Введение к работе
Актуальность. Конец XX в. ознаменовался небывалой информатизацией общества, омпьютер стал мощным инструментом научного анализа, причём не только физико-атематического, но и пространственного (географического). Появился и быстро" развивается елый класс программного обеспечения для создания географических информационных сие-км (ГИС). С другой стороны, конец XX в. характеризуется (начиная с 1960-х годов) резким бЪстрением экологических проблем и, в связи с этим, повышенным вниманием общества к опросам управления окружающей средой (экологического менеджмента). Успешно органи-овать такое управление возможно только с позиций системного подхода, рассматривая ком-юненты окружающей среды в рамках единых природно-техкических систем. При этом боль-ме значение необходимо придавать вопросам оценки устойчивости геосистем к антропоген-юй (техногенной) нагрузке. Всё это требует обработки гигантских объёмов пространственной шформации и становится реальным только при наличии у исследователя (менеджера) мощно-о средства пространственного анализа - экологической ГИС исследуемого района
К сожалению, до сих пор применение ГИС на различных этапах экологического ме-іеджмента (эколого-географическая экспертиза, экологический мониторинг) зачастую ограни-іивается электронной картографией, т. е. цифрованием готовых бумажных авторских оригина-гов. Во многих случаях отсутствует интеграция (оверлей) с помощью ГИС различных ксточ-іиков пространственной информации для создания новых карт (например, ландшафтных или іандшафтно-зкологических). До сих пор слабо разработаны методики оценки устойчивости юндшафтов к техногенному воздействию на основе пространственного моделирования в ГИС. По мнению автора, в большинстве организаций, обладающих дорогостоящим аппаратным и трограммным обеспечением (например, ГИС-пакетом ARC/INFO (ESRI Inc.)), реально исполь-іуется лишь 30-40 % возможностей этих комплексов. Причина этого, видимо, кроется в преоб» іадающем до сих пор в нашей стране программистско-математическом отношении к ГИС. Во многих организациях с ГИС работают в основном специалисты, пришедшие из физико-математических наук (в лучшем случае - геодезисты). Очень редко присутствуют в соответствующих отделах организаций специалисты-природоведы (ландшафтоведы, почвоведы, геологи, лесоведы, ботаники). А ведь современные программные средства для работы с ГИС развиваются по пути постоянного упрощения пользовательского интерфейса я ориентированы, прежде всего, на специалистов-прикладников природоведческого профиля, не требуя зачастую глубокігх знаний программирования. В связи со всем вышесказанный, становится актуальной разработка методики создзния и применения экологически» ГИС для решения задач управления окружающей средой.
Цель и задачу исследования. Главной цепью работы является разработка коицегггуалі иых основ создания и использования экологичесхих ГИС как систем поддержки принять решений при управлении окружающей средой. Для достижения этой цели были поставлені следующие задачи: создание двух экологических ГИС районов интенсивного хозяйственног освоения: Чкаловского нефтяного месторождения в Томской области и Июсского природног парка в Республике Хакасия, разработка и апробирование на их примере методик и технолог ческих цепочек создания электронных ландшафтных карт, цифровых моделей рельефа, оцеик устойчивости ландшафтов к антропогенной нагрузке, районирования по степени экрлогич* ской опасности природопользования, а также применения ГИС для оценки экономическог ущерба при природопользовании и организации экологического мониторинга.
Объекты и методы исследования.. Объектами исследования являются ландшафтные кои плексы средней тайги Западной Сибири в районе Чкаловского нефтяного месторождения, а такж ландшафтные комплексы восточного макросклона Кузнецкого Алатау в [Лионе Июсского пригхм ного парка. В процессе работы применялись традиционные методы ландшафтных исследований, том числе і»іста>щіюшше с использованием материалов аэрофотосъемки, космических снимко SPOT и Ресурс-01. При создании ГИС использовались математические методы моделирования, для ландшафтного анализа - статистические методы. Широко применялись новейшие геоиифюр мацшмшые и картографические методы исследования - в процессе работы были созданы 22 карть вошедшие в состав приложений. Методики создания и использования экологических ГИСразрабога ны на основе анализа российских и зарубежных ГИС-проектов, собственных разработок автора і информации, полученной в результате изучения и обобщения литературных материалов по геоин форматике, геоинформационшму картографированию и экологическому менеджменту. В качеств программного обеспечения экологических ГИС использовались: иолнофункциональный программ ный комплекс ARC/INFO 7.1.2 for Windows NT, настольный ГИС-пакет Arc View GIS 3.0a с модуля ми расширения 3D Analyst и Spatial Analyst (ESRJ Inc.), пакет программ для работы с ДЦЗ ERDA! Imaging 8.3 (ERDAS Inc.), пакет программ для моделирования поверхностей Surfer 6.04 (Goldei Software Inc.), векторизатор Easy Trace 5.1 (Easy Trace Group).
Предмет зашиты. Предметом защиты являются созданные автором две экологические ГНС для районов Чкаловского нефтяного месторождения в Томской области и Июсского природной парка в Республике Хакасия. На зашиту выносятся методики и технологические цепочки создаши электронных ландшафтных карт и цифровых моделей рельефа, методика оценки на основе ГИС ус тойчивостн ландшафтов к антропогенной нагрузке, методика районирования территории с помошьк ГИС по степени экологической опасности природопользования, а также методики применения ГИС аля оценки экономического ущерба при природопользовании и организации экологического мои» іорияга.'
Научная мотана. Впервые проведено ландшафтное картографирование территорий Чха-эвского нефтяного месторождения и Июсского природного парка, а также районирование по степе-и экологической опасности природопользования. Созданы жологчческие ГИС этих районов. Разра-отана принципиальная структура экологических ГИС, сформулированы основные принципы ормирования информационного и программного обеспечения таких систем. На примере Чкалов-кого нефтяного месторождения № Июсского природного парка проанализированы возмохаюсти ИС для интегральной оценки устоіїчнвостц ландшафтов к антропогенному воздействию и экономической оценки ущерба, окружающей среде. Впервые разработаны методики применения ГИС для аллыюй оценки эрозионнойустойчивости ландшафтов и расчёта средней биомассы геосистем.
Практическая значимость. Материалы диссертации могут служить в качестве научно-прак-ическоп и методической основы экологического сопровождения проектов, связанных с использова-ием природных ресурсов. Ряд положений диссертации вошел в качестве составной части в разрабо-анные проекты ОВОС Верх-Тарского, Чкаловского, Ипм-Таловского, Герасимовского, Малоречен-кого, Стрежевского нефтяных месторождений, подсобного хозяйства НГДУ «Стрежевойнефть» в с. Іветлая Протока, в экологические паспорта треста «Томскгазстрой», Кривошеинского ПТУ, Зырян-кого РайПО (Томская обл.). Методика создания экологических ГИС и ряд частных методик внедре-ы в Проектном Институте «ТомскНИПИнефть». Материалы диссертации-используются при чтении урса «Принятие решений» в международной магистратуре «Environmental Management (Россия, Іеликобрктания, Нидерланды), а также в курсах лекций, читаемых на кафедре географии ТГУ: Географические информационные системы», «Настольные картографические системы», «Цифрс-ые модели рельефа», «Тематическое компьютерное картографирование». Созданная ГИС Июсского арка стала ядром учебной ГИС «Июс» для полигона учебных географических практик ТГУ.
Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты работы были до-ожены автором на 7 научно-практических совещаниях и конференциях, в том числе междуна-одных (tNTERCARTO-4, Барнаул, июль 1998 г.; Training on Environmental Management, 'омск, сент. 1999 г.; Освоение Севера: Российско-Канадский Семинар, Томск, ceirr. 1999 г.).
По теме диссертации опубликовано 20 научных работ, в том числе I на англ. языке.
Структура и объем работы. Диссертация представляет собой рукопись объёмом 219 тракиц машинописного текста, включающую 22 таблицы, 17 рисунков, и состоит из введения, рех глав, заключения, приложений, содержащих 22 карты, и списка литературы га 294 паиме-ований, в том числе 61 на иностранных языках.