Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка научно-методических основ комплексного экологического картографирования

ВАК РФ 25.00.33, Картография

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Николаева, Ольга Николаевна

Введение.

1 Современные аспекты состояния природоохранной деятельности и экологического картографирования.

1.1 Краткий исторический очерк развития природоохранной деятельности в России.

1.2 Современное состояние окружающей среды в Российской Федерации и ее влияние на здоровье человека.

1.3 Правовые основы и государственное регулирование природоохранной деятельности в Российской Федерации.

1.4 Основные экологические термины и понятия.

1.5 Современные задачи комплексного экологического картографирования.

1.6 Анализ картографических произведений, посвященных охране природы.

1.6.1 Карта охраны природы Новосибирской области.

1.6.2 Атлас химического и радиоактивного загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных вод, почв, снежного покрова, атмосферных осадков в г. Новосибирске за 1992 г. и 1980 -1992 гг.

1.6.3 Ландшафтно-экологическая карта Бурятской области.

1.6.4 Природохозяйственная карта Эхирит-Булакского района.

1.6.5 Экологическая карта Кемеровской области.

1.6.6 Ландшафтно-экологический план г. Усть-Илимска.

Выводы по первому разделу.

2 Методические основы создания региональных комплексных экологических карт.

2.1 Особенности редактирования и составления комплексных экологических карт.

2.1.1 Сбор источников для составления комплексных экологических карт.

2.1.2 Математическая основа комплексных экологических карт.

2.1.3 Географическая основа комплексных экологических карт.

2.1.4 Тематическое содержание комплексных экологических карт.

2.1.4.1 Картографирование загрязненности воздушного бассейна.

2.1.4.2 Картографирование загрязненных почв.

2.1.4.3 Картографирование загрязненности поверхностных вод.

2.1.4.4 Другие объекты тематического содержания комплексных экологических карт.

2.1.4.5 Примерная легенда комплексной экологической карты.

2.1.5 Методические и технологические вопросы составления комплексных экологических карт.

2.1.6 Редакционно-подготовительные и картосоставительские работы.

2.2 Использование ГИС в экологическом картографировании.

2.2.1 Роль ГИС в экологическом картографировании.

2.2.2 Общая технологическая схема компьютерного создания комплексных экологических карт.

Выводы по второму разделу.

3 Практическая реализация разработанных методических основ составления комплексных экологических карт.

3.1 Региональное комплексное экологическое картографирование.

3.1.1 Программа комплексной экологической карты Искитимского района Новосибирской области.

3.1.1.1 Краткая характеристика экологической обстановки в Иски-тимском районе Новосибирской области.

3.1.1.2 Целевое назначение карты.

3.1.1.3 Математическая основа карты.

3.1.1.4 Общегеографическая основа карты.

3.1.1.5 Тематические элементы содержания карты.

3.1.1.6 Экспериментальные работы.

3.1.1.7 Технология компьютерного создания комплексной экологической карты.

3.1.2 Использование комплексной экологической карты Искитимского района Новосибирской области для целей экологического зонирования.

3.2 Крупномасштабное комплексное экологическое картографирование.

3.2.1 Программа комплексной экологической карты Ленинского района г.Новосибирска.

3.2.1.1 Краткая характеристика экологической обстановки в г. Новосибирске.

3.2.1.2 Целевое назначение карты.

3.2.1.3 Математическая основа карты.

3.2.1.4 Общегеографическая основа карты.

3.2.1.5 Тематическое содержание карты.

3.2.1.6 Технология составления комплексной экологической карты Ленинского района г. Новосибирска.

3.2.2 Использование комплексной экологической карты Ленинского района г. Новосибирска для целей экологического зонирования.

Выводы по третьему разделу.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка научно-методических основ комплексного экологического картографирования"

В текущую эпоху, характеризующуюся стремительным развитием научно-технического прогресса, непременным условием существования и развития цивилизации является глобальное использование природных ресурсов. Это влечет за собой обострение противоречий между производством и естественными экологическими системами, которое выражается в постоянном усилении процессов деградации окружающей среды. Обусловленные техногенной деятельностью деградационные изменения биосферы носят не только количественный (истощение невозобновимых природных ресурсов), но и качественный характер (ухудшение качества природных объектов из-за утраты своих первоначальных естественных свойств). Ввиду происходящих глобальных изменений окружающей среды становится актуальной проблема выживания человечества.

В силу вышеизложенного важной задачей современности становится изучение антропогенно обусловленных экологических процессов, а также их оценка и прогноз дальнейшего развития для целей рационального природопользования и охраны окружающей среды. В решении этой задачи важная роль отводится экологической картографии, разрабатывающей картографическое обеспечение мероприятий, направленных на предупреждение и устранение отрицательных антропогенных воздействий на природу. В становление и развитие этой новой отрасли тематического картографирования большой вклад внесли Аковецкий В. И., Анцыров А. А., Белов С. В., Бгатов В. И., Борисов В. М., Воробьев В. В., Гаджиев И. М., Жуков В. Т., Каплунов В. Я., Касимов Н. С., Лаптев И. П., Маликов Б. Н., Понько В. А., Поярков Б. В., Пурсаков С. И., Ро-танова И. Н., Рыжкова В. А., Соколов О. В., Тикунов В. С., Трофимов А. М. и др.

Экологическое картографирование - достаточно новое научное направление, в котором еще много нерешенных задач. Большинство экологических карт, составляемых в настоящее время, имеют отраслевую направленность, то есть характеризуют экологическое состояние только одного компонента природной среды и, естественно, не могут отразить общую экологическую напряженность исследуемой территории. Кроме того, большинство экологических карт часто составляются без творческого участия картографов и с использованием различных методических подходов, что затрудняет их совместное использование при комплексном решении экологических задач на конкретной территории. Поэтому возникает необходимость создания комплексных экологических карт, которые следует рассматривать как одно из средств передачи человеку объективной информации о пространственном размещении на исследуемой территории источников загрязнения окружающей среды и их влиянии на состояние здоровья населения, проживающего на данной территории. Но ценность комплексной экологической карты не ограничивается только передачей информации; она также дает соответствующим службам возможность анализировать всю систему отображенных на ней объектов и явлений и получать сведения о возможных последствиях отрицательного воздействия человека на окружающую среду и принимать обоснованные решения, направленные на улучшение экологической обстановки на напряженных участках картографируемой территории.

Постановке проблемы комплексного экологического картографирования посвящены научные труды Маликова Б. Н. Однако вопросы практического воплощения методологии отображения результатов сложных взаимодействий человека с окружающей природной средой требуют как проведения более подробных теоретических разработок, так и практической реализации разработанных методов и принципов на примере территорий с различными комплексами антропогенно обусловленных экологических факторов. Поэтому проблема разработки методики создания комплексных экологических карт, необходимых для полноценного анализа современной экологической обстановки в пределах картографируемой территории, является актуальной.

Цель данной работы состоит в разработке научно-методических основ создания комплексных экологических карт.

Для реализации указанной цели были решены следующие задачи:

- разработка основных методологических принципов создания комплексных экологических карт;

- разработка тематического содержания и системы условных обозначений комплексных экологических карт;

- разработка оперативной технологии создания комплексных экологических карт, предусматривающей использование современного компьютерного и программного обеспечения;

- практическая реализация разработанных методических и теоретических положений на примере создания комплексной экологической карты на конкретную территорию.

Для решения вышеперечисленных задач использовались методология системного подхода, способы и приемы картографического метода исследования, современное программное и компьютерное обеспечение.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- впервые разработаны тематическое содержание и легенда комплексных экологических карт различных масштабных групп;

- разработана оперативная технология составления комплексных экологических карт, предусматривающая использование современной компьютерной техники и технологии;

- впервые составлена комплексная экологическая карта Искитимского района Новосибирской области.

Практическая значимость результатов разработок состоит в том, что в комплексе они образуют методику создания комплексных экологических карт, позволяющих решать следующие задачи:

- экологическая оценка территории по различным критериям (с точки зрения риска для здоровья населения, ущерба для естественных ландшафтов и пр.);

- планирование и проведение мероприятий по охране и улучшению состояния окружающей среды;

- использование в качестве информационного обеспечения при проведении экологического мониторинга;

- прогнозирование дальнейшего развития экологической ситуации при различных сценариях техногенного воздействия;

- выявление наиболее загрязненных локальных территорий, являющихся очагами экологической опасности и нуждающихся в срочной экологической реконструкции и постоянном контроле.

Практическая реализация выполненных разработок осуществлялась в рамках научно-исследовательской работы по госбюджетной теме 1. 1. 95. «Разработка методических основ создания региональных комплексных экологических карт и компьютерных моделей», № государственной регистрации 0195.0007123, а также в рамках инициативной научно-исследовательской работы по созданию «Интегральной экологической карты Ленинского района г. Новосибирска». Результаты исследований внедрены в практику природоохранных мероприятий Искитимского районного комитета по земельным ресурсам и землеустройству и Западно-Сибирского Центра мониторинга загрязнения окружающей среды, о чем свидетельствуют акты о внедрении, прилагаемые к диссертационной работе.

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались автором: на международной научно-технической конференции, посвященной 65-летию СГГА - НИИГАиК «Современные проблемы геодезии и оптики», Новосибирск, 1998 г.; на научно-технической конференции, посвященной 90-летию Проворова К. Л., заслуженного работника геодезии и картографии «Геомониторинг на основе современных технологий сбора и обработки информации», Новосибирск, 1999 г.; на научно-технических конференциях преподавателей СГГА в 1998-2001 гг.

Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов и заключения. Список литературы насчитывает 94 наименования отечественных и зарубежных авторов. Общий объем работы составляет 165 страниц, 21 рисунок, 16 таблиц, девять приложений.

Заключение Диссертация по теме "Картография", Николаева, Ольга Николаевна

Выводы по первому разделу

Современное экологическое состояние отдельных регионов Российской Федерации можно охарактеризовать как близкое к критическому. Экологические проблемы приобрели такую глубину, что для их решения необходима консолидация научных, производственных и административных сил российского общества. Для успешного решения экологических проблем необходимы: четкая координация действий всех участников их решения; средство экономичного, подробного и оперативного представления разнородной экологической информации; информационное обеспечение для прогнозирования дальнейших экологических изменений и планирования конкретных природоохранных и реконструктивных мероприятий.

Обеспечить выполнение этих условий позволит использование экологических карт, отражающих хозяйственную деятельность человека и ее влияние на окружающую среду. Но, как показал проведенный нами анализ, имеющиеся на сегодняшний день природоохранные и экологические карты не отвечают в полной мере современным требованиям природоохранной деятельности и способствуют решению лишь частных экологических задач. Комплексные экологические карты, характеризующие все многообразие техногенно обусловленных экологических факторов, имеющихся в пределах картографируемой территории, являются более эффективным обеспечением для решения экологических проблем административных субъектов и крупных промышленных центров.

2 Методические основы создания региональных комплексных экологических карт

2.1 Особенности редактирования и составления комплексных экологических карт

2.1.1 Сбор источников для составления комплексных экологических карт

Научный уровень и степень достоверности любой тематической карты зависит от качества и полноты собранного материала. В связи с этим сбор, изучение и обработка материалов для составления отраслевых и комплексных экологических карт должны выполняться с высокой степенью ответственности авторов проектируемой карты. Поэтому, приступая к сбору материала, автор совместно с редактором, руководствуясь целевым назначением карты, должен определить - какие материалы и в каком виде необходимы для составления проектируемой карты, составить их перечень и установить степень подробности отображения каждого объекта тематического содержания.

Все объекты, подлежащие картографированию и имеющие рассредоточенный характер, должны иметь точный адрес - то есть должно быть точно определено их местоположение относительно географических и социально-экономических объектов картографируемой территории. Материалы, характеризующие качественное и количественное состояние объектов и явлений тематического содержания, должны быть полноценными и однородными для всей картографируемой территории и иметь одинаковую степень достоверности. Все источники, используемые при составлении карты, должны быть приурочены к одному определенному периоду времени.

При составлении экологических карт привлекаются материалы трех видов: картографические, статистические, литературные.

Картографические материалы используются для составления элементов географической основы и тематической нагрузки. В качестве основного картографического материала для составления географической основы проектируемой экологической карты целесообразно использовать уже изданную общегеографическую карту на данную территорию. Для составления тематической нагрузки в качестве картографических материалов следует использовать отраслевые экологические карты (карта загрязнения почв тяжелыми металлами, карта загрязнения воздушного бассейна, карта радиоактивного загрязнения и др.), составляемые различными организациями по профилю их деятельности. Основными исходными материалами для картографирования качества поверхностных вод также являются отчетные данные и картосхемы, составленные экологической службой. Объекты гидрогеологии и тектоники наносятся на экологическую карту с тектонических и гидрогеологических карт. Кроме вышеперечисленных картографических материалов, могут использоваться материалы аэрокосмических съемок разных видов.

Статистические материалы по теме картографирования следует брать только из официальных статистических документов, составленных соответствующими службами (например, ежегодные (годовые) отчеты о состоянии природной среды в Российской Федерации).

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Николаева, Ольга Николаевна, Новосибирск

1. Кроме автомобильных дорог на экологических картах необходимо показывать все железные дороги с подразделением их по виду тяги, числу путей и ширине колеи.

2. Рельеф на комплексных экологических картах может быть отображен горизонталями или одними высотными отметками. Выбор способа определяется типом рельефа картографируемой территории и целевым назначением проектируемой карты.

3. Сложность и разнообразие содержания комплексных экологических карт обусловливает необходимость использования в процессе их создания всех существующих способов картографического изображения.

4. Линейные условные знаки, различные по цвету, рисунку и ширине, могут использоваться на комплексной экологической карте для показа границ ареалов загрязнения почв, тектонических разломов, нефте- и газопроводов.

5. Знаки движения могут использоваться для отображения направления дальнейшего распространения отрицательных экологических процессов.21.4.1 Картографирование загрязненности воздушного бассейна

6. Для получения систематизированной информации о загрязнении воздушного бассейна одинаково важны и расчетные методы, и экспериментальные данные (результаты регулярных наблюдений за загрязнением атмосферы).

7. Для отображения промышленных центров на региональной комплексной экологической карте предлагается использовать способ значков, в частности -круглый структурный значок, показанный на рисунке 3.

8. Рисунок 3 Условный знак промышленного центра

9. Рисунок 4 Роза ветров в пункте А Рисунок 5 - Антироза ветров в пункте А

10. Рисунок 6 Совмещенный структурный знак промышленного центра и антирозы ветров.