-географический анализ ф территории: учеб. пособие / A.B. Антипова. М.: Изд-во МНЭПУ, 2001. - 208 с.

7. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте (Основы теории и логико-математические методы) / Д.Л. Арманд. М.: Мысль, 1975. - 287с.

8. Ахтырцев Б.П. Почвенный покров Среднерусского Черноземья / Б.П. Ахтырцев, А.Б. Ахтырцев. Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1993. - 216 с.

9. Ахтырцев А.Б. Ландшафтно-экологическая типизация земель / А.Б. Ахтырцев, Б.П. Ахтырцев // Эколого-географические районы Воронежской области / под ред. ФЛМилькова.-Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1996.-С. 3-36.

10. Балашов П.Я. Природно-хозяйственное районирование территории: общая концепция и исходные принципы / П.Я. Балашов, В.В. Поярков, В.П.k

11. Каракин // География и природ, ресурсы. 1984. - №1. - С.7-15.

12. Берлянт A.M. О свойствах картографической модели / A.M. Берлянт // Изв. Всесоюз. геогр. о-ва. 1973. - Т. 105, вып. 4. - С. 327-332.

13. Берлянт A.M. Картографический метод исследования / A.M. Берлянт. -2-е изд., доп. и перераб. М.: Изд-во МГУ, 1988. - 252 с.О

14. Блануца В.И. Интегральное экологическое районирование: концепция и методы / В.И. Блануца. Новосибирск: Наука, 1993. - 159 с.

15. Вирский A.A. Эрозионный комплекс и его развитие / A.A. Вирский // Изв. Всесоюз. геогр. о-ва СССР. 1960. - Т. 92, вып. 6. - С. 473-481.

16. Волкова В.Н. Основы теории систем и системного анализа / В.Н. Волкова, A.A. Денисов. — СПб.: Изд-во С.-Петерб. гос. техн. ун-та, 1999. 512 с.

17. Гелашвили Д.Б. Интегральная« оценка эколого-экономической информации / Д.Б. Гелашвили, В.М. Захаров, A.A. Королев // На пути к устойчивому развитию: Регион, эколог, политика. М.: Центр эколог, политики

18. России, 2004.-№29.-С. 13-16.

19. Географические исследования Сибири: в 5 т. / А.Н. Антипов и др.;гл. ред. А.Н. Антипов; Ин-т географии СО РАН. Новосибирск: Гео, 2007. - Т. 4: Полисистемное тематическое картографирование / А.Р. Батуев [и др.]; отв. ред. А.К. Черкашин. - 2007. - 418 с.

20. Географический энциклопедический словарь. Понятия и термины. М.: Сов. энцикл., 1988. - 432 с.

21. Геоэкологическое картографирование: учеб. пособие для студ. вузов / Б.И. Кочуров и др.; под ред. Б.И. Кочурова. М.: Академия, 2009. - 192 с.$ 19. Герасимов^ И:П. Советская конструктивная география. М.: Наука,1976.-208 с.

22. Гершензон В.Е. Информационные технологии в управлении качеством окружающей среды: учеб. пособие / В.Е. Гершензон, Е.В. Смирнова, В.В. Элиас; под ред. В.Е. Гершензона. М.: Академия, 2003. - 288с.

23. Гирусов Э.В. Экология и экономика природопользования: учеб. для вузов / Э.В. Гирусов и др.; под ред: Э.В. Гирусова. М.: Закон и право; ЮНИТИ, 1998.-455 с.4

24. Григ Д. Районы, модели и классы / Д. Григ // Модели в географии: сб. ст. / пер. с англ., под ред. Р. Дж. Чорли и П. Хаггета. М.:*Прогресс, 1971. -С.175-211.

25. Григорьев A.A. О взаимосвязи и взаимообусловленности компонентов географической среды и о роли в них обмена веществ и энергии / A.A. Григорьев // Закономерности строения и развития географической среды. М.: Мысль, 1966. -С.181-191.

26. Голиков А.П. Математические методы в географии: учеб. пособие /А.П. Голиков, И.Г. Черванев, A.M. Трофимов. -Харьков: Вищашкола, 1986,- 144 с.

27. Давние В.В. Методические аспекты построения дискретно-непрерывных показателей эколого-экономических систем / В.В. Давние, В.М. Умывакин, A.B. Климов // Современная экономика: проблемы и решения. — 2010. -№10 (10). -С.

28. Демек Я. Теория систем и-изучение ландшафта / Я. Демек; пер. с чеш.-предисл. И.П. Герасимова. М.: Прогресс, 1977. - 223 с.

29. Джефферс Дж. Введение в системный анализ: применение в экологии / Дж. Джефферс; пер. с англ.; под ред. и с предисл. Ю.М. Свирежева. М.: Мир, 1981.- 252 с.

30. Динамическая геоморфология: учеб. пособие / под ред. Г.С.Ананьева, Ю.Г.Симонова, А.И.Спиридонова. М.: Изд-во МГУ-, 1992. - 448с.

31. Дмитриев В.В. Прикладная экология: учеб. для студ. вузов / В.В. Дмитриев, А.И. Жиров, А.Н. Ласточкин. М.: Академия, 2008: - 608 с.

32. Докучаев В.В. Учение о зонах природы / В.В. Докучаев. М.: Гос. изд-во геогр. лит., 1948. - 63 с.

33. Дрейер O.K. Экология и устойчивое развитие: учеб пособие / O.K. Дрейер, В .А. Лось. М.: УРАО, 1997. - 224 с.

34. Дюран Б. Кластерный анализ / Б. Дюран, П. Одел; пер. с англ; под ред. А.Я. Боярского. М.: Статистика, 1977. - 128 с.

35. Дьяконов К.Н. Методологические проблемы изучения физико-географической дифференциации / К.Н. Дьяконов // Вопр. географии: Количеств, методы изучения природы.-М.: Мысль, 1975.-Вып. 98.-С. 28-51.-С. 124-128.

36. Дьяконов К.Н. К вопросу о критериях целостности разомкнутых геосистем / К.Н. Дьяконов // Вопр. географии: Систем, исслед. природы. — М.: Мысль, 1977.-Вып. 104.-С. 124-128.

37. Дьяконов К.Н. Становление концепции геотехнической системы / К.Н. Дьяконов // Вопр. географии: Систем, исслед. природы. М.: Мысль, 1978. - Вып. 108.-С. 124-128.

38. Жуков В.Т. Компьютерное геоэкологическое районирование / В.Т.i

39. Жуков, Б.А. Новаковский, А.Н. Чумаченко. -М.: Научный мир, 1999. 128 с.

40. Заиканов И:Г. Методические основы оценки геоэкологической нестабильности урбанизированных территорий / И.Г. Заиканов, Т.М. Минакова // Геоэкология, 1995. №5. - С.63-70.

41. Заиканов И.Г. Геоэкологическая оценка территорий / И.Г.Заиканов, Т.М. Минакова; отв. ред В.И. Осипов. М.: Наука, 2005. - 319 с.

42. Заславский М.Н. Эрозия почв. М.: Мысль, 1979. - 245 с.

43. Астрахань, 20-21 мая 2010г. / Астрахан. гос. ун-т. Астрахань:; Изд. дом «Астраханский университет», 2010. - СЛ64-167. ,.

44. Иванов Д.А. Создание моделей взаимодействия компонентов природно-техногенной геосистемы / Д.А. Иванов // ArcRevierw. 2005. - №3 (34). -С. 8. (URL: http://www.dataplus.rU/Arcrev/Number34/PDF/8.pdf)

45. Исаченко А.Г. Ландшафтноведение и физико-географическое районирование: учеб. / А.Г. Исаченко. М.: Высш. шк., 1991. - 366 с.

46. Исаченко А.Г. Представление о геосистеме в современной физической географии / А.Г. Исаченко // Изв. Всесоюз. геогр. о-ва. 1981. - Т.113, вып. 4. - С. 297-306.

47. Картографирование по космическим снимкам и охрана окружающей среды / Е.А. Востокова и др. М.: Недра; 1981.-251 с.

48. Каплинский А.И. Моделирование и алгоритмизация слабоформализованных задач выбора наилучших вариантов систем / А.И. Каплинский, И.Б. Руссман, В.М. Умывакин; под ред. Я.З. Цыпкина. Воронеж: Изд-во Воронеж, гос. ун-та, 1991. - 168 с.

49. Кини> Р.П., Райфа X. Принятие решений при многих критериях: Предпочтения и замещения. М.: Радио и связь, 1981. - 560 с.

50. Количественные методы районирования и классификации / Трофимов A.M. и др.; под ред. Ю.Г. Симонова. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1985. - 119с.

51. Количественные методы экологии и гидробиологии: сб. науч. тр. / отв. ред. Г.С. Розенберг. Тольятти: Самар. науч. центр. РАН, 2005. - 404. с.

52. Корытный Л.М. Речной бассейн как геосистема / Л.М. Корытный // Докл. Ин-та географии Сибири и Дальнего Востока. 1974. - Вып. 42.- С. 33-38:

53. Корытный JI.M. Геосистемно-гидрологический подход к природно-хозяйственному районированию / JI.M. Корытный // География и природ, ресурсы. -1987.-№2.-С. 152-158.

54. Кочуров; Б;И^ Экодиагностика: и сбалансированное развитие: учеб; пособие / Б.И. Кочуров. М.;Смоленск: Маджента, 2003. - 384 с.

55. Краак М.-Я. Картография: визуализация'геопространственных данных / М.-Я. Краак, Ф. Омерлинг; пер. с англ.; под ред.* B.G. Тйкунова: М.: Парный мир, 2005.-325 с. :

56. Крауклис А.А. Теория и практика исследования геосистем / А.А. Крауклис // География и природ, ресурсы. -1987.- № 4: О.' 14-22.

57. Крускал Дж. Взаимосвязь между многомерным шкалированием и кластер-анализом / Дж. Крускал // Классификация и кластер / пер. с англ.; под ред. Ю.И. Журавлева. М.: Мир, 1980. - С.20-41.

58. Ласточкин А.Н. Системно-морфологическое основание; наук о Земле (геотопология, структурная география и общая теория геосистем) / А.Н. Ласточкин. СПб.: Изд-во С.-Петерб; ун-та, 2002. - 762 с.

59. Литвак Б.Г. Экспертная информация: Методы получения и анализа / Б.Г. Литвак. М.: Радио и связь, 1982. - 184 с.

60. Литвак Б.Г. Разработка управленческого решения: учеб. / Б.Г. Литвак; 3-е изд., испр. М.: Дело, 2002. - 392 с.73. 1 Лурье И.К. Геоинформационное картографирование / И.К. Лурье. — М.: Изд-во «КДУ», 2010. 424 с.

61. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассейне / Н.И. Маккавеев. -М.: Изд-во АН СССР, 1955: 346 с.

62. Математико-географическое моделирование территориальных систем / под ред. A.M. Трофимова. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1984. - 176 с.

63. Медведева OiE. Проблемы устойчивого землепользования в России /О.'Е. Медведева. М.: Ин-т устойчивого развития; Центр эколог, политики России, 2009.-104 с.

64. Мельникова Г.Л. Вопросы информативности показателей иерархически упорядоченных геосистем / Г.Л Мельникова // Моделирование процессов экологического развития: сб. тр. / Всесоюз. НИИ систем, исслед. М., 1985. - Вып.2. - С.81-89.

65. Мильков Ф.Н. Бассейн реки как парадинамическая ландшафтная система и вопросы природопользования / Ф.Н. Мильков // География и природ, ресурсы. 1981.-№4.-С.11-18.

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

67. Мильков Ф.Н. Основные проблемы физической географии: учеб. пособие / Ф.Н. Мильков. М.: Высш. шк., 1967. - 251 с.

68. Мильков Ф.Н. Словарь-справочник по физической географии / Ф.Н. * Мильков. М.: Мысль, 1970. - 344 с.

69. Михно В.Б. Ландщафтно-экологические основы мелиорации: учеб. / В.Б. Михно; под ред. Ф.Н. Милькова. Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1995. -208 с.

70. Модели и методы оценки антропогенных изменений геосистем / Е.В. § Данилина и др.; под ред. В.И. Гурмана и А.К. Черкашина. Новосибирск: Наука,1986.- 149 с.

71. Моисеев H.H. Математические методы системного анализа / H.H. Моисеев. М.: Наука, 1980. - 487 с.

72. Моисеев H.H. «Устойчивое развитие» или «стратегия переходного периода» / H.H. Моисеев // План действий. «Устойчивые Нидерланды». М.: Экопресс - «ЗМ», 1995. - 69 с.

73. Мониторинг, контроль, управление качеством окружающей > среды: науч. и учеб.-метод. справ, пособие: в 3 ч. /А.И. Потапов и др.; Рос. гос.

74. Q гидрометеор, ун-т. СПб.: РГГМУ, 2002. - Ч.З. Оценка и управление качеством окружающей среды. - 2005. - 598 с.

75. Морфологическая структура географичеческого ландшафта / Г.Н. Анненская и др. .; под ред. H.A. Солнцева; геогр. фак. Моек:,гос. ун-та. М.: Изд-во МГУ, 1962. - 55 с.

76. Музалевский B.B. Комплексная оценка (гео)экологической обстановки в крупных городах и промышленных зонах / В.В. Музалевский, Е.А. Яйли // Учен. Записки. Рос. гос. гидрометеор, ун-та. 2006. - № 3. С. 104-114.

77. Невяжский И.И. Основы классификации пространственных структур И.И. Невяжский // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5: География. 1987. - № 4. - С.39-46.

78. Оптнер C.JI. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем / C.JI. Оптнер; пер. с англ. М: Сов.радио, 1969.-216с.

79. Основы геоинформатики: в 2 кн.: учеб. пособие для студ. вузов / Е.Г. Капралов и др.; под ред. B.C. Тикунова. М.: Академия, 2004. - Кн. 1. - 2004. -352 с.

80. Основы геоинформатики: в 2 кн.: учеб. пособие для студ. вузов / Е.Г. Капралов и др.; под ред. B.C. Тикунова. М.: Академия, 2004. - Кн. 2. - 2004. -480 с.

81. Охрана природы. Толковый словарь. М.: Прогресс, 1982.- 272 с.

82. Оценка земельных ресурсов: учеб. пособие. / под ред. В.П. Антонова и П.Ф. Лойко. М.: Ин-т оценки природных ресурсов, 1999. - 364 с.

83. Оценка и картирование эрозионноопасных и дефляционноопасных земель. М.: Изд-во МГУ, 1973. 335 с.

84. Пегов С.А., Ростопшин Ю!А;, Комплексная* оценка;. состояния^ ^ окружающей среды:, препр: / С.А. Пегов, Ю.А.; Всесоюз. НИИ'систем, исслед.1. М., 1981.-56 с.

85. Портянский И.А. Компьютерный арсенал географии / И.А. Портянский. -Мысль, 1989.- 172 с.

86. Поярков Б.В. Теоретические основы программно-целевого подхода к проблеме регионального природопользования /Б.В. Поярков // География и природ, ресурсы. 1982.- № 2. - С. 16-24.

87. Принципы и методика природного районирования на математико-статистической основе / под ред. Б.М. Борисова, К.Н. Дьяконова, К.В. Зворыкина; Моск. фил. геогр. об-ва СССР. М., 1974. - 90 с.

88. Пузаченко Ю.Г. Математические методы в экологичеких и географических исследованиях: учеб. пособие для студ. вузов / Ю.Г. Пузаченко. -М.: Академия, 2004. 416 с.

89. Пузаченко Ю.Г. Методологические основы географического прогноза и охраны среды / Ю.Г. Пузаченко. М.: УРАО, 1998. - 212 с.

90. Региональная организация рационального землепользования в эрозионно-опасных зонах Центрального Черноземья России / под ред. П.С. Русинова. Воронеж: Истоки, 2006. - 168 с.

91. Региональные системы противоэрозионных мероприятий / отв. ред. Д.Л. Арманд. М.: Мысль, 1972. - 544 с.

92. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Слов.-справ. / Н.Ф. Ремерс. М.: Мысль, 1990. - 638 с.

93. Рекс JI.M. Интегральные оценки экологической безопасности в проблемах рационального природообустройства в регионе: препр. / Л.М. Рекс, И.Б. Руссман, В.М. Умывакин; Ин-т системного анализа РАН. М., 1999. - 48 с.

94. Ретеюм А.Ю. О геокомплексах с • одностронним системообразующим потоком вещества и энергии / А.Ю: Ретеюм // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1971. - № 5.-С. 117-123.

95. Ретеюм А.Ю. Физико-географические исследования и системный подход / AJO. Ретеюм // Систем, исслед. Ежегодник 1972. М.: Наука; 1972. - С.90-110.

96. Ретеюм А.Ю. Физико-географическое районирование и выделение геосистем / А.Ю. Ретеюм // Вопр. географии: Количеств, методы изучения природы. М.: Мысль, 1975. - Вып. 98. - С. 5-27.

97. Ретеюм А.Ю. О факторах и формах упорядоченности пространства оболочки Земли / А.Ю. Ретеюм // Вопр. географии: Систем, исслед. природы. М.: Мысль, 1977.-Вып. 104.-С. 84-95.

98. Ретеюм А.Ю. Земные миры / А.Ю. Ретеюм. М.: Мысль, 1988. - 266с.

99. Розин' Б.Б. Теория распознавания образов в экономических исследованиях / Б.Б. Розин. М.: Статистика, 1973. - 224 с.

100. Русинов П.С. Геоэкологические аспекты изменения структуры земельных ресурсов интенсивно освоенных территорий / П.С. Русинов, В.Н. Жердев, С.Д. Беспалов. Воронеж: Истоки, 2006. - 132 с.

101. Садовский В.Н. Исследования по общей теории систем / BiH. Садовский, Е.Г. Юдин. М.: Прогресс, 1969. - 520 с.

102. Салищев К.А. Картоведение / К.А. Салшцев. М.: Изд-во МГУ, 1982. -132 с.

103. Саушкин Ю.Г. Послесловие. Моделирование в экономической/ географии / Ю.Г. Саушкин // Модели в географии: сб. ст. / пер. с англ.; под ред. Р.Дж. Чорли и П. Хаггета.- М.: Прогресс, 1971. С.344-354.

104. Светличный A.A. Эрозиоведение: теоретические и методологические аспекты / АА. Светличный, СГ. Черный, Г.И Швебс. Сумы: Унив. книга, 2004. -410 с.

105. Сергин С .Я Моделирование и пути прогноза природных условий на территории речных бассейнов / С.Я Сергин // Изв. АН СССР. Сер. геогр. — 1981. № 6.-С. 125-129.

106. Симонов Ю.Г. Методы геоморфологических исследований.k

107. Методология: учеб. пособие / Ю.Г. Симонов, С.И. Болысов. М.: Аспект Пресс, 2002.-191 с.

108. Смольянинов В.М. Комплекс водорегулирующих мероприятий для» борьбы с эрозией и искусственного пополнения подземных вод в условиях Центрально-Черноземных областей / В.М. Смольянинов. Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1972. - 126 с.

109. Смольянинов В.М. Эрозионные процессы^ и противоэрозионные мероприятия в Центрально-Черноземных областях / В.М. Смольянинов, А.Ф. Радько // Редкол. журн. «Изв. вузов. Геология и разведка». М., 1976. - 180 е.- Деп.во ВНИИТЭИСХ 18.06.76, №50-76 Деп.

110. Смольянинов В.М. Эколого-гидрологическая оценка состояния речных водосборов Воронежской области / В.М. Смольянинов, С.Д. Дегтярев, С.В. Щербинина. Воронеж: Истоки, 2007. - 133 с.

111. Смольянинов В.М. Географические подходы при землеустроительномпроектировании в регионах с интенсивным развитием природных и техногенных чрезвычайных ситуациях / В.М. Смольянинов, Т.В. Овчинникова. — Воронеж: Истоки, 2010.-230 с.

112. Соболев С.С. Развитие эрозионных процессов на территории Европейской части СССР и борьба с ними: в 2 т. / С.С. Соболев; отв. ред. Л.И. Прасолов. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1948. - Т.1. - 1948. - 307 с.

113. Соболь И.М. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями / И.М. Соболь, Р.Б. Статников. М.: Наука, 1981. - 110 с.$ 137. Солнцев H.A. О морфологии5природного географического ландшафта /

114. H.A. Солнцев // Вопр. географии: Ландшафтоведение. М.: Гос. изд-во геогр. лит., 1949.-Вып. 16.-С. 61-86.

115. Сочава В.Б. Определение некоторых понятий и терминов физической географии / В.Б. Сочава // Докл. Ин-та ¡географии Сибири» и Дальнего Востока. -1963.-Вып. 3.-С.50-59:

116. Сочава В.Б. Учение о геосистемах (Материалы к VI съезду Геогр. об-ва СССР) / В.Б. Сочава. Новосибирск: Наука, 1975'. - 39 с.

117. Сочава В.Б. Теоретическая m прикладная география / В.Б. Сочава// Новосибирск: Наука, 2005. 288 с. - (Избранные труды).

118. Стурман В.И. Экологическое картографирование: учеб. пособие / В.И. Стурман. М.: Аспект Пресс, 2003. - 251 с.

119. Сурмач Г.П. Водная эрозия и борьба с ней / Г.П. Стурмач. Л.: Гидрометеоиздат, 1976.-254 с.

120. Терехина А.Ю. Анализ данных методами многомерного шкалирования / А.Ю. Терехина. М.: Наука, 1986. - 168 с. (Теория и методы системного анализа).

121. Тикунов B.C. Моделирование в картографии: учеб. / B.C. Тикунов. -М.: Изд-во МГУ, 1997. 405 с.

122. Тикунов B.C. Класификации в географии: ренесанс или увядание? (Опыт формальных классификаций) / B.C. Тикунов. — М.; Смоленск: Изд-во Смолен, гуманитар, ун-та, 1997. 367с.

123. Тикунов B.C. Устойчивое развитие территорий: картографо-геоинформационное обеспечение / B.C. Тикунов, Д.А. Цапук. М.; Смоленск: Изд-во Смоленск, гуманитар, ун-та, 1999. - 176 с.

124. Тимашев И.Е. Геоэкологический русско-английский словарь -справочник: справ, изд / И.Е. Тимашев. М.: Муравей-гайд, 1999. - 168 с.

125. Толковый словарь по охране природы / В.В. Снакин и др.; под ред. В.В. Снакина. М.: Экология, 1995. - 191 с.

126. Толстова Ю.Н. Основы многомерного шкалирования: учеб. пособие / Ю.Н. Толстова. М.: Изд-во «КДУ», 2006. - 160 с.

127. Трегуб А.И. Районирование Воронежской области по условиям развития экзогенных геологических процессов / А.И. Трегуб, H.A. Корабельников, Б.В. Глушков // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сер.: геолог. 1996. - №2. - С. 113-125.

128. Трифонова Т.А. Геоинформационные системы и дистанционное зондирование в экологических исследованиях: учеб. пособие для вузов / Т.А. Трифонова, НБ. Мищенко, АН. Краснощеков. М.: Академ. Проект, 2005. -352 с.

129. Трифонова Т.А. Прикладная экология: учеб. пособие для вузов / Т.А. Трифонова, Н.В. Селиванова, Н.В. Мищенко. М.: Академ. Проект; Традиция, 2005. - 384 с.

130. Умывакин В.М. Интегральная эколого-хозяйственная* оценка^ и-управление- земельными ресурсами^ в- регионе' / В;М. Умывакин. Воронеж: Воронеж, гос. пед. ун-т, 2002. - 178 с.

131. Умывакин В.М. Дискретно-непрерывные модели показателей эколого-экономических систем / В.М; Умывакин; A.B. Пахмелкин, A.B. Климов; // Территорияшауки;/Воронеж, экономик^^158. \ • ' ' 'V

132. Формализация оценки качества, компонентов: окружающей среды: препр. / Крутько В!Н:.ищр:.; Всесоюз:;НИИсистем:.исслед; -'М:,Л982^,-37 с:

133. Хаггет Н: Модели, парадигмы и новая география / П: Хаггет, Р.Дж. Чорли II Модели в? географии: сб. ст. / пер: с- англ.; под ред. Р: Дж. Чорли. и П. Хаггета. М.: Прогресс, 1971. - С.7-28.

134. Халафян A.A. STATISTICA 6: Статистический анализ данных: учеб: / A.A. Халафян. 3-е изд. - М.: 000 «Бином-Пресс», 2008.- 512 с.

135. Черемисинов А.Ю. Сельскохозяйственные мелиорации: учеб. пособие / А.Ю Черемисинов, С.П. Бурлакин: Воронеж: Воронеж, гос. аграр. ,ун-т, 2004.247 с. ■; ■ ' vv ' ■•.■■•:■■■.

136. Черкашин A.K. География í и геоинформатика / А.К. Черкашин // География ишрирод. ресурсы:,- 2006; ,- №;4'. С. 19-281

137. Чуиахин В.М. Ландшафты и землеустройство: / В.М. Чупахин, М.В. Андриишин.- М.: Агропромиздат, 1989: -255 с. .

138. Швебс Г.И. Теоретические основы эрозиоведения / Г.И. Швебс. -Киев;Одесса: Вища школа, 1981. 222 с.

139. Швебс Г.И. Долинноречные парагенетические ландшафты (типология и районирование) / Г.И.Швебс, Т.Д. Васютинская, С.А. Антонова // География и природ, ресурсы, 1982. № 1. - С 24-32.

140. Швебс Г.И. Концепция природно-хозяйственных территорильных систем и вопросы рационального природопользования / Г.И. Швебс // География и природ. Ресурсы. 1987. - № 4. - С 30-38.

141. Шитиков В.Г. Количественная гидроэкология: методы, критерии, решения / В.Г. Шитиков, Г.С. Розенберг, Т.Д. Зинченко. М.: Наука, 2005.- 281 с.

142. Щербинина C.B. Интегральные показатели в оценке комплекса природно-хозяйственных условий на речных водосборах / C.B. Щербинина // Вестн. Воронеж, гос. ун-та. Сф.: География.Геоэкология.-2008.-№2.-С. 39-46.

143. Эрозионные процессы / под ред. Н.И. Маккавеева, P.C. Чалова. М.: Мысль, 1984.-256 с.

144. Экзогенные геодинамические процессы: оценка, прогноз, мониторинг (на примере Воронежской области) / А.И. Трегуб и др.; Воронеж, гос. ун-т.-Воронеж, 1999.-76 с.

145. Экология и экономика природопользования: учеб. для вузов / Э.В. Гирусов и др.; под ред. Э.В. Гирусова; предисл. В.И. Данилова-Данильяна. М.: Закон и право; ЮНИТИ, 1998. - 455 с.

146. Эколого-географические районы Воронежской области / Ф.Н. Мильков и др.; под ред. Ф.Н. Милькова. Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та, 1996. - 216 с.

147. Эколого-геологические карты. Теоретические основы и методика составления: учеб. пособие / В.Т. Трофимов и др.; под ред. В.Т. Трофимова. М.: Высш. шк., 2007. - 407 с.

148. Яглом-А.М., Яглом И.М. Вероятность и информация. М.: Гос. изд-во технико-теоретической литературы, 1957. - 160 с.

149. DombiJ. Basic concepts for a theory of evaluation: the aggregative operator II Eur. / J. Dombi // J. Oper. Res. 1982. - Vol. 10, №. - P.282-293.

150. Ruzicka M. Basic premises and methods in landscape ecological planning and optimization / M. Ruzicka, L. Miklos // Zonneveld and Forman: Changing Landscapes: An ecological perspective. New York: Springer-Verlag, 1990. - P. 233260.

151. Sammon J.W. A Nonlinear Mapping for Data Structure Analysis. /ЛЕЕЕ Trans, on Computers, 1969. Vol.C-18. - №5. - P.401-409.

152. Singer S.Fred. Sustainable development and the global environment: resolving conflict // Int.J.Unity Sei. 1992. - Vol.5. - №2. - P.107-122.

153. Tools to Aid Environmental Decision Making: With 30 illustration / Eds. V.H. Dale, M.R. English. New York ets.: Springer, 1999. - 342 p.

Информация о работе

Пахмелкин, Александр Васильевич
кандидата географических наук
Воронеж, 2011
ВАК 25.00.36

Диссертация

Методическое обеспечение геоэкологической оценки деградации территорий речных бассейнов для устойчивого природопользования - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Методическое обеспечение геоэкологической оценки деградации территорий речных бассейнов для устойчивого природопользования - тема автореферата по наукам о земле, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы