Дистанційні методи в еколого-геологічному картографуванні
В останні роки відзначається все зростаючий вплив техногенезу на геологічне середовище. Істотні зміни верхньої частини літосфери викликані інтенсивної розробкою корисних копалин шахтним (калійні солі, кам`яне вугілля та ін.) І кар`єрним (мінеральні будматеріали, карбонатна сировина та ін.) Способами, видобутком нафти і газу, експлуатацією підземних вод, проведенням широкомасштабної меліорації земель, спорудою водосховищ та іншої інженерно-господарською діяльністю. В межах таких територій склалася напружена ситуація, а в деяких - екологічно кризова.
Зміст
Для оцінки еколого-геологічної обстановки, в першу чергу в районах з високою техногенним навантаженням, широко застосовуються методи дистанційного зондування. Вони дозволяють отримати об`єктивну інформацію про стан та хід розвитку геологічного середовища. За МДС встановлюються просадки земної поверхні над шахтними виробками, зміни геосистем в районах видобутку корисних копалин кар`єрним способом, екзогенні процеси в зонах водосховищ і в районах меліорації земель, а також інші прояви техногенезу, що протікають в ряді випадків з великою швидкістю. Складені з аерокосмічних даними еколого-геологічні карти є необхідним картографічним забезпеченням у вирішенні проблем геоекології та раціонального природокористування.
Дистанційні еколого-геологічні дослідження забезпечуються інформативним комплектом МДC. КС регіонального рівня генералізації дозволяють вивчати великі тектонічні структури з яскраво вираженою сучасної геодинаміки та накладеної техногенною діяльністю. Вони придатні в основному для цілей оглядового і дрібномасштабного картографування. При створенні еколого-геологічних карт середнього масштабу використовуються КС і висотні АФС локального рівня, що забезпечують побудову моделей окремих елементів структурних форм з проявами техногенної екзодінамікі, а також зон екологічних катастроф на значних площах. Детальні AФC сприяють проведенню великомасштабного картографування окремих районів з розвитком активних екзогенних процесів, в тому числі викликаних інтенсивної господарською діяльністю, ділянок міських агломерацій, екологічно небезпечних вогнищ, зон катастроф і великих аварій.
Головний методичний принцип дистанційних еколого-геологічних досліджень полягає в просторово-часовому підході до дешифрування техногенних трансформацій геологічного середовища на основі всебічного використання різночасної і многоуровенних аерокосмічної інформації. Такий підхід передбачає: 1) аналіз МДC, отриманий при аерофотозйомки і космічному фотографуванні в різних спектральних діапазонах- 2) дослідження різночасових, особливо разносезонних знімків одного року с`емкі- 3) вивчення разногодічних зображень з інтервалом 5-7 років, виконаних для одного сезону при однакових технічних параметрах. За даними дешифрування складаються карти сучасного стану геологічного середовища, динаміки техногенних процеси, службовці базовими для створення геоекологічних моделей, комплексних схем рекомендованих заходів з охорони і раціонального використання природного середовища.
Дешіфріруемие техногенні процеси поділяються за характером участі в них людини, ареалу розповсюдження, ступеня впливу на геологічне середовище і особливостям відображення на МДC. І.В. Кузьміної виділені дві групи процесів, викликані господарською діяльністю: еуантропогенние і семіантропогенние. Явища першої групи від початку до кінця управляються і направляються людиною (спорудження шахт, дамб, виїмка грунту і т.п.). У групі семіантропогенних процесів техногенні елементи створюють лише вихідну ситуацію, а подальший їх розвиток протікає під впливом природних факторів, (наприклад, процеси заболочування в зоні водосховища). Найбільш інформативні методи дистанційної індикації при вивченні семіантропогенних процесів, що розвиваються за подобою природних явищ.
Відео: 04 Методи психології
Залежно від просторового співвідношення вогнища порушень з геологічної середовищем визначені сфери безпосереднього і опосередкованого впливу техногенних процесів. Безпосередній вплив спостерігається в тому випадку, якщо екологічний фон не має будь-яких штучних кордонів (споруд) між собою і джерелом процесу. При опосередкованому впливі такі рубежі існують.
Вплив техногенезу на геологічне середовище проявляється неоднаково. Слабкий вплив обмежується трансформацією грунтово-рослинного покриву. В цьому випадку внутріландшафтной взаємозв`язку істотно не порушуються. Активна господарська діяльність пов`язана зі значними змінами геолого-гео-морфологічної основи природного комплексу, що приводять до перебудови всієї його структури. Різна ступінь генералізації аерокосмічних фотозображень забезпечує плавність переходу від вивчення техногенних трансформацій в окремих осередках до картографування подібних порушень в межах цілих регіонів.
Б.В. Виноградовим встановлені три категорії техногенних впливів, що розрізняються за особливостями відображення на МДС. Перша включає процеси синхронні зі зйомкою: підтоплення території поблизу дамб і т.п. Техногенні форми, що утворилися протягом попередніх зйомці термінів - кар`єри, водосховища та інші, віднесені до другої категорії. Для третьої типові древні антропогенні ландшафти, що сформувалися за тривалий період часу, наприклад, масиви ярів в межах Новогрудської височини, що з`явилися в результаті нераціонального землекористування протягом останніх століть.
С.А Сладкопевцев, оцінюючи дистанційні методи еколого-геологічних досліджень підкреслює, що інформація про техногенному забрудненні і порушеності глибоко залягають гірських порід і підземних вод на МДС практично відсутня. Досить ефективні результати дешифрування тільки грунтів і особливості рельєфу. Аерокосмічні знімки дають цінні відомості головним чином про порушеною таких компонентів геологічного середовища, як рельєф, покривні відклади, грунтові води і почви- набагато менш інформативні щодо техногенного забруднення поверхні літосфери.
Як приклад еколого-геологічного дешифрування МДС розглянемо оцінку екзодінамікі геосистем прибережної зони Солігорськ водосховища, розташованого на півдні Мінської області. Техногенні процеси поблизу цієї штучної водойми вивчалися за матеріалами різночасових аеро- і космічних знімків, отриманих у видимому, інфрачервоному і радіохвильова спектральних діапазонах в період з 1969 по 2002 р.р. Подібний підхід дозволив виявити просторово-тимчасові закономірності еволюції геосистем під впливом водойми.Солигорское водосховище створено в 1967 році і є джерелом виробничого водопостачання РУП "Білоруськалій". Штучна водойма має довжину 24 км, ширину близько 1,5 км і при нормальному підпорному рівні площа водного дзеркала становить близько 23,1 км2 . Слід зазначити, що ведення гірських робіт під самим водосховищем і прилеглої до нього території призвело до активізації екзогенних процесів в геосистемах. Серед широкої групи Екзодінаміческіе явищ високою мобільністю відрізняються процеси антропогенного (вторинного) заболочування над шахтними виробками. В даному випадку природне підтоплення прибережних геосистем посилюється осіданням земної поверхні в межах мульд зрушення гірських порід.
В області безпосереднього впливу Солігорськ водосховища на прибережні геосистеми чітко виділяється площа водойми, дешифрируются по темно-сірому, майже чорного тону аерокосмоізображенія. У прибережній смузі відзначаються луговозлаковие спільноти: частуха подорожниковая (Alismaplantago-aquaticaL.), Маннік водний (GlyceriaaquaticaL.) І ін., Які ростуть на тонко і дрібнозернистих частково наносних пісках. Рівень грунтових вод залягає тут на глибині близько 0,2-0,3 м. Подібні геосистеми розрізняються на фотознімках у вигляді вузьких світлих смуг однорідного малюнка аерокосмоізображенія. Процеси антропогенного заболочування найбільш чітко виявляються за комплексом ландшафтних індикаторів на ділянках прояви мульд зрушення гірських порід. В цьому випадку в днищах знижень, що утворилися над відпрацьованим геологічним простором, спостерігається посилення процесу болотообразованія. У геосистемах формуються осоково-пушіцевие і крупноосоковие спільноти, дешифрируются по однорідному малюнку і світло-сірому тону аерокосмоізображенія.
За даними дистанційного зондування чітко виділяються геосистеми в межах підтопленої заплави р. Случ. Процеси підтоплення і заболочування виявляються на знімках по різному фототон, який змінюється від темно-сірого, майже чорного до сірого. На ділянці заплави, залитої водою (глибина 0,5-1,5 м), формуються рослини з плаваючими на поверхні листям: латаття біле (NymphaeaalbaL.), Калитка жовта (NupharluteumL.), Горець земноводних (PolygonumamphibiumL.) І ін. В умовах низької заплави, що не залитої водою, розвиваються різнотравно-осокові спільноти: осока гостра, дерністий, пухирчаста (CarexacutaL., C. caespitosaL., C. vesicariaL.), Хвощ болотний (EquisetumpalustreL.), І ін. Потужність торфу тут 0,3-1,0 м, рівень грунтових вод залягає на глибині 0,2-0,5 м. На знімках геосистеми низькою заплави розрізняються по однорідному, іноді з дрібним крапом (за рахунок кочкарнікового Нанорельєф ) малюнку і темно-сірому фототон.
Відео: Основні методи соціологічного дослідження
Перетворення геологічного середовища, викликане техногенезом, вимагає впровадження систематичних послідовних спостережень за її станом. Найважливішим напрямком в цій системі є аерокосмічний моніторинг, який передбачає регламентовані періодичні дистанційні дослідження просторово-часових змін геологічного середовища під впливом природних і техногенних факторів. Сучасний етап розвитку дистанційних еколого-геологічних досліджень характеризується впровадженням автоматизованих методів дешифрування аеро- і космічних знімків. Для кількісної оцінки стану природного середовища перевага віддається обробці вихідної цифрової дистанційної інформації.
Еколого-геологічне картографування. Розвиток дистанційних методів в екогеологія тісно пов`язане з розробкою на основі аерокосмічної інформації картографічних моделей стану геологічного середовища в умовах техногенезу. Еколого-геологічне картографування - процес створення карт (моделей) екологічного змісту за даними дистанційного зондування, геолого-знімальним матеріалами і іншими джерелами екогеоінформаціі (графічним, цифровим, текстовим), що характеризує стан і тенденції зміни верхньої частини літосфери. В даному випадку досягається можливість отримання наочних високоінформативних документів, що відображають еколого-геологічну обстановку, і які є основою для прогнозу техногенних процесів і розробки рекомендацій і заходів щодо їх попередження, ослаблення та ліквідації небажаних інженерно-геологічних і екологічних явищ і їх наслідків.
Відео: Математика і математичні методи в соціології
Стосовно до області древнематерікового заледеніння методичні прийоми еколого-геологічного картографування будуть різними для наступних регіонів: 1) з потужною (50 - 250 м і більше) четвертичной толщей- 2) з малопотужною (до 50 м) четвертічнрй товщею, що залягає на дочетвертинного осадових породах- 3) з малопотужною (до 50 м) четвертичной товщею, що залягає на протерозой-архейских породах кристалічного фундаменту.
Призначення і зміст еколого-геологічних карт визначаються насамперед масштабом картографування і об`єктом екологічного аналізу. Складання таких карт здійснюється на трьох масштабних рівнях: 1) регіональному (дрібномасштабному), 2) локальному (середньомасштабні) і 3) детальному (великомасштабному). Перший рівень передбачає створення карт геоекологічного змісту масштабу 1: 1 000 000 - 1: 500 000 в межах великих регіонів на основі мелкомасштабной тематичної геоінформації раніше проведених робіт з використанням дистанційних методів досліджень. Подібні карти можуть бути корисними для вироблення стратегії природокористування в регіонах. Еколого-геологічні карти масштабу 1: 200 000 - 1: 100 000 складають другий рівень. Вони створюються на основі середньомасштабних еколого-знімальних робіт та іншої інформації. Ці моделі служать для виявлення проблемних ареалів, де доцільно проводити більш детальні дослідження. Третій рівень об`єднує великомасштабні (1:50 000 - 1:25 000 і крупніше) карти геоекологічного змісту, які складаються як під час великомасштабних спеціалізованих еколого-знімальних робіт, так і на основі матеріалу раніше проведених досліджень. На базі таких карт можуть бути виділені екологічно небезпечні осередки або конфліктні ділянки, що вимагають більш поглибленого вивчення. Детальні карти складаються для гірничорудних і промислових районів, великих інженерних споруд (АЕС, хімзаводи і т.п.) при різних екологічних ситуаціях.
Особливу роль відіграють дистанційні методи при середньомасштабні еколого-геологічному картографуванні. Складання карт екологічного змісту масштабу 1: 200 000 виконується в межах окремих територій, що зазнають помітну техногенне навантаження на геологічне середовище. Підсумкової моделлю подібних побудов є середньомасштабні еколого-геологічна карта, основу якої становить районування території по її екологічними параметрами з урахуванням природних і техногенних трансформацій геологічного середовища. Еколого-геологічна карта є синтетичною, узагальнюючої численні характеристики геологічного середовища та техногенного впливу. Ці відомості можуть бути отримані шляхом аналізу попередньо складених допоміжних картографічних моделей: 1) геодинамической схеми новітнього етапу, 2) ландшафтно-геоморфологічних комплексів, 3) проявів екзогенних геологічних процесів, 4) захищеності підземних вод, 5) об`єктів техногенного впливу та змін різних компонентів природного середовища (атмосферного повітря, ґрунтів, порід зони аерації, поверхневих і підземних вод та ін.). При цьому створення еколого-геологічної карти полягає не в механічному підсумовуванні окремих геопараметров, а в системному аналізі різнорідної інформації про просторово-часових закономірності розвитку геологічного середовища.
Основний зміст еколого-геологічної карти масштабу 1: 200 000 і легенди до неї в загальному вигляді зводиться до картографічного відображення природних і техногенних факторів динаміки геологічного середовища, показу районів (областей) з різною екологічною обстановкою, а також охоронюваних природних територій і об`єктів. Легенда до карти будується в вигляді матриці. Еколого-геологічна карта відображає чотири блоки екогеоінформаціі: 1) провідні чинники динаміки геологічного середовища, 2) стан геологічного середовища по природним факторам, 3) стан геологічного середовища з техногенних факторів і 4) охоронювані природні території та об`єкти. Головну смислове навантаження на мапі визначають три ступеня стану геологічного середовища: 1) сприятливе, 2) помірно сприятливий, 3) несприятливий.
Основним об`єктом середньомасштабне картографування є геоекологічний район, який об`єднує території з ландшафтами одного виду, однаковим характером мезоформ рельєфу, визначеними типами грунтів і рослинними угрупованнями на рівні груп асоціацій, а також з одноманітним екологічним станом геологічного середовища. У свою чергу, райони об`єднуються в геоекологічного область, яка представляє собою територію з загальними ландшафтними особливостями (ландшафти одного роду, одноманітні за генезисом і часу утворення) і однаковою екологічною обстановкою, яка склалася в результаті однотипного техногенного впливу. У завершеному вигляді еколого-геологічна карта відображає провідні природние фактори динаміки геологічного середовища, характер її екологічного стану як за природними показниками, так і за інтенсивністю прояву техногенеза.
