Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Мониторинг высокогорных территорий с использованием наземных и аэрокосмических снимков (на примере национального парка"Приэльбрусье")

ВАК РФ 11.00.01, Физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Мониторинг высокогорных территорий с использованием наземных и аэрокосмических снимков (на примере национального парка"Приэльбрусье")"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

Географический факультет

На правах рукописи

ГУНЯ Алексей Николаевич

МОНИТОРИНГ ВЫСОКОГОРНЫХ ТЕРРИТОРИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАЗЕМНЫХ И АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ

(на примере национального парка „ПРИЗ ЛЬ БРУ СБЕ")

11.00.01 — физическая география, геофизика и геохимия ландшафтов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва —1990

Работа выполнена на кафедре ландшафтоведения и физической географии СССР географического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова

Научные руководители - доктор географических наук, профессор

заслуженный деятель науки РСФСР Н.А.Гвоздецкий - доктор географических наук, профессор Ю.$.Книжников

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

А.Н.Геннадиев

доктор географических наук А.С.Викторов

Ведущая организация - Лаборатория горных геосистем Института географии АН СССР

Защита состоится (^Р1990г. в 45е' часов

на заседании физико-географического специализированного совета Д-053.05.29 при Московском государственном университете по адресу: П98Э9, Москва, ГСП-3, Ленинские горы, МГУ, географический .факультет, 18 этал, ауд.1807.

С диссертацией модно ознакомиться в библиотеке географичес-' кого факультета МГУ на 21 этаже.

1990г.

Т.И.Кондратьева

Автореферат разослан " // " ноября

Ученый секретарь специялкзрованного совета, кандидат географических наук

су|Ц

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Во многих государственных и международных проектах, посвященных вопросам окружающей среды, важное место отводится мониторингу, как одной из эф^эктив-ных форм регулирования взаимоотношений природы и человека. В высокогорных районах, где наблюдается отток местного населения в индустриализованные центры и стремительный рост числа отдыхающих, создаются предпосылки разрушения веками сложившихся взаимоотношений между природой, хозяйством и населением и деградации уникальных высокогорных ландшафтов. Необходимость предупредить негативные изменения легкоранимой природы высокогорья привела к созданию в рамках программы "Человек и биосфера" (ЮНЕСКО) проекта "Воздействие человеческой деятельности на горные экосистемы" (МАБ-6/1). Разработка методики и практическое осуществление комплексного (геосистемного, природно-хозяйственного) мониторинга на высокогорных территориях представляет эффективный путь решения сложных проблем высокогорья и отвечает задачам повышения действенности мероприятий по охране природа (Постановление ЦК КЛСС и СМ СССР от 07,01.88г. № 32 "0 коренной пераиройке дела охраны природы в стране").

В качестве одного из репрезентативных полигонов мониторинга высокогорных территорий, где отражены многие острые проблемы высокогорья, служит территория Национального парка "Приэльбрусье", созданного в 1986г. в верховьях рек Баксаяа и Малки на площади 100,4 тыс.га. Здесь накоплен значительный материал по наблюдению за природными процессами, 'имеется фонд разновременных фотоснимков (в том числе аэроснимков, начиная с 1946г,). Все это служит реальной основой для разработки методических вопросов мониторинга и решения с его помощью задач, возникших в связи с созданием и функционированием Национального парка.

Диссертационное исследование выполнено в рамках ведущей проблемы географического факультета МГУ "Разработка аэрокосмических методов географического картографирования и мониторинга" (тема 01.86.0.128381) и договора о содружестве географического факультета МГУ с дирекцией Национального парка "Приэльбрусье".

Целью исследования является разработка ландаафтно-гео-графических основ геосистемного мониторинга охраняемой высокогорной территории на базе применения материалов наземных и аэрокосмических съемок.

В соответствии с поставленной целью потребовалось рассмотреть следующие вопросы:

- разработать принципы и программу мониторинга охраняемой высокогорной территории с использованием материалов наземных и аэрокосмических съемок; •

- определить современное состояние и закономерности изменений природно-хозяйственвдх взаимоотношений на территории Национального парка "Приэльбрусье", обосновать проведение повторных базовых наблюдений и рекомендации к оптимизации природопользования; ■•■;•:"■■..

- выявить сезонную структуру высокогорных ландшафтов и особенности сезонной динамики их оптических свойств и на этой осно- . ве установить пространственно-временные индикаторы и параметры для оперативных наблюдений в мониторинге.,

Исходными м а т е риал а м и явились результаты проведенного автором полевого (в течение 2Э85-1989гг,) ландшафтного дешифрирования и картографирования природных и антропогенно-природных геосистем с использованием космического спектрозонального стажа 41:240 ООО), аэрофотоснимков (1:70 ООО - 1:5 ООО) и наземных фотоснимков разных лет и сезонов. Для оперативного получения сшэдаов проводилась аэросъемка с вертолета, а такке сезонное на-

земное фотографирование ключевого участка. Всего было проанализировано около 500' снимков, включая серию из 300 сезонных и 90 многозональных снимков, а также аэро- и фототео'долитные снимки разных лет.'Изучение сезонной динамики, ландаафтов проводилось в течение двух лет в полустационарных условиях в ключевых природных комплексах, где велись ландиафтно-фенологические и ландшафт-но-геофизические наблюдения. Изучение оптических свойств высокогорных ландшафтов в разных состояниях основывалось на сезонных аэровизуальных наблюдениях, многозональной аэрофотосъемке с борта вертолета (1988-1989гг.) и обработке фондовых материалов по опек-трометрированию ландшафтов Приэльбрусья.

Научная новизна работы заключается: в обосновании программы мониторинга охраняемых высокогорных территорий; в разработке методики наземной сезонной стационарной фотосъемки ландшафтов на ключевых участках; в установлении комплексных показателей изменения высокогорной территории и картографировании ее изменчивости; в выявлении сезонной структуры высокогорных ландаафтов; в обоснований классификации ландшафтов по их оптическим свойствам.

Практическая р е а л и з а ц и я и внедрение разработок. Составленная автором серия карт и выработанные.рекомендации по оптимизации природопользования использованы Гипрого-ром при составлении проекта районной планировки- Приэльбрусья. Материалы диссертации внедрены ЦНИИП градостроительства в создании территориальной комплексной схемы охраны природы КБ АССР. Карты вошли в разрабатываемый атлас Национального парка "Приэльбрусье". Серия наземных сезонных фотоснимков используется в практических занятиях по курсу "Динамика и функционирование ландшафтов" на кафедре ландшафтоведения и физической географии СССР.

Основные положения и результаты работы доложены

. s

на заседании физико-географического отделения Mi ГО СССР (1989), совещании "Природоохранная деятельность заповедников и национальных парков в высокогорных условиях" (Терскол, 1989), региональной конференции "Природно-ресурсный потенциал горных районов Кавказа" (Сочи, 1989), на'занятиях б-ой школы-семинара преподавателей университетов "Аэрокосмический мониторинг горных территорий" (Терскол, 1989), на занятиях школы-семинара молодых ученых географического факультета МГУ (1989), на Всесоюзной конференции "Временная организованность геосистем" (Звенигород, 1990).

По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения (150 е.), включает 40 рисунков, II таблиц, 4 приложения и список литературы из 138 наименований.

Структура работы отражает последовательность разработки концепции геосистемного мониторинга охраняемых высокогорных территорий. Первая глава посвящена обоснованию задач, объекта, методов и программы мониторинга; вторая.и третья отражают поэтапную реализацию программы мониторинга на территории Национального парка "Приэльбрусье".

Автор выражает глубокую благодарность научным руководителям профессору H.A.Гвоздецкому и профессору Ю.Ф.Книнникову за всесто- . роннгаю помощь и руководство. За ценные замечания и советы в работе автор признателен профессору Н.Л.Беручашвили. На разных этапах работы существенную поддержу и консультации оказали сотрудники и преподаватели кафедры ландпафтоведения и физической географии СССР А.А.Видина, В.К.Кучкова, И.В.Копыл, В.А.Николаев, Г.С.Самойлова и лаборатории аэрокосмических методов Е.А.Балдина, Е.А.Золотарев, В.И.Кравцова, Г.В.Крылов, которым диссертант искренне благодарен. За постоянную п гаюгообразную помощь автор особо, признателен И. А. Лагутиной.

?

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТН .

Особенности высокогорных территорий к принципы осуществления комплексного мониторинга

К высокогорью как особому типу территории целесообразно отнести верхнюю часть гор с нивально-гляциальными ландшафтами и прилегающими ландшафтами долин (горно-луговыми,, горно-лесными и др.), которые расчленяют высокогорные массивы и испытывайт их метеоэнергетическое влияние. Неотъемлемыми компонентами высокогорной территории являются обладающие специфическими свойствами население и хозяйство высокогорья, в особенности рекреационное хозяйство, образующее во многих случаях ядро высокогорных природно-хозяйственных. комплексов.

Разночастотность и асинхронность природных процессов, переплетение социальных (национально-этнических, демографических и др.) и экономических проблем в условиях разнообразия форм хозяйствования затрудняют регистрацию происходящих изменений и ведение мероприятий по оптимизации природопользования. Анализ сложившихся в высокогорьях ситуаций позволяет заключить, что регистрация происходящих изменений и оптимальное регулирование природно-хозяй-ственных взаимоотношений эффективно на основе комплексного, подхода, ставящего в основу изучение не отдельных природных или ан-трологенно-природных процессов, а целостный геосистем, среди которых для приоритетных природоохранных задач в высокогорье наиболее приемлемы ландшафты.,

В работе пространственно-временная организованность ландшафтов -рассматривается как объективная основа для изучения природ-но-хоэяйственных взаимоотношений и связанных с ними изменений сы-сокогорной территории. Выделяются два- главных пространственных уровня - субрегиональный и локальный, образующие два соподчиненных

ь

временных цикла мониторинга - базовый и оперативный. На субрегиональном уровне (базовый цикл), охватывающем всю

охраняемую территорию (заповедник, национальный парк или др.),

■ ■

предметом мониторинга является взаимоотношение ландшафтов крупного ранга (тип - груша) в их эволюционном состоянии с системообразующими связями всего природно-хозяйственного комплекса. На локальном уровне (оперативный цикл) необходимо слежение за сложным взаимоотношением ландшафтов более мелкого ранга, (вид -элементарный ландшафт) с конкретными типами хозяйственной деятельности в процессе циклической (многолетней, сезонной и др.) динамики состояний ландшафтов.

Единую методическую основу ведения наблюдений на двух пространственно-временных уровнях представляют аэрокосмические методы, наиболее эффективным применением которых является извлечение информации со снимков и дальнейшее составление карт (Книжни-• ков, Цыпина, 1983).

На субрегиональном уровне на космических и мелкомасштабных аэрофотоснимках и более детально на крупномасштабных снимках фиксируется конкретная геоэкологическая ситуация, или состояние высокогорного природно-хозяйственного комплекса исследуемой территории, в системной взаимосвязи социально-хозяйственной и ландшафтной структуры. .Многие важные свойства современного состояния природно-хозяйственного комплекса выявляются на основе изучения многолетнего развития природы и хозяйства с использованием аэро-и фототеодолитных снимков разных лет." Получение новейшей детальной дистанционной информации об.изменении в природно-хозяйствен-ном комплексе наиболее эффективно в результате аэросъемки с "вертолета, что. было подтверждено в процессе съемок, осуществляемых лабораторией аэрокосмических методов географического факультета МГУ в Лрнэльбрусском высокогорье. .

Задачи этой съемки тесно переплетаются с оперативным циклом мониторинга, поскольку в результате маневренности и оснащенности вертолета различными аэрофотоаппаратами, в том числе многозональной девятиобъективной камерой ЛКСА-3, выполнялась съемка конкретных ключевых природных комплексов, с необходимыми параметрами снимков (масштабом, разрешением, охватом, периодичностью).

Существенным дополнением к этой съемке монет служить наземное сезонное стационарное фотографирование ключевого участка с одних и тех же пунктов. На территории Приэльбрусья такая съемка осуществлялась с периодичностью один раз в месяц зимой и два-три раза в месяц в'остальное время. Ключевой участок охватывал горнолесную, горно- луговую и нивально-гляциальную высотные зоны на склонах разных экспозиций в верховьях р.Баксан (примерно с 2 100 до 5 ООО м). На основании двухлетних исследовали; разработаны основные положения методики наземной фотосъемки, в которой выде- . лено три этапа работ: подготовительный; работа на пункте; обработка и хранение материалов. Проводимые съемки сопровождались полустационарными исследованиями состояний ландшафтов на ключевом участке в целях обеспечения соответствия серии получаемых разновременных снимков хроноструктуре этих ландшафтов. В основу положены наблюдения за сезонной динамикой ландшафтов, как наиболее информативной,.отражающей черты более длительных и краткосрочных состояний (В.А. и Э.В.Фриш, 1972). Наблюдения осуществлялись по методике ландшафтно-геофиз'ических исследований Н.Л.Беручашвили (1983) детально в трех ключевых фациях (березовое криволесье на склоне северной экспозиций, сосняк-черничник на речной террасе, субальпийский луг на склоне южной экспозиции), а также на всем ключевом участке в результате сезонных маршрутных и аэровизуань-. ных обследований.

Частота наблюдений на ключевых фациях зимой была один раз в

месяц, в остальное время - 1-2 раза в неделю, что дало возможность выделить состояния ранга подсезон,или сезонный период.

Полученные снимки й данные о сезонной динамике ландшафтов, а также обработка снимков разных лет, отражающих многолетнее раз-питие природа и хозяйства Приэльбрусья за последние полвека, составили основу для реализации мониторинга по программе, разработанной исходя из пространственно-временной неоднородности природ-но-хозяйственных взаимоотношений и связанной с нею особенностью применения снимков (Таблица).

• Природно-хозяйственный комплекс Национального парка "Приэльбрусье"; обоснование базового мониторинга

В основу базового мониторинга на территории Национального . парка "Приэльбрусье" положена инвентаризация' природы и хозяйства, которая в условиях отсутствия установленных единых форм нагрузок на территорию и к тому же явного их превышения во многих ландшафта;: Приэльбрусья составляет своеобразный "нуль отсчета" для.дальнейших наблюдений (Востокова, Кельнер, 1986; и др.), а также обе-,'спечивает выбор ключевых участков и физиономичных показателей . *' изменений, разработку рекомендаций по оптимизации-природопользования и обоснование периодичности повторных инвентаризационных работ. .

'Исследования ландшафтной структуры в крупном масштабе на территории южного Приэльбрусья были проведены А.Е.Сединой (1971), Ю.И.лондратовой (1974), на территории . Баксанской долины - У.Н.Пет-русжной (1990). Организация Национального парка "Приэльбрусье" . потребовала выявления ландзафтяой структуры всей территории парке* Для реаенкя этой задачи бнли составлены лай д-аз а 5 ?'н в е х&рты в масштабах '1:20Э ООО (рисЛ) и 1:10.0 ООО,

Мониторинг охраняемых высокогорных территорий с использованием наземных, и аэрокосмических снимков

Т— ~ Т ■"* ! ~ "Шростралства'ГТйп-снилков-!~

Объект^ Задачи ! Методы ' Показатели 'но-временной!и масштаб сним-

___!___ _ _ 1___ _____1Ж0ве5ь_ ■ Л ка£Т_ _!

~ — — — 'ЬазовыйГцикл — — — —

'•■Инвентаризационный этап Природ-Зыявление совре-Аэрокосми- Ландшафтная сгда-Тип - группа Космические но-хо- менного состоя- ческие,кар-тура,структура ландшафтов, 1:200 ООО,, эяйст- ния природы и тогр&фиче- использования зе-эволюционное аэрофотосним-

Таблица Результаты

венный хозяйства и оп- ские.фон- земель,антропо- состояние комп- ределение клк>- дово-ста- генная нарушен- . леке чей тистическяе ность ландшафтов

Ретроспективный этап -"- Выявление степе- -"- . -"- Тип - вид

ни изменчивости • ландшафтов,

природы и хозяй- микроландшаф- 1:5 ООО

ства та,эволюцион-

ные и многолетние состояния

ки 1:100 ООО -1:25 000

Аэрофотоснимки 1:25 000 -

~ ~Сйеративный~цикл Ечвентаризационно-динамический этап. Аэрокосми-Метеоданные,сним-Тип - элемен-Аэро- и назем-ческие, " ки ландшафтов в тарные ланд- ные фотоснимки полустаци-разные состояния шаДды, под-. 1:20 000 -онарные сезонные со- 1:5 000

стояния

Карты: ландшафтная, использования земель; природно-хозяйственная матрица; рекомендации к выбору ключей

Карта степени изменчивости территории, рекомендации к периодичности повторных съемок и выбору физиономичных £. показателей изменений

Ключевые Выявление зако-. вариан-номерностей смен ты ланд-состояний ланд-щафто- шафтов на совре-пользо-ыенном этапе вза-вания кмоотношения природы и хозяйства, обоенпвание параметров съемок

Выявление однонаправленных изменений

Схемы подсеэонной структуры ландшафтов, рекомендации к оптимальным параметрам съемок

Оперативно-динамический этап Вертикальная струк-Вид - элемен-тура ландшафтов,со-тарные ланд-ртношение и распре-шафты, подсе-деление состоянии, зонные состоя-характер смен состой ния яний ландшафтов

Временные ряды снимков ландшафтов в разных состояниях

Типы и подтипы ландшафтов :нивально-гля- _ циальный: 1-снежно- '• ледниковый, 2-снежяо--фирново-ледниковый, 3-скально-снажный; горно-луговой :4-суб-нивальный, 5-лугово-тунцровый, 6-альпий-скиц, 7-субалышйский, я-остепненный;горно-лесной:9-мелколист ве-нно-криволесный, хО-мелколиственио-хвой- . ный, 11-мелколист верный ;горно-ст епной: 12* кустарниковый:горно-. луг-ост епной; 13-ку ста-рниковый

- хребты

Рис.1, ЛашмаЯты Национального парка "Лркэлъбрусье", масатаб 1:2СОООО

основанные на детальных полевых исследованиях автора по ландшафтному картографированию и использовании космического спектрозона-льного фотоснимка, а такие разновременных аэро- и фототеодолитных снимков. .

Составленные карты отражают дифференциацию на типы, подтипы, группы ландшафтов (по Гвоздецкому, 1961) и ярко демонстрируют неоднородность ландшафтной дифференциации в разных физико-географических условиях. Резко различаются верховья Малки с относительно простым рисунком ландшафтных контуров, хорошо выраженной сменой ландшафтов с высотой и долина р.Баксан с резкши экспозиционными •-различиями, слоимым сочетанием ландшафтов.

Четко прослеживается зависимость ландшафтной структуры отдельных больших и малых долин рек и ущелий от их глубины, перепада высот, ориентации. В рамках границ их водосборов были подсчитаны коэффициенты ландшафтной представленности (средний процент числа групп ландшафтов, составляющих каждый подтип в пределах той или иной долины, от общего числа групп ландшафтов). Коэффициент отражает степень разнообразия лацщпафтов конкретных участков относительно ландшафтной структуры всей территории. Наибольшие коэффициенты (более 40%) характерны для ландшафтной структуры глубоких (более 1,0-1,5 км) долин (Адырсу,- Аднлсу и др.), тлеющих средний перепад высот от 17 до 21 м на каждые 100 м. Такие долины являются наиболее типичными для данной территории.

. Для выявления ландшафтной структуры.на локальном уровне в одной из типичных долин Азау (верховье Баксана) было.проведено крупномасштабное (1:5 ООО) ландшафтное картографирование. Выявлено резкое увеличение раздробленности групп ландшафтов на микроландшафты ^ которым свойственна разновозрастность, обусловленная раэночастотным проявлением различных склоновых процессов и антропогенной деятельности.

Основные хозяйственные связи территории исследования хорошо отражаются на картах фактического использования земель- всей территории парка (масштаб 1:100 ООО) и долины р.Баксан как наиболее освоенного участка территории (масштаб 1:25 ООО), - которые составлены в результате анализа материалов полевого крупномасштабного дешифрирования* Согласно картометри-ческим определениям используемые земли составляют 40$ от всей территории. Выделены шесть типов использования земель: сельскохозяйственный (60,6% от всей используемой территории), лесохозяйст-венный (37,8%), селитебный (Г,Ш, рекреационный (0,3%), мелкопромышленно-строительный (0,1%) и научно-исследовательских комплексов (0,1$).

Анализ фактического использования земель выявил неупорядоченность в использовании земель, существование множества землепользователей и наличие мекду ними конфликтов..Наибольшая зависимость использования земель от комплекса природных условий наблюдается на уровне крупных долин, ущелий и лишь в их пределах на уровне лавдшафтных зон.

Для определения главных черт ведения хозяйства в разных ландоафтах и выбора к л ю ч е й использован прием, основанный на сопоставлении в матричном виде карт использования земель и ландшафтной. Среди выявленных вариантов ландщафтопользования в качестве ключевых предложены горно-луговой сельскохозяйственный и горно-лесной рекреационный, с которым связаны типичные широко распространенные нарушения ландшафтов и которые занимают большую часть (98,5/о) используемой территории.

Анализ степени наруш.енности ландшафтов в каждом варианте лалдшафтопольсзованкя, проведенный на основе дешифрирования .крупномасштабных. снимков и полевых исследований, позволил выделить на.карте использования земель ландшафты со слабыми пару-

шениями (изменение видового состава растительности и др.), средними (уплотнение почв и уменьшение проективного покрытия растительности и т.д.), сильными (разрушение почвенно-растительного покрова и развитие эрозионных процессов и т.д.). Наибольшие нарушения приурочены к ландшафтам днища долины Баксаиа, где накладываются несколько типов использования земель.

Анализ литературы, карт и снимков разных лет позволил выделить и охарактеризовать ори основных этапа формирования ■природно-хозяйственного комплекса территории Национального парка "Приэльбрусье". До середины XIX века наблюдается первый этап с очаговым хозяйством, общинной формой заселения и использованием земель в основном под пастбища и сенокосы. Экстенсивное использование лугов и степей в результате изъятия пастбищных угодий в • предгорьях под земледелие знаменует с середины XIX века начало второго этапа. В этот период максимально используются лесные ресурсы, начинается очаговая рекреационная деятельность. С конца. 50-х годов XX ве. а (третий этап) бурно формируется и развивается рекреационная деятельность, которая тесно связана с широким строительством рекреационных.объектов, дорог и т.д. Тенденции неупорядоченного развития хозяйства и землепользования сочфаняются, несмотря на организацию Национального парка.

Исследования изменения природно-хозяйственного комплекса на третьем этапе по снимкам 1946, 1957, 1968, 1974, 1979 и 1988 годов позволили установить, что наиболее физиономичными показателями изменений выступает структура использования земель, ее взаимоотношение с ландшафтной структурой, распределение и число вариантов ландаафтопользования.и степень нарушенное™ ландла-^тоэ. Наибольшие изменения произошли в'долине р.Еаксан и особенно на дкще долины, где усиленно развивалось рекреационное хозяйство, оказавпее влияние на развитие других'типов использования земель.

Установлено слозвдое взаимодействие циклически проявляющихся природных процессов и хозяйственной деятельности. Так, в процесс "сход лавины - уничтожение леса - возобновление леса" активно вторгается человек, мешая возобновлению леса на лавинных прочесах в результате выпаса, оенокошения и рекреационной деятельности.

В использовании земель в 1970-е годы появился новый тип -мелкопромышленно-строительный (карьеры, щебеночный завод и т.д.)г с которым связаны наибольшие нарушения ландшафтов. Число вариантов ландшафтопользования увеличилось с 9 до 14 (1а уровне тип ландшафта - тип использования земель).

В целом анализ разновременных снимков на всю территорию и картометрические определения изменений площадей на отдельные ' участки показали, что по масштабам произошедших изменений природы и хозяйства можно выделить три степени (высокая, средняя и низкая) изменчивости территории (что нашло(отражение на карте), и рекомендовать соответствующую им периодичность повторных инвентаризационных работ. В ы с о к о й степенью изменчивости характеризуется территория днища долины Баксана, где ландшафты испытывают влияние почти всех типов использования земель и где, начиная с 1957г., происходило увеличение площадей, занять« хозяй-

. 1

ственными объектами, по нашим оценкам, в среднем на 15% за каждый год. Для содержательной интерпретации таких изменений по ' снимкам необходимы повторные обследования не реже одного раза в год. Средней степенью изменчивости обладают территории, где изменения вызваны колебаниями ледников и климата (перигляци-альная* зона горно-лесные ландшафты на склонах южной экспозиции) . Здесь необходимы повторные исследования в среднем через 6.-10 лет. На большей части территории парка (низкая степень изменчивости) существенных изменений практически не произошло, кроме отдельных локальных и слабо заметных, накопление

которых можно учесть при повторных съемках: через 30-50 лет.

В основу конкретизации ключей для мониторинга и выработки рекомендаций по оптимизации природопользования было положено природно-хозяйственное районирование территории, парка. Выделены два района (Малкинский и Баксанский) и 28 микрорайонов. Обособление единиц районирования учитывало особенности ландшафтной структуры, в частности, ее специфику в разных долинах и ущельях, исторически сложившееся использование земель, на-рушенность ландшафтов, изменчивость территории, близость к селениям и автодорогам и доступность территории для освоения. Объективными границами районов и микрорайонов,, которые могут препятствовать или. способствовать ведению работ по рптимизации природопользования, являются крупные элемента рельефа (хребты, устьевые ступени.и т.д.). ■

На основе природно-хозяйственного районирования осуществлено функциональное з онироваяие территории парна. Выделены три зоны: заповедная, рекреационно-регулируемая, сельскохозяйственно-регулируемая. Каждая из-них подразделена на две подзоны (соответственно: противоэрозионная лесоохранная, рекреацион-но-строгорегулируемая; собственно рекреационно-регулиремая, тран-: ! зитная лесоозфаннгя; рекреационно-сельскохозяйственная, буферная), учитывающие в своих функциях вопросы нового рекреационного освоения при сохранении ландшафтов, а также интересы местных жителей.

Анализ составленных карт позволил рекомендовать в качестве ключей для проведения оперативного мониторинга варианты ланд-шафтопольэования в наиболее динамично развивающихся природно-хо-зяйственных микрорайонах - Азау, Адылсу, Ддалксу, а в них ограничить и конкретизировать наблюдения согласно функциональному назначению подзоны, к которой, они относятся.

- Ландиафтно-динамическое обоснование оперативного мониторинга на территории Национального парка "Приэльбрусье"

Большинство имеющихся разногодичных снимков Приэльбрусья выполнено в конце периода таяния ледников, т.е. при-наилучших условиях для топографического дешифрирования. Снимки этого периода дают возможность выявить заметные изменения контуров леса, антропогенных объектов и т.д. Однако вне анализа оказываются глубокие изменения, например исчезновение травянистого яруса, подроста и т.д.-, в лесах; 'характер взаимоотношения природных процессов-(потепление климата, сход лавин и т.д.) и антропогенной деятельности (выпас, сенокошение и т.д.) и др. Это потребовало на оперативном этапе мониторинга-изучения динги-шки ландшафтов и хозяйственной деятельности в стационарных условиях для обоснования оптимальных сроков съемки и пространственно-временных индикаторов сложных и незаметных на летних снимках изменений.

По дагешм проведенных полустационарных исследований сезонной динамики на ключевом участке в верховьях Баксака и анализа сезонных снимков установлено, что продолжительность и сроки наступления подсезонов своеобразны в каждой из трех ключевых фаций и четко фиксируются, по характеру их вертикальной структуры. В свою > очередь тесная зависимость параметров вертикальной структуры природных комплексов от изменения метеоклиматических факторов использована для экстраполяции полученных данных и составления схемы подсезонной динамики ландлафтов всех; высотных зон (рис.2). Использованы также при атом данные метеостанций и вычисленные гидротермические градиенты, а. также маршрутные наблюдения, снимки разных сезонов и аэровизуальные обследования.

В сеэоннем ритме наиболее примечателен август, когда различия в распределении подсезонных состояний в разных ланшафтах,

в

Pao .2. .'Подевзояиая структур ландшафтов' Приздьбрусья /зшт^ашй^весвйшй^ шг 7я,~ - подсезоны/,-

обусловленные спецификой года, наименьшие и возникают, таким . образом, благоприятные условия для выявления многолетних изменений -(не связанных с аномалиями года), в частности, при повторных инвентаризационных работах.

Анализ полученных в результате наземной сезонной стационарной съемки серии снимков ключевого участка и сопоставление их со сменой подсеэонов в течение года показал, что информативность каждого снимка зависит от физиономичности вертикальной структуры отдельных природных комплексов, выраженности рисунка, создаваемого различными природными комплексами в разных состояниях, а также от характера изменения во времени вертикальной структуры или этого рисунка.

В вертикальной структуре наблюдаемых природных комплексов выделяются мобильные геомассы и геогоризонты, являющиеся индикаторами состояний и хорошо вырахенные на снимке. К ним относятся геомассы снега, цветков, листьев мезофитных растений, ветоши и т.д.; геогоризонты травянистой растительности с гидромассами в виде росы, с мортмаесада и т.д.. Относительно стабильные во времени, геомассы и теогоризонты экранируют, формируя главные опти- ' ческие свойства изучаемых природных комплексов (являются эдифика-торами его оптических свойств) и не дают возможности выявить по снимкам его состояние (напрймер, верхние с хвоей и ветками геогоризонты в фации сосняка-черничника). Существуют также геомассы и геогоризонты, на фоне которых усиливается или уменьшается выраженность индикаторов. В этом случае эти'геомассы и геогоризонты преобразуют оптические свойства природного комплекса (выполняют роль модификаторов его оптических свойств). .

Анализ серии сезонных снимков, кривых коэффициентов спектральной яркости лавдшафтов Приэльбрусья (Кравцова, Расположен-ский, 1970), а такие многозональных снимков составил основу для .

разработки классификации ландшафтов в разных состояниях по их оптическим свойствам.

Классификация учитывает неоднородность формирования оптических свойств высокогорных ландшафтов в конкретных состояниях четырьмя геомассами (лито-, гидро-, фито- и мортмассами), которы. играют вполне определенную функциональную роль в состоянии природного комплекса. В высокогорье часты случаи наиболее простого формирования оптических свойств ландшафтов-одной из четырех геомасс (геомассово-однородный класс ландшафтов - например. лед, снег, скалы и т.д.), а также их.сочетаниями (например, лито-гид-ромассами - заморененный лед - и т.д.). В геомассово-однородном классе наблюдаются четыре типа согласно четырем геомассам,, например, гидрогенный тип (повышение кривой ^коэффициента спектральной яркости от сине-фиолетовой части спектра к красной) и др. В гео-массово-разнородном классе отмечается 10.типов, например, фито-литогенный тип (сочетание обломков горных пород и растительности - небольшое повы зние кривой коэффициента спектральной яркости в красной зоне спектра). Группы ландшафтов различаются по характеру взаимоотношения геогоризонтов эдификаторов и модификаторов, в частности, по особенностям их взаимозатенения в направлении оптической оси фотоаппарата (контактные, диффузные и др.).

Сопоставительный анализ снимков и состояний ландшафтов на ключевом участке позволил выявить индикационные показатели естественных и антропогенно-обусловленных изменений 'ландаафтов и рекомендовать оптимальные сроки, масштабы и типы фотопленок для съемок в целях решения инвентаризационных задач (оценки наруиен-ности пастбщ, рекреационной дигрессии лесов.и др.) и задач, нацеленных на выявление однонаправленных изменений ландаафтов. Подчеркнута необходимость накопления в результате наземных ста-цконарга« съемок временных рядов сншков, анализ которых повьпа-

ет достоверность выявления однонаправленных (например, климато-гешшх) изменений, фиксирующихся на серии снимков по опережению или-запаздыванию прохождения подсезонных состояний в различных ландшафтах. . V '.•'.'''■•'

.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с поставленной целью диссертационного исследования получены следующие основные результаты: .

1. В качестве методической .основы организации мониторинга охраняемых высокого'рных 'территорий предложено Изучение целостных приррдных систем - ландшафтов и их структуры, отражающей комплекс природных и антропогенно-природных изменений и определяющей Поуровенное ведение наблюдений., Обоснована программа картографо-азрокосмического мониторинга, опирающаяся на слежение за ландшафтной структурой и ее взаимоотношением с хозяйственной структурой на двух пространственных уровнях (субрегиональном и локальном) в двух, соподчиненных-временных циклах (базовом и оперативном). Разработала методика характеризующегося высокой маневренностью и малой затратностью наземного сезонного стационарного фотографирования как средства оперативного мониторинга и, накопления временных рядов. ' ,

2, Впервые составлена серия из девяти среднемасштабных инвентаризационных карт Национального парка "Приэльбрусье" (ландшафтные, использования земель, степени изменчивости территории, природно-хозяйственного районирования и функционального зонирова ния), всесторонне отражающие нынешнее состояние природно-хозяйст венного комплекса территории.

Выделены.ключевые участки для оперативного цикла мониторинга, которыми являются варианты ландшафтопользования наиболее динамично развивающихся природно-хозяйственных микрорайонов Азау,

Адылсу, Джилысу. ........

Определены физиономичные показатели изменений в базовом цикле мониторинга -'структура использования земель, ее взаимоотношение с ландшафтной структурой и нарушенность ландшафтов» чис-_ ло и распределение вариантов ландшафтопользования. Обоснована периодичность базовых съемок для каждого из трех выделенных типов территории: I год (высокоизменчивые территории), 6-10 лет (сред-неизменчивые), 30-50 лет (низкоизменчивые). Выработаны главные рекомендации по оптимизации природопользования, заключающиеся в реализации схемы функционального зонирования территории парка.

3. Впервые экспериментально выявлена сезонная структура высокогорных ландшафтов, отразившая пространственно-временную неоднородность в прохождении состояний в различных ландшафтах. Установленная зависимость сезонной динамикй оптических свойств, ландшафтов от их сезонной структуры позволила обосновать для съемок информативные сроки, которые учитывают сезонную физиономич-ность на снимках, вертикальной структуры исследуемых природных комплексов; рисунка, образуемого природными комплексами в разных состояниях; характера сезонных смен состояний, природных комплек- • сов. Разработана классификация высокогорных ландшафтов в разных состояниях по их оптическим'свойствам, использованная для обоснования оптимальных типов фотопленок.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Особенности взаимодействия природы и хозяйства Приэль-брусья за последние тридцать лет // Деп. ВИНИТИ. - I? 624 от 25.01.88 - 9 с.

2. Системно-методологический подход к выделению объекта географического мониторинга горных территорий // Деп. ВИНИТИ. -К> 2094~от 30.03.89 - 8 с.

3. Особенности использования природно-ресурсного потенциала высокогорья (на пргаере Приэльбрусья) // -Природно-ресурснчЗ потенциал горни:: районов Кезхпга / Тез.докл. регионально .1. кок- •

......................гл

ференции. - Сочи, 1989, - С. 56.

4. Принципы выбора ключей при организации географического мониторинга горных территорий // Проблемы горного природопользования / Тез.докл. региональной конференции. - Барнаул, 1989. -4.1. - С. 55-57 (в соалт. с И.А.Лабутиной).

5. Использование земель в Приэльбрусье // Весты. Моск. унта, сер. геогр. - 1989. - № 6 - С, 53-57 (в соавт. с. И.А.Лабути-ной и С.В.Ширниной).

6. Изучение возможностей выявления динамики состояний ландшафтов по наземным и аерокосмическим снимкам на примере высокогорья // Вестн. Моек . ун-та, сер, геогр. - 1990.1 № I. - С.53-57,

7. Ландиафтно-фенологические 'наблюдения на лавинном конусе со снежником в высокогорье Центрального Кавказа // География и природные ресурсы, - 1990. - № 3. - С. 147-148.

Авторские карты и картосхемы, предназначенные.для опубликования в атласе Национального парка "Приэльбрусье":

I. Ландшафты Национального парка "Приэльбрусье", масштаб 1:200 ООО; 2. Ландшафты Национального парка "Приэльбрусье", масштаб 1:100 000; 3. Ландаафты ключевого участка "Азау" (карта-схе-ыа, масштаб 1:5 000); 4,. Ландшафты ключевого участка "Азау" 1957г. (карта-схема, масштаб 1:5 000); 5. Использование земель в Приэльбрусье (Баксанская долина), масштаб 1:25 ООО; 6. Использование земель и нарушенность ландшафтов территории Национального парка "Приэльбрусье", масштаб 1:100 ООО; 7. Степень изменчивости территории Национального парка "Приэльбрусье", масштаб 1:200 ООО; 8. Природно-хозяйственное районирование территории Национального парка "Приэльбрусье", масштаб 1:200 ООО; 9. Функциональное зони-1-рование территории Национального парка "Приэльбрусье", масштаб 1:200 ООО,- :: : ''