Ландшафтно-экологическое картографирование для целей сопровождения проектов

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТОПОГРАФО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ И КАРТОГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ
ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Физико-географическая характеристика
2.2 Гидрографические условия
2.3 Геолого-геоморфологическое строение
2.4 Почвенный покров, растительный и животный мир
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Исходные материалы и методика исследований
3.2 Создание тематических карт в ПК MapInfo и ArcGIS. Оцифровка карт в автоматическом режиме в программе Easy Trace
3.3 Результаты исследований
3.4 Рекультивация земель
ГЛАВА 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
...

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТОПОГРАФО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ И КАРТОГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ
ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Физико-географическая характеристика
2.2 Гидрографические условия
2.3 Геолого-геоморфологическое строение
2.4 Почвенный покров, растительный и животный мир
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Исходные материалы и методика исследований
3.2 Создание тематических карт в ПК MapInfo и ArcGIS. Оцифровка карт в автоматическом режиме в программе Easy Trace
3.3 Результаты исследований
3.4 Рекультивация земель
ГЛАВА 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРАВОВЫЕ ОСНОВЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТОПОГРАФО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ И КАРТОГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ
ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Физико-географическая характеристика
2.2 Гидрографические условия
2.3 Геолого-геоморфологическое строение
2.4 Почвенный покров, растительный и животный мир
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Исходные материалы и методика исследований
3.2 Создание тематических карт в ПК MapInfo и ArcGIS. Оцифровка карт в автоматическом режиме в программе Easy Trace
3.3 Результаты исследований
3.4 Рекультивация земель
ГЛАВА 4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Геологическое строение равнины является следствием ее положения на одноименной плите молодой Урало-Сибирской эпипалеозойской платформы в пределах соответствующей ей Западно-Сибирской аккумулятивной равнины (Гвоздецкий Н.А., Михайлов Н.И. Физическая география СССР. 1978).Фундамент перекрыт в стратиграфической последовательности морскими и континентальными осадочными образованиями юрской, меловой, палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем, слагающими мощный (2900—3550 м) мезозойско-кайнозойский платформенный чехол (Гвоздецкий Н.А., Михайлов Н.И. Физическая география СССР, 1978). В рельефе района цикличность процессов молодого морфолитогенеза выразилась формированием системы четвертичных геоморфологических уровней, начиная от низких речных террас и заканчивая наиболее высокими ярусами междуречий (Архипов С. А., Вдовин В. В., Мизеров Б. В., Николаев В. А. Западно-Сибирская равнина, 1970). Изыскиваемый объект лежит ниже 50—60 м над уровнем моря. Рельеф плоскоравнинный, реки протекают в неглубоко врезанных, но широких долинах. В связи с этим территория отличается слабой дренированностью и почти повсеместным распространением озер и болот (Гвоздецкий Н.А., Михайлов Н.И. Физическая география СССР, 1978). Из геологических и инженерно-геологических процессов и явлений наиболее значимыми на территории являются мерзлотные - связанные с процессами сезонного пучения, эрозионные процессы (линейная и боковая эрозия), а также подтопленим территории и заболачиванием.На данной территории криогенное пучение при промерзании сезонно-мерзлого слоя проявляется на всех геоморфологических уровнях. При промерзании грунтов криогенное пучение зависит от сочетания основных факторов, определяющих характер и интенсивность его проявления: состав, свойства и сложение грунтов, их предзимняя влажность и температурный режим промерзания. Криогенное пучение грунтов наиболее активно протекает на заболоченных и обводненных участках всех геоморфологических уровней, сложенных супесчано-суглинистыми отложениями. Неравномерность сезонного пучения вызывает формирование плоских бугров высотой до 1 м или плоско-выпуклых поднятий с высотой не более 0,5-1,0 м (Геокриология СССР. Западная Сибирь / Под ред. Э.Д. Ершова, 1989). Активизация процессов линейной эрозии связана с техногенной деятельностью, нарушением почвенно-растительного покрова, нарушением путей стока талых и паводковых вод. Наиболее интенсивно эрозия проявляется на склонах, где строительство дорог, веток продуктопроводов без учета организации стока талых и ливневых вод может привести к образованию промоин, росту оврагов и нарушению функционирования инженерных объектов.Боковая эрозия связана с переработкой берегов рек и ручьев, процесс резко ускоряется при нарушении естественной береговой линии, ошибок при проведении берегоукрепительных мероприятий. Наиболее интенсивно процессы береговой эрозии проходят в паводковый период интенсивного снеготаяния.Заболачивание и подтопление территории. Образование и распространение болот обусловлено для исследуемого района геолого-геоморфологическими факторами: литологическим составом пород, условиями осадконакопления, выравненностью рельефа и лишь во вторую очередь климатической зональностью. Процессы заболачивания сопровождаются образованием биогенных отложений: торфа и сапропелей (Телицын В.Л. Болота Восточного Зауралья: Геоэкологические основы оптимизации природопользования, 2002).Процессы подтопления территории активизируются при перекрытии как поверхностного, так и подземного стока при строительстве автодорог и продуктопроводов. Чему способствует выровненная поверхность, широко распространенная в пределах описываемой территории. Процессы подтопления территории в дальнейшем могут привести к активизации процессов заболачивания и криогенного пучения.В теплый период года в приповерхностной части разреза возможна активизация процессов переувлажнения. Строительство без должной инженерной подготовки территории может активизировать инженерно-геологические процессы и повлечь нарушение эксплуатации сооружений. Плоская ровная поверхность земли, залегание с поверхности мощных торфяных отложений, наличие под ними глинистых грунтов с низкими фильтрационными свойствами может активизировать техногенные процессы, связанные с переувлажнением и затоплением территории. Нарушение снежного покрова при инженерной деятельности и наличие на данной территории сильнопучинистых грунтов будет способствовать активизации процессов морозного пучения (Телицын В.Л., Набоков А.В. Геодинамика и строительство в условиях платформенных областей, 2013). Почвенный покров, растительный и животный мирВ районе исследований материнские породы разнообразны по происхождению: ледниковые, морские, речные, озерные. Это преимущественно песчаные, песчано-глинистые, суглинистые и торфяные. На них располагаются подзолистые, подзолисто-глеевые и дерново-подзолистые почвы. За исключением дерново-подзолистых, эти почвы отличаются небольшой мощностью перегнойного горизонта и незначительным – всего 2 – 3 % - содержанием гумуса. При увеличении термических ресурсов в почвообразовании возрастает и роль переувлажнения. С ним связано формирование подзолисто-болотных и торфяно-болотных почв, которые широко распространены по территории. Под соломенно-желтым слоем отмерших мхов (очеса) расположен торфяной горизонт бурого цвета. Он на глубине 60 – 120 см подстилается мокрым вязким глеевым горизонтом. Эти почвы имеют сильнокислую реакцию среды, низкое содержание азота, фосфора, калия. Массивы этих почв встречаются в центральных частях верховых болот водоразделов. Торфяные болотные низинные почвы формируются в условиях притока грунтовых вод на приозерных и речных террасах. Под торфяным коричнево-бурым горизонтом мощностью 30 – 100 см и более следует гумусовый оглеенный водонасыщенный и минеральный глеевый горизонты(Бакулин В.В, Козин В.В. География Тюменской области, 1996). Основная особенность географии почв района – резкая контрастность почвенного покрова узких приречных дренированных территорий и заболоченных плоских междуречий и повышенный гидроморфизм почв (Хренов В.Я. Почвы Тюменской области / В.Я.Хренов Словарь-справочник, 2002). На территории участка почвенный покров формируется, в основном, под влиянием следующих основных почвообразовательных процессов: подзолистого, болотного и аллювиального. Соответственно к основным генетическим типам почв на территории изысканий относятся: дерново-подзолистые, подзолистые, торфяно-болотные и аллювиальные.Болотные и лесные ландшафты являются преобладающими на данной территории (Карта-врезка. Фитоклимат Западно-Сибирской равнины. М 1:12 500 000).Район относится к геоботанической подзоне средней тайги (Карта-врезка. Геоботаническое районирование Западно-Сибирской равнины. М 1:12 500 000). Широко распространена следующая растительность: сосновые, елово-березовые, елово-кедровые, кедровые леса, а также кустарничковая и сфагновая растительность (Карта растительность Западно-Сибирской равнины. М 1:1 500 000). Высота густых древостоев достигает 17 – 20 м (кедров до 25 – 28 м), диаметр стволов – 30 – 50 см. Это объясняется благоприятными лесорастительными свойствами талых суглинистых и песчаных грунтов (Бакулин В.В, Козин В.В. География Тюменской области, 1996). Болотные комплексы представлены грядами и буграми высотой 0,8 – 1,2 м. Грядово-мочажинные болота покрыты сплошным мягким ковром сфагновых мхов. Над ними возвышаются кустики кассандры, андромеды, брусники. Ближе к труднопроходимым низинным мочажинам располагается клюква, осока, пушица, росинка. Мочажины заняты сфагнумом, андромедой, осоками. На плоско-бугристых болотах произрастает угнетенная сосна. Высота ее редко превышает – 5 – 8 м. Такую высоту деревья имеют в возрасте 80 – 90 лет. Облесенные сосной верховые болота получили названия рямов (Бакулин В.В, Козин В.В. География Тюменской области, 1996).В приречных хорошодренированных участках развиты темнохвойные пихтово-еловые, кедрово-пихтовые с зеленомошным напочвенным покровом. По песчаным террасам рек сосновые боры, иногда на надпойменных террасах встречаются чистые кедрачи (Физико-географическое районирование Тюменской области / Под ред. Н.А. Гвоздецкого, 1973).Животный мир района исследования разнообразен. Наибольшее количество промысловых животных сосредоточено в лесах. Самый типичный обитатель – бурый медведь. Также часто встречается лось. Распространен в тайге и волк. Второй представитель собачьих – лисица. Самый ценный их пушных зверей соболь. Особенно ценятся баргузинский и якутский «кряжи» - подвиды соболя. Они имеют пушистые и шелковистые покровы. Значительное количество баргузинского соболя было завезено в тайгу в 1952 – 160 гг., здесь они хорошо акклиматизировались. Такими же «мигрантами» оказались американская норка, бобры, ондатра. Часто встречается белый песец. Сокращают свою численность выдра, горностай, колонок. Охота на них строго регламентирована. Самый «нелюбимый» зверь тайги – росомаха. Это средних размеров животное (длина тела 80 – 85 см) прекрасно лазит по деревьям, охотится на пушных зверей, ведет изнурительное преследование оленей и нападает даже на лосей. Копытные дикие животные представлены только двумя видами – лосем и оленем. Мир пернатых многочислен. Боровая дичь – тетерев, глухарь и рябчик. Истиные таежники – врановые – кедровка, кукша (ронжа), сойка, ворон. Крайне полезны для сохранения тайги и дятлы. Самый крупный из них, размером с ворону, - черный дятел – желна (Бакулин В.В, Козин В.В. География Тюменской области, 1996). ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙИсходные материалы и методика исследованийВажным фактором организации рационального природопользования и устойчивого развития в районах интенсивного освоения ресурсов территории является ландшафтно-экологическое обеспечение, позволяющее учесть структуру и функционально-ценностные особенности природных систем, спланировать хозяйственную деятельность, оптимизировать антропогенные нагрузки и выявить нормы воздействия в условиях дифференцированной ландшафтной среды. Методология ландшафтно-географического (экологического) обеспечения, заключающаяся в изучении и подготовке информации о природных объектах для решения разнообразных народно-хозяйственных задач (Михеев В.С. Ландшафтно-географическое обеспечение комплексных проблем Сибири, 1987; Михеев В.С. Ландшафтный синтез географических знаний. Новосибирск, 2001).Процедура ландшафтно-экологического обеспечения реализуется с помощью методов упорядочения пространственной информации в форме ландшафтной основы территории, представленной картографически и логически (в схеме легенды карты). В связи с развитием геоинформационных (ГИС) технологий принципиально изменился поход к работе с экологической пространственной информацией и созданию ландшафтных карт. Ландшафтные карты представляют собой ландшафтно-экологические информационные системы (ЛЭИС), используемые для обоснования и доказательства в режиме интерпретации географических и экологических знаний, заложенных в ландшафтную карту (Ландшафтно-интерпретационное картографирование / Т.И. Коновалова, Е.П. Бессолицына, И.Н.Владимиров и др. Под ред. А.К. Черкашина, 2005; Марьинских Д. М. Ландшафтно-экологический анализ территории Уренгойского нефтегазоконденсатского месторождения / Афтореф. дис. ... канд. геогр. Наук, 2003; Михеев В.С. Ландшафтный синтез географических знаний, 2001).Ландшафтно-экологические исследования в настоящее время рассматриваются как важнейший метод изучения природно-экологического потенциала территории, учитывающего структуру, функционально-ценностные особенности природных комплексов.Ландшафтно-экологические исследования способствуют соединению пробелов между всеми биологическими и социально-экономическими аспектами природопользования, что позволяет получить необходимую информацию для формирования здоровой и устойчиво сохраняющейся в будущем ландшафтно-экологической среды.Классификационные таксоны, используемые в ландшафтоведами в качестве операционных единиц ландшафтного картографирования, не упорядочены. Нормативная база отсутствует, для классификации используются различные признаки-основания. Система Ф.Н. Милькова (Мильков Ф. Н. Ландшафтная география и вопросы практики, 1966) учитывает три основных направления дифференциации природной среды: региональное, типологическое, парагенетическое. Каждое направление представляет автономный набор единиц для определенных целей: региональный - для районирования, типологический - для картографирования, парагенетический - для системного анализа ландшафтов. Согласно этой системе, таксономические уровни находятся в следующем соподчинении: вариант ландшафтной схемы → группа типов ландшафтов → типы и подтипы ландшафтов → классы и подклассы ландшафтов → род ландшафтов → циклы развития геосистем → серии развития геосистем → подсерии развития геосистем → тип местности вид урочища. В качестве основных единиц картографирования на локальном уровне принимаются таксоны ранга типа местности вида урочищ, объединенные с учетом направленности потоков вещества и энергии в парагенетические комплексы – циклы, серии и подсерии развития геосистем. Основная информация для изучения ландшафтной структуры и ландшафтно-экологического потенциала территории извлекается из космических снимков в процессе ландшафтно-индикационного дешифрирования, опирающегося на тесную взаимосвязь компонентов природных комплексов (ПТК), а также сопредельных ПТК в пространстве и времени. Целям оценки и масштабу картографирования отвечают две классификационно-таксономические единицы типологической группы – тип местности и вид урочища. Тип местности – относительно однородная с точки зрения хозяйственного освоения территория, обладающая присущим только ему сочетанием урочищ. Каждый тип местности складывается из конкретных урочищ. Общие черты их обусловлены местоположением и композицией ландшафтообразующих процессов. Основанием для выделения типов местности служат генетическое и морфологическое сходство формирующих его доминантных и характерных урочищ, тип сочетания литолого-фациальных комплексов и степень дренированности.В обобщенном виде методика картографирования сводится к следующему последовательному ряду операций:1) выделение контуров природных комплексов ландшафтной структуры (видов урочищ) в соответствии с фотоструктурными особенностями космоснимков;2) определение связи видов урочищ с местоположением, дренажем, микрорельефом, растительностью, грунтами и почвами;3) насыщение легенды сведениями о компонентах природных комплексов, данными топографических карт.В качестве источников информации при создании карт были использованы следующие материалы:топографические карты масштаба 1:25 000;космические снимки сервиса Яндекс.карты.3.3 Создание тематических карт в ПК MapInfo и ArcGIS. Оцифровка карт в автоматическом режиме в программе Easy TraceSASPlanet – свободная программа, предназначенная для просмотра и загрузки спутниковых снимков высокого разрешения и обычных карт, представляемых такими сервисами:  Google Earth, Google Maps, Bing Maps, DigitalGlobe, Космоснимки, Яндекс. карты и др (http://sasgis.ru/sasplaneta/).В данной работе использовались снимки с сервиса Яндекс. Карты (рисунок 3).Рисунок 3 – Фрагмент снимка, загруженный с сервиса Яндекс. картыДешифрирование снимка проводилось в ПК MapInfo Professional – географическая информационная система (ГИС), предназначенная для сбора, хранения, отображения, редактирования и анализа пространственных данных. По прямым и косвенным дешифровочным признакам распознавались объекты.Регистрация - первый шаг при подготовке к оцифровке или при первом открытии растра в Maplnfo. Так как снимок был скачен с геопривязкой, то мы этот этап минуемПервым шагом оцифровки было создание границы карты. В качестве границы была построена буферная зона нефтегазопровода (рисунок 4). Рисунок 4 – Построение буферной зоныДля создания электронной карты создавался набор необходимых векторных слоев: ландшафты, гидрография (линейная и полигональная), антропогенные объекты. Для каждого слоя создавались атрибутивные поля, которые в дальнейшем были заполнены необходимой информацией (рисунок 5). Рисунок 5 – Создание структуры векторного слояОцифровка снимка осуществлялась инструментами полигон (для озер, природных ландшафтов) и полилиния (для линейных антропогенных объектов, рек).После того, как все объекты были оцифрованы, заполнялась таблица атрибутов (рисунок 6). Для объектов гидрографии заполнялись поля Тип и Название; для объектов природного ландшафта – Индекс, Вид урочища, Растительность, Почвы, ценность и функции ПТК; для антропогенных объектов – Тип. Рисунок 6 – Заполнение атрибутивной таблицыНа основе данных атрибутивной таблицы происходило создание тематических карт: ландшафтной (приложение А), растительности (приложение Б), почвенной (приложение В), хозяйственной (приложение Г) и природоохранной (приложение Д) ценности и функций ПТК (приложение Е). Каждому значению атрибута присваивался графический символ, с помощью которого все объекты данного типа можно было опознать на карте. После настройки всех тематических слоев создавался Отчёт, в который входило само картографическое изображение и легенда. Отчет был экспортирован в графический формат TIFF.Оцифровка горизонталей производилась в автоматическом режиме в программе Easy Trace. Перед этим топографические карты были привязаны в ПК MapInfo. Затем в Easy Trace были созданы наборы цветов по которым можно было оцифровывать изображение (рисунок 7).Рисунок 7 – Оцифровка карты в автоматическом режиме в программе Easy Trace Затем готовый слой был экспортирован в ArcGIS (рисунок 8), где была построена карта рельефа с помощью инструмента ArcToolBox – создание TIN (приложение Ж).Рисунок 8 – Экспорт слояРезультаты исследованийПроцесс дешифрирования заключается в обнаружении, распознавании и классификации объектов.Обнаружение – это раздельное восприятие элементов (объектов) изображения на снимке без выявления их сущности.Распознавание – это получение целостного обособленного образа и разделение его на элементы с установлением их качественных и количественных характеристик с оценкой полученного образа.Классификация – это выявление сущности общих признаков индивидуальных объектов, переход от индивидуальной характеристики к характеристике обобщенной.Дешифрирование снимков выполняется по прямым и косвенным дешифровочным признакам.Прямыми дешифровочными признаками называют те, которые передаются непосредственно и воспринимаются дешифровщиком по присущим им показателям на снимке. К ним относятся: тон или цвет, форма, размер, структура, текстура и тень.Тон и цвет изображения (относят к оптической группе признаков) — очень важные дешифровочные признаки для распознавания древесных пород.Форму и размер относят к геометрической группе признаков. Форма является важным показателем, так как визуальные наблюдения дешифровщика отмечают именно очертания, формы предметов. Размер изображения – показатель менее определенный, чем форма. Он зависит от габаритов объекта в натуре и масштаба космических снимков. Различают линейные и площадные объекты.Структура (рисунок) – это довольно сложный показатель, объединяющий часто другие прямые признаки, но характеризуется и новыми признаками. Структура признак устойчивый, мало зависящий от условий съемки, а на космических снимках среднего и мелкого масштаба он становится основным. Например, для лесов типична зернистая структура. При характеристике структуры выделяют упорядоченность или неупорядоченность рисунка, вид и геометрические свойства размещения элементов, плотность рисунка, извилистость и протяженность линий.Макро- и микротекстура также используются в качестве прямых дешифровочных признаков. При этом выделяют тон и цвет фона и доминирующих элементов, контрастность, сложность текстуры перехода.Тень является противоречивым дешифровочным признаком. По ней можно обнаружить предмет и определить его параметры.