1

На правах рукописи

УДК 551.509.13

ОСИПОВ Алексей Георгиевич

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ПРИГОДНОСТИ

ЗЕМЕЛЬ ПРИРОДНЫХ ЛАНДШАФТОВ ДЛЯ АГРАРНОГО И

РЕКРЕАЦИОННОГО ОСВОЕНИЯ

Специальность

25.00.26 – Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора географических наук

Санкт-Петербург

2016

2

Работа выполнена на кафедре картографии ФГБВОУ ВО «Военно-космическая

академия имени А.Ф. Можайского»

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Защита состоится «14» февраля 2017 г. в 15.00 часов на заседании

диссертационного совета Д 212.232.20 при ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский

государственный университет» по адресу:

199178, г. Санкт-Петербург, 10 линия В.О., д. 33-35, ауд. 74.

E-mail:chistobaev40@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке имени М. Горького

Санкт-Петербургского государственного университета по адресу:

г.1Санкт-Петербург, Университетская набережная, д. 7/9 и на сайте https://disser.spbu.ru/disser/dissertatsii-dopushchennye-k-zashchite-i-svedeniya-o-

zashchite/details/12/1087.html

Автореферат разослан « » ноября 2016 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат экономических наук, доцент З.А. Семенова

ДМИТРИЕВ Василий Васильевич доктор географических наук, профессор, профессор

кафедры гидрологии суши ФГБОУ ВО «Санкт-

Петербургский государственный университет»

АЛЕКСЕЕВ Александр Сергеевич доктор географических наук, профессор, заведующий

кафедрой лесной таксации, лесоустройства и

геоинформационных систем ФГБОУ ВО «Санкт-

Петербургский государственный лесотехнический

университет имени С.М. Кирова»

КУРОЛАП Семен Александрович доктор географических наук, профессор, заведующий

кафедрой геоэкологии и мониторинга окружающей

среды ФГБОУ ВО «Воронежский государственный

университет»

ФГБОУ ВО «Иркутский национальный

исследовательский технический университет»

БАДЕНКО Владимир Львович доктор технических наук, профессор кафедры

водохозяйственного и гидротехнического строительства

ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический

университет Петра Великого»

3

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Современный этап развития

человечества характеризуется нарастанием противоречий между человеческим

обществом и окружающей средой. Мировой экономический кризис породил

множество локальных, региональных и глобальных экологических проблем,

связанных с нерациональным использованием природных ресурсов. Перед

человечеством встала задача удовлетворения его жизненных потребностей в

сочетании с сохранением благоприятной окружающей среды в интересах

настоящего и будущего поколений.

Именно поэтому в современной географии доминирующее положение

занимают исследования, направленные на разработку теоретических основ

формирования природно-антропогенных и антропогенных геосистем и трендов их

изменения на глобальном, региональном и локальном уровнях.

Обширная территория нашей страны создает ошибочное представление о

неисчерпаемости земель сельскохозяйственного и рекреационного назначения.

Фактически же земельные ресурсы России крайне ограничены как для аграрного,

так и для рекреационного использования, это обусловлено природно-

климатическими особенностями территории, негативным антропогенным

воздействием и нерациональным использованием земель.

В концепции долгосрочного социально-экономического развития

Российской Федерации на период до 2020 года, утвержденной распоряжением

Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2008 г. № 1662-р отмечается

необходимость создания условий для опережающих темпов роста экономики и

социальной сферы в малоосвоенных регионах России. При этом в состав ключевых

приоритетов развития входит обеспечение экологической безопасности населения

и сохранение природных систем за счет эффективности использования природных

ресурсов, в том числе земельных.

Исходя из этого, одним из актуальнейших направлений научных

исследований в области природопользования является совершенствование теории и

практики информационного обеспечения работ по землеустройству и

территориальному планированию в пределах территорий опережающего

социально-экономического развития, расположенных в малоосвоенных регионах

России.

Вопросам аграрного и рекреационного освоения земельных ресурсов

ландшафтов посвящено множество отечественных и зарубежных работ, отметим

лишь некоторые из них: (Казанская, 1972; Веденин и др., 1975; Пронин и др., 1982;

Мильков, 1984; Романова и др., 1988; Швебс, 1989; Yatsukhno, 1991; Barret, 1992;

Николаев,1992; Яцухно, 1992, 1995; Каштанов и др., 1994; Шаманаев, 1994;

Krewza, 1994; Солодовников, 1996; Володин и др., 2000; Дорофеев А.А. и др., 2000;

Брилевский и др., 2001; Власова, 2002; Житин, 2004; Кирюшин, 2005; Николаева,

4

2005; Остапенко, 2006; Абдуллина и др., 2008; Чурсин, 2008; Ермакова, 2009;

Полуэктова, 2009; Арефьев, 2011; Саранча, 2011; Чижова, 2011; Лопырев и др.,

2012; Malezieux, 2012;) и др. Однако, теоретические основы интегральной оценки

пригодности земель природных ландшафтов для аграрного и рекреационного

освоения, разработаны еще не достаточно. В результате этого, земли, имеющие

высокий аграрный и рекреационный потенциал часто используются под застройку,

промышленное освоение и другие виды природопользования.

Наиболее важным звеном организации землепользования и

территориального планирования в пределах природных ландшафтов является его

информационное обеспечение. Это связано с тем, что наличие достоверной

информации о земельных ресурсах способствует повышению научной

обоснованности прогнозов по социально-экономическому развитию, как отдельных

регионов, так и страны в целом.

К сожалению, на сегодняшний день информация о пригодности земельных

ресурсов природных ландшафтов для их антропогенного освоения, используемая

при создании природно-хозяйственных систем, не в полной мере отвечает

потребностям стратегии устойчивого развития территорий. Исходя из чего,

возникло противоречие между необходимостью повышения эффективности

использования земель природных ландшафтов и несовершенством теоретических

основ информационного обеспечения работ по землеустройству и

территориальному планированию. Данное диссертационное исследование

посвящено разрешению этого противоречия за счет разработки теоретических

положений интегральной оценки пригодности земель природных ландшафтов для

их антропогенного освоения, что является решением научной проблемы, имеющей

важное социальное и хозяйственное значение.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования

является разработка теоретических основ интегральной оценки пригодности земель

природных ландшафтов для их аграрного и рекреационного освоения и

практическая реализация ее результатов. Поставленная цель определила

необходимость решения следующих задач:

1) обоснование и формулировка понятийного аппарата и основополагающих

принципов интегральной оценки пригодности земель для их аграрного и

рекреационного освоения;

2) выбор и адаптация моделей для реализации процедуры интегральной

оценки земель природных ландшафтов;

3) разработка основных положений метода интегральной оценки в среде

ГИС пригодности земель природных ландшафтов для аграрного и рекреационного

освоения;

4) разработка методики определения допустимой площади антропогенного

освоения земель природных ландшафтов;

5

5) разработка методики интегральной оценки в среде ГИС пригодности

земель природных ландшафтов для аграрного освоения;

6) разработка методики интегральной оценки в среде ГИС пригодности

земель природных ландшафтов для рекреационного освоения;

7) апробация разработанного метода на модельных территориях,

расположенных на северо-востоке Ленинградской области.

Объект исследования. В качестве объекта исследования выступает

природный ландшафт – генетически однородный природно-территориальный

комплекс, имеющий одинаковый геологический фундамент, один тип рельефа,

одинаковый климат, обладающий индивидуальной структурой и индивидуальным

морфологическим строением.

Предмет исследования. Предметом исследования являются

методологические основы интегральной оценки пригодности земель природных

ландшафтов для аграрного и рекреационного освоения.

Методология исследования. В основу диссертационной работы заложено

сочетание индуктивного и дедуктивного путей познания.

Дедуктивный путь познания был реализован в два этапа: на первом – в

методологию исследования были введены гипотезы, имеющие характер общих

утверждений, в результате чего была сформирована система исходных положений

и правил, а на втором – эта система путем логической дедукции была

преобразована в основополагающие утверждения теории, представленные в виде

принципов интегральной оценки земель.

Индуктивный путь познания был реализован через многокритериальный

подход к получению интегральных показателей пригодности земель природных

ландшафтов для аграрного и рекреационного освоения, а также через

информационное обеспечение процедуры интегральной оценки, основанное на

моделировании устойчивости почв к загрязнению тяжелыми металлами,

закислению, водной эрозии, биогенному загрязнению вод и снижению видового

разнообразия.

Научная новизна. В процессе диссертационного исследования впервые:

раскрыта сущность геоэкологического подхода к интегральной оценке

пригодности земель природных ландшафтов к их антропогенному освоению и

сформулированы ее принципы;

обоснована целесообразность для определения допустимой площади

антропогенного освоения земель природных ландшафтов использовать их

биологическое разнообразие, индикаторами, которого являются экотоны –

переходные полосы между физиономически отличимыми растительными

ассоциациями. Выделение экотонов предлагается осуществлять по материалам

дистанционного зондирования Земли с использованием методов

автоматизированного дешифрирования почвенно-растительного покрова;

6

выбраны и адаптированы модели для реализации процедуры интегральной

оценки и ее информационного обеспечения, включая: 1) модель свертки

информации при определении пригодности земель природных ландшафтов для

антропогенного освоения; 2) модель оценки устойчивости почв к загрязнению

тяжелыми металлами и закислению; 3) модель оценки устойчивости почв к смыву

дождевыми осадками;

разработан метод интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель

природных ландшафтов для аграрного и рекреационного освоения;

разработаны методики, реализующие созданный метод, включая:

1) методика определения допустимой площади антропогенного освоения земель

природных ландшафтов; 2) методика интегральной оценки в среде ГИС

пригодности земель природных ландшафтов для аграрного освоения; 3) методика

интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель природных ландшафтов для

рекреационного освоения.

В прикладном аспекте новыми являются полученные в среде ГИС

результаты допустимой площади антропогенного освоения природных ландшафтов

модельных территорий и результаты пригодности их земель для аграрного и

рекреационного использования.

Теоретическая значимость. Определяется актуальностью и новизной

рассматриваемых подходов к интегральной оценке земель природных ландшафтов,

которые расширяют и углубляют научные знания по информационному

обеспечению работ по землеустройству и территориальному планированию.

Содержащиеся в диссертации выводы и предложения могут быть использованы

для дальнейших научных исследований, в частности для разработки подходов к

оптимизации структуры проектируемых природно-хозяйственных систем с учетом

качества и устойчивости земельных ресурсов для различных видов их

антропогенного освоения.

Практическая значимость и внедрение. Созданные на основе

разработанных теоретических подходов к интегральной оценке пригодности земель

для аграрного и рекреационного освоения метод, методики и модели, могут

успешно применяться: при разработке проектных предложений по формированию

природно-хозяйственных систем; при решении оптимизационных эколого-

экономических задач в области аграрного и рекреационного освоения территории;

при выполнения землеустроительных работ и при разработке схем

территориального планирования.

Результаты научных исследований по теме диссертации были внедрены в

период с 2010 по 2015 годы в практику и учебный процесс, что подтверждено

актами о внедрении, полученными от ЗАО «Институт телекоммуникаций» и

Федерального государственного казенного военного образовательного учреждения

высшего профессионального образования «Военно-космическая академия

7

имени А.Ф. Можайского».

Степень достоверности результатов. Подтверждается глубокой

проработкой литературных источников по теме диссертации, выполненной

апробацией разработанных научно-методических подходов к интегральной оценке

земель на обширной модельной территории, расположенной на северо-востоке

Ленинградской области, применением современных методов анализа

геопространственной информации, публикацией основных положений

диссертации.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Разработанные в диссертации научные положения по интегральной оценке в среде

ГИС пригодности земель природных ландшафтов для антропогенного освоения, ее

выводы и результаты практической реализации соответствуют пункту 2 «Научно-

методическое обеспечение земельно-оценочных работ (по всем категориям

земель)» паспорта специальности: 25.00.26 Землеустройство, кадастр и мониторинг

земель.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

метод интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель природных

ландшафтов для аграрного и рекреационного освоения;

методика определения допустимой площади антропогенного освоения

земель природных ландшафтов;

методика интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель

природных ландшафтов для аграрного освоения;

методика интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель

природных ландшафтов для рекреационного освоения;

результаты апробации разработанного метода на модельных территориях,

расположенных на северо-востоке Ленинградской области.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены,

обсуждены и получили положительную оценку на следующих конференциях и

совещаниях: VI Международной специализированной конференции и выставке

«Акватерра» (Санкт-Петербург, 2003); Международном симпозиуме

«Межрегиональные проблемы экологической безопасности» (Сумы, 2003 г.); VII

Международных научных чтениях «Белые ночи – 2003» (Санкт-Петербург, 2003);

VIII Международных научных чтениях «Белые ночи – 2004» (Санкт-Петербург,

2004); в Комитете по экономическому развитию и инвестиционной деятельности

Ленинградской области (Санкт-Петербург, 2007); в Администрации

муниципального образования Кировский муниципальный район Ленинградской

области (Кировск, 2008, 2009); III Всероссийской научно-практической

конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Географическое изучение

территориальных систем» (Пермь, 2009); III Всероссийской научно-практической

конференции «Мониторинг природных экосистем» (Пенза, 2009); Международной

8

научно-практической конференции «Экологическое равновесие: антропогенное

вмешательство в круговорот воды в биосфере» (Санкт-Петербург, Пушкин, 2011);

Всероссийской научно-практической конференции с международным участием

«Мониторинг биоразнообразия экосистем степной и лесостепной зон» (Балашов,

Николаев, 2011); в Администрации муниципального образования Тихвинский

муниципальный район Ленинградской области (Тихвин, 2011, 2012);

Международной конференции «Балтийское море» (Санкт-Петербург, 2012);

Международном агроэкологическом форуме (Санкт-Петербург, Пушкин, 2013); в

Администрации муниципального образования Киришский муниципальный район

Ленинградской области (Кириши, 2014).

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 15 научных работах,

13 из них в журналах рекомендованных ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех

глав, заключения и списка литературы (262 наименования), изложена на 230

листах, включает 52 рисунка, 27 таблиц.

II. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Теоретические основы интегральной оценки земель природных

ландшафтов

Сущность понятия интегральная оценка земель. Оценивание природных

тел и явлений является одной из форм отражения взаимодействия между

обществом и природой. По проявлению признаков системности оценки могут быть

подразделены на частные, комплексные, многокритериальные и интегральные.

Частные оценки представляют собой сопоставление отдельных исходных

характеристик с принятыми фоновыми уровнями и нормами.

Комплексные оценки в отличие от частных устанавливают значимости

объекта по совокупности показателей.

Многокритериальные (синтетические) оценки устанавливают значимость

объекта путем построения вектора значений нормированных показателей,

характеризующих данный объект или путем свертывания информации о состоянии

объекта в виде некоторой функции желательности.

Интегральные оценки предполагают наличие этапа, связанного с

объединением в одно целое ранее разнородных (многокритериальных) оценок с

учетом их вклада в общую оценку. При этом, значимость отдельных критериев,

чаще всего измеряется по нечисловой (ординальной, порядковой) шкале или всем

критериям навязывается равенство приоритетов оценивания. В других случаях

исследователь задает интервалы возможного варьирования весовых

коэффициентов.

Особенности экологического и геоэкологического подходов к

9

интегральной оценке земель природных ландшафтов. В основу интегральной

оценки может закладываться экологический и геоэкологический подходы.

Согласно работ (Одум, 1975; Реймерс, 1990; Алимов, 1990; Ласточкин, 1995;

Дмитриев, 2004; Исаченко, 1994; Фрумин, 1998; Сочава, 1970; Жекулин, 1989;

Преображенский, 1993; Витченко и Брилевский, 2001; Селиверстов,1994) объектом

экологического подхода являются живые системы надорганизменного уровня

существующие в естественных или измененных условиях, а сама оценка

ориентирована на рациональное использование и оптимальную эксплуатацию этих

систем для удовлетворения потребностей общества, а объектом геоэкологического

подхода являются естественные и антропогенно измененные геосистемы

различных иерархических уровней, а сама оценка ориентирована на анализ

воздействий окружающей среды, включая человека, на геосистемы, на выяснение

устойчивости геосистем к этим воздействиям, на определение траектории

«поведения геосистем при различных видах воздействий, на определение

естественного экологического потенциала геосистем и т.д.

Исходя из вышеизложенного, с точки зрения данного исследования

интегральная оценка пригодности земель природных ландшафтов к

антропогенному освоению рассматривается как пространственный

многопараметрический анализ их природного потенциала с целью определения

возможности устойчиво выполнять задаваемые им социально-экономические

функции без нарушения функций жизнеобеспечения (средо- и

ресурсовоспроизводства).

Природные ландшафты как объекты интегральной оценки земель. К

основным свойствам природного ландшафта относятся: а) генетическая

однородность и индивидуальность; б) однотипность геолого-геоморфологической

(литогенной) основы; в) закономерное сочетание свойственных ему более мелких

природно-территориальных комплексов (урочищ и фаций); г) присущие ему

особые физиономические черты, отличающие его от соседних ландшафтов.

Природные ландшафты с точки зрения социально-экономического развития

территории представляет собой многофункциональные природные образования,

пригодные для выполнения разного вида деятельности. При этом один и тот же

ландшафт может выполнять одновременно или в какой-либо последовательности

несколько функций. Согласно современному представлению о

природопользовании основными функциями, возлагаемыми на ландшафт,

являются: ресурсовоспроизводство, средовоспроизводство и охрана природной

среды.

Мерой возможного выполнения природным ландшафтом этих функций

является природно-ресурсный потенциал, под которым понимают не

максимальный запас ресурсов, а только тот запас, который используется без

10

разрушения структуры ландшафта и нарушения его способности к

саморегулированию и самовосстановлению.

Территориальная дифференциация природных ресурсов подчинена

природным закономерностям, каждому природному ландшафту присуще

специфическое и закономерное сочетание ресурсов, т. е. свой природно-ресурсный

потенциал. Поэтому интегральная оценка земель должна основываться на

ландшафтном делении исследуемой территории.

При интегральной оценке важен учет не только природно-ресурсного

потенциала природного ландшафта, но и возможных реакций ландшафта на

предполагаемое вмешательство. Самая трудная задача оценочных исследований –

найти меру оценки, т. е. способ ее выражения, или шкалу ценностей

применительно к столь сложному, многомерному объекту, каким является

природный ландшафт с его разнокачественными элементами.

На наш взгляд наиболее удачным подходом к решению данной задачи

является использование методологии квалиметрического анализа

обеспечивающего многофакторную свертку информации в условиях

информационного дефицита. При ее реализации в качестве оценочных шкал

используются не абсолютные, а относительные значения анализируемых

показателей с учетом их важности с точки зрения объекта оценки.

Биологическое разнообразие природных ландшафтов, как индикатор их

устойчивости к антропогенному освоению. Биоразнообразие – фундаментальное

свойство живой природы, отражающее множество реализованных в процессе

эволюции структурно-функциональных свойств ее организации и обеспечивающее

устойчивое развитие планетарной жизни, и устойчивость биосферы (Исаев, 1995).

Ряд исследователей (Залетаев, 1989; Груздева, 1997; Аношко и др., 1992) для

определения биоразнообразия природных ландшафтов при оценке их устойчивости

к антропогенному освоению предлагают использовать «экотоны» – переходные

полосы между физиономически отличимыми растительными ассоциациями. Эти

переходные пространства имеют специфическую структуру и служат местом

формирования и сохранения биологического разнообразия. При антропогенном

освоении территории происходит неизбежное упрощение структуры природных

ландшафтов, связанное с ликвидацией значительного числа экотонов, что приводит

к снижению биоразнообразия и как следствие к нарушению устойчивости

природных ландшафтов.

Обобщая вышеизложенное, можно сделать следующий вывод: устойчивость

природного ландшафта к антропогенному освоению зависит от количества и

контрастности экотонов, расположенных в его пределах.

Для обоснования возможности антропогенного освоения природных

ландшафтов предлагается использовать индекс их устойчивости, определяемый по

следующей зависимости:

11

,kjdjj VKVDJ (1.1)

где: Jj – индекс, характеризующий устойчивость j-го ландшафта, к упрощению

структуры растительного покрова; Dj – дробность j-го ландшафта; Kj –

контрастность j-го ландшафта; Vd, Vk – весовые коэффициенты, характеризующие

степень влияния соответственно дробности и контрастности ландшафта на его

видовое разнообразие.

,/ maxCCD jj (1.2)

,/ jpjj SsC (1.3)

где: Сj – сложность структуры j-го ландшафта; spj – площадь p-го экотона,

расположенного в пределах j-го ландшафта, га; Sj – площадь j-го ландшафта, га;

Сmax – максимальная сложность структуры эталонного ландшафта, расположенного

в пределах изучаемого региона.

,/ maxQQK jj (1.4)

,/1

n

p

pjpj

n

qp

pjj ssbQ

(1.5)

где: Qj – степень контрастности экотонов j-го ландшафта; bpj – балл,

характеризующий степень отличия экосистем, формирующих p-ый экотон; Q max –

максимальная степень отличия экотонов в эталонном ландшафте, расположенном в

пределах изучаемого региона.

Принципы интегральной оценки земель природных ландшафтов. Анализ

работ, посвященных оценке взаимодействия человека с природной средой и

представлению ее результатов позволил сформулировать общие принципы,

интегральной оценки земель природных ландшафтов, основными из которых

являются:

принцип системности. Характеризует то, что при интегральной оценке

земель природных ландшафтов для изучения объектов и явлений реального мира и

представления полученных результатов должен использоваться системный подход,

базирующийся на теории системного анализа сложноорганизованных объектов.

Реализация данного подхода обеспечивает рассмотрение каждого показателя,

участвующего в оценке не изолированно, а в виде одного из элементов системы,

характеризующей взаимодействие природы и общества.

принцип субъектно-объектного оценивания. Этот принцип является

основным элементом оценочных отношений, которые предусматривают, с одной

стороны, обязательное выделение субъекта оценки, с позиции которого она

производится (в нашем случае аграрное и рекреационное освоение территории), а с

другой ее объекта как среды, в которой размещается изучаемый субъект (в нашем

случае природный ландшафт). Если объект оценки – природный ландшафт и его

составные части однозначны, то субъект оценки множественен. Эта

12

множественность создается не только многообразием видов освоения территории,

но и безграничной возможностью их конкретизации.

принцип учета приоритетности факторов, участвующих в интегральной

оценке. При интегральной оценке земель природных ландшафтов должна

учитываться степень влияния каждого фактора на их пригодность для

антропогенного освоения, т.е. должно быть выполнено ранжирование факторов по

важности.

принцип континуальности. Оценивается должна вся исследуемая

территория. Соблюдение этого принципа необходимо и в тех случаях, когда

антропогенное освоение носит дискретный характер.

принцип единства интегральной оценки. Интегральная оценка в пределах

всей исследуемой территории должна производиться по одним и тем же

показателям (их виду и числу), имеющим единые квалиметрические шкалы

(оценочные градации). При этом число градаций должно выбираться таким

образом, чтобы обеспечивалась достоверность оценки.

принцип ориентации интегральной оценки на природную

составляющую. Оцениваться должны только физико-географические и

геоэкологические условия исследуемой территории без учета социально-

экономических факторов. Этот принцип обеспечивает долговечность результатов

интегральной оценки, т.к. социально-экономические факторы по сравнению с

природными условиями очень динамичны.

принцип приоритетности геоэкологических факторов. При интегральной

оценке земель природных ландшафтов приоритетность должна отдаваться

геоэкологическим факторам, которые должны иметь больший вес по сравнению с

факторами, характеризующими физико-географические условия.

принцип учета региональных особенностей. Интегральная оценка земель

природных ландшафтов должна выполняться с ориентацией на особенности

природных условий региона, в пределах которого расположена исследуемая

территория. При этом, когда это возможно, оценка должна увязываться с

природными условиями соседних регионов и с границами федеральных оценочных

зон (например, бонитировочных, агроклиматических и т.д.).

принцип эмерджентности. Интегральная оценка земель природных

ландшафтов должна производиться не по отдельным факторам, а по их

совокупности, что обеспечит учет свойств характерных не только отдельным

факторам, но и природному ландшафту в целом.

принцип сомасштабности. Он обусловлен необходимостью обеспечения

соответствия между пространственной дискретизацией результатов интегральной

оценки и площадью исследуемого объекта. Данный принцип позволяет соблюсти

одинаковую детальность интегральной оценки в пределах всей исследуемой

территории.

13

Глава 2. Моделирование – основа информационного обеспечения

интегральной оценки земель природных ландшафтов

Модель свертки информации при определении пригодности земель

природных ландшафтов для антропогенного освоения. В основу модели свертки

информации целесообразно закладывать методологию квалиметрического анализа,

которая широко используется в исследованиях, связанных с качественной

характеристикой различных объектов действительности. Основными принципами

квалиметрического анализа являются:

качество продукта в квалиметрии рассматривается как иерархическая

совокупность его свойств, причем таких, которые представляют интерес для

потребителя этого продукта. Эта совокупность может быть представлена в виде

иерархической структуры, так называемого «дерева свойств», в котором свойства

вышестоящих уровней связаны со свойствами нижестоящих уровней, являющихся

первичными. Самый нижний нулевой уровень этого дерева представляет собой

комплексное свойство, характеризующее пригодность земель природных

ландшафтов для аграрного и рекреационного освоения;

разбиение свойств производится до тех пор, пока не образуется уровень,

содержащий либо элементарные свойства, которые нельзя дальше делить, либо

квазиэлементарные свойства которые делить уже нецелесообразно;

элементарные и квазиэлементарные свойства, выражаются через

абсолютные показатели. В том случае, если показатель может быть измерен, ему

присваивается количественное значение, а если нет, качественное – в виде балла.

Однако абсолютные показатели ничего не говорят о качестве элементарных и

квазиэлементарных свойств с точки зрения субъекта оценки, поэтому после

определения абсолютных показателей рассчитываются относительные показатели;

на всех уровнях, в пределах каждой из ветвей «дерева свойств», с

помощью экспертных методов определяются ненормированные коэффициенты

весомости (важности) свойств. После чего для каждого элементарного и

квазиэлементарного свойства рассчитывается нормированный коэффициент его

весомости (важности), который учитывает важность всех свойств иерархически с

ним связанных;

качество характеризуется в баллах, полученных путем суммирования

произведений нормированных коэффициентов весомости (важности) каждого

элементарного и квазиэлементарного свойства на относительные значения их

показателей.

Модель свертки информации на основе квалиметрического анализа включает

в себя 9 блоков, кратко охарактеризуем особенности каждого из них.

Первый блок. Включает в себя подготовительные работы. Они начинаются со

сбора и изучения фондовых, литературно-справочных, статистических,

14

аэрокосмических и картографических материалов, характеризующих исследуемый

потенциал земель природных ландшафтов.

Второй блок. Включает в себя работы по созданию концептуальной

информационной модели. Ее основное назначение заключается в том, чтобы

установить взаимосвязь между информационным обеспечением оценочных работ и

природно-ресурсным потенциалом природного ландшафта, который должен

анализироваться с его использованием. По своей сущности концептуальная

информационная модель должна отражать данные необходимые для выполнения

оценочных работ и связи между ними. На основе вышесказанного под

концептуальной информационной моделью предметной области будем понимать

структурированную совокупность информации необходимой и достаточной для

анализа исследуемого природно-ресурсного потенциала.

Для построения концептуальной информационной модели предметной

области необходимо для каждого природно-ресурсного потенциала производить

группировку данных, т.е. определять, какие данные для проведения его анализа

являются сущностью, а какие – атрибутами. В нашем случае под сущностью будем

понимать природные процессы, влияющие на состояние и устойчивость

исследуемого природно-ресурсного потенциала при его антропогенном освоении.

Атрибут – это свойства характеризующие сущность.

В случае многофакторного анализа предметной области ее целесообразно

разбивать на локальные участки. Такой подход, с одной стороны, упрощает

процесс информационного моделирования, а с другой – позволяет создавать

локальные приложения, которые могут использоваться для оценки различных

природно-ресурсных потенциалов.

Таким образом, процесс создания обобщенной концептуальной

информационной модели сводится к разбивке предметной области на ряд

локальных участков, построению для них локальных информационных моделей и

объединению их путем абстрагирования и обобщения в единую концептуальную

информационную модель.

Третий блок. Процесс реализации третьего блока включает в себя

построение с использованием концептуальной информационной модели «дерева

свойств», в основу которого закладываются следующие принципы:

деление в пределах каждой отдельной группы должно выполняться по

единому признаку, т.е. по равному основанию;

каждое комплексное свойство должно быть разделено на ближайшем

вышестоящем уровне на такие свойства, число и характер которых

соответствуют требованиям необходимости и достаточности;

в пределах группы не могут одновременно находиться родовые и видовые

свойства;

15

количество уровней в дереве свойств должно быть таким, чтобы в каждой

группе находилось минимальное количество свойств (в идеале два);

разбиение свойств должно быть продолжено до тех пор, пока не будет,

достигнут, самый высокий уровень, на котором находятся элементарные и

квазиэлементарные свойства.

Четвертый блок. Включает в себя определение для элементарных и

квазиэлементарных свойств, входящих в «дерево свойств» их абсолютных

значений.

Пятый блок. В процессе его реализации для каждого элементарного и

квазиэлементарного свойства, участвующего в квалиметрическом анализе

экспертным методом, который будет подробно рассмотрен далее, определяются

ненормированные коэффициенты весомости (важности).

Шестой блок. Включает в себя определение для каждого элементарного и

квазиэлементарного свойства, участвующего в квалиметрическом анализе

нормированного коэффициента весомости (важности). Для их определения

используют следующую зависимость:

,...1 jnjj

PPP ( 2.1)

где Рj – нормированный коэффициент весомости (важности) j-го элементарного

(квазиэлементарного) свойства; jnj

PP ...1

– средние ненормированные

коэффициенты весомости (важности) 1-го и n-го уровней «дерева свойств»

иерархически связанных в пределах одной ветви с j-м элементарным

(квазиэлементарным) свойством; n – количество уровней в дереве свойств.

Седьмой блок. Включает в себя определение для всех элементарных и

квазиэлементарных свойств эталонных (лучших для исследуемого региона)

значений их абсолютных показателей.

Восьмой блок. В процессе его реализации для всех элементарных и

квазиэлементарных свойств определяются относительные значения их показателей,

с использованием следующих зависимостей:

;</jэpjjэpjpj

wwприwwR ;>/jэpjpjjэpj

wwприwwR (2.2, 2.3)

где: Rpj – относительное значение показателя, характеризующего j-ое элементарное

(квазиэлементарное) свойство p-го земельного выдела; wpj – абсолютное значение

показателя характеризующего j-ое элементарное (квазиэлементарное) свойство p-

го земельного выдела; wjэ – эталонное абсолютное значение показателя

характеризующего j-ое элементарное (квазиэлементарное) свойство; Rpj –меняется

в пределах от 0 до 1 (0<Rpj<1 ).

Девятый блок. В процессе его реализации определяется сводный

показатель, характеризующий исследуемый природно-ресурсный потенциал земель

природного ландшафта, для его получения используется следующая зависимость:

16

,1

0

j

n

jpjp

PRK

(2.4)

где К0

p – сводный показатель, характеризующий исследуемый потенциал p-го

земельного выдела.

Экспертные методы как инструмент ранжирования свойств природных

ландшафтов. На сегодняшний день в географии достаточно широкое

распространение получил экспертный метод анализа иерархии, это обусловлено

простотой проведения экспертизы и хорошими результатами экспертного анализа.

Главная идея данного метода состоит в том, что все анализируемые свойства

природной среды, попарно сравниваются друг с другом. Для этого используется

матрица парных сравнений, в которой свойство, расположенное в строке,

сравнивается со всеми свойствами, указанными в столбцах матрицы.

После заполнения матрицы парных сравнений с использованием

зависимостей (2.5)-(2.8) по строкам определяются компоненты ее собственного

вектора.

awwwwwwww 441312111 )/()/()/()/( (2.5)

bwwwwwwww 444322212 )/()/()/()/( (2.6)

cwwwwwwww 444332313 )/()/()/()/( (2.7)

dwwwwwwww 444342414 )/()/()/()/( (2.8)

Затем с использованием зависимостей (2.9-2.11) рассчитываются

ненормированные векторы приоритета.

dcbaS (2.9)

;/1 SaР ;/2 SbР ;/3 ScP ;/4 SdP (2.10-2.11)

Модель оценки устойчивости почв к загрязнению тяжелыми металлами

и закислению. В данной модели устойчивость почв к загрязнению тяжелыми

металлами и закислению рассматривается не как потенциальный запас их

буферности, а как скорость их «самоочищения» от продуктов техногенеза, т.е. их

способность к восстановлению своего нормального функционирования

(нормализации) после прекращения антропогенного воздействия.

Разработанная модель основывается на зависимости между свойствами почв

А1

w1/ w1 w1/ w2 w1/ w3 w1/ w4

А2

w2/ w1 w2/ w2 w2/ w3 w2/ w4

А3

w3/ w1 w3/ w2 w3/ w3 w3/ w4

А4

w4/ w1 w4/ w2 w4/ w3 w4/ w4

А1 А2 А3 А4

17

и накоплением в них поступающих с техногенными потоками химических веществ,

а также их доступности для биоты. При практической реализации модели ее

параметры должны выбираться на основе имеющихся в литературе данных

регрессионного анализа и коэффициентов корреляции между свойствами почв,

подвижностью химических веществ и накоплением их в биомассе культурных

растений. При этом ранжирование и балльная оценка почвенных параметров

должна осуществляться с использованием методов экспертного анализа.

С учетом вышеизложенного для определения устойчивости почв к

загрязнению тяжелыми металлами и закислению предлагается использовать

следующие зависимости:

У к = К Вк + Ур Вр, (2.12)

Ум = М Вм + Ур Вр, (2.13)

где: Ук, Ум – взвешенный балл почвенной единицы, характеризующий ее

устойчивость соответственно к закислению и к загрязнению тяжелыми металлами;

К, М – балл, характеризующий эколого-геохимическую устойчивость почвенной

единицы соответственно к закислению и к загрязнению тяжелыми металлами; Вк,

Вм – весовой коэффициент характеризующий влияние геохимических особенностей

почв на их устойчивость соответственно к закислению и к загрязнению тяжелыми

металлами (в нашем случае Вк, Вм = 0.6); Ур – балл, характеризующий

геоморфологическую устойчивость почвенной единицы к закислению и к

загрязнению тяжелыми металлами; Вр – весовой коэффициент характеризующий

влияние геоморфологических особенностей территории на устойчивость почв к

закислению и к загрязнению тяжелыми металлами (в нашем случае Вр = 0.4).

Для определения эколого-геохимической устойчивости почвенной единицы

соответственно к загрязнению тяжелыми металлами и закислению предлагается

использовать эмпирические зависимости, приведенные в работах [Глазовская,

1990, 1997]:

)],/()/[()]/()[( аlаовскобгообгoalaК (2.14)

)],/()/[()]/()[( моваскаlегоегoмовaМ (2.15)

где: К, М – уровень эколого-геохимической устойчивости почв соответственно к

закислению и к загрязнению тяжелыми металлами; а – влияние кислотно-

щелочных условий на устойчивость почвы к кислотным воздействиям и к

загрязнению тяжелыми металлами; м – влияние вечной мерзлоты в пределах слоя 0

– 100 см на устойчивость почвы к загрязнению тяжелыми металлами; al – влияние

аморфных гидроксидов Fe + Al на устойчивость почвы к кислотным воздействиям

и к загрязнению тяжелыми металлами; о, г – влияние мощности горизонтов

соответственно О+АО и А на устойчивость почвы к кислотным воздействиям и к

загрязнению тяжелыми металлами; е – влияние емкости поглощения катионов

находящихся в гумусовом горизонте и горизонте АО на устойчивость почвы к

18

загрязнению тяжелыми металлами; об – влияние суммы обменных оснований в

органических и гумусовых горизонтах на устойчивость почвы к кислотным

воздействиям; к – влияние имеющихся в почве карбонатов на ее устойчивость к

кислотным воздействиям и к загрязнению тяжелыми металлами; с – влияние

содержащегося в почве обменного Na на ее устойчивость к кислотным

воздействиям и к загрязнению тяжелыми металлами; ов – влияние окислительно-

восстановительных условий на устойчивость почвы к кислотным воздействиям и к

загрязнению тяжелыми металлами.

Геоморфологическая устойчивость почвенной единицы к загрязнению

тяжелыми металлами и закислению рассчитывается по следующей зависимости:

,1

уpj

n

jуpjр БSУ

(2.16)

где: Ур – степень влияния геоморфологического строения территории на

устойчивость почв к закислению и загрязнению тяжелыми металлами; S урj – доля

земель с j-ым уклоном; Бур – балл, характеризующий степень влияния j-го уклона

на устойчивость почв к закислению и загрязнению тяжелыми металлами

Модель оценки устойчивости почв к смыву дождевыми осадками. В

данной модели под устойчивостью почв к смыву дождевыми осадками понимается

их способность противостоять процессам смыва. В основу модели предлагается

закладывать следующую эмпирическую зависимость:

Gд = Д Пд Р Kд, (2.17)

где: Gд – модуль смыва почвы от стока дождевых осадков, т/гагод; Д –

эрозионный потенциал дождевых осадков; П – смываемость почвы на единицу

эрозионного потенциала, т/га; Р – эрозионный потенциал рельефа; Kд –

безразмерный коэффициент, учитывающий почвозащитные свойства

растительного покрова и агротехники.

Эрозионный потенциал дождевых осадков представляет собой сумму

произведений кинетической энергии дождей на их максимальную 30-минутную

интенсивность. Он определяется по следующей зависимости:

Д = 0,25841Н i30 – 0,14921, (2.18)

где: Н – слой выпавших осадков, мм; i30 – максимальная интенсивность дождя за

30-минутный интервал времени, мм/мин.

Смываемость почв определяется по графику с использованием данных о

содержании в почвах песка и гумуса.

Эрозионный потенциал рельефа определяется по графику с использованием

данных о его крутизне и протяженности склонов.

Расчет коэффициента почвозащитных свойств растительного покрова и

агротехники осуществляется по следующей зависимости:

19

,100/])10000/[( ,1 1

, iji

m

j

n

ijiд FПДК

(2.19)

где: jiД , – эрозионный потенциал дождевых осадков в i-тый период развития j-ой

группы культур; jiП , – коэффициент смыва почвы в i-тый период развития j-ой

группы культур, %; Fi – площадь посевов под j-ой группой культур, га; j –

возделываемые группы культур j = 1, m; i – периоды возделывания групп культур i

= 1, n.

Геоинформационная система как средство обработки и представления

информации при интегральной оценке земель. Под геоинформационной

системой мы понимаем организованный набор программных и аппаратных средств,

позволяющих вводить, хранить, визуализировать, анализировать, обрабатывать

(моделировать) и представлять в удобном пользователю виде пространственно-

распределенную (географически привязанную) информацию об изучаемой

территории, являющуюся неотъемлемой частью ГИС. Использование ГИС при

интегральной оценке пригодности земель для аграрного и рекреационного

освоения позволяет не только анализировать ее результаты и представлять их в

картографическом виде на мониторе компьютера или на бумажных носителях, но и

при выполнении оценочных работ эффективно контролировать исходные и

промежуточные данные. Все разнообразие аналитических операций, которые

можно выполнять при помощи ГИС, можно объединить в пять основных групп:

1) операции по поиску объектов; 2) операции для работы с системами координат и

картографическими проекциями; 3) оверлейные операции; 4) операции

буферизации; 5) графо-аналитические операции.

К важнейшей функции ГИС относится визуализация геопространственной

информации. Средства визуализации данных можно условно разделить на две

группы: 1) средства генерации и оформления отчетов; 2) средства построения

тематических карт. Построение тематических карт является мощным

инструментом анализа данных, поскольку позволяет наглядно отобразить

различные скрытые зависимости в распределении значений характеристик

объектов на исследуемой территории, которые традиционными способами

обработки данных было получить затруднительно, либо вообще невозможно.

Постановка задачи на разработку метода интегральной оценки в среде

ГИС пригодности земель природных ландшафтов для аграрного и

рекреационного освоения. Интегральная оценка пригодности земель природных

ландшафтов для аграрного и рекреационного освоения должна включать в себя

следующие этапы:

1) определение допустимой площади антропогенного освоения земель

природных ландшафтов.

20

2) интегральную оценку пригодности земель природных ландшафтов, для

аграрного освоения включая: оценку пригодности земель для производства

растительной сельскохозяйственной продукции; моделирование экологической

безопасности освоения ландшафтов по критериям устойчивости почв к

загрязнению тяжелыми металлами, закислению, эрозионному смыву.

3) интегральную оценку пригодности земель природных ландшафтов, для

рекреационного освоения включая: оценку пригодности земель для обеспечения

отдыха населения; моделирование экологической безопасности освоения

ландшафтов по критериям устойчивости почв к уплотнению и устойчивости

растительного покрова к вытаптыванию.

Интегральная оценка пригодности земель природных ландшафтов для

аграрного и рекреационного освоения должна основываться на методических

положениях реализующих ее принципы, основными из которых являются:

а) дифференциация территории на объекты исследования;

б) выбор показателей, используемых для интегральной оценки земель;

в) способы интеграции показателей;

г) пространственная и временная локализации (привязка) информации;

д) картографическое представление данных о результатах интегральной

оценки земель в среде ГИС.

Глава 3. Метод интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель

природных ландшафтов для аграрного и рекреационного освоения

Содержание основных этапов реализации метода. Исходя из постановки

задачи на разработку метода основными этапами его реализации, являются:

1) информационное обеспечение процедуры интегральной оценки в среде

ГИС пригодности земель природных ландшафтов для аграрного и рекреационного

освоения;

2) определение допустимого уровня антропогенного освоения земель

природных ландшафтов;

3) интегральная оценка в среде ГИС пригодности земель природных

ландшафтов для аграрного освоения;

4) интегральная оценка в среде ГИС пригодности земель природных

ландшафтов для рекреационного освоения.

Кратко рассмотрим основные особенности каждого из них на примере

северо-запада России.

ЭТАП 1. Включает в себя: 1) разработку разработке концептуальной

информационной модели интегральной оценки; 2) сбор исходных данных,

необходимых для реализации процедуры оценки; 3) создание базовой

картографической основы и составление ландшафтной карты.

21

На разработке концептуальной информационной модели интегральной

оценки останавливаться не будем, т.к. этот вид работ рассмотрен во второй главе.

Сбор исходных данных включает в себя изучение фондовых, литературно-

справочных, статистических, аэрокосмических и картографических материалов,

характеризующих физико-географические и геоэкологические условия

исследуемого региона.

В качестве базовой картографической основы целесообразно использовать

топографические карты. Для работ на региональном уровне масштабов 1:200000 -

1:500000, а на уровне административных районов 1:50000 - 1:100000. При

составлении ландшафтной карты в качестве объектов картографирования

выступают виды и подвиды ландшафтов. Главным диагностическим признаком

вида является сходство доминирующих в ландшафте урочищ. Однако часто

одновидовые ландшафты, при общности господствующих урочищ, различаются по

их составу или занимаемой площади, что позволяет выделять внутри вида

ландшафтов его морфологические варианты – подвиды.

ЭТАП 2. Для обеспечения экологической безопасности природопользования

необходимо определять допустимый уровень антропогенного освоения земель

природных ландшафтов на основе учета их возможности выполнять задаваемые

им социально-экономические функции, в нашем случае аграрные и рекреационные.

Остальные земли должны отводиться под особо охраняемые природные

территории (ООПТ).

Большое внимание построению в пределах регионов целостных

природоохранных систем для сохранения и поддержания биологического

разнообразия уделено в работах (Козин, 1979; Исаков, 1983; Каваляускас, 1985;

Пузаченко, Дроздова, 1986; Матюшкин, 1990, 1991; Носса; 1995, Мирзеханова,

2001, 2002; Иметхенова, А.К Тулохонова, 1992; Соколов и др., 1997; Шварц, 1998;

Елизаров, 1998; Колбовский, 1999; Семенова, 2000 и др., Стоящева, 2007; Нарбут,

2008; Панченко, 2010; Воропаева, 2010; Комиссарова и др., 2013; Воронов, 2013;

Осипов, 2015).

Методологической основой этих работ является концепция создания

региональных экологических каркасов состоящих из непрерывной сети участков с

различным режимом природопользования. Их основное назначение – воссоздание

и поддержание целостности ООПТ с целью защиты природной среды.

Экологический каркас призван обеспечить максимально эффективную

экологическую стабильность территории путем поддержания гибкой системы

дифференцированного природопользования. В долговременном плане

экологический каркас не снижает, а увеличивает экономическую отдачу

регулируемого щадящего хозяйственного использования земель. Экологический

каркас имеет сложную структуру, включающую в себя три типа основных

элементов: ядро; транзитные экологические коридоры и буферные территории.

22

При создании экологического каркаса территории следует учитывать, что его

компенсационные возможности должны быть достаточными для поддержания

экологического баланса, при постоянно возрастающем антропогенном давлении.

Большинство специалистов считают, что для условий таежной зоны экологический

каркас должен составлять от 20 до 50 % общей площади территории.

Следовательно, одной из важнейших задач стоящих при определении

допустимого уровня антропогенного освоения земель ландшафтов является

обоснование площадей их экологических каркасов, обеспечивающих

экологическую стабильность территории и предотвращающих снижение ее

биологического разнообразия.

Методика определения допустимой площади антропогенного освоения

земель природных ландшафтов исходя из площади их экологических каркасов

будет рассмотрена ниже.

ЭТАП 3. Пригодность земель природных ландшафтов для аграрного

освоения обуславливается их аграрным и агроэкологическим потенциалами. При

этом под аграрным потенциалом земель понимают их способность обеспечивать

производство растительной сельскохозяйственной продукции, а под

агроэкологическим потенциалом – их способность при производстве растительной

сельскохозяйственной продукции выполнять функции жизнеобеспечения (средо- и

ресурсовоспроизводства).

Аграрный потенциал земель природных ландшафтов северо-запада России

целесообразно характеризовать пригодностью двух компонентов для производства

растительной сельскохозяйственной продукции – климата и почвенного покрова, а

агроэкологический устойчивостью почв к аграрному освоению.

Климат. Важнейшей агроклиматической характеристикой является

солнечная радиация, которая служит энергетической базой для развития растений и

формирования урожая. Наряду с солнечной радиацией очень большое значение для

развития сельскохозяйственных растений имеют атмосферные осадки. Выпадая на

земную поверхность, они частично инфильтруются в почву образуя почвенные

растворы. Показателем условий увлажнения почвы служат запасы продуктивной

влаги в слое 0-100 см виду того, что данный показатель значительно изменяется в

течение года и во многом обуславливается индивидуальными свойствами почв, при

интегральной оценке аграрного потенциала земель предлагается использовать

гидротермический коэффициент, показывающий соотношение между количеством

осадков и тепловым режимом воздуха.

Почвенный покров. Продуктивность почв обуславливается их плодородием –

способностью почвы обеспечивать потребности растений в факторах и условиях

жизни. Для интегральной оценки пригодности земель для аграрного освоения для

характеристики плодородия почв предлагается использовать баллы бонитета

23

учитывающие связь свойств почвы с уровнем урожайности основных

сельскохозяйственных культур.

Наряду с плодородием пригодность почвенного покрова природных

ландшафтов северо-запада России для аграрного освоения обуславливается

мелиоративной неустроенностью почв, т.е. их заболоченностью, завалуненностью

и эродированностью.

Устойчивость почв к аграрному освоению. Производство растительной

сельскохозяйственной продукции активно влияет на экологическую устойчивость

почв. Внесение минеральных удобрений приводит к химическому загрязнению почв,

а распашка почвенного покрова к водной эрозии. При производстве растительной

сельскохозяйственной продукции самыми распространенными и наиболее опасными

загрязнителями почв, являются тяжелые металлы и оксиды серы и азота.

Методика интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель природных

ландшафтов для аграрного освоения будет рассмотрена ниже.

ЭТАП 4. Пригодность земель природных ландшафтов для рекреационного

освоения обуславливается их природно-рекреационным и рекреационно-

экологическим потенциалами. Под природно-рекреационным потенциалом

понимают способность природных ландшафтов удовлетворять физические,

психические и гигиенические запросы рекреантов при организации отдыха

населения, а под рекреационно-экологическим потенциалом – способность

природных ландшафтов выдерживать рекреационные воздействия без нарушения

средо- и ресурсовоспризводящих функций.

Природно-рекреационный потенциал природных ландшафтов предлагается

характеризовать двумя показателями: 1) пейзажным разнообразием природных

комплексов – степенью эмоциональной привлекательности той или иной

территории для рекреантов (учитывающим такие свойства ландшафтов как: тип

рельефа и густота древостоев лесных сообществ); 2) ландшафтной комфортностью

территории – совокупностью природных условий, в которых человек может

находиться длительное время без физического и эмоционального дискомфорта

(учитывающей такие свойства ландшафтов как: степень увлажнения

природной среды, удаленность ландшафта от рекреационно-привлекательных

водных объектов и тип растительного покрова).

Рекреационно-экологический потенциал предлагается также характеризовать

двумя показателями: 1) устойчивостью почв к уплотнению (учитывающей

механический состав почв); 2) устойчивостью растительного покрова к

вытаптыванию (учитывающей тип растительного сообщества).

Методика интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель природных

ландшафтов для рекреационного освоения будет рассмотрена ниже.

Методика определения допустимой площади антропогенного освоения

земель природных ландшафтов. Методика состоит из десяти блоков и реализуется

24

в течение двух лет. В первый год реализуются блоки 1 - 5, во второй год 5 - 10.

Кратко охарактеризуем содержание каждого блока.

Блок 1. Подготовительные работы. Включает в себя сбор и изучение

фондовых, литературно-справочных и статистических материалов,

характеризующих физико-географические, геоэкологические и ландшафтные

особенности территории. При этом особое внимание уделяется характеристике

почвенно-растительного покрова. Параллельно с этим осуществляется подбор

картографических материалов, а также аэро- и космических снимков.

Блок 2. Определение для исследуемого региона природных ландшафтов,

имеющих максимальную сложность структуры и максимальную контрастность

экотонов. В качестве исходной информации используются фондовые,

литературно-справочные данные, топографические, тематические карты и данные

дистанционного зондирования территории. Расчеты осуществляются с

использованием зависимостей (1.3) и (1.5).

Блок 3. Выбор в каждом подвиде природного ландшафта ключевого

участка. Ключевой участок – это часть территории подвида природного

ландшафта, выбранная для проведения детальных исследований растительного

покрова с целью получения данных о структуре экотонов. Ключевой участок

должен выбираться таким образом, чтобы на нем находились типичные

представители основных растительных сообществ, характерных для изучаемого

подвида природного ландшафта.

Как, правило, ключевой участок выбирается в ядре подвида природного

ландшафта, приуроченном к его центру. Площадь ключевого участка в

зависимости от сложности растительных сообществ может изменяться от

нескольких десятков квадратных километров до ста и более.

Блок 4. Разработка для исследуемого региона классификаторов основных

растительных сообществ и экотонов. Объектами первого из них являются типы

основных растительных сообществ (ОРС), характерных для изучаемой территории.

Особенность их формирования, заключается в логическом объединении видов

растительности по признаку принадлежности к экосистемам. Объектами второго

классификатора являются экотоны. Основной характеристикой экотонов,

определяющей компенсирующее влияние на природный ландшафт, является их

контрастность. Контрастность классифицирует экотоны в базе знаний по степени

различия видового разнообразия взаимодействующих между собой растительных

сообществ. Весовые коэффициенты, характеризующие степень влияния

соответственно дробности природного ландшафта и контрастности его экотонов на

видовое разнообразие определяются экспертными методами.

Блок 5. Аэрофотосъемка ключевых участков подвидов природных

ландшафтов с использованием ДПЛА. Для получения аэрофотоснимков с

использованием дистанционно-пилотируемого летательного аппарата (ДПЛА)

25

должны быть выполнены следующие операции: 1) планирование летно-съемочных

работ; 2) выполнение летно-съемочных работ с использованием ДПЛА;

3) предварительная обработка результатов аэрофотосъемки; 4) создание

фотопланов на исследуемую территорию.

Для выполнения летно-съемочных работ выбирается вегетационный период

развития растительного покрова, когда растительность хорошо дешифрируется.

Съемка осуществляется в двух зонах спектра – красной (λRED=0.68-0.7 мкм) и

ближней инфракрасной (λNIR=0.74-1.1 мкм).

Блок 6. Создание фотопланов на ключевые участки подвидов природных

ландшафтов. Создание фотопланов на ключевые участки подвидов природных

ландшафтов заключается в трансформировании полученных изображений и

объединении их на основе навигационных данных ДПЛА. Результатом работ

являются координатно-привязанные фотопланы в виде двух геометрически

идентичных, но различных по спектральным образам, трансформированных

изображений на ключевые участки подвидов природных ландшафтов.

Блок 7. Автоматизированное дешифрирование экотонов в пределах

ключевых участков подвидов природных ландшафтов. В основу

автоматизированного дешифрирования экотонов закладываются формализованные

знания, о прямых дешифровочных признаках основных растительных сообществ, а

также логический подход к обработке фотоизображений. Процесс дешифрирования

заключается в последовательном выделении контуров основных растительных

сообществ путем сравнения, рассчитанных по фотоизображению значений их

вегетационных индексов (ВИ), с эталонными индексами, хранящимися в базе

знаний. Результатом дешифрирования является сформированная карта экотонов.

Блок 8. Определение для каждого ключевого участка подвида природного

ландшафта индекса его устойчивости и экстраполяция полученных результатов

на подвид в целом. Индексы устойчивости ключевого участка каждого подвида

природного ландшафта определяются по зависимости (1.1). Полученные

результаты экстраполируются на подвид природного ландшафта в целом.

Блок 9. Определение для каждого подвида природного ландшафта

допустимой площади его антропогенного освоения. Полученные индексы

устойчивости подвидов природных ландшафтов используются для определения

допустимой площади их антропогенного освоения, которую предлагается

рассчитывать по следующей зависимости:

экiiосвi SSS (3.1)

).5.0( 82.0 Jiэкi еSS (3.2)

где: Sосвi – допустимая площадь антропогенного освоения i-го подвида природного

ландшафта, га; Sэкi – площадь экологического каркаса i-го подвида природного

26

ландшафта, га; Si – площадь i-го подвида природного ландшафта, га; J – индекс

устойчивости i-го подвида природного ландшафта.

Приведенная зависимость показывает, что при максимальном индексе

устойчивости подвида природного ландшафта (J=1) допустимая площадь его

антропогенного освоения не должна превышать 78%, а при минимальном (J=0) –

50%, что не противоречит данным опубликованным в работах других авторов.

Блок 10 . Представление полученных результатов в картографическом виде.

Полученные результаты целесообразно представлять в виде серии специальных

карт. В качестве базовой основы предлагается использовать ландшафтную карту

изучаемой территории.

Методика интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель

природных ландшафтов для аграрного освоения. Структурно-логическая схема

данной методики включает в себя восемь блоков, охарактеризуем каждый из них.

Блок 1. Построение «дерева свойств» для интегральной оценки в среде ГИС

пригодности земель природных ландшафтов для аграрного освоения. Его

построение осуществляется на основе принципов, изложенных во второй главе.

Блок 2. Определение для каждого показателя, входящего в «дерево свойств»

ненормированных и нормированных коэффициентов весомости (важности). Для

определения ненормированных коэффициентов весомости используется

экспертный метод парных сравнений, кратко изложенный во второй главе,

зависимости (2.5) - (2.11). Нормированные коэффициенты весомости (важности)

каждого показателя, участвующего в оценке рассчитываются по зависимости (2.1).

Блок 3. Определение эталонных (наилучших) в исследуемом регионе значений

показателей пригодности земель природных ландшафтов для аграрного освоения.

Для определения эталонных значений показателей, используются фондовые,

литературно-справочные материалы, топографические, ландшафтные карты и

архивные аэро- и космические снимки.

Блок 4. Выбор классов оценивания для интегральной оценки в среде ГИС

пригодности земель природных ландшафтов для аграрного освоения и построение

для каждого класса квалиметрических шкал. Для определения пригодности земель

природных ландшафтов для аграрного освоения целесообразно принять пять

классов оценивания: очень не пригодные – 1 класс, не пригодные – 2, средней

пригодности – 3, пригодные – 4, очень пригодные – 5. Для реализации процедуры

оценки между классами вводятся левое и правое граничные значения.

В процессе реализации данного блока разрабатываются четыре

квалиметрических шкалы: шкала абсолютных показателей границ классов

пригодности земель природных ландшафтов для аграрного освоения,

разрабатываемая на основе экспертных данных; шкала относительных показателей

границ классов пригодности земель природных ландшафтов для аграрного

освоения, разрабатываемая с использованием зависимостей (2.2) - (2.3); шкала

27

взвешенных показателей границ классов пригодности земель природных

ландшафтов для аграрного освоения, разрабатываемая с использованием

зависимости (2.4) и шкала сводных показателей границ классов пригодности

земель природных ландшафтов для аграрного освоения, разрабатываемая с

использованием зависимостей (3.3) – (3.5).

,2

021

n

mmKS (3.3)

где: S1 – сводный показатель нижней границы 2 класса пригодности земель; K0 –

значение взвешенного показателя; n – количество значений взвешенных

показателей во 2 классе; m – порядковый номер взвешенного показателя.

,/1 rSSs r (3.4)

.1 sSS jj (3.5)

где: Δs – интервал между границами классов пригодности земель; Sr – сводный

показатель нижней границы r-го класса пригодности земель; r – количество

классов пригодности земель; Sj – сводный показатель нижней границы j-го класса

пригодности земель.

Блок 5. Создание средствами ГИС электронных факторных карт для всех

показателей, входящих в «дерево свойств». В процессе реализации данного блока

средствами ГИС создаются аналитические (факторные) карты для каждого

показателя, характеризующего оцениваемые факторы.

Блок 6. Деление изучаемой территории средствами ГИС на расчетные

участки, представляющие собой однородные элементарные ареалы. Деление

изучаемой территории на расчетные участки осуществляется в среде ГИС с

использованием операции топологический оверлей, при этом происходит

преобразование не только графической, но и семантической информации.

Сущность топологического оверлея изложена в главе 2.

Блок 7. Интегральная оценка пригодности земель природных ландшафтов

для аграрного освоения. На этом этапе работ для каждого расчетного участка,

определяются абсолютные значения показателей его характеризующих. Затем с

использованием зависимостей (2.2) - (2.3) рассчитываются их относительные

показатели, а с использованием зависимости (2.4) – взвешенные показатели, после

чего с использованием шкалы сводных показателей границ классов пригодности

земель, определяется класс пригодности расчетных участков для аграрного

освоения.

Полученные для расчетных участков изучаемой территории взвешенные

показатели, обобщаются на ландшафтном уровне с использованием следующей

зависимости:

,1

00

d

n

d

dm QKL

(3.6)

28

где: 0mL – пригодность земель m-го природного ландшафта для аграрного освоения,

балл; Qd – доля в природном ландшафте земель с d-ой пригодностью; 0dK – балл,

характеризующий d-ую пригодность земель для аграрного освоения.

Блок 8. Составление электронной синтетической карты пригодности

земель природных ландшафтов для аграрного освоения. Для составления

электронной синтетической карты используется базовая картографическая основа с

нанесенной сеткой расчетных участков. К каждому расчетному участку,

показанному на основе, привязывают соответствующий класс его пригодности для

аграрного освоения. После чего участки, попадающие в один класс, объединяют и

отображают принятым условным знаком.

Методика интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель

природных ландшафтов для рекреационного освоения. Ее структурно-логическая

схема аналогична рассмотренной выше.

Глава 4. Апробация разработанного метода на модельных территориях,

расположенных на северо-востоке Ленинградской области

В качестве модельных территорий для апробации и отладки разработанных

методик были выбраны бассейны рек Оять и Паша. На подготовительном этапе на

данные территории были созданы пять электронных карт масштаба 1: 50000:

1) карта типов рельефа; 2) карта условий увлажнения; 3) карта почвенного покрова;

4) карта растительного покрова; 5) ландшафтная карта.

Результаты определения допустимой площади антропогенного освоения

земель природных ландшафтов модельных территорий. Для решения этой

задачи использовалась методика, изложенная в главе 2. В начале работы был

выбран эталонный для данного региона подвид ландшафта, обладающий

наибольшим биоразнообразием. Таким подвидом явился камовый ландшафт,

характеризующийся сильной пересеченностью рельефа, хорошо дренируемый с

сосновыми зеленомошными и лишайниковыми лесами, которые в местах вырубок

замещаются вторичными мелколиственными лесами. Для выбранного подвида

ландшафта с использованием зависимостей (1.3) и (1.5) были определены

показатели сложности структуры ландшафта и степени контрастности его

экотонов, которые были приняты за максимальные.

Затем для каждого подвида ландшафта в его ядре были выбраны ключевые

участки. Всего было выбрано 20 ключевых участков суммарная площадь, которых

составила 1789, 91 км2.

Аэрофотосъемка ключевых участков подвидов природных ландшафтов

осуществлялась с использованием дистанционно пилотируемого летательного

аппарата перепады высот в пределах маршрутов составляли от 250 до 550 м;

29

средняя величина продольных и поперечных перекрытий кадров колебалась в

пределах от 28% до 96%; ширина обзора изменялась в пределах от 170 м до 380 м.

Трансформирование отдельных снимков и объединение полученных растров

в единое геоинформационное пространство осуществлялось с использованием

цифровой фотограмметрической системы (ЦФС PHOTOMOD). Точность

трансформирования при высоте сечения рельефа 5 м в пределах элементарного

участка составила 8 м для равнинных участков местности и 10 м для холмистых.

Процесс автоматизированного дешифрирования экотонов в пределах

ключевых участков подвидов природных ландшафтов заключался в

последовательном выделении контуров основных растительных сообществ путем

сравнения, рассчитанных по фотоизображению значений их вегетационных

индексов, с эталонными индексами. В результате выполнения работ были

определены 3113 экотонов общей площадью 427,49 км2.

Затем с использованием зависимости (1.1) для каждого ключевого участка

подвида ландшафта были рассчитаны индексы устойчивости (J) и определены

значения допустимых площадей их антропогенного освоения, полученные значения

были экстраполированы на подвид в целом.

В результате допустимая площадь антропогенного освоения природных

ландшафтов водосбора бассейна р. Оять в среднем составила 3241,94 км2, т.е.

67,9% от общей площади природных ландшафтов, а водосбора бассейна р. Паша –

3945,45 км2, т.е. 68,1%. Полученные результаты были представлены в виде двух

электронных тематических карт, рис. 4.1, 4.2.

Результаты интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель

природных ландшафтов модельных территорий для аграрного освоения. Для

решения этой задачи использовалась методика, изложенная во второй главе. В

начале работы была создана концептуальная информационная модель и на ее

основе построено «дерево свойств», рис. 4.3.

Рис. 4.1. Карта допустимого антропогенного освоения природных ландшафтов

бассейна р. Оять.

30

Рис. 4.2. Карта допустимого антропогенного освоения природных ландшафтов

бассейна р. Паша

Рис. 4.3. «Дерево свойств» для интегральной оценки пригодности земель

природных ландшафтов для аграрного освоения

Затем с использованием экспертного метода парных сравнений (глава 2),

были определены ненормированные коэффициенты весомости (важности) по

зависимостям (2.5) - (2.11), а по зависимости (2.1) нормированные коэффициенты.

После чего были разработаны четыре квалиметрических шкалы и с

использованием ГИС «MapInfo» было создано 9 факторных карт для каждого

оцениваемого показателя.

31

Затем путем суммирования созданных факторных (аналитических) карт в

среде ГИС с использованием операции топологический оверлей было

осуществлено деление исследуемой территории на расчетные участки. В

результате в пределах исследуемой территории было выделено 23589 расчетных

участка.

Для каждого расчетного участка были определены абсолютные значения

показателей характеризующих его пригодность для аграрного освоения и с

использованием зависимостей (2.2), (2.3) и (2.4) в среде ГИС рассчитаны

взвешенные (сводные) показатели, которые автоматизировано, распределялись по

классам пригодности расчетных участков для аграрного освоения в соответствии с

квалиметрической шкалой и обобщались на ландшафтном уровне с

использованием зависимости (3.6). Суммарные результаты интегральной оценки

пригодности земель бассейнов рек Оять и Паша для аграрного освоения приведены

в табл. 4.1.

В завершении работ для исследуемой территории были созданы

электронные синтетические карты пригодности земель природных ландшафтов для

аграрного освоения, рис. 4.4, 4.5.

Таблица 4.1. Суммарные результаты интегральной оценки пригодности земель

бассейнов рек Оять и Паша для аграрного освоения

Общая

площадь,

км. кв.

Степень пригодности очень не

пригодные не пригодные средней

пригодности пригодные очень

пригодные км. кв. % км. кв. % км. кв. % км. кв. % км. кв. %

Бассейн р. Оять

5147,88 855,29 16,61 1599,81 31,08 1423,57 27,65 1269,21 24,65 0,00 0,00 Бассейн р. Паша

6584,80 1168,26 17,74 2251,01 34,18 1783,26 27,08 1373,16 20,85 9,12 0,14

Рис. 4.4. Карта пригодности земель природных ландшафтов бассейна р. Оять для

аграрного освоения

32

Рис. 4.5. Карта пригодности земель природных ландшафтов бассейна р. Паша для

аграрного освоения

Результаты интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель

природных ландшафтов модельных территорий для рекреационного освоения.

Для решения этой задачи использовалась методика, изложенная во второй главе. В

начале работы была создана концептуальная информационная модель и на ее

основе построено «дерево свойств», рис. 4.6.

Рис. 4.6. «Дерево свойств» для интегральной оценки пригодности земель

природных ландшафтов для рекреационного освоения

Затем с использованием экспертного метода парных сравнений (глава 2)

были определены ненормированные коэффициенты весомости (важности) по

зависимостям (2.5) - (2.11), а по зависимости (2.1) нормированные коэффициенты.

33

После чего были разработаны четыре квалиметрических шкалы и с

использованием ГИС «MapInfo» было создано 7 факторных карт для каждого

оцениваемого показателя.

Затем путем суммирования созданных факторных (аналитических) карт в

среде ГИС с использованием операции топологический оверлей было

осуществлено деление исследуемой территории на расчетные участки. В

результате в пределах исследуемой территории было выделено 6732 расчетных

участка. Для каждого расчетного участка были определены абсолютные значения

показателей характеризующих его пригодность для рекреационного освоения и с

использованием зависимостей (2.2), (2.3) и (2.4) в среде ГИС рассчитаны

взвешенные (сводные) показатели, которые автоматизировано, распределялись по

классам пригодности расчетных участков для рекреационного освоения в

соответствии с квалиметрической шкалой и обобщались на ландшафтном уровне с

использованием зависимости (3.6). Суммарные результаты интегральной оценки

пригодности земель бассейнов рек Оять и Паша для рекреационного освоения

приведены в табл. 4.2

Таблица 4.2. Результаты интегральной оценки пригодности земель бассейнов

рек Оять и Паша для рекреационного освоения

Общая

площадь,

км. кв.

Степень пригодности очень не

пригодные не пригодные средней

пригодности пригодные очень

пригодные км. кв. % км. кв. % км. кв. % км. кв. % км. кв. %

Бассейн р. Оять

5147,88 1497,41 29,09 909,35 17,66 1555,03 30,21 1033,05 20,07 153,04 2,97 Бассейн р. Паша

6584,80 2273,26 34,52 1090,92 16,57 1551,85 23,57 1623,80 24,66 44,98 0,68

В завершении работ для исследуемой территории были созданы

электронные синтетические карты пригодности земель природных ландшафтов для

рекреационного освоения, рис. 4.7, 4.8.

Рис. 4.7. Карта пригодности земель бассейна р. Оять для рекреационного освоения

34

Рис. 4.8. Карта пригодности земель бассейна р. Паша для рекреационного освоения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время одним из актуальнейших направлений научных

исследований в области природопользования является совершенствование теории и

практики информационного обеспечения работ по землеустройству и

территориальному планированию в пределах территорий опережающего

социально-экономического развития, расположенных в малоосвоенных регионах

России.

Вопросам аграрного и рекреационного освоения земельных ресурсов

ландшафтов посвящено множество отечественных и зарубежных работ, однако, до

настоящего времени, земли, имеющие высокий аграрный и рекреационный

потенциал часто используются под застройку, промышленное освоение и другие

виды природопользования.

Это связано с тем, что информация о пригодности земельных ресурсов

природных ландшафтов для их антропогенного освоения, используемая при

создании природно-хозяйственных систем, не в полной мере отвечает

потребностям стратегии устойчивого развития территорий. Исходя из чего,

возникло противоречие между необходимостью повышения эффективности

использования земель природных ландшафтов и несовершенством теоретических

основ информационного обеспечения работ по землеустройству и

территориальному планированию.

Данное диссертационное исследование посвящено разрешению этого

противоречия за счет разработки теоретических положений интегральной оценки

пригодности земель природных ландшафтов для их антропогенного освоения, что

35

является решением научной проблемы, имеющей важное социальное и

хозяйственное значение.

В работе выполнен системный анализ отечественных и зарубежных

подходов к интегральной оценке земель природных ландшафтов и на этой основе

разработаны ее теоретические положения, которые основываются на

многофакторном анализе природных ландшафтов с использованием ГИС

технологий. Суть теоретических положений интегральной оценки природных

ландшафтов заключается в следующем:

1) она основывается на геосистемной концепции управления

территориальным развитием, суть которой сводится к тому, что изучаемая

территория рассматривается как совокупность взаимосвязанных и

взаимообусловленных геосистем различных иерархических уровней, в нашем

случае природных ландшафтов, являющихся объектами управления;

2) она представляет собой пространственный многопараметрический анализ

природного потенциала земель с целью определения их возможности устойчиво

выполнять задаваемые им социально-экономические функции без нарушения

функций жизнеобеспечения (средо- и ресурсовоспроизводства);

3) в основу ее создания заложены методологические установки, выраженные

в виде следующих принципов: системности; субъектно-объектного оценивания;

учета приоритетности факторов, участвующих в интегральной оценке;

континуальности; единства интегральной оценки; ориентации интегральной

оценки на природную составляющую; приоритетности геоэкологических условий;

учета региональных особенностей; эмерджентности; сомасштабности;

4) при ее реализации пригодность земель для антропогенного освоения

рассматривается как иерархическая совокупность их свойств обусловленных

физико-географическими особенностями и устойчивостью природных ландшафтов

к антропогенным нагрузкам, которая может быть представлена в виде

иерархической структуры, так называемого «дерева свойств», где свойства

вышестоящих уровней связаны со свойствами нижестоящих уровней, являющихся

первичными. Самый нижний нулевой уровень этого дерева представляет собой

комплексное свойство, характеризующее пригодность земель для антропогенного

освоения с учетом важности всех свойств иерархически с ним связанных.

В соответствии с разработанной теорией и поставленными задачами автором

диссертации впервые был создан метод интегральной оценки в среде ГИС

пригодности земель природных ландшафтов для аграрного и рекреационного

освоения, включающий в себя три реализующие его методики: методика

определения допустимой площади антропогенного освоения земель природных

ландшафтов; методика интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель

природных ландшафтов для аграрного освоения; методика интегральной оценки в

среде ГИС пригодности земель природных ландшафтов для рекреационного

36

освоения, а также были выбраны и адаптированы модели для реализации

процедуры интегральной оценки, включая: модель свертки информации; модель

оценки устойчивости почв к загрязнению тяжелыми металлами и закислению;

модель оценки устойчивости почв к смыву дождевыми осадками.

В основу методики определения допустимой площади антропогенного

освоения земель природных ландшафтов заложены следующие положения:

площадь антропогенного освоения земель природных ландшафтов

зависит от уровня их биоразнообразия;

в природных ландшафтах наибольшее биоразнообразие свойственно

экотонам – переходным полосам между физиономически отличимыми

растительными сообществами;

выделение экотонов рекомендуется осуществлять по вегетационным

индексам основных растительных сообществ путем автоматизированного

дешифрирования аэроснимков, полученных с дистанционно управляемых

летательных аппаратов;

уровень биоразнообразии природного ландшафта определяется в

зависимости от количества и контрастности его экотонов по сравнению с

эталонным для исследуемого региона ландшафтом;

при максимальном биоразнообразии природного ландшафта и как

следствие его высокой устойчивости допустимая площадь антропогенного

освоения земель не может превышать 78%, а при минимальном – 50% от его общей

площади.

В основу методики интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель

природных ландшафтов для аграрного освоения заложены следующие положения:

пригодность земель природных ландшафтов для аграрного освоения

обуславливается их аграрным и агроэкологическим потенциалами. При этом под

аграрным потенциалом понимается способность земель обеспечивать производство

растительной сельскохозяйственной продукции, а под агроэкологическим

потенциалом – их способность при производстве растительной

сельскохозяйственной продукции выполнять свойственные им функции

жизнеобеспечения (средо- и ресурсовоспроизводства);

аграрный потенциал земель характеризуется двумя факторами:

пригодностью климата (учитывающей: сумму биологически активных температур

и гидротермический коэффициент); пригодностью почвенного покрова

(учитывающей: естественное плодородие почв, их заболоченность, завалуненность

и смытость);

агроэкологический потенциал земель характеризуется одним фактором:

устойчивостью почв к аграрному освоению (учитывающей: устойчивость почв к

загрязнению тяжелыми металлами, к закислению и к эрозионному смыву).

37

В основу методики интегральной оценки в среде ГИС пригодности земель

природных ландшафтов для рекреационного освоения заложены следующие

положения:

пригодность земель природных ландшафтов для рекреационного освоения

обуславливается их природно-рекреационным и рекреационно-экологическим

потенциалами. При этом под природно-рекреационным потенциалом природных

ландшафтов понимают их способностью удовлетворять физические, психические и

гигиенические запросы рекреантов при организации отдыха населения, а под

рекреационно-экологическим потенциалом – способность природных ландшафтов

противостоять рекреационным воздействиям без нарушения их средо- и

ресурсовоспризводящих функций;

природно-рекреационный потенциал природных ландшафтов

характеризуется двумя показателями: пейзажным разнообразием природных

комплексов – степенью эмоциональной привлекательности территории для

рекреантов (учитывающим: тип рельефа и густоту древостоев лесных сообществ);

ландшафтной комфортностью территории – совокупностью природных условий, в

которых человек может находиться длительное время без физического и

эмоционального дискомфорта (учитывающей: степень увлажнения территории, ее

удаленность от рекреационно-привлекательных водных объектов и тип

растительного покрова);

рекреационно-экологический потенциал природных ландшафтов также

характеризуется двумя показателями: устойчивостью почв к уплотнению

(учитывающей механический состав почв); устойчивостью растительного покрова

к вытаптыванию (учитывающей тип растительного сообщества).

Разработанный метод, реализующие его методики и модели впервые были

апробированы на модельных территориях, расположенных на северо-востоке

Ленинградской области. В качестве модельных объектов были приняты природные

ландшафты бассейнов рек Оять и Паша.

В процессе апробации метода, реализующих его методик и моделей были

получены следующие результаты:

наибольшая площадь допустимого антропогенного освоения природных

ландшафтов в пределах исследуемых речных бассейнов составила 74,2% от

площади подвида ландшафта, а наименьшая – 57,2%, средняя площадь

антропогенного освоения земель для бассейна р. Оять равна 67,9% от площади

водосбора, а для бассейна р. Паша – 68,1%;

на водосборе р. Оять очень не пригодными для аграрного освоения

являются 16,6 % земель, не пригодными – 31,1%, средней пригодности – 27,7%,

пригодными – 24,7%. На водосборе р. Паша очень не пригодными для аграрного

освоения являются 17,7 % земель, не пригодными – 34,2%, средней пригодности –

27,1%, пригодными – 20,9%, очень пригодными – 0,14%;

38

на водосборе р. Оять очень не пригодными для рекреационного освоения

являются 29,1 % земель, не пригодными – 17,7%, средней пригодности – 30,2%,

пригодными – 20,1%, очень пригодными – 3,0%. На водосборе р. Паша очень не

пригодными для рекреационного освоения являются 34,5 % земель, не пригодными

– 16,6%, средней пригодности – 23,6%, пригодными – 24,7%, очень пригодными –

0,68%.

Полученные результаты не противоречат натурным данным и данным

других исследователей и могут быть использованы при совершенствовании

структуры землепользования исследуемых речных бассейнов и при разработке

схем территориального планирования.

Разработанная теория и метод интегральной оценки пригодности земель для

аграрного и рекреационного освоения и реализующие их методики представляют

собой научно-методическую основу и инструмент для выполнения исследований

при антропогенном освоении природных ландшафтов. Они могут успешно

применяться: при разработке проектных предложений по формированию

природно-хозяйственных систем, как на северо-западе России, так и в других

регионах с учетом специфики их физико-географических условий; при решении

оптимизационных эколого-экономических задач природопользования; при

разработке проектов выполнения землеустроительных работ и при разработке схем

территориального планирования.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В журналах рекомендованных ВАК:

1. Осипов А.Г. Ландшафтно-экологическое районирование и мониторинг

земель Ленинградской области / А.Г. Осипов, Н.В. Арефьев, В.В. Гарманов, В.Е.

Трушников // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-

технический журнал) №11 – 2013 – С 303-311.

2. Осипов А.Г. Метод автоматизированного формирования системы

пространственно-распределенных трасс линейно-протяженных объектов на

неосвоенных или малоосвоенных территориях с использованием

геоинформационных технологий / А.Г. Осипов, Д.В. Карманов // Информация и

космос № 4 – 2013 – С. 96-100.

3. Осипов А.Г. Методика формирования плана создания открытых

цифровых навигационных карт и планов городов на территорию Российской

федерации / А.Г. Осипов, А.С Присяжнюк, Ю.Н. Симонов // Информация и космос

№ 1 – 2013. – С. 41-47.

4. Осипов А.Г. Геоэкологическая оценка пригодности территории

Будогощского городского поселения Киришского муниципального района

Ленинградской области для рекреационного освоения / А.Г. Осипов, М.П. Долгова

// Информация и космос № 3 – 2014 – С. 72-79.

39

5. Осипов А.Г. Методика оценки экологической безопасности

структуры землепользования по критерию биогенного загрязнения вод при

создании и реконструкции природно-аграрных систем / А.Г. Осипов // Информация

и космос № 4 – 2015. – С. 106-112.

6. Осипов А.Г. Научно-методические основы определения экологически

допустимого уровня освоения природных ландшафтов при создании природно-

аграрных систем / А.Г. Осипов, В.Г. Тимофеев // Информация и космос № 2 – 2015

– С. 85-95.

7. Осипов А.Г. Научно-методические основы эколого-экономической

оптимизации сельскохозяйственного землепользования / А.Г. Осипов, В.В.

Гарманов, С.И. Носов, В.Л. Богданов // Экономика природопользования. № 3 –

2015. – С. 43-59.

8. Осипов А.Г. Статистический подход при актуализации арендной платы

за земли государственной собственности Санкт-Петербурга / А.Г. Осипов, В.В.

Гарманов, Г.К. Осипов, С.И. Носов // Землеустройство, кадастр и мониторинг

земель. М.: №3 – (123). 2015. – С. 25-31.

9. Осипов А.Г. Эколого-географическая оценка ландшафтов при

формировании природно-экологического каркаса территории / А.Г. Осипов //

Информация и космос № 1 – 2015. – С. 62-71.

10. Осипов А.Г. Геоинформационное обеспечение эколого-мелиоративного

мониторинга земель сельскохозяйственного назначения / А.Г. Осипов, В.В.

Гарманов, И.Б. Генгут // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. М.:

№1(132). – 2016. – С. 44-50.

11. Осипов А.Г. Метод геоэкологической оценки ландшафтов в среде ГИС

при создании и реконструкции природно-аграрных систем / А.Г. Осипов //

Информация и космос № 1 – 2016. – С. 123-130.

12. Осипов А.Г. Мониторинг зеленых насаждений с применением

беспилотных летательных аппаратов / А.Г. Осипов, В.Ф. Ковязин, В.Л. Богданов,

В.В. Гарманов // Аграрный научный журнал Издательство: Саратовский

государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова (Саратов) №4. – 2016. –

С. 14-19.

13. Осипов А.Г. Природно-мелиоративный мониторинг земель

сельскохозяйственного назначения – основа экологически безопасного

землепользования на северо-западе России / А.Г. Осипов, В.В. Гарманов //

Информация и космос № 2 – 2016. – С. 88-95.

В других изданиях:

14. Осипов А.Г. Методика комплексной оценки оперативно-тактических

свойств местности в системах поддержки принятия решений с использованием

геоинформационных технологий / А.Г. Осипов, А.Н. Ефимов // Труды Военно-

космической академии имени А.Ф. Можайского – 2014, № 642. – с. 102-109

40

15. Осипов А.Г., Саломатина Ю.В., Дьячкова Д.Л. Совершенствование

подходов к оптимизации содержания картографической информации,

используемой для оценки местности в автоматизированных комплексах поддержки

принятия решений по управлению войсками / А.Г. Осипов, Ю.В. Саломатина, Д.Л.

Дьячкова // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского – 2015,

№ 2 (647). – C. 105-112.