Экологические карты комплексного содержания

Основные направления и методы разработки

Очевидная необходимость интеграции разносторонней экологической информации делает особенно актуальным комплексное экологическое картографирование. Комплексные карты наиболее полно и точно представляют экологическое состояние территории, дают возможность всесторонне учитывать изменения в природе и их влияние на человека, позволяют отображать комплекс взаимосвязанных объектов и показатели каждого из них, опираются на широкий спектр системных показателей — природных, социально-экономических, демографических (А. М. Трофимов и др., 2003).

При комплексном экологическом картографировании одновременно отображаются (В. И. Стурман, 2003):

— географическая среда (ландшафты), в которой происходит взаимодействие и развиваются экологические отношения между природными и социально-экономическими системами;

— техногенные и антропогенные воздействия и реакция среды на них;

— оценки результатов вышеупомянутого взаимодействия, т. е. экологического состояния элементов природной среды.

Комплексное экологическое картографирование может осуществляться в трех основных видах (Комплексное экологическое картографирование (географический аспект), 1997):

— отдельные комплексные экологические карты территорий и акваторий;

— серии взаимосвязанных карт экологического содержания, предпочтительно выполненных в едином масштабе;

— экологические атласы как единые по замыслу, внутренне целостные картографические произведения.

Основное содержание любой комплексной экологической карты — оценка современной ландшафтной структуры и свойств ландшафтов, имеющих важное значение для жизнедеятельности человека. Эти свойства, или факторы, определяются как экологически значимые, зависящие от особенностей самих ландшафтов и оцениваются с точки зрения их изменений. Многие исследователи в настоящее время разделяют мнение, что созданный таким образом тип карт наиболее полно характеризует изменение природных условий и систем жизнеобеспечения (геосистем) в пространственно-временном выражении.

Наметилось по крайней мере четыре направления комплексного экологического картографирования (Б. И. Кочуров, 2003).

Первое направление — создание карт, отображающих разделение территории на ландшафты, оценку степени благоприятности условий жизни населения и нарушенное ландшафтов. Основным объектом исследования является природный территориальный комплекс (ПТК), ранг и размеры которого определяются масштабом исследования. Отдельно на карте отмечают очаги и центры загрязнения среды, объемы и характер вредных выбросов. Такое направление экологического картографирования можно назвать ландшафтно-экологическим, его последовательно развивает А. Г. Исаченко (1990, 1993, 2003).

Существующие ландшафтные карты используются для оценки экологической обстановки в различных регионах. Однако многие природные ландшафты значительно изменились под влиянием человеческой деятельности и превратились в природно-антропогенные геосистемы, что приходится учитывать при экологическом картографировании. Кроме того, информация о состоянии среды накапливается в рамках административных единиц, границы которых не совпадают с границами ПТК.

Наиболее перспективно использование ландшафтно-экологического картографирования в целях оценки экологической ситуации в регионах нового освоения (например, север Западной Сибири), разработки планов экологически безопасного развития их территорий. Для таких регионов выбор в качестве объекта картографирования естественных ландшафтов представляется наиболее оправданным.

Второе направление комплексного экологического картографирования получило название административно-экологического. Объектом экологической оценки в этом случае являются административные территориальные единицы или их сочетание. Административно-экологическое картографирование широко применяется при оценке пространственных различий экологической обстановки на федеральном и региональном уровнях. Достоинство данного подхода — опора на достаточно обширную экологическую информацию и статистические данные. Недостатки выявляются при простом сопоставлении размеров территориальных операционных единиц (объектов картографирования) одного ранга. Например, на федеральном уровне Красноярский край (2401,6 тыс. км2) и республика Тыва (170,5 тыс. км2) формально представляют собой объекты картографирования одного ранга. Другой существенный недостаток данного подхода состоит в том, что значительные внутренние неоднородности объекта картографирования, связанные с дифференциацией природных условий и антропогенных воздействий, практически не учитываются при анализе экологического состояния административной территории на основе государственной статистики. Это приводит к искаженной и необъективной картине, особенно при использовании различных удельных показателей (т/км2 или м3/чел.).

Для третьего направления экологического картографирования характерны почти полный отказ от составления интегральных комплексных карт и отображение максимально полной информации о территории (природно-ландшафтная дифференциация, антропогенная нагрузка, негативные изменения среды обитания и т. п.) на одной итоговой карте. При подобном подходе не приходится говорить об основном объекте картографирования, так как на одной карте одновременно показываются и объекты топографической основы, и природно-ландшафтные районы, и ареалы загрязнения территории. Данное направление можно назвать информационно-экологическим картографированием. Этот подход, особенно при традиционном «бумажном» методе составления карт, не имеет особых перспектив развития. Как правило, невозможно всю первичную экологическую информацию отобразить в полном объеме на одной карте. Единственная перспектива этого направления — использование ГИС-технологий, позволяющих хранить и анализировать большие объемы разнообразной пространственно-временной информации и составлять по заданному алгоритму комплексные карты.

Четвертое, проблемно-экологическое, направление связано с разработкой карт экологических ситуаций, создаваемых с конца 80-х гг. XX в. для территорий бывшего СССР, России и ее отдельных регионов, стран СНГ и мира.

В основе этих карт лежит разделение территории на природные и природно-антропогенные ареалы (геосистемы), которые оцениваются по характеру и степени изменений экологически значимых природных свойств ландшафтов, важных для человека и его хозяйственной деятельности. Эти изменения, приводящие к экологическим проблемам, могут различаться степенью остроты (благоприятности или неблагоприятности) и создавать ту или иную экодогическую ситуацию.

Таким образом, конкретное содержание экологической карты составляет отображение ареалов экологических ситуаций разной степени остроты с набором экологических проблем разной значимости или одной проблемы, но наиболее значимой. При хозяйственном воздействии на природу возникает, как правило, целый ряд негативных экологических изменений компонентов природы (загрязнение, деградация, нарушение и т. д.), которые взаимодействуют между собой, образуя экологическую ситуацию.

Ареалы экологических ситуаций имеют свои определенные границы, которые могут проводиться не только по степени остроты самих экологических ситуаций на определенной территории, но и в соответствии с границами природно-территориальных комплексов, ареалов землепользования, а также ареалов приоритетных экологических проблем. Выделение ареалов экологических ситуаций требует внимательного отношения и к выбору критериев и показателей оценки, и к выявлению природно-ландшафтной дифференциации территории, и к определению дополнительных условий (природных, социально-экономических, этических и др.). Необходимо учитывать и конкретные задачи картографирования. При составлении карты экологических ситуаций основное внимание может быть сосредоточено на загрязнении окружающей среды или истощении природно-ресурсного потенциала, или на причинах отдельных экологических проблем.

Близкий подход использовался при создании карт экологических проблем природопользования стран Восточноевропейского региона масштаба 1:3 000 000 (главный редактор Т. Г. Нефедова, 1992). Объектом картографирования были проблемы, возникшие в результате природопользования. Критериями оценки проблем послужили изменения качества среды, количества и качества ресурсов. На цветовую основу карты, отображающую разнообразие землепользования, накладывали основные экологические проблемы, оцененные по трем уровням состояния (предкризисное, кризисное, катастрофическое), а также проблемы, связанные с загрязнением среды по трем градациям (среднее, сильное и очень сильное), другие нарушения природных комплексов и ареалы загрязнения среды. Ареалы проблем накладываются один на другой, но они не синтезированы, хотя и создают определенные территориальные сочетания. Отсутствие синтеза и генерализации карты вызывает трудности восприятия всего разнообразия проблем природопользования, карта перегружена информацией.

Если антропоцентрический принцип — это стержень, определяющий специфику комплексного экологического картографирования, то вторым существенным признаком данного типа карт является их «оценочность». Даже инвентаризационные карты распространения отдельных загрязнителей, составленные по материалам детальных натурных измерений, в неявном виде передают оценку загрязнения. Она выражается, во-первых, в выборе самого элемента, для которого составлена карта поля загрязнения, во-вторых, в разбиении количественной шкалы на ступени с учетом современного научного представления о пороговых рубежах.

Такое проблемно-экологическое (оценочное) направление позволяет выявить значительно более детальную картину пространственной неоднородности экологического состояния на федеральном и региональном уровнях по сравнению с другими направлениями экологического картографирования. Основная трудность его — недостаточная разработанность формальных методов определения границ картографируемых выделов (ареалов экологических проблем и ситуаций), связанная с объективными и субъективными факторами. К объективным факторам можно отнести неполноту информации о состоянии окружающей среды, несовпадение подходов при оценке экологического состояния отдельных компонентов ландшафта, разномасштабность и разновременность экологической информации. Субъективный фактор — выбор методов интегральной оценки экологической ситуации, которые могут меняться в зависимости от природных и социально-экономических характеристик территории и наличия необходимой информации.

Так как любая территория принадлежит определенному ландшафту, то оценивается в конечном счете природный или природно-антропогенный ландшафт, от свойств и состояния которого зависят важные для человека и одновременно уязвимые при антропогенных воздействиях средо- и ресурсовоспроизводящие функции. Оценка остроты экологической ситуации осуществляется последовательно, исходя из схемы взаимодействия общества и природы, в которой выделяют четыре блока: антропогенные воздействия природа -> изменения в природе последствия. Каждый блок оценивают по определенным критериям и совокупности их показателей. К критериям относятся признаки, на основании которых оценивается среда жизнедеятельности человека, а к показателям — качественные и количественные выражения признаков.

При выявлении наиболее острых экологических ситуаций требуется прежде всего обобщение очень большого количества картографических материалов. Выявление экологических ситуаций включают следующие этапы: 1) пространственная локализация экологических проблем; 2) установление перечня (набора) экологических проблем; 3) определение комбинаций (сочетаний) экологических проблем и отнесение выявленного ареала к той или иной степени остроты экологической ситуации. Таким образом, процессы выявления и картографирования экологических проблем и ситуаций оказываются взаимосвязанными и неделимыми.

Пространственная локализация экологических ситуаций определяется спецификой объекта картографирования и степенью информационного обеспечения. Так, точность проведения границ ареалов ситуаций зависит от уровня современных научных знаний, опирающихся на существующие технологии контроля среды, качества исходных материалов и квалификации разработчиков.

Перечень картографируемых проблем зависит от масштаба исследования. Чем мельче масштаб, тем более обобщенно формулируются проблемы, и на первое место выходят наиболее значимые. При укрупнении масштаба и работе на региональном уровне детализации появляются проблемы, присущие только данной территории. Для их выявления и оценки пороговых рубежей необходимо использовать данные региональных исследований и специальные шкалы. Вопрос отнесения полученного ареала с конкретным перечнем экологических проблем, выявленных на региональном уровне, к той или иной градации остроты строго не формализован.

В целом последовательность разработки карт экологических ситуаций включает пять этапов:

1) определение субъекта оценки и картографирования, масштаба исследования;

2) формулировка цели (постановка задачи, выбор критериев оценки);

3) определение основной операционной единицы и территориального каркаса;

4) разработка оценочных шкал и оценка выделенных территориальных единиц по благоприятности их свойств для данного субъекта;

5) разработка картографической модели, знаковых систем, проектирование легенды, пояснительных текстов и т. п.

Выбор территориальной операционной единицы опирается на два вида районирования изучаемой территории:

— индивидуальное (выполняемое специально для данной карты);

— исходное (используется существующее районирование, например ландшафтное или административное).

В последнем случае оценка состояния среды проводится для территориальных единиц так называемого «жесткого» каркаса (ландшафтных выделов, контуров использования земель, бассейнов, административных единиц). При выборе индивидуального районирования оценочная процедура проводится последовательно: сначала определяется контурная сетка индивидуальных выделов, затем проводится оценка их экологического состояния.

Разработаны два алгоритма составления карт экологических ситуаций: при отсутствии необходимых количественных данных и при достаточном информационном обеспечении. Оба варианта предполагают представление исходной информации в виде одномасштабных карт. В первом случае используются аналитические (географические) экспертные оценки, во втором — метод формализованных оценок (Б. И. Кочуров, Н. А. Жеребцова, 1995).

Метод географических экспертных оценок позволяет наиболее точно решить две задачи: выявить экологические проблемы и определить их пространственную локализацию. Этот метод имеет следующие особенности:

— анализ должен проводить эксперт-географ или группа экспертов, хорошо знающих территорию и владеющих навыком обобщения информации в соответствии с выбранным масштабом;

— хорошие результаты дают карты обзорных и средних масштабов, но с привлечением количественных данных.

Выявление проблем происходит при сопоставлении уровней антропогенной нагрузки на данную территорию и потенциала устойчивости (самоочищения, рассеяния и т. п.) самой территории. Как правило, используются исходные карты, на которых отображены известные, уже выявленные, но не всегда имеющие точный пространственный адрес экологические проблемы. Пространственная локализация экологических проблем проводится экспертом-географом посредством экспертных оценок при весьма ограниченном объеме количественных данных. С помощью этого метода составлена, например, карта «Наиболее острые экологические ситуации СССР».

Для экспертных оценок необходимы карты природно-ландшафтной дифференциации, использования земель и плотности населения. Кроме них привлекаются материалы о распространении загрязнений, нарушении и деградации среды, аэрокосмические снимки, а также статистические и литературные данные.

Поскольку экологические проблемы вызваны антропогенным воздействием, связанным с характером использования территории, можно говорить о появлении конкретных проблем, сопровождающих отдельные виды землепользования. Причем один и тот же вид землепользования в разных геосистемах вызывает различные реакции. Например, на пашне ветровая эрозия (дефляция) возникает особенно часто в геосистемах с почвами, легкими по механическому составу.

Карта плотности населения также позволяет корректировать ареалы экологических проблем. Рубежи плотности населения характеризуют степень освоенности территории, ее антропогенную преобразованность, поэтому в отдельных случаях ареалы экологических проблем могут привязываться к ареалам карты плотности населения. Так, на малоосвоенных территориях севера России очаги повышенной плотности населения связаны с наличием определенного вида хозяйственного использования земель.

Для составления карт по методу формализованных оценок привлекаются показатели, имеющие количественное выражение, и ставится задача исключения экспертных оценок уже на начальном этапе выявления экологических проблем. Только на последнем этапе, при определении остроты экологической ситуации, вводятся географические экспертные оценки с элементами формализации. Так, при разработке карты экологических ситуаций Харьковской области использовались значения показателей, при которых возникает экологическая проблема. Например, эрозия оценивалась по выносу вещества, превышающему нормативные величины; загрязнение среды — по содержанию химических веществ, превышающему ПДК.

На примере Аральского региона как наиболее неблагополучного в экологическом отношении может быть проиллюстрирован ход выявления, оценки и картографирования экологической ситуации. В 1991 г. авторским коллективом под руководством Н. Ф. Глазовского и Б. И. Кочурова составлена карта «Экологические ситуации Аральского региона» в масштабе 1:2 500 000 вкл.). В процессе работы рассматривались только те присущие данному региону экологические проблемы, для которых существовали количественные данные, представленные главным образом в картографической форме. Каждая проблема имела три градации остроты: слабая, средняя и сильная. Для каждой экологической проблемы составлялась отдельная карта, на ней отображались контуры ареалов проявления этой проблемы с разной степенью остроты.

В результате исследования по имеющимся материалам были выделены экологические проблемы Аральского региона и определена степень их проявления. Оценка здоровья человека не осуществлялась ввиду отсутствия статистически достоверной информации по ареалам экологических проблем, а также по административным районам, областям и республикам Аральского региона. Оценивалось негативное влияние на здоровье человека изменений окружающей среды (загрязнения вод и почв).

Контуры ареалов отдельных экологических проблем, ранжированные по степени остроты этих проблем, были нанесены на картографическую основу. Путем картографического синтеза данных контуров с учетом карт ландшафтов, использования земель и плотности населения, отраслевых и других карт были определены контуры экологических ситуаций. Набор отдельных проблем в этих контурах представлен буквенными индексами, ранжированными по их значимости и по трем градациям в зависимости от степени проявления (слабая, средняя, сильная).

Оценка сочетания экологических проблем была проведена с учетом последствий, ведущих к снижению природно-ресурсного потенциала и активизации негативных природных процессов.

Для Аральского региона выявлено два типа территорий с экологическими ситуациями разной степени остроты, преимущественно ведущими:

1) к ухудшению здоровья человека;

2) к истощению и потере природно-ресурсного потенциала ландшафта.

Наибольшая острота экологических ситуаций возникает при сочетании, с

одной стороны, сильного загрязнения почвогрунтов ядохимикатами и химического загрязнения поверхностных вод (Пх3, Вх3) и, с другой стороны, солевой дефляции, возникновения эпизоотий, истощения рыбных ресурсов, потери наземных охотничье-промысловых видов, снижения биопродуктивности кормовых и лекарственных растений (Сд3, Бэ3, Бв3, Бо3, Бр3).

Пользователь данной карты имеет дело с картограммой, позволяющей определить для каждого контура количественные значения показателя по каждой из проблем и вес данного показателя. На этом количественный уровень оценки проблем заканчивается. Составитель карты знает складывающиеся сочетания проблем, силу их проявления, но не может выполнить количественную оценку остроты экологической ситуации. Оценочное суждение об остроте выявленных экологических ситуаций формирует второй информационный уровень.

Таким образом, картографирование экологических ситуаций предусматривает ряд строго последовательных действий и создание многолистной системы карт, обеспечивающей целенаправленную характеристику состояния природы, населения и хозяйства территории.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.