1. Вводная часть Предмет, методы ландшафтных исследований, задачи, связь с другими науками
Скачать 0.56 Mb.
|
Ландшафтный мониторинг и прогнозирование Ландшафтный мониторинг как подсистема Единой государственной системы экологического мониторинга подразделяется на геоботанический, климатический (мезо- и микроклиматический), геохимический, почвенный и т.д. Объединяющей основой выступает серия карт, для которой обязательными являются схема природного районирования и ландшафтные карты разного масштаба, в том числе топологических полигонов крупного масштаба. В базовую серию включаются ландшафтно-геохимические карты, карта способности геосистем к самоочищению, создаваемая на основе почвенной карты и данных площадного обследования состояния геосистем. Геохимический аспект особенно важен в современных условиях широкомасштабного загрязнения окружающей среды. Для проведения мониторинга геосистем необходимы знания о временной структуре геосистем — изменение их во времени, где различают два типа изменений: обратимые и необратимые (прогрессивные). С ними связаны такие важные понятия, как саморегуляция и устойчивость геосистем. Обратимые изменения имеют периодический или ритмический характер смены состояний в рамках одного инварианта, которые составляют собственно динамику геосистем. Изменения второго типа приводят к необратимым поступательным сменам геосистем с коренной перестройкой их структуры — к эволюции в развитии геосистем. Изучение закономерных переходов одних состояний в другие позволило Н.Л. Беручашвили ввести понятие изменений «природно-территориальных комплексов (ПТК)», подразделяющихся по динамическому состоянию на кратковременные (до 1 суток), средневременные (от 1 суток до 1 года) и длительновременные (больше года). Как отмечает А.Г. Исаченко (1991), деление ландшафтов на «природные» и «антропогенные» имеет условный, искусственный характер. Немаловажную роль для реконструкции геосистемы играют палеогеографические методы, моделирование. На топологическом уровне объективная сложность субстратной организации геосистем выглядит достаточно ясно. На данном уровне исследования проступает более высокая разрешающая способность познания взаимосвязей в геокомплексе или, иными словами, выстраивается модель с более высоким уровнем разрешения (Бредли, 1971). В этой связи, как отмечает В.Н. Солнцев, «тонкий слой воздуха и постепенно сменяющий его тонкий слой почвы, прочно «скрепленные» и плотно заполненные живой и отмершей биомассой, — вот что в совокупности составляет тот целостный контактный слой вещества», в аридных условиях днищ межгорных котловин имеющий указанный характер. Особенно ярко данное положение выглядит по отношению к рыхлой поверхности подвижных эоловых песков. Объективно возникший природоохранный аспект землепользования вызвал к жизни введение особого режима природопользования, так как антропогенное опустынивание в степных котловинах ведет к сокращению земельных угодий. В пространственно ограниченных возможностях горных условий Республики такой процесс имеет определенный характер. Необходимое управление состоянием природной среды и сохранение ее ресурсной функции могут осуществляться ландшафтным (геосистемным) мониторингом. На уровне ландшафта в региональных условиях мониторинг пока неосуществим, а на уровне урочища вполне реален, причем примеров таких достаточно — оросительная или лесомелиоративная системы, внесение удобрений на определенной территории и т.д. Общее состояние ландшафтной сферы Земли зависит от установления правильного соотношения между активизацией хозяйственной деятельности человека, обусловленной ростом его численности, и ограниченными возможностями природно-ресурсного потенциала ряда регионов. Проблема совместимости хозяйственной деятельности с состоянием природной среды стоит повсеместно, и необходимо четко представлять себе это в приложении к конкретной территории. Для комплексного прогноза состояния природной среды нужна конкретная пространственно-временная характеристика ландшафтных условий территории. Как известно, негативные аспекты природопользования есть результат недостаточной научной обоснованности планирования природопользования, отсутствия региональных ландшафтных прогнозов. Нужно также иметь в виду, что каждый регион различного таксономического ранга и ландшафтной сложности имеет свою местную специфику взаимодействия «человек — ландшафты» — сложного исторического процесса. Известны разные способы прогнозирования состояния природных компонентов и природных комплексов: экстраполяция, экспертные оценки, моделирование и др. В данном случае при ландшафтном подходе ставится ряд вопросов по определению оптимальных видов и форм природопользования. От его точности и обоснованности зависят некоторые аспекты развития общества, в том числе предотвращения экологических проблемных ситуаций и ареалов. Таким образом, к концу XX в. вопросы взаимодействия общества и природы приобрели определенную остроту, в них обозначились многочисленные конфликты точечного и площадного распространения. К примеру, в сфере землепользования, как отмечают Д.Л. Медоуз и др. (1991), «за считанные годы человек переместился из состояния великого изобилия земельными ресурсами в состояние великого дефицита». Возникшие геоэкологические проблемы в состоянии решить прежде всего географические науки и, по мнению И.П. Герасимова, «...более других наук подготовлены к экологическим исследованиям на междисциплинарной основе» (1978). В конечном итоге конфликтные природно-хозяйственные ситуации разрешимы в одном направлении — в создании продуктивной окружающей среды, мозаику которой слагают культурные ландшафты.
Географическая карта - одна из древнейших научных моде лей. Ее главная функция - отображение пространственной органи зации географических объектов посредством определенной систе мы условных обозначений. Карта относится к числу семиотичес ких моделей, так как использует образно-знаковые приемы пред ставления географического пространства. Помимо карт физических, топографических, гипсометричес ких, административно-политических, в географических исследо ваниях используются специализированные, или тематические, кар ты. Они отображают природные и социально-экономические осо бенности территории. К числу природных тематических принад лежат карты: геологические, геоморфологические, климатические, гидрологические, почвенные, геоботанические, зоогеографические, ландшафтные и др. Среди большого многообразия ландшафтных карт различа ют карты общенаучные, отражающие ландшафтную структуру ре гионов как таковую, и специализированные, решающие определен ную научно-методическую или прикладную задачу. В числе после дних - оценочные, проектные, прогнозные и другие ландшафтные карты. Первые выступают как базовые для построения всей сово купности специальных картографических сюжетов Составлением ландшафтных карт не только не заканчивает ся региональное ландшафтно-географическое исследование, но начинается новый этап научного поиска. Они выступают как ис ходные модели для физико-географического районирования, картометрического и картографо-математического анализа ландшаф тных структур, всевозможных прикладных оценок земель, экспер тиз хозяйственных проектов, районных планировок, прогнозных построений и др. Отсюда вывод: тематические географические кар ты, в том числе и ландшафтные, служат важным, но лишь промежуточным итогом научного исследования. Они являются отправ ной точкой дальнейшего научного анализа. Ландшафтному картографированию принадлежит почетное место в истории развития ландшафтных идей. По сути дела, в ходе крупномасштабной полевой ландшафтной съемки формировались представления о морфологической структуре ландшафтов, их иерар хическом системном устройстве. В процессе составления обзор ных средне- и мелкомасштабных ландшафтных карт разрабатыва лись принципы и методы классификации ландшафтов, а вслед за этим ландшафтная систематика конкретных географических реги онов. Ландшафтное картографирование послужило одной из мето дических основ создания земельного кадастра и качественной оцен ки земель. В сочетании с дистанционными аэрокосмическими ма териалами оно стимулировало зарождение и развитие особого на учного направления - ландшафтной индикации. Наконец, ландшаф тная карта, как синтетическая природная модель, стала тем. орга низующим научно-методическим базисом, который позволяет со ставлять множество взаимосвязанных и дополняющих друг друга комплексных и отраслевых карт природы. Ландшафтное картографирование и систематика ландшаф тов находятся в тесной логической связи. Они соотносятся между собой как два способа моделирования ландшафтной структуры тер ритории, дополняющие друг друга. Если в традиционной ландшаф тной систематике видится структурно-генетическая модель ланд шафтного устройства региона, то в ландшафтной карте, прежде всего, - модель пространственная. Следует иметь в виду, что кар тографирование в значительной мере опирается на систематику, ассимилирует ее как необходимый элемент-моделирования. Леген да ландшафтной карты есть не что иное, как генерализованная систематика ландшафтов. С учетом сказанного ландшафтное кар тографирование можно рассматривать как моделирование более высокого уровня, одновременно отражающее как пространствен ные, так и структурно-генетические закономерности. Любая научная модель создается согласно определенным принципам и правилам. Географическая карта не является исклю чением. Информация, составляющая ее содержание, отбирается и организуется таким образом, чтобы она располагалась в строгом порядке и могла быть легко прочитана. В результате анализ карты заранее программируется и состоит из определенной последовательности научных операций. Чтобы умело использовать его, не обходимо знать те правила, на основе которых строится изучаемая карта. В ландшафтном картографировании выработан ряд принци пиальных установок, правил и нормативов. Прежде всего однознач но решается вопрос об основных объектах ландшафтного картог рафирования. Ими должны быть целостные природные и природно-антропогенные геосистемы, а не суммы природных компонентов. На ранних стадиях тематического природного картографи рования были попытки изобразить природные территориальные комплексы способом совмещенного послойного показа природных компонентов (геогоризонтов): горных пород, рельефа, почв, растительности. Для наложения указанных компонентов одного на дру гой использовался богатый арсенал изобразительных средств. Цвет ной качественный фон - для одного, фоновые штриховки - для другого, система значков - для третьего и т. д. Такие карты были чрезвычайно перегруженными и трудночитаемыми, и все же не отражали главного- природных целостностей. Важнейшим упу щением при их построении было недостаточное понимание того, что целое, в том числе любая природная геосистема, - не простая сумма составляющих компонентов, а нечто качественно новое, со своими особыми (эмерджентными) свойствами. По этой причине карты совмещенных природных компонентов не могут быть при знаны ландшафтными. Вернее, их считать комплексными природ ными. Истинная ландшафтная карта всегда изображает природ ные и природно-антропогенные целостные геосистемы. В этом смысле она является синтетической по сравнению с аналитически ми картами отдельных природных компонентов: геоморфологичес кими, почвенными, геоботаническими. Что касается соответствия масштаба карты и геосистемной размерности объекта картографирования, то масштаб карты дол жен находиться в функциональной связи с таксономическим ран га.» моделируемой геосистемы, ее позицией в ландшафтной иерар хии. Опыт показывает, что ландшафтное картографирование рав нинных территорий на фациальном уровне возможно лишь в сверх крупных масштабах от 1 : 100 до 1 : 500. Карты, а точнее, планы, составленные с такой степенью детальности морфологического анализа ландшафта, пока крайне редки. Их составление возможно главным образом в условиях научных стационаров. Природные гео системы ранга подурочищ и урочищ успешно изображаются на картах крупного масштаба, в интервале от 1 : 5 000 до 1 : 50 000. Географические местности и наиболее крупные урочища - глав ный объект ландшафтной съемки в масштабах от 1 : 100 000 до 1 : 500 000. Наконец, ландшафты - геосистемы региональной раз мерности - удел мелкомасштабного картографирования. Большин ство известных ландшафтных карт, на которых представлены соб ственно ландшафты, имеют масштабы от 1 : 1 000 000 до 1 : 5 000 000. Названные масштабы картразноранговых геосистем отнюдь не являются абсолютно жесткими. Известны образцы мелкомасш табных карт, на которых помимо ландшафтов получают отображе ние некоторые географические местности и даже наиболее круп ные урочища. Подобные приемы максимальной эксплуатации раз решающей способности того или иного масштаба карты допусти мы. Они существенно увеличивают информационную емкость карт. Но злоупотреблять ими не следует. Желательно отдавать предпоч тение какому-либо одному рангу картографируемых геосистем. Далее встает вопрос о соответствии масштаба карты и клас сификационного типологического ранга изображаемых на карте геосистем. Одно дело - составлять карту видов ландшафтов, дру гое - родов, типов или классов ландшафтов. Многое в этом случае зависит от размеров территории, представленной на ландшафтной карте. Является ли карта локальной, региональной или планетар ной моделью. Этим диктуется ее масштаб. Вместе с тем известна эмпирическая закономерность, соглас но которой географическое пространство порождает ландшафтное разнообразие. В малом пространстве количество видов ландшаф тов может быть относительно невелико. Однако по мере перехода к более крупным пространствам (регионального уровня) оно воз растает экспоненциально. Объясняется это тем, что виды, в мень шей мере роды, подроды ландшафтов отличает большая провин циальная локализация. Даже в смежных физико-географических провинциях виды ландшафтов редко когда дублируют друг друга. Как следствие, легенды ландшафтных карт крупных регионов, при сохранении в их основе систематики видов ландшафтов, неимо верно увеличиваются в объеме. Из обычной легенды они нередко превращаются в обширный сопроводительный текст типа брошю ры или даже книги в несколько печатных листов. Возникает су щественная несоразмерность собственно карты и ее легенды. Выход из этого положения находят в отказе от видовых типоло гических характеристик и переходе к более высоким - классифи кационным таксонам ранга рода или типа ландшафтов. Легенда при этом существенно сокращается в объеме. Таким образом, существует прямая и обратная зависимость между следующими элементами ландшафтного картографирова ния: а) масштабом карты; б) площадью картографируемой тер ритории — локальным, региональным или планетарным характе ром карты; в) иерархическим рангом картографируемых геосис тем (фаций, урочищ, местностей, ландшафтов); г) типологичес ким таксоном (вид, род, тип, класс), принимаемым за основу ле генды. Важно, чтобы эти элементы оптимально соответствовали друг другу. Ландшафтные карты материков, например, могут быть исключительно мелкомасштабными и изображать геосистемы ранга "ландшафт" на уровне типа, в лучшем случае - рода (подрода) лан дшафтов, но не вида. Мелко- и среднемасштабные карты админис тративных областей, краев, физико-географических провинций, напротив, способны представлять ландшафтную структуру регионов на уровне видов и подвидов ландшафтов и географических местностей. Карты на еще более ограниченные территории (отдельное сельскохозяйственное предприятие, лесхоз, научный полигон) должны быть выполнены в крупном масштабе, так как они отображают структуру морфологических единиц ландшафтов – главным образом природных урочищ (подурочищ) на уровне их видов и даже индивидуумов.
В настоящее время широкое распространение и применение получили данные дистанционного зондирования. Аэро- и космические фотоснимки земной поверхности получаются при топографической или специ альной аэросъемке, при фотографировании Земли с исследовательских ракет с высо ты 100-150 км, с пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций, с ав томатических спутников околоземных орбит и с межпланетных орбит. Основные ис точники фотоинформации для решения природоресурсных задач – это аэросъемка и космосъемка с околоземных орбит. Основное количество отечественных материалов фотографических съемок из космоса поступает со специальных автоматических спутников серии «Космос», а именно, со спутника «Ресурс-Ф» и с автоматических космических аппаратов серии «Koмета». Материалы дистанционного зондирования получают в результате неконтактной съемки с летательных воздушных и космических аппаратов, судов и подводных лодок, наземных станций. Получаемые документы очень разнообразны по масштабу, разрешению, геометрическим, спектральным и иным свойствам. Все зависит от вида и высоты съемки, применяемой аппаратуры, а также от природных особенностей местности, атмосферных условий и т.п. Данные дистанционного зондирования нашли разнообразное применение: их используют для составления и оперативного обновления топографических и тематических карт, картографирования малоизученных и труднодоступных районов (например, высокогорий). Наконец, аэро- и космические снимки служат источниками для создания общегеографических и тематических фотокарт. Важно помнить, что снимок - не карта. Любой снимок любой аппаратурой с любого носителя, если его специально не обработать, отличается по своим геометрическим характеристикам от любой нормальной карты. Он с картой просто не совмещается, даже если мы привяжем одну его точку, например, угол или центр, то есть зададим координаты какой-то точки изображения в координатах карты и укажем, какой размер на местности имеет ячейка растра (пиксел), то остальные точки снимка не лягут точно на карту. Снимок имеет совершенно отличное от карты распределение искажений, его масштаб непостоянен в разных частях и по разным направлениям. Для точного совмещения с картой снимок надо геометрически трансформировать. Главные достоинства аэроснимков, космических снимков и цифровых данных, получаемых в ходе дистанционного зондирования, - их большая обзорность и одномоментностъ. Они покрывают обширные, в том числе труднодоступные, территории в один момент времени и в одинаковых физических условиях. Снимки дают изображение всех элементов земной поверхности, что позволяет видеть их структуру и связи. Очень важное достоинство - повторность съемок, т.е. фиксация состояния объектов в разные моменты времени и возможность прослеживания их динамики. Составление оперативных карт - еще один важный вид использования космических материалов. Для этого проводят быструю автоматическую обработку поступающих дистанционных данных и преобразование их в картографический формат. Наиболее известны оперативные метеорологические карты. В оперативном режиме и даже в реальном масштабе времени можно составлять карты лесных пожаров, наводнений, развития неблагоприятных экологических ситуаций и других опасных природных явлений. Космофотокарты применяют для слежения за созреванием сельскохозяйственных посевов и прогноза урожая, наблюдения за становлением и сходом снежного покрова на обширных пространствах и тому подобными ситуациями, сезонной динамикой морских льдов. Оперативное слежение и контроль за состоянием окружающей среды и отдельных ее компонентов по материалам дистанционного зондирования и картам называют аэрокосмическим (или картографо-аэрокосмическим) мониторингом. В разных видах мониторинга используются различные виды съемок: космическая, аэросъемка, наземная съемка, специальные виды съемок. Наиболее широко используются аэрокосмические виды съемок, т.к. они позволяют за короткое время получить информацию для значительных по площади территорий, а также обеспечить многомасштабность (можно синхронно проводить съемку земли с различной разрешающей способностью и с разными уровнями естественной генерализации) и многовременность (сопоставление информации получаемой в разные периоды, что позволяет отслеживать динамику развития экосистем в разных временных масштабах: суточные, сезонные, годовые и т.д.). Аэросъемка может выполняться различными съемочными системами в разных зонах спектра. Наиболее широко применяются материалы аэрофотосъемки, а наибольшей информативностью отличается многозональная аэрофотосъемка:
|
Похожие:
 | Тематическое планирование курса общая биология 11 класс Эволюционная теория, ее предмет, задачи, методы, практическое и теоретическое значение и связь с другими науками | | Дисциплины Гидрология как наука, ее предмет, задачи, составные части, связь с другими науками |
| Лекция Предмет, цель, задачи и методы природопользования. Структура... В экосистеме Земли за сотни миллионов лет сложились теснейшие взаимосвязи между отдельными компонентами. Человек противопоставил... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Предмет и задачи изучения методики преподавания географии. Связь методики с другими науками и практикой школы |
 | График мониторинга образовательного процесса по дисциплине «Введение... Цели и задачи языкознания. Объект и предмет исследования. Структура лингвистики. Основные отрасли языкознания. Связь языкознания... | | 1. Предмет и метод статистики, связь с другими науками Развивать интерес к предмету, умение логически излагать свои мысли, развивать коммуникативные навыки при работе в группах |
| Тема Содержание работы Определение психологии как науки. Этапы становления психологии как науки. Предмет и задачи психологии. Отрасли психологии. Взаимосвязь... | | Вопросы для подготовки к диф зачёту по дисциплине «Методика обучения... Сущность методики русского языка как науки: предмет, задачи, методологические основы современной методики (лингвистические и дидактические).... |
| Тема Пожарная тактика и ее задачи Вопрос №1: Предмет и задачи курса, пути их решения. Развитие пожарной тактике, как научной дисциплины и ее базы, связь с другими | | Педагогика и психология Предмет психологии. Психика человека. Специфика психического отражения. Структура психических явлений. Структура современной психологии.... |
| Тематическое планирование уроков по курсу Биология. Общие закономерности. 9 класс Иметь представления о науке биология; узнать цели и задачи предмета «Общая биология»,ее связь с другими науками; практическое применение... | | Урок игра «Математика, весёлая и находчивая» Показать широкое применение математики в быту и жизни; её связь с другими науками |
| Связь математики с другими науками Вопрос о связи между математикой и естественнонаучными дисциплинами веками ставил в затруднение философов и историков науки | | Программа курса религия и наука: христианская апологетика Предмет и задачи курса. Восстановление целостной истины как главная задача научной апологетики. Связь с естественными и гуманитарными... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Методологические основы методики начального естествознания, её связь с другими науками | | Литература по курсу 12 Основная литература 12 Социальная работа как предмет социологического анализа с позиции (Ж. Тощенко, М. Н. Руткевич. А. О. Бароноева, В. Я. Ельмеева, В.... |
