Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Региональный геосистемный мониторинг в зоне пустынь на основе дистанционныхметодов

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Региональный геосистемный мониторинг в зоне пустынь на основе дистанционныхметодов"

? з ая 9$

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 911. 5: 528. 8 (575. 4) БАБАЕВ АМАНКЛЫЧ

Региональный геосистемный мониторинг в зоне пустынь на основе дистанционных

методов

11. 00. 11. - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Ленинград—1991

Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени Институте пустынь Академии наук Туркменской ССР.

Научный консультант: —доктор биологических наук,

академик АН ТССР Н. Г. ХАРИН

Официальные оппоненты: —доктор географических наук, профессор В. А. НИКОЛАЕВ

—доктор географических наук Н. В. СКУБЛОВА —доктор географических наук А. С. ВИКТОРОВ

Ведущая организация—Институт географии

Академии наук Казахской ССР.

Защита диссертации состоится « 19Л£ г. в « ¿Г »ч. на заседании специализированного совета Д 063.57.42 по защите диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук при Ленинградском государственном университете по адресу: 199178, г. Ленинград, В. О., 10-я линия, д. 33, ауд.74.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. А. М. Горького Ленинградского государс гвенного университета. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения просьба направлять по указанному адресу ученому секретарю.

Автореферат разослан "

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат географических паук

Г. И. МОСОЛОВА

ВВЕДЕНИЕ уальяость теш. Б процессе многовекового воздействия чело-

•Г'ОКПД

Отделу сертацргг

века на'геосистемы в зоне пустынь происходили и особенно в настоящее время"происходят значительные изменения природных условий к ресурсов, приведшие к вознякнозеа® различных.порой нежелательных процессов. Хрупкие геосистемы пустынь при чрезмерном антропогенном воздействии быстро разрушаются, восстановление их очень затруднено, стоит очень дорого и не всегда возможно.

Слоглвпаяся к настоящему времена экологическая ситуация в зоне пустынь требует не только своевременного выявления и изучения происходящих процессов, но и разработки географических прогнозов и природоохранных мероприятий с целью управления ш. Осуществление на-учннх исследований з таком плане возможно только при сравнительном анализе всех этапов развития геосистем, в тем числе исторического. Это позволит определить характер и .масштабность взаимодействий общества и природы в презлом к настоящем, разработать прогнозы на Судуцев. Такуа задачу мо.-эт рэпать разработка и внедрение системы регионального геосистемного мониторинга. Вое эта вопросы до настоящего времени остаются слаборазработанншга. Мало уделяется внимания жсторико-географзческому анализу динамики геосистем, практически зе разработаны вопросы сравнительной исторической картографии воз-хействия человека на природную среду, которые являются основой ооо-гавления географических прогнозов развития геосистем.

Составной частью регионального геосистемного мониторинга яв-мвтея дистанционные методы, которые обеспечивают получение оператав-юЗ и детальной иа|)ормации о различных состояниях геосистем, что шляется основой своевременного планированая, проектирования и практического осуществления природоохранных мероприятий.

Цель и задачи исследований - разработка научных основ рэгяо-

нального геосистемного аэрокосмического мониторинга воздействия человека н^природную среду пустынь для целей географического прогнозирования и охраны природа.

В процессе исследований разрабатывались следующие задачи:

I Разработка основных положений регионального исгорико-гео- . графического анализа динамики геосистем пустынь и научно-методпчес-ких положений сравнительной исторической картографии воздействия человека на природную среду.

2. Разработка классификации антропогенных процессов и современных геосистем пустынь применительно к целям геосистемного аэрокосмического мониторинга.

3. Разработка методических основ дешифрирования аэрокосмических снимков как основного метода изучения и картографирования динамики геосистем пустынь.

4. Оценка пространственно-временной динамики геосистем пустынь ва базе количественной обработки аэрокосмической информации.

5. Определение возможностей использования результатов регионального геосистемного аэрокосмического мониторинга для географического прогнозирования и разработки природоохранных мероприятий.

6. Разработка научных основ и организационной структуры геосистемного аэрокосметеского мониторинга.

Исходный материал. В процессе исследований проанализирован Е обобщены материалы по различным аспектам геосистемного мониторинга, проведены дешифрирование различных материалов аэрокосмпческих съемок и их полевой контроль. Исследования выполнялись на территории Туркменской ССР, где методами полевого профилирования и пробных площадей схвачены практически все геосистемы пустынь.

Под руководство;.! и при непосредственном участии автора провэ-дезы полевые экспериментальные работы по изучении динамики геосистем под влиянием ирригационных сооружений в районах 1-й очереди Каракум-

4

ского канала, Тедаенского и Мургабского оазисов и Подгорной равнины Копетдага (1970-1982 гг.). Влияние природных процессов и выпаса на изменение геосистем изучалось в Центральных Каракумах (1975-1982гг.), древнеантропогенные геосистемы в районе Юго-Западного Туркменистана (1972, 1977г.г.) и на Подгорной равнине Копетдага (19Б5-1987гг.).

Кроме того, з работе использованы литературные источники а фондовые материалы различных организаций.

Методика исследований заключалась з дешифрировании разлившее аэрокссммческкх снимков и в полевом контроле результатов интерпретации. Использовались общегсогра$дческиэ, индикационные, картографические, сравнительные. оценочные и историко-археологические методы, эргодаческиЗ и ахтуалпсгическяй подходи. ,Методические исследования автора состояли з разработке историко-географического аэро-космпческого метода оценки и картографирования воздействия человека на природную среду, научно-методического подхода прогнозирования развития геосистем.

Применение перечисленных методов позволило оценить состояние геосистем в различные лериоды голоценозоЗ эпохи и составить серил тематических карт с элементами прогноза л требуемых природоохранных мероприятий.

Научная новизна. Б результате наших исследования,разработаны основные положения нового научного направления - сравнительной исторической картографии воздействия человека на природнув среду. В основу рассматриваемого научно-методического подхода положены разработка автора в области теории и методики дешифрирования материалов зэроносыических съемок и предложенные ям принципы периодизации голоценов ой эпохи в зависимости от изменений геосистем под влиянием эстественных и особенно антропогенных факторов.

Вперше для территории Туркменистана проведен историко-гао-^рафаческий анализ динамики геосистем з голоцене. Выявлены поторико-

географические срезы голоцена в зоне пустынь и прослежена пространственно-временная динамика геосистем. Впервые разработаны и составлены сравнительные карты изменений геосистем пустынь под воздействием хозяйственной деятельности человека по выделенным срезам голоцена.

Разработана классификация процессов антропогенных преобразований пустынь, учитывающая особенности природных условий и характер ■ хозяйственной деятельности человека. Составлена универсальная классификация оценки степени воздействия человека на природную среду пустынь, характеризующая состояние геосистем в различных историко-географических срезах голоцена, и методика их дешифрирования по аэрокосмическим снимкам.

Обосновано место и роль дистанционных методов в системе регионального мониторинга воздействия человека на природную среду пустынь, разработаны основные требования к проведению аэрокосмических сьзаок применительно к целям геосистемного мониторинга. Выявлены и изучены основные индикаторы динамики геосистем под воздействием антропогенного фактора, составлены эталоны и дешкфровочные ключи, получены качественные и количественные оценка, отражающие глубину и ыаситабность антропогенных воздействий на природную среду на локальном и региональном уровне. Впервые прозеден региональный геосистемный аэрокосмический мониторинг на уровне физико-географического района, являвшийся методической основой прогнозирования геосистем и разработки природоохранных мероприятий.

Предложена функциональная и структурная схема организации и осуществления регионального геосистемного мониторинга на основа применения дистанционных методов.

Предметом, .защиты являются:

- региональный историко-геохрафический анализ динамики геосистем пустынь как результата взаимодействия природы и общества в го-

6

лоцено;

- принципы и методы сравнительной исторической картографии воздействия человека на природную среду пустынь;

- классификация антропогенных процессов и современных геосистем пустынь;

- методы дешифрирования материалов аэрокосипческих съемок, особенно повторных, представляющие собой многоуровоннкй анализ моделей геосистем и их цростракственно-зременЕой дивамзаи;

- выявление и оценка антропогенной динамики геосистем пустынь на основе дистанционных методов для целей прогнозно-природоохранного картографирования;

- научные основы регионального геосистемного аэрокосмического мониторинга.

Практическое значение работ;!. На основе полученных в диссертационной работе результатов и рекомендаций практически возможны организация и осуществление региональной систеш геосистемного мониторинга в зоне пустынь на основа дистанционных методов. Получаемая при осуществлении рассматриваемой скстеш полноценная и объективная информация может быть использована для высокоэффективного проведения природоохранных мероприятий, рационального использования природных ресурсов пустынь и позволяет: -

- определить прошлое и современное состояние природной среды пустынь, выявить тенденцию их развития и прогнозировать изменение геосистем под влиянием хозяйственной деятельности человека;

- провести учет и количественную оценку антропогенного воздействия на природную сроду, на основе которых разработать рациональные методы освоения пустынь;

- выявить и картографировать неблагоприятные процессы и явления, развизащяеея при различных видах хозяйственной деятельности человека.

Применение дистанционных методов в решении указанных задач обеспечивает:

- Еовьшение качества и оперативности получаемой информации о состоянии природной среда различных регионов пустынь;

- сокращение затрат времени и средств на проведение научно-исследовательских и изыскательских работ.

Диссертационная работа является результатом 20-л летних исследований, проведенных автором в рамках общесоюзной проблемы "Комплексное изучение взаимодействий природной среды и хозяйственной деятельности общества (общегеографическке исследования)", общесоюзной программы "Космос" - "Разработать и внедрить аэрокосмические метода изучения природных ресурсов для решения народнохозяйственных задач" г межреспубликанской проблемы "Комплексное изучение, освоение и преобразование пустынь Средней Азии и Казахстана".

Полученные результаты диссертационной работы вошли в следующие темы плана научно-исследовательских работ Института пустынь АН ТССР: "Разработка аэрометодов для изучения природных ресурсов и районирования пустынь Средней Азии" (1970г.)", "Разработка методики дешифрирования по аэроснимкам основных типов растительности Туркменистана" (1373г.), "Аэрофотографическое эталонирование природных комплексов пустынь Туркменистана" (1975г.), "Применение дистанционных методов для изучения динамики природных процессов в зоне пустынь" (1980г., госрегистрация № 770033793); "Применение дистанционных методов для изучения изменений природных условий пустынь под воздействием антропогенных факторов" (1Э85г.р госрегистрация & 81024950), задания- ГОЛ СССР 02.03.С5.Н. "Разработать методы комплексного изучения динамики геосистем при помощи средств дистанционного зондирования Земли" (1Э9Сг., госрегистрация & 01860035289).

Внедрение •результатов работы. Научные разработки, положенные в оснозу диссертации, внедрены и практически используются' Институтом

8

"Туркменгипрозем" при составлении карты пастбищ Туркменской ССР в масштабе 1:100 ООО - 1:200 ООО. Автор непосредственно участвовал в составлении карт пастбищ Красноводского и Кировского районов в масштабе 1:100 ООО, Марийской области зуркменской ССР в масштабе 1:200 ООО п Пзстбшлной зоны (0,5 млн.га Ливийской Арабской Джамахирии в масштабе 1:50 ООО. Все карты составлены с использованием аэрокосмических снимков.

В течение 10 лет (IS76-I985 гг.) на договорных началах автором проводились исследования по изучении условий проходимости различных ландшафтов зоны пустынь, результаты которых внедрялись во ВНШГранс-маа (г.Ленинград) и используются в проектных разработках транспортных кашн, при планировании их испытаний и эксплуатации.

Результаты работ использовались такгге при составлении ".Методических основ изучения и картографирования процессов опустынивания", "Методических указаний по камеральному с оставлен: па карт пастбищ в зоне пустынь с применением космических снимков", которые переданы заинтересованным проектным и производственным организациям, в том числе ФАО. Эта методика использовалась такзе при составлении карты опустынивания аридных территорий КНР,. в 'исследовании которых участвовал автор рассматриваемой диссертации.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсудцены на следующих конференциях и совещаниях: Всесоюзная научная конференция по комплексному изучении и освоении пустынных территорий СССР (Ашхабад, 1976), Научная конференция Туркменского географического общества (Ашхабад, 1977), Международная конференция по альтернативным проблемам освоения пусаань ( г.Сакраменто, США, 1977), П Всесоюзная конференция "Человек в окрукащая среда"(Ленинград, 1977), П Научная конференция по охране природа Туркменской ССР (Аихабад, 1981), Международный симпозиум по фотограмметрии и использованию космических методов (г.Тулуза .Сранцяя, 1982), I Все-

союзное совещание по космической антропоэкологии (Новосибирск,1982), I Всесоюзная конференция "Ечосфера и климат по данным космических исследований" СБаку, 1982), Всесоюзная конференция "Сельскохозяйственное освоение песков и песчаных земель аридных территорий СССР" (Ашхабад, 1984), У Всесоюзная научная конференция по комплексному изучению и освоению пустынных территорий СССР (Ашхабад,1986), Всесоюзная конференция "Космические методы изучения биосферы" (Звенигород, 1988), Всесоюзная конференция по тематической картографии (1енин1рад, 1991).

публикации. По теме диссертации опубликовано 53 научных работ, в том числе 2 монохрафии.

Структура работы. Диссертация, состоящая из введения, 7 глав и выводов, изложена на 436 страницах машинописного текста, включает 49 таблиц, 65 рисунков и библиографии из 366 наименований.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ АНШПОГЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ГЕОСИСТЕМ ПУСТЫНЬ. Оценка состояния проблемы включает анализ вопросов изучения изменений геосистем под воздействием антропогенных факторов ж дешифрирования материалов аэрокосмических съемок, используемого в качестве основного метода при решении задач мониторинга окружающей среды.

Закономерности изменений природной среды под влиянием антропогенных факторов огмечалиоь в трудах известных ученых В.В.Докучаева (1936), А.И.Воейкова (1949), В.И.Вернадского (1957), впервые выдвинувших проблему активного преобразования природы под воздействием человека.

В последующем, благодаря разработкам ведущих советских учеши, созданы теоретические и методические основы проблемы изучения изменений природной среды (Арманд, 1975; Виноградов, 1981; Герасимов, 1975, 1976,1982,1985; Еекулин, 1972; Кзраэль,1284; Исаченко, 1965, 1980; Калесник, 1970; Котлов, 1978; Мальков, 1973; Николаев,1979;

Петров, 1973; Преображенский, 1966; Стонов, 1966; Солнцев, 1962; Сочава, 1974, 1978).

ВаяноЗ задачей проблемы антропогенных изменений природной среды является разработка исторических ее аспектоз (Герасимов, 1985; £екулта, 1972; Николзев, 1985). Большое значение для изучения исторических ландпафтоз имеют работы Л.Н.Гумилева (1968, 1972,1977), совершенно справедливо считающего этнос индикатором динамического состояния геосистем s прошлом. Однако исторические аспекты динамики геосистем, особенно раздел картограазгровэ-гия былого состояли геосистем, не подучили должного развития. До настоящего времени нет карт антропогенных изменений геосистем пустынных территорий. Без знания истории формирования геосистем в прошлом невозмотло изучить современное их состояние и составить тренда далънейппх изменений.

В последние годы, в связи с активным хозяйственным освоением пустынных территорий, определенный разках получили исследования по изучении изменений пустынных ландшафтов (Абдулкасимов, 1983; Арна-гельдыев, Костюковский, 1985; Бабаев, Добрпн, 1978; Граве, 1974, 1976, ISSQ; Залетаев, 1987, Прицепа, 1386; Рафиков и др., 1988; Харин и др., I9S6; Чпгзрклн, I9P4), его компонентов - почв (Граве, Костюченко, 1975; Еурбердаев, 1970), рельефа (Ходааев, 1963), растительности (Бижанова, Курочкина, 1989; Курочкина а др.,1983; Нечаева и др., 1979),.

. Бри изучении и картографировании антропогенного воздействия на природную среду пустынь необходимо использование дистанционных методов, позволшдих оперативно изучить быстро протекакцае процессы.

Активная и целенаправленная разработка дистанционных методов в нашей стране началась в послевоенный период, активизировавшись в конце 50- начале 60-х годов, кода с использованием аэрофотоснимков были начаты специальные исследования по изучении прсцоссоз, происходящих под влиянием антропогенных факторов. Первые исследова-

ния в oro.v направлении проведены в районах Куйбышевского, Волгоградского и Цимлянского водохранилищ, где материалы аэрофотосъемки позволили выявить стадии развития процессов во времени, установить их морфологическое строение и картировать их площадное распространение (Баранова и др., 1967).

Аэроландаафтные метода индикации использованы С.В.Викторовым (1973) при изучении процессов, вызываемых хозяйственной деятельностью человека в пустынях. По результатам многолетних исследований автор разработал общие положения данного метода для аридной зоны.

Дальнейшее развитие аэроландшафтные методы индикации получили в трудах А.В.Садова (1976, 1978) и А.Л.Ревзона (1981, 1984). Многолетние исследования в этой области позволили разработать теоретико-методическую основу аэроландшафтного метода, а затем и космофотоин-дакационного анализа.

В период развития аэромотодов (1950-1970 гг.) вышел ряд монографических работ, в которых рассматриваются различные аспекты дешифрирования материалов аэрокосшческих съемок (Альтер, 1966; Викторов, 1966; Виноградов, 1966; Орлов, 1975; Петров, 1963; Петру-сеэич, 1962; Самойлович, 1964; Смирнов, 1967; Харин, 1965). Их разработки в последующем явились методической основой дешифрирования антропогенного воздействия на природную среду.

С развитием космических исследований создалось новое научное направление - космическое землеведение. Основы этого научного направления заложены в трудах Б.В.Виноградова и К.Я.Кондратьева(1971), А.А.Григорьева (1975), К.Я.Кондратьева, А.А.Григорьева (1985), А.В.Сидоренко, К.Я.Кондратьева и А.А.Григорьева (1982).

Основные положения и метода использования космических съемок в изучении антропогенных воздействий на природную среду сформулированы и разработаны Б.В.Виноградовым (1971,1281), А.А.Григорьевым (1985), Л.Е.Смирновым (1976), Н.Г.Хариным (1960).

12

Материалы космических съемок позволили составить различные тематические карты отдельных районов пустынь, выявить и изучить происходящие процессы, определить их интенсивность л разработать мероприятия по охране природы (Бабаев, IS8Q; Викторов, 1986; Виноградов, 1976; Востокова, Скатерщиков, 1980; Бостокова и др., 1982; Граве и др., I9B7; Григорьев, 1987; Грязноза, 1982; Кесь, 1982, 1987; Контобойцеза, Кравцова, 1984; Рафиков и др., 1982; Садов, 1981; Харин, Каленов, 1978; Харин и др., 1979, 1983, IS86). Широкому применению космических методов в изучения природной среды пустынь способствовали созданные в эти годы в Узбекистане и Таджикистане региональные филиалы госцентра "Природа".

В области псторико-геограсЬического анализа материалы аэрокосми-чеоких съемок позволяет решив ряд задач, связанных с "оценкой и картографированием состояния геосистем в различных хронологических срезах голоцена и выявлением их пространственно-временной дикамжт. Практически эти вопросы еще не репены. Имеется некоторый опыт дешифрирования хозяйственных объектов прошлого по аэроснимкам (Андрианов, 1965; Игонин, 1965; Кеоь и др., 1980; Толстов и др.. 1948, 1962) и по космических! снимкам (Виноградов, 1981; Григорьев, I9B5). Разработка этого вопроса обеспечить.интересный материал об опыте природопользования в прошлом, о характере и динамике геосистем, который макно использовать при прогнозировании современных геосистем.

Зарубежный опыт изучения изменений геосистем под влиянием природных и антропогенных факторов выявил вис оку о эффективность применения дистанционных методов в этом важном деле (Aldrich, 1975» Аа-ûerson, Wobber, 1973; Aronoif, Яоез, 1Ьо2\ Ерр, I9Û3; Heusden,I983).

При мониторинге природной среды пустынь зарубежных стран да-станционные методы используются весьма пироко, для чего применяются разнотипные изображения с различтм пространственным разрешением, с последующей автоматизированной обработкой (Baanert, 1973, 1930.)

Приведенный анализ научной литературы показывает, что в настоящее время как в нашей стране, так и за рубежом идет активная разработка дистанционных методов для комплексного изучения и картографирования изменений природной среда. Этому способствуют создание новых типов съемочной аппаратуры, получение более качественных материалов с высока пространственным разрешением и совершенствование методов их обработки. Примером тому служат запуски советских специализированных новых спутников "Ресурс-С1", первого экологического спутника "Космос-1906", французского спутника " Spot ", американского спутника из серии " Landsat" и индийского спутника IRS - I А.

ГЛАВА 2. ТИПЫ И МАТЕРИАЛУ аЗНЖОСМИЧЕСШ СЪЕМОК,ИСПОЛЬЗУЕШЗ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДИНАМИКИ ГЕОСИСТЕМ. При изучении антропогенных изменений в зоне пустынь и их индикаторов особый интерес представляет материалы аэро- и космических фотосъемок, характеризующиеся более высокими разрешающей способностью, измерительными и дешкфровочнкми свойствами, чем материалы других типов съемок.

Аэрофотосъемка (ДОС) - один из основных, лучпе разработанных типов дистанционных съемок. Несмотря на развитие в последние года новых, более оперативных и недорогих видов съемок, она не утратила своего значения. Наоборот, применение аэрофотосъемки в сочетании с другими вицами съемок позволило шире и глубке охватить и изучить комплекс объектов земной поверхности.

Космические фотоснимки (К5С)позволяэт изучать глобальные и региональные изменения, когда по АФС - локальные процессы и явления.

Территория пустынь нашей страны покрыты многократной съемкой с ИСЗ "Метеор-Природа", ДОС "Салют - 4,6,7", "Мир", с ПКК "Сош-12" и "Союз-22". В последнее время космическая информация поступает с первого экологического спутника "Космос-ISGS" и "Ресурс-01". Полученные с них космические снимки имеют многократную повторность и высокую обзорность, содержат большой объем количественных и качеет-

14

венных показателей о различных объектах земной поверхности, что особенно ESJKHD цри изучении динамики геосистем.

Значительные работы по изучению природных ресурсов и экологическому мониторингу с применением космических съемок проводятся в зарубежных странах, особенно в СМ, Франции и Индии.

В системе изучения природных ресурсов Земли (КИРЗ) в США значительное место занимает работа спутников серш " Landsat назначение и технические параметры которых близки к советскому спутнику "Котеор". На последних спутниках "Landsat" установлен; 2 типа оканнеров - M3S (Llultispecfcral Scannor System ) и ТМ (Teaatic Mapper Последний имеет более высокое пространственное разрешение. В наших работах, наряду с советски/,¡и снимками, использованы снимки " landsat ".

В 1966г. запущен французский спутник " SPOT-I ", оборудованный съемочной аппаратурой высокого разрешения - HHV (High resolution visiblo) . Съемки на панхроматической зоне (0,5-0,75 мкм) имеют пространственной разрешение; 1См и многозональная съемка 20м. Каждый кадр охватывает 60x60 км площади (Welch, Eiilors, 198?).

Своеобразные природные условия пустынь предъявляют определенные требования к производству аэрокосшчеекпг съемок для геосистемного мониторинга, обусловленные характером и формам антропогенных изменений, слабой устойчивостью геосистем к различного рода воздействиям, продолжительностью существования различных процессов опустынивания, незначительными геометрическими показателями отдельных индикаторов изменений (растительность и некоторые археологические памятники). В связи с этим решающее значение при геосистемном мониторинге в зоне пустынь имеет выбор оптимальных параметров аэрокосмических съемок, в частности спектрального диапазона, разрешающей способности и интервала повторных съемок.

Д:я аорокосмичоского дюниторинга дивамижи геосистем пустынь наиболее информативной зеной является красная и инфракрасная сблао-

15

ти спектра - 600-700 и 750-850 нм. Дня изучения почвенного по!фова более пригодны зеленая и красная зоны спектрального интервала -500-550 и 600-650 нм. Оптимальны« вариантом спектральных зон для изучения пустынной растительности является 400-500 нм, 400-525 нм и 600-675 нм. Для изучения водных ресурсов целесообразно съемка в инфракрасной зоне - 700-1100 нм.

Учитывая незначительность размеров индикаторов изменений геосистем пустынь, при производстве съемок основное внимание следует уделять показателям разрешающей способности. Для районирования и среднема стта бкого картографирования необходимы снимки крупного разрешения - 30-50м, для детального изучения процессов - не менее -5-Юм.

Чрезвычайная динамичность пустынных геосистем предъявляет высокие требования ж интервалу производства повторных съемок. Для мониторинга стабильных геосистем интервал Ьовторных аэрокосмическкх съемок долхен составлять 10-15 лет. Умереннсдинамичные геосистемы подлежат повторной съемке через 5-10 лет. Свльнодинамичные геосистемы требуют производства повторных съемок каждые 3-5 лет.

Учет этих параметров при производстве оэрокоемяческих съемок повысит эффективность мониторинга окружащей среди пустынь.

ГЛАВА 3. ХтаОНАЛШЙ ИСТОРИКО-ГЕОГРАСИЧЕСЮй АНАЛИЗ .ШИШКИ ГЕОСИСТЕМ ПУСИНЬ. Динамика геосистем пустынь в историческом прошлом, роль и значение в ней человеческого общества до настоящего времени изучены слабо.

Исследование современных црирпдно-хсзяйственшх процессов на основе дистанционных методов, систематизация и обобщенно палеогеографических, палеоклиматических, исторических и археологических данных позволили провести историко-географический анализ, использованный нами для выявления характера и пространственно-временной динамики геосистем пустынь в голоцене. Голоценовая эпоха, определяемая

многими авторами в 10-12 тыс.лет (Кинд, 1976; Ыамедов, 1980; Нейптадт, 1969; Хотлнский, 1969; Gordm, Ponían, 1983; ЬапЪ, 1975, 1977 ), является тем отрезком времени, в течение которого создана та экологическая ситуация, в которой мы сейчас гивем, когда человеческое общество стало хорошо организованным и появились общественно-политические организации (государства), являющиеся основным фактором воздействия на геосистемы и ее динамику.

В голоцене, по мере увеличения населения, развития человеческого общества и орудий груда, антропогенное воздействие на геосистемы постепенно нарастало л в нэп век, век научно-технической революции, приобретало глобальные масштабы.

С методической стороны историно-географическиЗ анализ базируется на актуалистичоских и эргодических подходах. Сни основаны на представлении о существовании в современной природной среде геосистем - аналогов прошлого, о неизменности в общих чертах закономерностей формирования различной степени измененных под влиянием природных к антропогенных факторов геосистем.

3 голоцене на основе собирательства искогн зародились и действуют в настоящее время земледельческое и скотоводческое типы хозяйствования, которые являются основными формами воздействия па природную среду пустынь. Б течение тысячелетий они совершенствовались, многократно росла их масштабность, однако закономерности формирования геосистем под их влиянием остаются неизменными. Это положение позволяет провести аналогию между современными и древними геосистемами.

Количественные показатели земледел-ческого освоения пустынь на примере отдельных древних к исторических оазисов н населеншх пунктов хорошо изучены л оезещена в работах. Б.В.Андрианова (1957,1969), A.C. Кесь и др. (1980), Г.Н.Лксиццной (1963,1970,1978), В.Ы.Массо-на (1957,1964,1571), Б.И.Сарианцдл (1965, 1967), А.П.Толстоза и др.

(1960). Использование этих материалов способствует изучению характера и степени воздействия хозяйственной деятельности человека на геосистемы пустынь по отдельным историко-географическш срезам. Значительную дополнительную информацию моаяо получить по аэрокосмическим снимкам, по которым хорошо распознаются земли древнего орошения, ирригационная сеть, следы древних русел и хозяйственные объекты (археологические памятники, караванные пути). .

Важное место в изучении динамики геосистем занимают вопросы ис-торико-географической периодизации голоценовой эпохи, где выделяются хронологические срезы, в течение которых развитие геосистем обусловливалось определенными факторами. Общие принципы исторяко-гео-графкческой периодизации разработаны В.А.Зубаковым (1968,1976), Ф.Н.Мильковым (1973), В.И.Федоровыы (1985), Н.А.Хотшсккы (1985). Региональные аспекты историко-географпческой периодизации освещены в работах А.Абдулкасимова (1982) и В.А.Николаева (1977).

Анализ и обобщение материалов позволили автору разработать и предлоаить региональную историко-геогрэфкческую периодазацшо голоцена, на примере пустынь Туркменистана, в которой на основе анализа комплекса факторов - климатических изменений, развития материальной культуры человеческого общества - выделаны хронологические срезы динамики геосистем под влиянием антропогенных факторов (табл.1). Периодизация базируется на концепции постепенного неуклонного нарастания антропогенного воздействия на геосистема пустынь на протяжении всей истории голоцена.

Важнейшим комплексным признаком, определяющим динамику геосистем, является степень воздействия человека. Под степенью воздействия человека на природную среду следует понимать качественное и количественное изменение во времени и пространстве отдельно взятых компонентов геосистем ш геосистем в целом, имеюскх различное хозяйственное значение для человека за определенное время. Изучение различных х'еосистеы в историческом и сравнительно-географическом

18

плане показывает, что на территории пустынь мозно выделить геосистемы со следующими степенями воздействия человека: минимальной; умеренной (слабой); предельной (чрезмерной); максимальной (сильной и очень сильной). В пространственном отношении они располагаются в ввде концентрических кругов вокруг центров освоения. По мере удаления от них степень воздействия человека на геосистемы постепенно уменьшается. В диссертации подробно описаны критерии выделения геосистем с различной степень» воздействия человека л особенности их дешифрирования по аэрокосмическим снимкам.

На основе историко-географического анализа наш впервые для аридной зоны разработана структура и содержание легенд и составлена серия карт, в том числе прогнозная, степени воздействия человека па геосистемы пустынь Туркменистана, на установленные хронологические срезы голоцена, которые обобщают региональные данные о состоянии природной среды в прошлом, настоящем п будущем. Карты составлены на основе литоэдафичесяих типов пустынь, которые четко распознаются на аэрокосмических снимках даяе мелких масштабов. Ка повестке дня стоят вопросы максимального насыщения данных типов карт количественными показателями.

Теоретической основой изучения динамики геосистем является классификация ироцессоз как движущей силы происходящих изменений. В зоне пустынь в зависимости от форм хозяйственной деятельности человека встречается огромное разнообразие процессов и явлений, несомненно требующих их систематизации и классификация. Общая классификация физико-географических процессов, обусловленных хозяйственной деятельностью человека, разработана Ф.В.Котловым (1962,1978), А.Л.Ревзоном, А.В.Садовым (1976) и С.В.Бпкторовыы (1970). Регионадь-нне формы воздействия человека на природную среду пустынь Казахстана изучены А.Б.Чигаркшги (1974).

Наиболее важной представляется классификация процессов антрспо-

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ГЕОСИСТЕМ

Этапы развития геосистем в голоцене

_Изменение гоироднкх условий_

по Э.Д.Мамедову! по А.г.гаелв,!по А.В.Ынит-(1982,1984) , А.А.Трушковско-!шкову(Г957) ! му (1962)

Древнейший этап при- 26-12 тыс.лет сухой холодный ыитивного воздействия назад климат климат человека на геосистемы холодный, сухой, пустынь (30-10 тыс. усиление вегро-лет назад) вой эрозии

Древний этап ьишшолъ- плювиальный кли-ного воздействия мат человека на геосистемы пустынь (10-4 тыс.лет назад)

5-3 тыс«лет назад отсут-

У-1У тысячелетия до н.э.

стзие дефтации повышенное увлакнение

Ранний этап слабого воздействия человека на геосистемы пустынь (4 тыс.лет назад-П половина XIX в.н.э.)

Новый этап экстенсивного воздействия человека на геосистемы пустынь (П половина XIX в.- I половина ХХв.)

эпоха

с 3 тысячелетия до н.э.А°наиих пониженной

сухой современный климат с небольшими фазами дней фаза деф- влэгнссги

увлажнения

сухой современный климат

ляцаи

йаза " дефляции

с периодами повышения увлажнения эпоха пониженной влак-ности с периодами повышения увлая-ненкя

Современный этап усиленного воздействия человека на геосистемы пустынь (со П половины XX в.)

сухой современный климат

фаза дефляции эпоха поки-г.аицегося увлажнения

Таблица 1

ПУСТЫНЬ В ГОЛОЦЕНЕ

_Воздействие антропогенных Факторов на геосистемы

материальная • тип хозяйства 'компоненты геосистемы!

| . I ные геосис-ьультура__;_! темы

палеолит охота,собиратель- растительность, гаревые

мезолит сгво.рыбная ловля животный мир

неолит,каменный век,

бронзовый век

железный век,

историческое

время

историческое время

современный период

скотоводство, земледелие, охота

скотоводство земледелие,охота, ремесло

растительность, пастбищные, еивотннй мир, молкооазпс-почвц, ные.селитеб-

поверхдостные воды ные,водные, дорожные, гаревые

растительность, пастбищные, нивотныЗ мир.поч- оазисные, вы,поверхностные селитебные; и грунтовые воды, водные,до-полсзные нскопае- ракныо.карь-ше ерно-отваль-

ные

скотоводство, растительность, пастбищные,

земледелие.цромки- лавотный шр, оазисные, ленность.рыбоводст- почзы, поверх- селитебные, во ностныэ,грунтовые водные,до-

- и подземные воды, родные,карь-полезные ископаемые ерно-отвальные

скотоводство, з емледелие,лро-мыхлепносгь, ри-быводство,рекреация

растительность, пастбищные, япэошй мир.поч- оазисные, ь^,поверхностные, сдлате6те, грунтовые л под- водшв ,до-зеыные воды, полез- рокныо, нке ископаемые, Карьерно-атмосфера отвальные,

рекреационные

генных преобразований геосистем пустынь. Основными таксономическими единицами разработанной нами классификации приняты: класс, группа видов и вид. Класс процессов учитывает основные направления воздействия человека на компоненты геосистем и их изменения (растительность, почвы, рельеф, поверхностные вода, литогенная основа и т.д.). Группа видов процессов выделяется по характеру и причинам, обуславливающим происходящие изменения. Элементарной классификационной единицей является вид процессов, по которым понимаются сами процессы. На основе предложенной классификации выделено 4 класса, 9 групп видов и 55 видов процессов.

Разработанная наш классификация современных геосистем соответствует целям аэрокосмического мониторинга. Она учитывает динамический подход и основана на использовании таких признаков как генезис, возраст, степень антропогенного воздействия и степень измененное™ геосистем. Использование этих признаков позволило выделить на территории Туркменистана 7 типов и 22 подтипа современных геосистем, которые хорошо распознаются на аэрокосмических снимках.

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ ДЕЖРИРОВЛЩЯ И КАРТОГРАФИРОВАНИЯ ИНДИКАТОРОВ ДИНАМИКИ ГЕОСИСТЕМ ПУСТЫНЬ. Как известно, изменения геосистем обусловлены возникновением и развитием различных природных и антропогенных процессов. Однако эти процессы на аэрокосмическкх снимках в большинстве случаев прямого изображения не получают. Поэтому дели-фрирование процессов на аэрокосмичсских снимках ыозшо провеотп только о помощью физионошческих элементов геосистем, так называемых индикаторов процессов или изменений (Викторов, 1971). Основными индикаторами изменений являются рельеф, почвы и растительность, легко реагирующие иа незначительные воздействия и надежно дешифрирующиеся на аэроснимках. Следовательно, изучение динамики "геосистем мокно осуществить на основе дешифрирования и анализа состояния рельефа, почз и особенно растительности, которые четко индицируют активнза-

цшо или консервацию различных природных и антропогенных процессов. Другую группу индикаторов динамики геосистем представляют хозяйственные индикаторы (населенные пункты, орошаемые поля, дорога, каналы, кешодцы и т.д.). Они также достоверно распознаются на аэрокосмических снимках. В связи с этим, в диссертационной работе подробно рассматриваются вопросы дешифрирования указанных индикаторов динамики геосистем.

Для пустынной зоны вопросы камерального дешифрирования, чрезвычайно важные и актуальные, изучены наш на примере дешифрирования растительности, как основного индикатора динамики геосистем.

С целью эффективного использования материалов аэрофотосъемки, оптимального выбора сезонных и технических условий съемки необходимо обобщать и систематизировать дешфровочные признаки и составить эталоны.

Для дешифрирования использованы эталоны двух типов - селективные и дихотомические. Первый тип эталонов представляют собой сте-реограммн (или целые стереопары аэроснимков) с описаниями к ним. Селективные эталоны составляются для каядого опытного участка из расчета полной представленности ""зсех растительных ассоциаций.

Дихотомические эталоны составляются по принципу, применяемому при составлении ботанических определителей. При этом описательную часть могло сократить до минимума, оставив только характерные признаки ка.тдой стадии распознавания объекта. Признаки детализируются до такой степени, чтобы о:га ясно распознавались камеральным путем. В схему не следует включать признаки, плохо распознаваеше по аэроснимкам, в том числе ландшафтные признг: и, выраженные недостаточно ясно.

Дихотомические признаки детализировались по 4 этапам: признаки типов растительности - признаки формаций - признака ассоциаций -признаки растений - эдпфикаторов. Если каждому распознаваемому по

аэроснимка-.! признаку присвоить определенный индекс, мог:но составить схему распознавания дешифровочных признаков. Эта схема покажет, до какой степени детализации могло выполнять камеральное дешифрирование аэроснимков.

Возможности камерального дешифрирования аэроснимков с использованием разработанных эталонов и дихотомических ключей проверены на 3 ключевых участках, расположенных в различных районах Туркменистана, площадью около ICO км кадцьй. На них камеральным способом составлены одноразовые и повторные крупномасштабные геобоганические карты. Точность составленных камеральным путем карт доходила до 30£ от уточненных наземными исследованиями карт.

Последующая обработка полученных материалов проводилась автоматизированным способом в Центре дистанционных методов Аризонского университета (США). Для составления карт динамики нами использована систсмно-базовая географическая аналитическая система 3DRISI разработанная в Кларк университете птага Массачусетс (C2IA). Зга система позволяет получать площадное распределение контуров и провести наложение повторных карт и снимков с целью составления карт динамики. Составленные таким образом карты-динамики опытных участков дали возможность показать, смены состояний геосистем и их количественные показатели (площади, скорости смен), которые являются основой для прогнозного картографирования.

ГЛАВА 5. ИЗУЧЕНИЕ И КАРТОГРАОИРОВАШЕ ПО Ао?0С1К.Ж1 Л0КАШ1СЙ ДИНАМИКИ ИШ1СТЕ.1. Методика дешифрирования к картографирования локально?, динамики геосистем, вызванных природншк процессами, водохозяйственным строительством и пастбищным хозяйством, разрабатывалась на примере ключевых участков, расположенных в зоне Каракумского канала (Юго-Зоеточные Каракумы) и в районе Каракумского стационара Института пустынь (Центральные Каракумы). J1хя децяфркроЕЗния использованы крупноыаептабные панхроматические повторнке аэроснимки

24

(1:5 ООО -1:10 ООО). Интервал повторных съемок составлял 10-13 лот.

Деаэрирование и картографирование по аэроснимкам динамика геосистем позволили получить не только качественные характеристики, но к объективные количественные показатели состояния природной срзды изученшх районов.

Сравнительный анализ двух разновременных крупномасштабных кяът, составленных по материалам повторной аэрофотосъемки (19Б4 и 19771.'.) на район ключевого участка, расположенного в Центральных Каракумг:-:, показал, что для данной территории характерны процессы зарастания песчаных, такырных и такыровидных поверхностей. Кроме пространственных происходят изменения в структуре растительности (смены доминзн-тов). Индикатором начала процесса зарастания барханных песков является селин ( БЪарангог-Ыз кагеИла! ), последующего развития -увеличение густоты селена и появление кандыма (СаШеопит гиЬепз ). При активизации процесса зарастания барханных песков кандым становится здификатором. Таким образом, на основе сравнения повторных аэроснимков можно определить скорость смен растительных группировок. В нашем примерз кандамово-селяновая ассоциация сменилась сели-ново-кандымовой в течение 10-12 лег (табл.2).

Таблица 2

Пространственно-временная динамика растительных группировок Центральных Каракумов по данным повторной аэрофотосъемки

Ассоциация

Шлоцадь группиро- .'Величина изменения !вок. га ;_|_

I 1964г. ! 1977г. ] га ! %

Кандкмово-селиновал на обар-ханеккых вершанах гряд

252,4

Сел£ново-канд1щовая на бар-ханно-бугристых песках вершин гряд

232,8 +232,8 100,00

лзндцмово-сизозо-шхачная на склонах гряд и бугристых

348,4 353,8 +5,4 1,54 25

песках

Продолжение таблицы 2

I : 2 : 3 : 4 : 5

Ьоятгчно-полшно-илачная на

мелкобугристых песках 248,3 254,0 +15,7 6,32

Такыр, почти лишенный расти-

гэльносги 24,5 20,3 -4,2 17,14

Такыр, заросший на 25% 34,8 32,4 -2,4 6,89

Такыр, заросший на 5С% 44,8 18,5 -26,3 58,70

Такцр, заросший более чем на 1Ъ% 49,8 81,8 +32,0 64,25

Исследования показали, что динамика растительности данного района цразвлкется прежде всего в увеличении густоты растительности и закрепления песчаных поверхностей. Это подтверждает мшше о том, что общая тенденция развития природы шной части Центральны:': Караулов направлена на усиление зарзщенносги различных поверхностей. Мскно предполагать, что зги процессы обусловлены увеличением в последние годы количества осадков и в некоторой степени упорядочением хозяйственной деятельности человека путем уыеныветш пастбшдной нагрузки и запрещения рубок кустарников. Установленная тенденция раз-ггтия природы должна быть учтена при проведении народаохозяйствен-1гих мероприятий в данном районе.

Зона Каракумского канала отличается высокой динамичностью. В зависЕыостя от характера и интенсивности процессов наш выделены здесь 3 подзоны: подзона прямого гдцрогенного влияния; подзона техногенного влияния; подзона косвенного гидрогенного влияния. В подзоне косвенного гидрогенного влияния выделены 4 пояса; затопления; заболачивания; сильного подтопления; умеренного подтопления. Разделение зоны канала на подзоны и пояса позволяет выявить некоторые закономерности возникновения и пространствйшого распространения, определить характер и направленность динамических процессов. Выделенные подразделения можно рассматривать в качестве основы для сос-

гавлшгая принципиально новых карт - нарт природных и антропогенных процессов, позволдавдгх оценивать их активность на базе количественной обработки аэрокосмических снимков. Подобные карты служат основой для реализации мероприятий по качественному улучшению земель и охраны природы.

Проведенные на ключевом участке детальные работы дозволили составить карту формирования тугайной растительности а зона первой очереди Каракумского канала. Для этого использованы космические скамки крупного разрешения. Сравнительный анализ нажх и ранее проведенных исследований (Богданова, Костюковский, 1978) показал, что за 20-и летний отрезок времени в зоне канала произошли значительные изменения: сокращены площади водной поверхности около 0,5 раза, причиной чего явились стабилизация фильтрации, заклание крупных озер, вспрям-ление отдельных участков канала, зарастание фильтрационных озер и ликвидация сбросов. Наблюдается тенденция интенсивного увеличения площадей влаголюбивой растительности. С I9S3 по 1985 год ее площади увеличились почти в 3 раза.

Нами разработана методика крупномасштабного картографирования процессов опустынивания с использованием дистанционных методов. Некоторый опыт изучения опустынивания по аэрокосмическим сшшкзм накоплен в СССР и в других странах (Виноградов/ 1976, 1980; Григорьев, 1985; Харин, 1976,1980,1985;. Харлн и др.,1983,1936; Banneart, 1978; Graetz , 1984; Setos , Senger , 1972; Macleod , 1973; Otteroana, Walter, Г.375; Ottomsna , 1981; Sohoch. , 1982).

Динамика процессов опустынивания л ах крупномасштабное картографирование о использованием материалов повторной аэрофотосъемки изучены на примере ключевого участка, расположенного в зоне влияния 1-й очереди Каракумского канала. На карте отражены 4 группы критериев опусгшизания: классы опустынивания, типы опустынивания, притаи опустынивания и улучаекав природной среды. Критериями выделения указанных категорий приняты степень разбитности поверхности

27

песчаного рельефа, наличие дефляционных форм, степень разреженности кустарников, ех якзненность, смены растительных сообществ (табл.3).

Таблица 3

Динамика растительных сообществ песчаной пустыни под влиянием Каракумского канала

Классы изменений ! Растительные ассоциации ФОНОВЫЙ уровень Haloxylan psrsicua - Сагох physodes

Слабое Haloxylon persicua - Сагех physodes - Salsola

soleraatha-Halooharis hispida-Climacoptera 1 anata

Умэрепное На1озгу1са persicun - Karoliaia caspica -

Cares physodes

Сильное Populus prniaosa - ¿lhagt persarun - Taaarix

sp. - Karolinia caspica - Phragnites australií Очень СКЛЬйое íhiacuiteв australis

Анализ повторных карт показал, что в зоне Каракумского канала процессы опуезынкзания пшрокого распространения не получили. Наоборот, едзсь, бследствии проведения канала и последующих изменений природных условий, эти процессы существенным образом ослаблены или прекращены.

¡¿етодика оценки и картографирования опустынивания широко кс-польг^ется в изучении пустынь Средней Азии и зарубежных пустынь (МНР)

ГЛАВА б. ИЗУЧЕНИЕ И КАЛОГРАФШ)ВАШЕ ПО КОСМИЧЕСКИМ СНИЖАМ PSniOHAJbHCÉl ШШШЛ ГЕОСИСТЕМ. Большая обзорность, высокое пространственное разрешение, регулярность получения однотипных повторных изображений делают космические стилки эффективным средством оперативного изучения и картографирования региональной динамики геосистем.

Кетодкка составления по космическим снимкам среднемаситабнкх керт, обеслечшшцах разработку прогнозов и природоохранных мероприятия, разрабатывалась на примере Юго-Западного Туркменистана,

1ельт рек Тедаен и Мургаб.

Особый интерес представляют результата проведенного нами гво-¡истемного азрокосмического мониторинга дельты реки Тедаен как од-юго из наиболее динамичного региона Туркменистана. Анализ динамики геосистем этого региона по историко-географическим срезам показал, reo до строительства Каракумского канала хозяйственное освоение этой ■ерритории в течение тысячелетий носило очаговый и временный характер. Причиной тому являлась трудноосваиваемость геосистем региона ¡следствие паводкового характера реки Тедаен. За это время динамика ■еосистем проходила а основном за счет воздействия природных фак-'оров. Дешифрирование по космически снимкам палэорусея дельты по-:азало высокую изменчивость гидрографической сети в голоцене, что, есомненно, повлияло на динамику геосистем. Антропогенное воздей-тзие на геосистемы было незначительным, хотя определенные попытки СВОС1П1Я территории в историческом прошлом имели место (Лисицына, 963).

Современное состояние геосистем дельты характеризуется высокой инамичностьз, что обусловлено проведением в последние годы иятен-явиых водохозяйственных работ и освоением земель. Иярокомасштаб-ая хозяйственная деятельность человека привела к нарушению в дель-с природного равновесия. Практика ненормированного полива и необес-ечоньость поле;: дренажно-коллекторной сетью явились причиной нару-эния водного баланса в дельте, где приходная часть превосходит асходнуа. Такая обстановка вызвала появление и развитие различных роцесссв, в том числе нежелательных, таких как поднятие уровня рун?озых вод до критической отметки и повышение их минерализации, то привело к заболачиванию и вторичному засолению значительных яосадэй сельскохозяйственных земель.

¡'слользозаннке з ороаении минерализованные воды оазиса с по-элью крупных коллекторов сбрасываются в пески, вызывая отмирание

естественной пустынной растительности л замену ее влаголюбивыми и солелюбивыми тугайными геосистемами, которые не представляют пастбищной ценности.

Б этих условиях необходимо оперативное и комплексное картографирование динамики геосистем с целью прогноза дальнейшего их развития. Для этого нами проведено картографирование геосистем дельт рр.Тедкен и Ыургаб и прилегаиаей территории по повторным космическим снимкам (рисЛ). На основе этих карг составлена карта динамит района, которая показывает изменения площади и скорость смен.

При проведении водохозяйственных мероприятий, наряду со сменами растительных 1рупдировок и изменениями в свойствах почв, происходит улучшение естественной природной среди на значительных площадях (умеренное подтопление). В связи с оптимальным поднятием уровня грунтовых вод (5м) улучшается жизненность и повышаются таксационные показатели пустынной растительности (табл.4). Такая тенденция развития геосистем характерна и для других районов пустынь,где проводятся широкомасштабные водохозяйственные мероприятия.

Таблица 4

Пространственно-временная динамика геосистем дельт . рр.Теджен и Мургаб, га

Геосистемы_1 1976г. ! 1565г._

Затопленные 3350 11250

Осушенные - 1375

Периодически затапливаемые 80975 122650

Сильно подтапливаемые 120275 255475

Умеренно подтапливаемые 475Э75 954900

Для прогнозирования необходимость изучения прошлого и современного состояния геосистем очевидна. Поэтому восстановление географической ситуации прошлого в тесной взаимосвязи с историческим ходом антропогенного воздействия является важным эвеном географического прогноза. Эти цеди достигнуты на основе использования гео-

-30

оэ

Рис. I.

СХЕМАТИЧЕСКИЕ КАРТЫ ИЗМЕНЕНИЙ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА ДЕЛЬТЫ р. ТЕДОЙ В ПЕРИОДЫ: А - 1975 г.; Б - 1979 г.; В - 1982 г.; Г - прогноз

илгиново-янтачно-камкшовая

> *

■х >

культурная растительность обрабатываемых земель

илгипово-янтачкая с черкезом растительность слабо увлажненных участков

V "V V V V

л Лч л,

растительность вдоль сбросов вод и каналов

черкеэово-илачная растительность песков

системного аэрокосмического мониторинга, которая позволяет изучить геосистемы в стадиально-динамическом аспекте, понять закономерности взаимосвязей, происходящих в природе, определить направление и скорость изменений и обеспечивает составление серии карт на изучаемую территорию.

Оперируя лслученными в процессе аэрокосмического мониторинга данными, а также учитывая условия социально-экономического развития региона и материалы плановых и директивных органов, нами составлен прогноз развития геосистем дельт рек Тедаен и Мургаб на бликайазе 20 лет.

За этот период времени здесь значительно расширятся шгоцади ороиаемых земель. Для этих целей в основном будут использованы такырные и гакыровидныэ поверхности. Наиболее удобные для освоения земли находятся в северной и северо-восточной частях дель Тедаена и Мургаба. В дельте Пурга ба эти территории использовались еще в историческом прошлом. В соответствии с увеличением площадей ороиаемых земель намечается построить многочисленные ирригационные и кол-лекторно-дрен&ЯЕые сооружения, вдоль которых будут развиваться тугайные геосистемы, состоящие из тростника, акбаша, янтака, гребен?» ка и др. В концевых участках коллекторов произойдет дальнейшее раз' витие разливов, а вокруг них образование тугайных геосистем. Стдель ше участки такыров и понкаения песчаного рельефа будут затоплены. Однако, со строительством Туркменского объединительного коллектора площади разливов сократятся. На значительных площадях песков и гакы ров повысится уровень залегания грунтовых вод, что приведет к кх за растению г увеличению густоты естественной пустынной растительности а з пониженных участках рельефа.произойдет смена растительности. Северная часть паводкового старого сброса реки Тедаен, вследствие прекращения поступления вод, постепенно начнет усыхать. Признаки усыхания ухе имеются.

Результаты прогнозных оценок развития геосистем рассматриваемого региона могут быть экстраполированы на аналогичные территория, ■аховыми является Подгорная равнина Копетдага и грядово-такырннй омплекс Центральных Каракумов.

Составляемые по космическим снимкам тематические карты обеспе-ивавт основу разработки природоохранных мероприятий.

В условиях пустынной зоны для создания комплексных карг охраны рироды автор предлагает составление следующих базовых карт: совре-энных геосистем, степени воздействия человека на природную среду, 1устынивания и особенно карт динамики геосистем, по которым опре-зляется прогнозное состояние природной среда.

В итоге работ нами разработаны и составлены црогнозно-природо-гранкые карты Юго-Западного Туркменистана и дельт рек Тедаен и ргаб. Рекомендуемые различные мелиорации и природоохранные неприятия составлялись с учетом состояния природной ореда в настоя-е время и возможных ее изменений в будущем. Дифференциация дриро-охранных контуров на карта основана на учете природных особеннос-й геосистем и на однородности предлагаемых природоохранных меро-иятнй.

ГЛАВА 7. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И ОРГАШаАЦИЯ РЕГИОНАЛЬНОГО ГЕОСЙС-ШОГО АЭРОКОСМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА В ЗОНЕ ПУСТЫНЬ. Задачи осу-зтвления мониторинга окрукавдей среды в аридных районах мира зсмотренн на Международной конференции по опустыниванию,прозеден-5 в Найроби в 1Э77г. Конференция рекомендовала создать рвпгональ-1 центры мониторинга опустынивания для территорий, имеющих общпэ »логические условия и одинаковую степень воздействия человека на системы. Для мониторинга опустынивания рекомендовано использо-ь как ухе имеющиеся данные, так и результаты проведенных новых лэдозаюй о применением современных методов, в том числе дистан-нных методов.

Б нашей стране основные положения мониторинга окружающей среды сформулированы Б.В.Виноградовын (1980,1981), И.П.Герасимовым (1975,1982), Ю.А.Изразлеы (1979,1980,1984), В.А.Ковдой (1983) и Ы.Г.Харкным (1980). В мониторинге окружавшей среды выделяется три уровня (Герасимов, 1985): биоэкологический, геоэкологический (геосистемный или природяо-хозяйсгвекный); биосферный. Для изучения

региональных антропогенных изменений более подходящим является гео»

системный мониторинг, объектами которого являются природные и ан-рс погенные геосистемы. Однако опыт проведения регионального мониторпЕ га незначителен (Бородин и др., 1987; Ковда, Керкенцев, 1983).

Одним ез важных разделов комплексного мониторинга окружающей среды является геосистемный аэрокосмическкй мониторинг, который подразумевает изучение динамики геосистем во времени и пространстве для выявления тенденций ш развития под влиянием природных и антропогенных факторов с целью управления ими. Его принципы полностью отвечают интересам комплексного изучения и освоения пустынной зоны СССР или ее отдельных частей. Объектами геосистемного аэрокосмического мониторинга являются сфорлированные в голоценовую эпоху древние, исторические ж современные геосистемы и их компоненты. В связ* с этим выделяются такие подсистемы как палеомониторинг, ретроспективный мониторинг е мониторинг современного состояния.

В организационном плане практическое осуществление системы регионального геооистемного аэрокосмического мониторинга пустынь ССС1 требует создания его регионального центра (РЦ), который должен осуществлять общее руководство работами, координировать деятельное' региональных станций (РС), анализировать и обобщать имеющуюся и вновь получаемую информацию по всей пустынной и полупустынной зоне СССР, создавать единый банк данных. Структурные единицы системы мониторинга (РЦ,РС) ммут быть созданы на базе функционирующих в настоящее враия организаций. В качестве РЦ мониторинга можно предло-

34

ать Институт пустынь АН ГССР, который в настоящее время коорди-:;рует работы по комплексному изучению пустынных территорий СССР, качестве РС могут выступать институты естественного направления зщзных и автономных республик, расположенных в пустынной и иолу-^стынной зоне. Таким образом, РЦ геосистемного мониторинга создает-I по зональному принципу, а РС - по административно-политическому зинципу. В диссертации структура регионального мониторинга подроб-з рассматривается на примере территории Туркменистана.

В последние годы успешное развитие космической техники создало !зу для разработки и использования дистанционных методов на всех ювнях комплексной системы мониторинга окружающей среды.

При интенсивном и масштабном воздействии человека на природную 1еду пустынь происходят быстрые изменения экологической обстановки, ятывать которую можно только при использовании аэрокосмической ¡хнологии. Азрокссшгческда мониторинг должен состоять из грех взашло-салнянцих друг ¿¡руга ступеней; космических съемок, подспутниковой росьемки и наземного контроля. Каддая из этих ступеней должна ыать свои вопросы и иметь соответствующее техническое, методнчес-© и метрологическое обеспечение. Наземный контроль необходим для борочной проверки и уточнения получаемой аэрокоснической инфор-цаи. В ряде случаев эта ступень мониторинга может решить задачи, торкэ нельзя по каким-то причинам решить на цервнх двух ступенях, огообразие задач мониторинга требует применения различных типов рокосмических съемок,

Подстушяпсовые самолетные исследования могут ответить на шо-э вопросы, которые не решаются на первой ступени мониторинга, зративное обнаружение, оконтуривание и измерение различных харак-ристик вновь возникающих антропогенно обусловленные, яроцэссов я г.е:шй требуют как использования полного арсенала современных тэх-ческих средств оптического, Ж и СВЧ диапазонов, так и разработки

35

эффективных "быстродействующих" алгоритмов совместной обработки результатов измерений и набора изображений больших участков земной поверхности, полученных с помощью различной аппаратуры.

Совершенно очевидно, что осуществление комплекса исследований возмокно только при установке на одном самолете различной аппаратуры. При этом будет обеспечена не только синхронность всех видов аэро съемка, но и автоматически будет устранено влияние различий в услови ях съемки, неизбежное цри съемках с разных самолетов в разное вре-и. Задача реыается путем создания многоцельых летающих лабораторий. В нашей стране они созданы на базе самолетов АН-30, ИЛ-18 и других. В принципе на таких самолетах можно разместить аппаратуру для съемок в оптическом, ИК и СВЧ-диацазонах, приборы для сбора и обработки географической информации.

Своевременная, достоверная к высококачественная интерпретация комплексной аэрокосмической информации, полученной с помощь» различных технических средств в широком диапазоне длин волн является чрезвычайно важной для изучения динамики геосистем пустынь и разработки природоохранных мероприятий. Эта задача требует совместных усилий специалистов-различных областей для создания и стандартизации соответствующего методического, метрологического и математического обеспечения с целью использования современных ЭВМ на всех ступенях геосистемного аэрокосмического мониторинга.

ВЫВОДЫ

В результате проведенных исследований решены некоторые теоретические и методические вопросы региональных аспектов мониторинга состояния природной среда на основе дистанционных методов применительно к условиям зоны пустынь.

I. Разработаны основные положения регионального историхо-гео-1рзфического анализа, суть которого заклвчается в изучении харак-

ера и масштабности взаимодействия человека и природы с древнейших ремен до наших дней, являющегося одним из главных механизмов дина-ики геосистем. Необходимость такого пространственно-временного нализа очевидна, ибо без знания истории развития геосистем под лиянием природных и антропогенных факторов невозможно прогнозиро-ать будущее их состояние.

2. Обоснована и предложена схема поэтапного развития геосистем устынь Туркменистана в голоцене, учитывающая комплекс факторов, под лиянием которых скру.гэюцзя природная среда изменена в разной отепв-и. В соответствии с этил выделены следующие этапы изменения гзо-кстем в голоцене:

а) древнейший продолгсительный этап примитивного воздействия еловека на геосистемы пустынь { 10 тыс.и более лет назад);

б) древний этап минимального воздействия человека иа геосис-эмы пустынь (10-4 тыо.лет назад);

в) ранний этап слабого воздействия человека на геосистемы устынь (4 тыо.лет назад - П половина XIX в.н.э.);

г) новый этап. экстенсизного воздействия человека на геосиста-я пустынь ( П половина НХв. - I половина XX в.н.э.).

д) современный этап усиленного воздействия человека на гео-астемы пустынь ( со П половины'XX в.н.э.).

Закономерности нарастающего воздействия человека на природную ?еду носят в целом общий характер для всей аридней-зоны Земли, в зяэи о чем,рассматриваемая схема монет быть использована при изу-знии геосистем других территорий с учетом местных особенностей.

3. Разработаны принципы и методические положения нового науч-зго направления - сравнительной исторической картографии воздей-:вия человека на природную среду. Для чего разработана класоифя-Щд-я пустынь по степени воздействия человека, в основу которой :ло:еаа степень наруиенности структуры геосистем под влиянием

37

антропогенных факторов 2 пригодности для хозяйственного использования. На основе качественной и количественной оценки геосистем предложено выделить следующие степени воздействия человека на природную среду: минимальная; умеренная; предельная и максимальная. Впервые для арвдной зоны разработана структура и содержание легенд и составлена серия карт степени воздействия человека на геосистемы пустынь Туркменистана в установленные исгорико-географические срезы голоцена, в тш числе прогнозная, которые обобщают региональные данные о состоянии природной среды в проалом, настоящем и будущем. Эти карты можно использовать при проведении изыскательских и проектных работ, в прогнозных разработках и для реализации природоохранных мероприятий.

4. Разработана классификация процессов антропогенных преобразований геосистем пустынь. Таксономическими единицами рассматриваемой классификации яаюшгся: класс, труппе, видов, вид. Классы выделяются по формам воздействия антропогенного фактора на геосистемы

и их изменениям, группа видов - по характеру и причинам, обуславливающим происходящие изменения, под видом понимаются сами процессы. Всего выделено 4 класса, S ipynn и 55 видов процессов.

5. Обосновано место и роль дистанционных методов в системе мониторинга состояния природной среды. Быстроменяющаяся природная ситуация в зоне сустннь, происходящая под влиянием активной хозяйственной деятельности человека, а такке труднодоступность и тякелые климатические условия делают дистанционные метода незаменимым средства! их изучения. Аэрокосмический мониторинг, состоящий из трех сзупеней (наземные исследования, подсцутниковая аэросъемка, космическая съемка), позволяет получать объективную, оперативную и регулярную информацию о процессах и изменениях происходящих в геосистемах.

6. Разработаны основные требования к проведению аэрокосмическ

¡ъемок для геосистемного мониторинга. Исследована информативность >азличных аэрокссмических фотоизображений, различающихся по разре-!еншо, обзорности а спектральному интервалу, на основе которого !ыявлены преимущества использования тех или других видов съемок для 'еосистемного анализа в условиях зоны пустынь. Установлено, что для юяиторинга динамики геосистем пустыыь, исходя из продолжительности развития и существования различных процессов, необходимо производ-;тво аэрокосмическах съемок в следующих интервалах:

а) для районов, находящихся под слабым антропогенным воздей-твием, через 10-15 лет;

б) для районов, находящихся под умеренный антропогенным воз-ействием, через 5-10 лет;

в) для районов, находящаяся под сильным антропогенным воздей-твием, через 3-5 лет.

7. Динамичность современных геосистем пустынь в больней степэ-и обусловлена антропогенными факторами, что хорошо прослеживается

районах интенсивного земледельческого, промышленного освоения и резмерного выпаса. .

Основным методом изучения и картографирования современной дп-амют геосистем являлось сопоставление повторных а эр окосмических нимков одной и той не территории, полученных в сопоставимых при-одных и технических условиях съемок.

Проведена автоматизированная обработка повторных аэрокосмичес-их снимков и карг о использованием системно-базовой географической налигической системы ШИЗЗ! и составлены карты динамика геосистем ззличных районов пустынь Туркменистана. Эти карты и леганды к ним гражагот различные состояния геосистем и их количественные показа-зли (изменения площади, скорости смен) и послулили основой для чставления прогнозных карт.

8. Разработана методика крупномасштабного картографирования

процессов опустынивания по материалам аэрофотосъемки, основанная на количественных методах оценки интенсивности процессов опустынивания. Данная методика опробована в аридных регионах СССР и МНР, что позволяет использовать ее. при изучении аналогичных пустынь мира

9. Проведен региональный геосистемный аэрокосмический мониторинг на уровне физико-географического района. Сопряженный анализ палеогеографических, исторических, археологических данных к аэрокосмических снимков, полученных в разные годы, позволил установись характер, масштабность и глубину изменений геосистем,во времени

и пространстве ж на этой основе прогнозировать возможный ход их развития и разработать мероприятия по охране природы. Составлены тематические карты на отдельные регионы пустынь с использованием космических снимков среднего и крупного ра?реаенкя. Рассмотрены принципы составления региональных прогнозно-природоохр&нных карт, которые основываются на использовании материалов карг современных геосистем, степени воздействия человека, распространения неблагоприятных процессов и динамики.

10. Разработаны принципы и организационная структура региональ ного геосистемного мониторинга. Указаны главные проблемы и рассмотрены основные направления геосистемного мониторинга в зоне пустынь. Предложена функциональная и структурная схема,осуществления регионального мониторинга.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЁ ДИССЕРТАЦИИ:

.. Разработка теории и методики комплексного дешифрирования до аэроснимкам пустынь Средней Азии//Сб.¡Итога исследований по МЕЛ. -Ашхабад, Ылым, 1973, С. 36-40 (соавторы Н.Г.Харин, Э.Серхеноз, А.А.Кирильцева, К.Курбанмурадов).

. Методы дешифрирования по аэроснимкам древвсно-кустарниновой растительности пустынь. - Ашхабад; Ылым,1973. - 94с.

. Возрастающая роль аэрометодов в изучении природных ресурсов пустынь//Иробяемы освоения пустынь, 1974, й 4, С.36-40(соавтор Н.Г.Харин).

. Измерение высот деревьев и кустарников пустынь по крупномасштабным аэросшикам/УПроблемы освоения пустынь, 1975, № 3, С.40-45 (соавтор В.Б.Герман).

. Опыт классификации современных ландшафтов пусгннь//Гезисы докладов Всесоюзной научной конференции "Комплексное изучение я освоение пустынь СССР", Ашхабад, Ылым, 2976, С.52-54.

. Дешифрирование по аэроснимкам тугайной раопгтедьносга/Дэзиси докладов научной конференции Турк.географ.об-ва. Ашхабад, Ылым, 1977, С.18-20.

. Change In desert eirvironaeats under huaaa impact // In: International ccaferercs on alternative strategies for desert develop-ir.eat and nonaeemont. - Sacramento, California, USA, 1977 -p. 1310 - IJ2I.

, Альтернативные проблемы освоения пустынь мира//Йроблеш освоения пустынь. 1977, .4 6, С.38-47 (соавторы И-Г.Грингоф, Н.Г.Харин).

, Дешифрирование по аэроснимкам растительности пустынь Западного Туркмекистгна/ТЕоганотеский журнал,1977, J5 12, C.I759-I767 (соавтор Г.С.Каленоз}

¡.Сшт разработки методики изучения и картографирования степени воздействия человека на природную среду пустынь//Тезисы докладов П Всесоюзной конференции "Человек и окрунапцая среда".JI. 1977,

41

С. 136-137.

11. Особенности камерального дешифрирования пустынной растительнос-ти/Д1роблемы освоения пустынь, 1978, Jé 2, С.56-64.

12. Методика изучения по аэроснимкам степени антропогенного воздействия в пустыне/УПроблемы освоения пустынь. 1979, И I, С.65-72.

13. Применение дистанционных методов для картирования зоны влияния Каракумского канала// Проблемы освоения пустынь, I9S0, И 4,

С.45-51.

14. Soil and gecbotanical studies in the Pasture sene of the Socialist Peoples Libyan Arab Joaahiriya. Vol.3. Pastores. "V'/O ""Vnesi torgreklaaa" Tripoli, 1980 - 242 p. (Tn.V. АЪгааov, A.J. Rotar, G.S. Kalencv otc).

15. Использование материалов повторной аэрофотосъемки в системе мониторинга окружающей среды пустынь// Тезисы докладов П научной конференции до охране природы ТССР, Ашхабад, 1981,— С.22-24,

16. Application of remote sensing for preparation of nature conservation naps aid natural processes dynaaics study // Actes du SuEposiua. International de la Society International de la ihoto-grassetry efc Teledetection - Vol.1. - Iculousa, 1982 - p. 651 -659 ( H.G. Kharin).

17. Изучение и прогноз процессов опустынивания по материалам аэро-космяческих съемок// Кн. Шрогноз антропоэкологической ситуации с помощью космических средств. - Л., Наука,1982, - C.I2I-I30 (соавтор Н.Г.Харин).

18. Изучение и картографирование современных ландшафтов пустынь по аэрокосмическвм снимкам// Тезисы докладов I Всесоюзной конференции "Биосфера и климат по данным космических исследовании".

Баку, 1982, C.I2I-I23.

19. Аэрокосмическая технология.в мониторинге природных условий аридной зовы// Броблемы освоения пустынь. 1982, & 6, С.62-64

42

(соавторы Н.Г.Харин, Д.Ф.Бородан).

0. Методические основы изучения и картографирования процессов опустынивания. Ашхабад, Ылым, 1983.'- 105с (соавторы Н.Г.Харин и др.), (переведена на английский язык в 1985г.).

1. Изучение ландшафтов Юго-Западного Туркменистана с использованием дистанционных методов// Проблемы освоения пустынь,1983, й 3, С.47-55 (соавтор А.Магтымов).

2. Использование повторной аэрофотосъемки для изучения динамики пустынной растительности// Проблемы освоения пустынь. 1985, Л 3, С.36-41 (соавтор В.В.Николаев).

¡.Методические указания по камеральному составлению карт пастбищ в зоне пустынь с применением космических снимков. Ашхабад, Ышш, 1984, - 76с. (соавторы Н.Г.Харин и др.). Азрокосмичэский мониторинг песчаных, пустынь при их сельскохозяйственном освоеши/Дезисы докладов Всесоюзной конференции "Сельскохозяйственное освоение песков и песчаных земель аридных территорий СССР". Ашхабад, 1984, С.6-8.

. Использование аэрокомягаеокой информации дяя составления карт охраны природы пустынь// Тезисы докладов П съезда географического общества ТССР. Ашхабад, 1985, С.269-270.

. Изучение динамики природных процессов по материалам повторных агрокосмических съемокУ/Нроблеш освоения пустынь, 1985, В 6, С.13-21.

. Опыт изучения и картографирования изяенений природных условий пустынь по материалам аэрокоамзческих съемок/Экспресс-информация: геодезия, аэросъемка, картография. И., ЦНИИГАяК 17ГК, 1985, вып.5, С.35-37.

. Составление геоботанической и пастбищной карт Лиь.ит по материалам аэрофотосъемки// Сб.; .Аэрокосмические методы изучения природных условий пустынь. Алгаабад, Ылыл, 1986, С.77-91. .

43

29. Ис 1 орико-аэрокосмичес кий геосистемный мониторинг в зоне пустынь// Тезисы У Всесоюзной научной конференции по комплексному изучению, освоению и охраны природы пустынь СССР. Ашхабад, 1986, С.54-55.

30. Аэрокосшческий метод в изучении смен растительности при обводнении пустынь Средней Азии (на примере Каракумского канала)// Тезисы докладов Всесоюзного совещания: "Влияние гидрологического режима на структуру и фракционирование биогеоценозов". Сыктывкар, 1987, С.57-59 (соавтор К.П.Попоз).

31. Региональный геосистемный мониторинг з зоне пустынь на основе дистанционных методов// Тезисы докладов УШ Всесоюзного совета-кия до ландшафтоведенига. - Л.,1988, С.95-97.

32. Применение космических снимков для составления тематических карт ь зоне пустынь// Сб.-.Географическая интерпретация аэрокосмической информации. - Ы., Наука, 1988, С.12-30 (соавторы Н.Г.Харин, Г.С.Каленов).

33. Историко-географический анализ динамики геосистем пустынь// Проблемы освоения пустынь. 1989, № 5, С.18-25.

34. Опыт аэрокосмического мониторинга динамики и прогноза развития пустынных геосистем// Сб.: Космические методы изучения биосферы М.,Наука, 1990, С.37-42.