Дослідження динаміки зростання обсягів природно-заповідного фонду Київської області засобами геоінформаційних систем

Зміст

Вступ

1. Огляд використаних джерел літератури з питань дослідження динаміки зростання обсягів природно-заповідного фонду Київської області

2. Фізико-географічні і екологічні  особливості Київської області. Характеристика навколишнього природного середовища

2.1. Фізико-географічна характеристика

2.2. Атмосферне повітря

2.3. Водні ресурси

2.4. Земельні ресурси

2.5. Відходи

2.6. Природно-заповідний фонд

2.7. Природне геологічне середовище. Ґрунти

2.8. Кліматологія. Клімат. Мікроклімат

3. Дослідження динаміки зростання обсягів природно-заповідного фонду Київської області

3.1. Екологічна політика України  з питань дослідження динаміки  зростання природно-заповідного  фонду

3.2. Загальнодержавна  програма формування національної  екологічної мережі України. Заходи збереження біорізноманіття та формування екомережі.

3.3. Природно-заповідний  фонд України

3.4. Природно-заповідний  фонд Київської області

4. Геоінформаційні системи і технології та дистанційні методи зондування Землі

4.1. Геоінформаційні системи і  технології

4.2. Дистанційні методи зондування Землі

4.2.1. Оптичний  діапазон

4.2.2. ІЧ-діапазон

4.2.3. НВЧ–діапазон

5. Використання ГІС технологій  для дослідження динаміки зростання  обсягів природно-заповідного фонду  Київської області

5.1. Використання ГІС технологій для дослідження динаміки зростання обсягів природно-заповідного фонду на прикладі ГІС «Земельний фонд» Вишгородського району Київської області»

5.2. Можливості ArcGIS-платформи

5.3. Робота з картою ПЗФ Київської області і розрахунок площ заповідних територій в середовищі ArcGIS

 Висновок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Складність розвитку екомережі є актуальною як для України в цілому, так і окремих її регіонів, в особливості тих, де екологічні проблеми постали особливо гостро. Високі рівні техногенного навантаження на екосистеми Київської області апріорі визначають ймовірність виникнення надзвичайних і кризових ситуацій регіонального і локального рівнів. Окрім того, більшість територій природно-заповідного фонду, навіть за відсутності таких ситуацій, зазнають впливу ряду природних і антропогенних факторів, що формують їх сучасний стан. Серед цих факторів особливе місце займають викиди та скиди промислових і комунальних підприємств, поверхневий стік з агроландшафтів і урбанізованих територій, забруднення продуктами деструкції промислових і побутових відходів тощо. Ефективний моніторинг процесів, обумовлених цими факторами, потрібен не тільки для керування надзвичайними кризовими ситуаціями, викликаних ними, але і для вибору тактики створення екомережі в Київській області,як частини державної.

Метою моєї роботи є дослідження динаміки зростання обсягів природно-заповідного фонду Київської області  засобами геоінформаційних систем для вирішення питань збереження та розвитку біологічного та ландшафтного різноманіття, генофонду тваринного і рослинного  світу, охорони та використання природних ресурсів, підтримання загального екологічного балансу та забезпечення фонового моніторингу навколишнього природного середовища.

В даній роботі розглядаються практичні аспекти застосування інформаційних моделей регіонального рівня, що містять картографічні зображення об'єктів природно-заповідного фонду і джерел їх забруднення природного і техногенного походження, елементів систем моніторингу з заданими типами зв'язків за інформацією, накопиченою в базах даних, отриманою контактними і дистанційними методами. Такі моделі синтезуються з використанням ГІС-технологій, які, в свою чергу, дають користувачеві набір інструментів для їх аналізу і дозволяють встановлювати принципово нові закономірності, зв'язки і характеристики організації заповідної справи в Київській області.

Огляд використаних джерел літератури з питань дослідження динаміки зростання обсягів природно-заповідного фонду Київської області

 

Актуальність створення ГІС картографічного забезпечення керування екологічною безпекою в Київській області пов'язана з наявністю на її території комплексу складних екологічних проблем. Сучасні геоінформаційні технології відкривають принципово нові можливості підтримки рішень в області їх практичного застосування, оскільки за допомогою візуалізації геопросторових даних засобами ГІС забезпечується гармонізація безлічі структур баз даних в єдине, об'єктно-орієнтоване інформаційне поле. При цьому простота наочного представлення даних порівнянна зі складністю побудови запитів при формуванні багаторівневої структури підтримки прийняття рішень.

Відомі аналоги проблемно-орієнтованих ГІС вже продемонстрували високу ефективність їх застосування при вирішенні широкого кола завдань охорони природи й керування природокористуванням на обласному рівні. В моїй роботі розглянуті практичні аспекти синтезу геоінформаційної системи підтримки рішень у сфері дослідження динаміки зростання обсягів природно-заповідного фонду Київської області на базі програмного пакета ArcGIS.

Тематичний зміст ГІС зазвичай визначається характером і предметною спрямованістю прикладних завдань, реалізованих на її інформаційному полі. При цьому повинен дотримуватися принцип нових завдань, що полягає в досягненні можливостей відкривати невідомі раніше закономірності взаємодії систем і об'єктів. Формування інформаційного фонду геоінформаційної системи Київської області має здійснюватися з урахуванням цих позицій з акцентом на домінуючу проблему регіону – екологічну [20].

 

 

 

 

Фізико-географічні і екологічні особливості Київської області. Характеристика навколишнього природного середовища

 

Київська область розташована на Півночі держави, в басейні середньої течії Дніпра, головним чином на Правобережжі. На Сході межує з Чернігівською і Полтавською, на Південному Сході і Півдні – з Черкаською, на Південному Заході – з Вінницькою, на Заході – з Житомирською областями, на Півночі – з Республікою Білорусь. Площа області складає 28,131 тис. км2. В області — 25 районів, 26 міст, у т.ч. 12 - обласного підпорядкування, 14 – районного значення, 30 селищ міського типу. Чисельність наявного населення на 01.01.2007—1751,3 тис. осіб.

Однією  з  важливих  екологічних  проблем є  забруднення  атмосферного  повітря   шкідливими  викидами  автотранспортних  засобів, загальний обсяг яких становить 56,97 %  загальних  викидів.

У сфері охорони водних ресурсів екологічні проблеми полягають у забрудненні нафтопродуктами підземних вод, відсутності очисних споруд зливової каналізації, низькій ефективності  роботи ряду очисних споруд біологічної очистки в зв’язку з їх незадовільним технічним станом.

Концепція використання порушених земель передбачає безумовне повернення їх після рекультивації у ті самі угіддя, з яких вони були вилучені, тобто, здебільшого у ріллю. Але в зв’язку з нестачею коштів  рекультивація не проводилась, що  також негативно впливає на екологічний стан земельних ресурсів області.

Більшість місць захоронення твердих побутових відходів не відповідають вимогам екологічної безпеки, а саме – відсутні системи інженерного захисту підземних і поверхневих вод від забруднення токсичними компонентами відходів [25,11].

 

 

 

Природне геологічне середовище. Ґрунти

 

В геоструктурному відношенні територія області лежить у межах Українського щита, його північно-східного схилу та південно-західного борту Дніпровсько-Донецької западини і характеризується загальним похилом поверхні кристалічного фундаменту в північно-східному напрямі. Докембрійські породи кристалічного фундаменту Українського щита залягають поблизу земної поверхні під малопотужним чохлом антропогенових відкладів, у зниженнях поверхні фундаменту розвинута також кора вивітрювання та палеогенові й неогенові піщано-глинисті породи.

До борту Дніпровсько-Донецької западини належить південно-східна частина області. Для неї характерне різко ступінчасте занурення фундаменту в бік осі западини по лінії м. Переяслав-Хмельницький – с. Калита і наявність осадової товщі від пермського до неогенового віку, потужність якої збільшується у північно-східному напрямі. Решта території лежить у межах північно-східного схилу Українського щита і має стратиграфічний розріз, аналогічний південно-східній частині; потужність верств різко зменшується від западини до щита, для палеогенових відкладів характерні шари бурого вугілля [2,13].

Антропогенові континентальні відклади утворюють майже суцільний чохол. На Півночі переважають льодовикові та водно-льодовикові суглинки, піски й глини, у південно-західній і східній частинах області – леси, у річкових долинах – алювіальні й озерно-алювіальні піски й глини.

За характером рельєфу територію Київської області поділяють на три частини. Північна частина, що лежить у межах Поліської низовини (висотою до 198 м), являє собою низовинні пологохвилясті заболочені моренно-зандрові і зандрові акумулятивні рівнини, розчленовані річковими і прохідними долинами, на правобережжі Прип'яті ускладнені горбами і пасмами льодовикового і водно-льодовикового походження. Південно-західна і центральна частини області лежать на Придніпровській височині (висотою до 273 м), найбільш розчленовані; поверхня – підвищена пологохвиляста лесова рівнина, розчленована річковими прохідними долинами, ярами і балками. Східна, лівобережна частина розташована на заплаві й терасах Дніпра в межах Придніпровської низовини. Поверхня заплави плоска, місцями заболочена, на боровій терасі – піщані гриви, горби, зниження між ними часто перезволожені або заболочені. Друга надзаплавна тераса (висотою до 145 м) розчленована балками; багато блюдцеподібних западин [22,24].

 

Кліматологія. Клімат. Мікроклімат

 

Клімат Київської області помірно континентальний, м'який, з достатньою вологістю. Зима тривала, порівняно тепла; літо – достатньо тепле й вологе. Пересічна температура січня на Півночі – 6,5°, в центральній частині – 5,8°, на Півдні – 6,1°, липня – відповідно +19,2, +19,5, +20,1° [35-38,51]. Тривалість безморозного періоду 160–165 днів. Період з температурою понад +10° становить від 155 днів на Поліссі до 160–165 днів на Півдні і Сході області, сума активних температур від 2480° на Півночі і до 2700° на Півдні. Опадів 500 – 600 мм на рік, на крайньому Півдні – 400–500 мм. Максимальна кількість їх (близько 40 %) випадає влітку. Сталий сніговий покрив (пересічна висота 25–30 см, на крайньому Півдні – 15–20 см) встановлюється в середині грудня, сходить у кінці березня. Серед несприятливих кліматичних явищ – інтенсивні зливові дощі з грозами, град, бездощові періоди, суховії (до 5–10 днів), пилові бурі влітку, льодова кірка, ожеледь тощо. Північна частина Київської області лежить у вологій помірно теплій, південна – у недостатньо вологій, теплій агрокліматичній зонах [23,28].

 

Дослідження динаміки зростання обсягів природно-заповідного фонду Київської області

 

Згідно [40] природно-заповідний фонд становлять ділянки  суші  і  водного простору,  природні  комплекси  та  об'єкти  яких  мають  особливу природоохоронну, наукову, естетичну, рекреаційну та іншу  цінність і  виділені   з   метою   збереження   природної   різноманітності ландшафтів, генофонду тваринного і рослинного  світу [26],  підтримання загального   екологічного   балансу   та   забезпечення   фонового моніторингу навколишнього природного середовища. Природно-заповідний фонд   охороняється   як   національне   надбання,   щодо    якого встановлюється   особливий   режим    охорони,    відтворення    і використання. Україна  розглядає  цей  фонд  як  складову  частину світової системи природних територій та об'єктів,  що  перебувають під особливою охороною [41,42,43].

Основи екологічної політики Київської області, яка є невід’ємною складовою екологічної політики України [6], викладені в «Основних напрямах державної політики України у галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів та забезпечення екологічної безпеки» і метою якої є забезпечення конституційного права громадян на  безпечне навколишнє природне середовище [44,47,50].

Природно-заповідний фонд України на даний час має в своєму складі 7243 території та об'єкти загальною площею близько 2807,1 тис. га, що становить 4,65% усієї території України [12,39], а мережа природно-заповідного фонду Київщини нараховує 151 територію та об’єкт  загальною площею 81 тис. 106 га, що складає 3,2% від адміністративної площі Київської області (21 об’єкт загальнодержавного значення: 15 заказників, 2 пам’ятки природи, 1 дендрологічний парк, 3 парки-пам’ятки садово-паркового мистецтва загальною площею 63593,4 га; 130 об’єктів місцевого значення: 55 заказників, 49 пам’яток природи, 9 парків-пам’яток садово-паркового мистецтва, 16 заповідних урочищ, 1 регіональний ландшафтний парк загальною площею 17512,52 га) станом на 01.01.2009 р. [11,27].

Для порівняння в 2004 році загальна площа природно-заповідного фонду Київської області становила 31508,91 гектари, а в 2007 – 32235,92, що складало 1,2% від загальної площі області [45].

 

 

Використання ГІС технологій для дослідження динаміки зростання обсягів природно-заповідного фонду

 

Широке використання сучасних інформаційних технологій має вирішальне значення для розвитку економіки, ефективного управління та покращення якості життя людей. Для роботи з геопросторовими даними найбільше застосування набули геоінформаційні технології (сукупність методів, способів та засобів, які забезпечують отримання зберігання, обробку, аналіз, доступ, відображення та розповсюдження геопросторових даних [19]), дистанційне зондування Землі (отримання інформації про властивості об'єктів чи явищ за допомогою реєструючого пристрою, який не має з ними контакту [34]), GPS-технології та Web-технології [5].

Створення і розвиток засобів ГІС-технологій є одним із найважливіших напрямків застосування сучасних досягнень обчислювальної та космічної техніки в різних сферах життєдіяльності людини (господарстві, обороні, охороні довкілля, науці, управління тощо). В світі успішно експлуатуються сотні тисяч геоінформаційних систем [19].

Значна різноманітність прикладних застосувань геопросторової інформації, постійне вдосконалення технічних засобів, розвиток нових технологій, міжнародне співробітництво зі створення глобальних систем спостереження Землі – все це дає підстави стверджувати, що ГІС-технології в найближчий час будуть широко використовуватися в різних видах діяльності.