Лекция - Теоретические основы экологического картографирования - файл n1.doc

Лекция - Теоретические основы экологического картографирования
скачать (13371 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc13371kb.07.11.2012 00:31скачать

n1.doc

18феврвля

Эколог. картографирование-лекция 2

Теоретические основы экологического картографирования

1.1. Предмет и задачи экологического картографирования 1

1.1.1. Роль экологического картографирования в науке и практике 1

1.1.2. Экологическое и эколого-географическое картографирование 4

1.2. Исторические корни и современные концепции экологического картографирования 5

1.2.1. Антропоцентризм и биоцентризм как альтернативные подходы к оценке и картографированию экологической обстановки 5

1.2.3- Принципы и методы квалиметрии и их реализация в экологическом картографировании 7

1.2.4. Экологизация тематической картографии 8

1.2.5. Классификации экологических карт 11



1.1. Предмет и задачи экологического картографирования

1.1.1. Роль экологического картографирования в науке и практике



Экологическое картографирование — наука о способах сбора, анализа и картографического представления информации о состоянии среды обитания человека и других биологических видов, т.е. об экологической обстановке.


Целью экологического картографирования является анализ экологической обстановки и ее динамики, выявление пространственной и временной изменчивости факторов природной среды, воздействующих на здоровье человека и состояние экосистем. Для достижения этой цели требуется выполнить сбор, анализ, оценку, территориальную интерпретацию и создать географически корректное картографическое представление многообразной экологической информации.

Экологическое картографирование в наибольшей степени ориентировано на обеспечение государственных, региональных и местных программ и проектов природоохранной направленности. Между тем любая природоохранная деятельность осуществляется в рамках конкретных территорий. Поэтому планирование, реализация и контроль результатов природоохранных мероприятий требуют объективных данных об экологической обстановке и ее динамике, что невозможно без использования картографической формы представления информации.

Экологическая информация крайне многообразна как по происхождению, так и по содержанию. Она поступает из официальных и неофициальных источников, добывается в результате исследований. К ней относятся характеристики загрязняющих веществ и статистические данные об объемах и условиях их поступления в окружающую среду, пространственная и временная динамика фактически измеренных уровней и состава загрязнения, данные о состоянии здоровья населения, растительном покрове и животном мире и многое другое. Часто единственным, что объединяет столь разнородные сведения, остается их принадлежность к определенной территории. Поэтому одним из событий современного этапа охраны окружающей среды стало развитие экологического картографирования как универсального метода анализа экологической информации.

В рамках природоохранной деятельности выделяются следующие основные составные части, требующие картографического обеспечения:

• научно-исследовательская работа (с подразделениями по компонентам природной среды, методам исследования, территориальным единицам разного иерархического уровня или в глобальном масштабе);

• практическая деятельность по охране атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв и недр, растительности и животного мира, ландшафтов и экосистем;

• экологическое образование и воспитание (включая преподавание, пропаганду экологических знаний и осуществление прав личности и общества на информацию).



Картографическое обеспечение научно-исследовательских работ природоохранной направленности принципиально не отличается от аналогичной задачи других наук о Земле и является одним из проявлений познавательной функции карт. В ходе научно-исследовательских работ карты выполняют функции:

средства исследования (в этом качестве выступает, главным образом, топооснова), используемого для решения вопросов организации работ и территориальной привязки результатов;

предмета исследования (как упрощенная модель объективно существующего явления). Для этой цели могут использоваться как топографические, так и тематические карты, по своему содержанию и точности пригодные для решения научных и прикладных задач

Эти оба варианта использования карт предполагают максимально жесткие требования к геометрической точности и полноте. Требование полноты заставляет рассматривать создание экологических карт на основе ранее созданных тематических как, как приемлемое лишь в самом начале становления нового направления. Составление новых карт на основе ранее созданных предполагает допущение, что в последних уже содержится вся необходимая информация и ее требуется лишь соответствующим образом скомпоновать. Кроме того, необходимо учитывать естественное старение карт.

Картографическое обеспечение практической природоохранной деятельности в наиболее полном объеме реализуется при разработке и выполнении целевых программ того или иного территориального охвата и направленности.



Экологические карты, предназначенные для практической деятельности, по направленности подразделяются на:

инвентаризационно-оценочные (содержат показатели и оценки состояния отдельных компонентов и ландшафтов в целом, характеристики территориального распределения влияющих факторов);

прогнозные (представляют гипотетические результаты развития к некоторым датам в будущем, при сохранении действующих тенденций или в рамках определенных сценариев);

рекомендательные (показывают территориальное размещение предлагаемых мероприятий в целях оптимизации экологических ситуаций);

контрольные, или карты мониторинга (предназначаются для отслеживания ситуаций по мере реализации рекомендованных мероприятий).

Качество исполнения картографических материалов природоохранных программ зависит от того, опирается ли инвентаризационно-оценочный блок информации на результаты специально проведенных исследований или на фондовые и статистические материалы.

Обоснованность и эффективность реализации рекомендательных блоков комплексных схем, существенно повышаются, когда инвентаризационно-оценочный и прогнозный блоки завершаются оценками последствий антропогенных воздействий. Гигиенические оценки заключаются в расчетах риска возникновения заболеваний по отдельным болезням и их группам, при существующих и прогнозируемых уровнях антропогенного воздействия. Экономические оценки имеют в виду перевод характеристик загрязнения и других видов антропогенных воздействий в стоимостные показатели.

Требования к картографическому обеспечению природоохранной практики существенно различаются в зависимости от конкретного назначения карт. Содержание и оформление рекомендательных базовых инвентаризационно-оценочных и прогнозных карт регламентируются общими требованиями к проектной документации. Создание контрольных карт не жестко регламентировано. В процессе мониторинга наибольшее значение приобретает оперативность, поэтому данная составная часть экологического картографирования особенно интенсивно компьютеризируется.

Сокращенный вариант картографического обеспечения применяется в заповедном деле, где, как правило, ограничиваются исследовательской работой и мониторингом. На картах особо охраняемых территорий обычно показывают ландшафтную характеристику, а также размещение местообитаний редких видов, научно-исследовательских и хозяйственных объектов.

Картографическое обеспечение экологического просвещения, образования и воспитания заключается в создании картографических материалов, согласованных с учебными программами курсов экологии и охраны природы, а также соответствующими разделами географии.



Учебные экологические карты служат иллюстративным материалом и по особенностям оформления принципиально не отличаются от других учебных карт. Общим для учебных карт любого содержания является приоритет наглядности перед точностью и полнотой, использование контрастных цветов, крупных обозначений и надписей.

Новым элементом экологического просвещения является издание соответствующих специальных карт и атласов, ориентированных на широкие слои общественности. Традиции такого рода изданий только складываются; идет поиск характеристик, показателей и сюжетов, которые вызывали бы интерес и оказывали позитивное влияние на общественное мнение. Для широких слоев общественности наибольший интерес представляет сравнительная характеристика территориальных единиц по комфортности проживания, по возможности с гигиеническими и экономическими оценками.

По мере развития рынка недвижимости оценки экологической обстановки оказывают все более существенное влияние на стоимость жилья и земельных участков. Это обстоятельство определяет как спрос на такого рода информацию, так и ответственность составителей и издателей карт за ее достоверность.

1.1.2. Экологическое и эколого-географическое картографирование


Согласно традиционному взгляду на классификацию карт по тематике, основными подразделениями являются карты природных явлений (физико-географические) и карты общественных явлений (социально-экономические).

Такое положение соответствовало характерному для большей части XX в. состоянию географической науки, когда при физико-географических исследованиях стремились абстрагироваться от антропогенного фактора и показать ландшафты в их условно первозданном виде, а при социально-экономических — от природных факторов.

Ситуация начала смягчаться в 1970-1980-е годы, когда на грани социально-экономической и физико-географической картографии зародилось новое «стыковое» направление — картографирование взаимодействия человека и окружающей среды, или экологическое в современном понимании.

Сложилось два альтернативных подхода к содержанию понятия экологических карт:

• широкий, включающий едва ли не все виды географических карт;

• узкий, ограничивающийся использованием того или иного типа, со значительными расхождениями в отношении того, какому именно типу следует отдать предпочтение

Экологическое картографирование отличается от других отраслей тематического (геологического, геоморфологического, почвенного и др.) картографирования сложностью определения его предметной области.

В качестве основного объекта экологического картографирования разными авторами рассматриваются: экосистемы разного ранга, масштабы антропогенного давления на среду, биота, природоохранные мероприятия, взаимоотношения организмов и среды, экологические ситуации.

Целесообразно различать эколого-географическое и собственно экологическое картографирование.



Эколого-географическое картографирование включает в себя создание новых разновидностей карт в рамках существующих областей тематического картографирования (экологизация тематического картографирования).

Содержанием эколого-географических карт является показ ландшафтов в их современном (с учетом антропогенного воздействия) виде, а также деятельности человека с учетом условий, в которых она протекает, и последствий, к которым приводит.



Собственно экологическое картографирование посвящено пространственной характеристике процессов взаимодействия деятельности организмов с окружающей средой.


1.2. Исторические корни и современные концепции экологического картографирования

1.2.1. Антропоцентризм и биоцентризм как альтернативные подходы к оценке и картографированию экологической обстановки


Термины «экологическая карта», «экологическое картографирование» были впервые введены французскими геоботаниками в 70-е годы XX столетия применительно к картам состояния растительности и антропогенного воздействия на нее (107].

Близкие по содержанию картографические работы примерно в то же время начали проводиться и в России (научная школа академика В. Б. Сочавы) [150].


Картографирование состояния растительности и условий для нее, постепенно развиваясь, сформировало биоцентрическое направление в экологическом картографировании. Биоцентрический подход базируется на классическом геккелевском понимании предмета экологии и нацелен на картографическое исследование взаимосвязей между биологическими видами и средой их обитания. Человек в экосистему не входит. Она картируется как одна из составляющих среды человека, а не как среда в целом со многими ее компонентами.

Практически в рамках биоцентрического подхода получило развитие создание фито- и зооэкологических карт, характеризующих условия жизни организмов.



В некоторых теоретических работах встречаются высказывания о картографировании экосистем как основной функции экологического картографирования.

Реализация биоцентрического направления сдерживается также в связи с отсутствием четких экологических критериев для сравнения реально существующего с допустимым и желательным. Если для человека такие критерии (ПДК) при всех многочисленных недостатках существуют, то для отдельных биологических видов и особенно для экосистем в целом отсутствуют. Роль более или менее универсального критерия может выполнять природный фон (при максимально широкой трактовке этого понятия)

Другим источником экологического картографирования (антропоцентрическое направление) стали прикладные работы по учету природных ресурсов, оценке экологической обстановки и разработке путей ее оптимизации. Эти работы отличаются от биоцентрических тем, что оценки состояния среды выполняются с точки зрения воздействия факторов окружающей среды на здоровье человека и возможности хозяйственного использования природных ресурсов.

Антропоцентрический подход по своему содержанию ближе к традиционному географическому, при котором биота рассматривается как один из равноправных компонентов ландшафта. На картах, относящихся к данному направлению, обычно содержатся сведения о ландшафтах территории, особо охраняемых природных территориях и объектах, источниках и последствиях антропогенного воздействия на среду.

Соотношения антропоцентризма и биоцентризма дифференцированы по разновидностям экологических карт: гигиенические и экономические оценки антропоцентричны, а охрана природы биоцентрична по определению. Сочетание биоцентрического и антропоцентрического подходов означает практически необходимость создания двух видов карт: базовых и оценочных.

Первые должны характеризовать величины отклонений показателей от природных, фоновых, вторые — давать гигиенические или экологические оценки последствий этих отклонений.

1.2.3- Принципы и методы квалиметрии и их реализация в экологическом картографировании


Принципы квалиметрии и их реализация при экологическом картографировании. Квалиметрия как научная дисциплина, охватывающая методологические и практические вопросы оценки качества, начала разрабатываться в конце 60-х годов XX в. в связи с проблемой совершенствования промышленной продукции. Тем не менее принципы и методические подходы, разработанные в рамках этой дисциплины, вышли за их первоначальные пределы и применяются, например, в практике гигиенической оценки атмосферного загрязнения. Поэтому их тоже целесообразно использовать в экологическом картографировании, учитывая при этом специфику предмета.

Использование методов квалиметрии в экологическом картографировании.

Непосредственное определение параметров окружающей среды, как количественных, так и качественных, составляет содержание методов физико-географических (в максимально широкой трактовке этого понятия) исследований. Учет социально-экономических характеристик требует привлечения методов демографии и социологии. Обеспечение корректности и сопоставимости результатов тех и других составляет предмет метрологии. Использование квалиметрических методов необходимо на стадии перехода покомпонентных характеристик к интегральным, охватывающим разнородную и потому трудносопоставимую информацию.



Ключ к комплексной оценке состояния среды состоит в определении относительной значимости ее отдельных компонентов для здоровья человека (при антропоцентрическом подходе) или устойчивости отдельных видов и экосистем в целом (при биоцентрическом подходе).

С точки зрения законов экологии вполне очевидно, что каждый из компонентов среды является жизненно важным. Но разнообразие интервалов толерантности к разным факторам обусловливает различия в их значимости.

В квалиметрии известны следующие основные методы определения весомости отдельных свойств качества: стоимостный, экспертный, вероятностный и смешанный (комбинации трех предыдущих [2]).

Стоимостный метод предполагает корректную оценку слагаемых качества в денежном выражении. Такой подход едва ли приемлем для экологического картографирования, по крайней мере в качестве основного, в силу вторичности экономических оценок в природопользовании по отношению к экологическим и гигиеническим.

Экспертный метод (метод «Дельфи») включает участие группы из 10—12 экспертов, отвечающих на поставленный вопрос. Ответы должны носить количественный характер, даваться в несколько туров со взаимным ознакомлением результатами, обменом мнениями в целях выработки усредненного коллективного решения [2]. При современном уровне развития геоэкологических исследований данный метод является наиболее распространенным [15J.

Вероятностный метод. В рамках антропоцентрического подхода предметом вероятностной оценки оказывается риск возникновения заболеваний в зависимости от состояния окружающей среды и ее компонентов. Такой подход применяется в рамках методики оценки риска и в целом может быть оценен как наиболее перспективный. Его распространение сдерживает необходимость накопления и обработки значительных объемов медико-географической информации применительно к конкретным социально-экономическим условиям. Практически вероятностный метод реализуется на основе использования статистических зависимостей между характеристиками состояния компонентов среды и показателями здоровья человека либо состояния популяций отдельных видов.

1.2.4. Экологизация тематической картографии




Общий смысл экологизации картографии заключается в переходе от традиционных попыток показа как бы реконструированного состояния природной среды к целенаправленному отображению содержания и последствий воздействия человека. Экологизация, являющаяся общей тенденцией развития современной науки [124], проявилась во многих отраслях тематической картографии.

Геологическое картографирование претерпело значительные изменения в области задач и методов съемочных исследований. Были разработаны новые методические руководства, изменившие общую направленность геологических исследований с нацеленности на обнаружение полезных ископаемых на изучение современного состояния геологической среды и тенденций ее изменения. При этом в число объектов изучения, согласно новым методическим руководствам, вошли даже характеристики загрязнения атмосферного воздуха и поверхностных вод.

В рамках экологизации геологического картографирования повышенное внимание уделяется показу на общих и специальных картах техногенно-измененных пород, а также сущности физических и химических изменений в них.



Геоморфологическое картографирование в последние годы также ориентируется на изучение и решение экологических проблем. Если раньше геоморфологи уделяли основное внимание изучению всего того геологического, что отражается в рельефе, то сейчас необходимо сместить акцент на то географическое, что рельефом контролируется. Литогенная основа ландшафта (геологическое строение и рельеф) в значительной степени предопределяет пространственное распределение почвенных разностей и биотопов, их внешние границы. Поэтому границы территорий с разными экологическими ситуациями во многих случаях целесообразно согласовывать с геоморфологическими границами.



Рельеф непосредственно влияет на процессы геодинамики, в том числе являющиеся факторами экологического риска (обвалы, оползни, лавины, сели, наводнения). Поэтому геоморфологические карты, в том числе с адаптированным содержанием, нашли применение при оценке риска различных опасных явлений, контролируемых рельефом и поверхностными отложениями.

Климатическое картографирование эволюционирует в направлении отображения метеорологических факторов экологической обстановки: рассеивающей способности и потенциала загрязнения атмосферы [12].



При этом следует отметить, что традиционное для изучения атмосферных процессов создание мелкомасштабных карт на основе редкой сети постов, хорошо зарекомендовавшее себя при анализе и прогнозе глобальных и региональных ситуаций, оказалось недостаточным в условиях сложной, мозаичной картины загрязнения урбанизированных территорий [34]. В связи с этим получило широкое распространение создание компьютерных, в том числе оперативных, карт на основе математического моделирования циркуляционных процессов в условиях города.

Гидрологическое картографирование также приобрело нацеленность на отображение состояния водных ресурсов, в том числе в аспектах риска высоких паводков, истощения, загрязнения.



Почвенное картографирование традиционно было ориентировано на отображение не только типов, подтипов и разновидностей почв, но также их состояния и тенденций изменений. В рамках экологизации почвенное картографирование трансформируется в мониторинг земельных ресурсов.

Объектом почвенного картографирования становятся техногенные и антропогенно-преобразованные почвы. В новой классификации почв России [70]. выделены на уровне отдельных типов почвы, сформировавшиеся под влиянием интенсивного воздействия интенсивных факторов (стратоземы, агростратоземы).


Свойства почв непосредственно влияют на интенсивность процессов миграции загрязняющих веществ и самоочищения, коррозионную активность. Поэтому получило распространение создание специальных почвенных карт, на которых дается интерпретация типов и разновидностей почв с точки зрения их влияния на миграцию поллютантов.

Геоботаническое картографирование послужило одним из источников современного экологического картографирования. Современной тенденцией в геоботаническом картографировании стало внимание, уделяемое показу динамики растительности, включая прогноз ее состояния с учетом сукцессионной смены сообществ [66]. Состояние растительного покрова является одним из показателей экологической обстановки в целом, в связи с чем получило развитие биоиндикационное картографирование.



Социально-экономическое картографирование. Экологизация проявляется в создании специализированных карт для показа последствий хозяйственной деятельности: объемов и структуры выбросов и сбросов загрязнений, в том числе с подразделением по отраслям экономики, масштабов применения удобрений и пестицидов и т.д.



Наряду с абсолютными характеристиками поступления загрязняющих веществ объектами картографирования могут быть многочисленные относительные показатели: величины выбросов и сбросов в расчете на одного жителя, на единицу площади, на объем выпускаемой продукции в натуральном или денежном выражении. Величины платежей за загрязнение (экологического налога) и, соответственно, поступлений в территориальные экологические фонды также могут быть объектом картографирования.

1.2.5. Классификации экологических карт


Вопросы классификации экологических карт решаются по-разному, в зависимости от того, что положено в основу классификации: анализ и обобщение фактически существующих картографических материалов либо теоретические предпосылки. Число классификационных признаков практически так же безгранично, как и число экологических проблем и подходов к их изучению. Относительно устоявшейся и общепризнанной в настоящее время является классификация экологических карт по научно-прикладной направленности, в рамках которой выделяются карты:


• инвентаризационные, т.е. нацеленные на учет и описательные характеристики природных объектов;

• оценочные, т.е. характеризующие соответствие состояний и условий природной среды каким-либо критериям и/или нормативам;

• прогнозные, т.е. отображающие предполагаемые и/или недоступные для непосредственного изучения природные объекты и их свойства;

• рекомендательные, т.е. направленные на оптимизацию и гармонизацию отношений в природной среде, предотвращение или смягчение неблагоприятных явлений и их последствий.



Географы Института географии РАН, составившие наиболее полный каталог фактически существующих отечественных карт экологического содержания , подразделили их на следующие группы:

• карты оценки природных условий и ресурсов для жизни и деятельности человека;

• карты неблагоприятных и опасных природных условий и процессов• карты антропогенных воздействий и изменений природной среды;

• карты устойчивости природной среды к антропогенным воздействиям; • карты охраны природы и природоохранных мероприятий;

• медико-географические карты;

• карты рекреации;

• комплексные экологические (эколого-географические, геоэкологические карты).



Географы МГУ [75] разработали несколько иную классификацию экологических карт, в целом близкую по содержанию, но отличающуюся отсутствием ряда достаточно традиционных тематических групп:

• карты воздействий на природную среду и их последствий;

• карты оценки состояния природной среды;

• карты прогноза состояний природной среды и оценки ее прогнозируемого состояния;

• общие эколого-географические карты;

• карты существующей системы природоохранных мероприятий, природоохранных организаций, природоохранных технических устройств;

• комплексные карты охраны природы.

Классификации, построенные на основе анализа практики, успешно «работают» в достаточно давно сложившихся тематических областях с устоявшейся внутренней структурой. В экологическом картографировании, все еще находящемся в стадии формирования, освоены далеко не все практически необходимые сюжеты. Поэтому целесообразно, основываясь на тех или иных теоретических представлениях, дополнять классификации, построенные на основе анализа практики, перспективными, но еще недостаточно разработанными разделами.


Так географы Института географии Сибири и Дальнего Востока [171] предлагают следующие классы экологических карт:

• карты факторов и условий среды (физико-географические карты, характеризующие условия жизнедеятельности, карты природ но-ресурсного и экологического потенциала территорий, устойчивости геосистем);

• карты процессов (распространения загрязнений, миграций, эрозии, опасных природных явлений);

• карты состояний (современного и прогнозируемых, в том числе карты антропогенных изменений)

• карты проблем (остроты экологических ситуаций);

• карты организации охраны природы и ресурсопользования (контроля и управления природопользованием).

Классификация экологических карт по назначению, рассмотренная выше, включает:

• карты для научно-исследовательских работ природоохранной направленности (с дальнейшими подразделениями сообразно структуре научных дисциплин об окружающей среде и ее охране);

• карты для практической природоохранной деятельности (в том числе инвентаризационно-оценочные, прогнозные, рекомендательные, контрольные);

• карты для экологического просвещения, образования и воспитания.

Вполне очевидны также классификации экологических и эколого-географических карт по масштабу и территориальному охвату, по широте темы (общие и частные, аналитические и синтетические).

Специфическим для экологических карт является их подразделение по источникам исходной информации на карты, составленные на основе:

• дистанционного зондирования;

• статистических данных и их обработки;

• полевого картографирования и мониторинга;

• изучения состояния биоиндикаторов;

• обобщения материалов из разных источников





Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации