Изучение экологического состояния территории Большеземельской тундры с использованием методов дистанционного мониторинга

ядер: они образуются за три, четыре года при отсутствии  изоляции,  и  через

10–12 лет при ее наличии (Сумина, 1992).

      Площадки буровых скважин. Нередко в литературе встречаются указания на

то, что нарушения природных экосистем занимают площади гораздо большие,  чем

это  планировалось.  По  мнению  В.П.Гладкова  (1989)  площадь   техногенных

нарушений  вокруг  буровых  в  тундровой  зоне  на  9–25%  больше,   чем   в

лесотундре. Причины этого следующие.

Во-первых,  в  проектах  содержатся  превышения  земельных   отводов,   явно

ошибочные для северных регионов (за  частую  превышение  отмечено  в  четыре

раза). В тундровой зоне такое превышение  может  быть  связано  с  развитием

эрозионных  процессов.  Иногда,  в  проектах  использованы  решения,  широко

применяемые в более южных районах, но противопоказанные в условиях  Крайнего

Севера. Например, предварительное снятие и складирование почвенного  слоя  в

районах  с  вечной  мерзлотой  приводит  к  развитию  термокарста,   площадь

которого в десятки раз превышает площадь  участка,  с  которого  был  удален

почвенный слой.

      Во-вторых, в проектах порой  отсутствуют  рекомендации  по  размещению

базы монтажников-строителей. Часто она  формируется  вне  зоны  официального

отвода, и тем самым площадь нарушений увеличивается  на  25–40%.  Нередко  в

процессе монтажа конструкции буровую приходится передвигать на  новое  место

в ходе подготовительных работ.

      В-третьих, современные проекты редко  учитывают  положение  буровой  в

рельефе, хотя и оно существенно влияет на размеры нарушений (табл. 3).

      Полученные  нами  статистические   показатели   позволили   рассчитать

площадную структуру выявленных нарушений растительного и почвенного  покрова

на модельных участках (таблица 4).

     Таблица 3. Роль формы рельефа и глубины разрабатываемых скважин на

   площадь нарушений растительного и почвенного покрова (по В.П.Гладкову,

                                    1989)

|Форма      |Глубина скважины (м)                            |средняя    |

|рельефа    |                                                |удел

ьная   |

|           |                                                |площадь    |

|           |                                                |нарушений  |

|           |до 2000    |2001-3000  |3001-4000  |Более 4000 |           |

|плоская    |1.38       |1.14       |0.53       |0.43       |0.83       |

|поверхность|           |           |           |           |           |

|склон      |1.07       |0.91       |-          |0.79       |0.89       |

|вершина    |0.67       |1.16       |0.66       |0.67       |0.88       |

|холма      |           |           |           |           |           |

|котловина  |0.50       |0.64       |-          |0.44       |0.56       |

Таблица 4. Межгодовые изменения площадей выявленных антропогенных изменений

                 растительного покрова на модельном участке

|                                               |                         |

|                                               |1987 г. |1988 г.|2000  |

|                                               |        |       |г.    |

|Число площадок буровых скважин (или др.        |        |       |      |

|участков, представленных полигональными        |        |       |      |

|объектами антропогенного происхождения):       |5       |5      |14    |

|Площадь площадок буровых скважин (га):         |57.7    |56.7   |137.6 |

|Из них:     площадка № 1                       |4.6     |4.5    |25.1  |

|площадка № 2                                   |11.4    |10.1   |7.5   |

|площадка № 3                                   |20.2    |20.1   |11.6  |

|площадка № 4                                   |11.4    |13.7   |7.6   |

|площадка № 5                                   |10.2    |8.4    |10.6  |

|Другие площадки:                               |-       |-      |75.2  |

|Число выделенных линейных объектов (дороги,    |10/17.7 |10/17.3|26/65.|

|нефтепровод) (число/общая протяженность, км):  |        |       |8     |

|Из них шириной 30 м                            |1/3.1   |1/3.0  |7/16.4|

|60 м                                           |4/5.4   |4/5.0  |12/27.|

|                                               |        |       |3     |

|100 м                                          |5/9.2   |5/9.2  |7/22.1|

|Площадь, занимаемая дорогами (га):             |133.9   |131.7  |434.2 |

|Общая площадь нарушенных земель (га):          |191.6   |188.4  |571.8 |

      Из полученных данных видно, что к  2000  году  произошло  значительное

увеличение  общей  площади  нарушенных  земель:  более  чем   в   два   раза

увеличились  площади,  отведенные  под  буровые  скважины,   доля   линейных

объектов (дороги, нефтепровод)  возросла  примерно  в  три  раза.  Для  пяти

буровых площадок, представленных на изображениях  1987,  1988  и  2000  гг.,

однозначного роста площадных  характеристик  выявлено  не  было.  Уменьшение

площадей в период 1987–2000 гг. отмечено  для  площадок  №  2,  3,  4,  что,

вероятно, связано  с  прекращением  или  снижением  интенсивности  работ  на

данных  участках.  Дальнейшее  сопоставление  полученных  данных  с  данными

проектной документации может  способствовать  выявлению  несанкционированных

вездеходных дорог.

Основные выводы:

      1. Использование дистанционных методов в сочетании с полевыми методами

исследований в полной мере применимо  для  экологического  картографирования

масштаба 1:25 000, 1:100 000 и  мельче  в  целях  оценки  объема  и  степени

нарушений растительного и почвенного покрова.

      2.  Применение  космических  снимков  разных  лет  позволяет  выявлять

динамику трансформации естественных  экосистем  под  влиянием  антропогенной

деятельности, что может применяться в  рамках  природоохранных  мероприятий,

экологического  аудита,  оформлении  и  контроле   землеотвода,   проведении

экономических расчетов нанесенного ущерба и упущенной выгоды  оленеводческих

хозяйств.

      3. Подготовленные изображения станут основой пространственного анализа

состояния  естественных  и  нарушенных  экосистем  (полевое  дешифрирование)

которое планируется провести в составе полевого  отряда  Института  биологии

Коми НЦ УрО РАН летом 2004.

      ЛИТЕРАТУРА

   1. Антипов В.С., Астахов В.И., брусничкина н.а., бычкова  И.А.,  Викторов

      С.В., Вострокнутов Е.П., Гальперов Г.В., Карпузов А.Ф.,  Кильдюшевский

      Е.И., Кирсанов А.А., Липияйнен  К.Л.,  Перцов  А.В.,  Рукояткин  А.А.,

      Русанова  А.А.,  Смирнова  И.О.,  Старостин  В.А.,  Стрельников  С.И.,

      Сухачева Л.Л.,  Турченко  С.И.  Аэрокосмические  методы  геологических

      исследований. СПб картфабрика ВСЕГЕИ, 2000. С. 15–18.

   2. атлас арктики. М.:  Главное  управление  геодезии  и  картографии  при

      Совете министров СССР, 1985 г. 204 с.

   3.  Большая  советская  энциклопедия:  В  30-ти  т.  Т.3.  М.:  Советская

      энциклопедия, Востокова Е.А., Сущеня В.А., Шевченко Л.А. М., 1988.

   4. Гл. ред. А.М.Прохоров. 3–е изд., 1970. 640 с.

   5. Гладков В.П.  Проектирование  и  охрана  окружающей  среды  в  районах

      проведения буровых разведочных работ // Труды Коми НЦ УрО АН  СССР.  №

      104.Сыктывкар, 1989. C.6–17.

   6.  Груздев  Б.И.,  Умняхин  А.С.  Влияние  вездеходного  транспорта   на

      растительность Большеземельской тундры // Устойчивость  растительности

      к антропогенным факторам и биорекультивация в условиях Севера.  Матер,

      всесоюз. совещ. Т. 2. Сыктывкар, 1984.  С. 19–22.

   7. Зеликов В.Д. Почвоведение с основами геологии. Москва, 1999. С.38.

   8.   Интернет   публикация   1:    www.gasu.ru,    cnit.pgu.serpukhov.su,

      www.iworld.ru.

   9. Интернет публикация 2 www.rosaviakosmos.ru.

  10. ненецкий автономный округ. Энциклопедический словарь.  М.:  Дом  Книги

      «Аванта+», 2001. 304 с.

  11.  Новаковская  Т.В.,  Акульшина  Н.П.   Использование   геоботанических

      показателей экологической шкалы для картирования нарушенных земель  на

      Харьягинском нефтегазовом месторождении // Экология.  1997.  №  4.  С.

      256–262.

  12. Сахаев В.Г., Щербицкий Б.В. Справочник  по  охране  окружающей  среды.

      Киев: Будiвульник, 1986. С. 33–34.

  13. Творогов В.А. Естественное зарастание  нарушенных  участков  тундры  в

      районе   Ямбургского   газоконденсатного   месторождения   (полуостров

      Тазовский) // Бот. журнал, 1988. Т, 73. №11. C. I577–1583.

  14.  Чалышева  Л.В.   Особенности   формирования   растительного   покрова

      техногенных ландшафтов  районов  нефтедобычи  на  Европейском  Северо-

      Востоке // Препринт Коми науч. Центра УрО РАН. Сыктывкар,  1992.  Вып.

      299. 20 с.

[8]. Согласно первой, наиболее ранние ГИС были созданы Гарвардском университете и Массачусетском технологическом институте США с целью автоматизированной обработки географической информации. Согласно альтернативной версии – первые ГИС были создана в Канаде и имели цель картирования природных ресурсов (CGIS).

В настоящее время важной задачей, отводимой для использования ГИС, является непосредственная характеристика состояния природной среды, подвергающейся воздействию естественных и антропогенных факторов. Важнейшие свойства отображаемых в ней показателей – их содержательная, пространственная и временная локализация. При этом информация, используемая в качестве релятивной базы данных ГИС всегда беднее исходной природной. Поэтому для обеспечения объективности и репрезентативности результатов необходимо соблюдение ряда требований, прежде всего затрагивающих способ получения и пространственную достоверность данных.

Одним из важных источников для ГИС разных уровней (локальных и региональных) являются методы дистанционного зондирования (ДЗ) природных объектов, основанные на использовании электромагнитных излучений, исходящих от предмета исследований и путем их регистрации без непосредственного контакта с ним. Рассматривая ДЗ с позиций системного подхода, необходимо определить входные и выходные элементы системы, ее внутреннюю структуру, границы и окружающую среду. Входными элементами системы являются физические поля, образуемые отражением и/или излучением земной поверхности и естественными процессами в недрах Земли, а также поля техногенного происхождения. Входными элементами системы являются также эмпирические и теоретические закономерности связи физических полей с объектами природной среды. Выходными элементами системы ДЗ следует считать компоненты дистанционной основы карт природоресурсного содержания.

дистанционная основа (ДО) карт определена как оптимальная совокупность материалов ДЗ, результатов их обработок и интерпретации, представленной в цифровом и аналоговом виде. Она состоит из фактографической и интерпретационной частей. Компонентами фактографической части ДО являются нормализованные материалы ДЗ в цифровой и аналоговой формах, а также результаты формализованных преобразований этих материалов. Интерпретационная часть ДО (схемы дешифрирования и интерпретации результатов дешифрирования) создается по результатам экспертного интерактивного анализа изображений и другой информации (Перцов и др., 2000). Наиболее естественным способом система ДЗ подразделяется на следующие три подсистемы: сбор материалов ДЗ, обработка материалов ДЗ и их тематическая интерпретация (Рис.1).

SHAPE  * MERGEFORMAT

Рис.1. Входные и выходные элементы системы ДЗ.

По способу получения первичных данных дистанционные методы исследования подразделяются на пассивные, т.е. основанные на улавливании излучений от естественных источников (солнца, Луны, звезд, земной поверхности и самих изучаемых объектов), и активные, т.е. предполагающие использование искусственных источников излучения (ламп накаливания, газоразрядных ламп, лазеров). В общеупотребительном смысле термин ДЗ обычно включает в себя регистрацию (запись) электромагнитных излучений посредством различных камер, сканеров, микроволновых приемников, радиолокаторов и других приборов такого рода. Наибольшее применение среди пассивных дистанционных методов получили исследования в оптической области электромагнитного спектра (фотографирование), в том числе различных диапазонах. Достоинство этого метода состоит в том, что фотографические материалы доступны для непосредственного зрительного восприятия и анализа средств используемых в ГИС системах. Космические и аэрофотоснимки обеспечивают территориально полное и непрерывное изучение больших площадей, состояние которых зафиксировано на единый момент времени (Востокова и др, 1988).

В настоящее время методы ДЗ широко используется для сбора и записи информации о поверхности Земли, морском дне, атмосфере, Солнечной системе и др. объектах. Оно осуществляется с применением морских судов, самолетов, космических летательных аппаратов и наземных телескопов. Данные ДЗ используются для принятия решений в области многих научных и практических задач, связанных с экономическим, социальным и экологическим развитием, как отдельных регионов, так и страны.