Н.Н.КРУПЕНИО, БЕЛЕНКО В.В. ИЗУЧЕНИЕ ПРИРОДНЫХ

Н.Н.КРУПЕНИО, БЕЛЕНКО В.В.
ИЗУЧЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ЛАНДШАФТОВ НА ОСНОВЕ
ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ И
ПОЛЕВЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОБСЛЕДОВАНИЙ
Москва
Издательство «Спутник+»
2014
УДК 528.88
ББК 26.1
Рецензенты:
профессор, доктор географических наук А.М. Луговской
(Институт математики, информатики и естественных наук);
профессор, доктор географических наук В.В. Братков
(Московский государственный университет геодезии и картографии)
Крупенио Н.Н., Беленко В.В.
Изучение
природных
зондирования
Земли
ландшафтов
и
полевых
на
основе
данных
экологических
дистанционного
обследований.
–
М.:
Издательство «Спутник+», 2014. – 203 с., ил.
В книге рассмотрен метод изучения
природно-территориальных
комплексов на основе применения аэрокосмических снимков, проведении
детальных наземных обследований на контрольных участках типичных
ландшафтов и их ландшафтно-экологическое картографирование. Рассмотрены
понятие о ландшафте, основы картографического и наземного навигационного
позиционирования
в
целях
обеспечения
ландшафтно-экологических
исследований, а также получение сведений о подстилающей поверхности
земных покровов аэрокосмическими методами.
Книга предназначена для широкого круга читателей, специалистов в
области исследования природных ресурсов, экологов, для студентов высших
учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 120100 –
Геодезия и дистанционное зондирование с присвоением квалификации
бакалавр, а также специалистов в области дистанционных методов.
Предисловие и главы 1–4, 7, 8 написаны Крупенио Н.Н., главы 5,6
написаны авторами совместно, заключение и глава 9 – Беленко В.В.
© Крупенио Н.Н., Беленко В.В., 2014
2
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие………………………………………………………………………… 5
Глава 1. Основы ландшафтоведения……………………………………………….8
Глава 2. Подразделения ландшафтов……………………………………………..15
Глава 3. Устойчивость ландшафта к техногенным воздействиям………………48
Глава
4.
Физико-географическое
районирование
природных
ландшафтов…………………………………………………………………………55
Глава 5. Ландшафтное и экологическое картографирование…………………...68
Глава
6.
Картографическое
обеспечение
ландшафтно-экологических
изследований………………………………………………………………………118
Глава
7.
Применение
наземного
навигационного
позиционирования
в
ландшафтно-экологических изследованиях…………………………………….127
Глава 8. Получение сведений о подстилающей поверхности земных покровов
аэрокосмическими методами.................................................................................141
Глава
9.
Полевые
экологические
обследования
природных
ландшафтов………………………………………………………………………..179
Заключение………………………………………………………………………...198
Список принятых сокращений…………………………………………………...199
Литература…………………………………………………………………………200
3
CONTENTS
Preface………………………………………………………………………………...5
Chapter 1. Fundamentals of landscape………………………………………………..8
Chapter 2. Classification of landscapes……………………………………………...15
Chapter 3. The sustainable landscapes to anthropogenic impacts…………………..48
Chapter 4. The physical-geographical zoning of natural landscapes………………..55
Chapter 5. Landscape and ecological mapping……………………………………...68
Chapter 6. The cartographic support for landscape-ecological research…………...118
Chapter 7. The use of ground-based navigation positioning in the landscape and
ecological studies…………………………………………………………………...127
Chapter 8. Getting information about the underlying surface of earth covers
aerospace methods………………………………………………………………….141
Chapter 9. The environmental field survey of natural landscapes………………….179
Conclusion………………………………………………………………………….198
List of abbreviations………………………………………………………………..199
Literature…………………………………………………………………………...200
4
ПРЕДИСЛОВИЕ
В
связи
с
бурным
ростом
в
мире
промышленного
и
сельскохозяйственного производства во второй половине 20 века началось
широкое развитие работ по исследованию состояния природных ресурсов
Земли
с
использованием
картографических
методов
высокого
пространственного разрешения в интересах различных областей хозяйства,
включая и геологическую разведку. Эти работы стали необходимыми в связи с
истощением ресурсов (газ, нефть, уголь, полезные ископаемые и др.) и ростом
усиленного использования возобновляемых ресурсов.
Для этих целей вначале широко использовалась аэрофотосъѐмка, а затем
по
мере
улучшения
характеристик
аэросъѐмочной
и
космосъѐмочной
аппаратуры, а также использования новых частотных диапазонов открылись
широкие информационные возможности дистанционного зондирования земной
поверхности.
Использование методов и аппаратуры высокоточного определения
собственного
положения
в
окружающем
космическом
пространстве
автоматических искусственных спутников Земли и пилотируемых аппаратов
наряду с существенным улучшением информационных и пространственных
характеристик космосъѐмочной бортовой аппаратуры позволило начать
использование для этих целей космическую съѐмку в широком частотном
диапазоне от ультрафиолета до длинноволнового радиодиапазона.
Аэро - и космическая съѐмка позволили не только создать систему
топографических карт на большие территории широкого масштабного ряда от
пятитысячного до миллионного масштаба, но и осуществить с таким, же
масштабом картографирование рельефа, состояния лесов и почвенного покрова,
оценить местную деятельность человечества в разных регионах Земли. Для
этих целей в разных странах Мира были созданы и нашли широкое
практическое применение летающие лаборатории и природно-ресурсные
искусственные и пилотируемые спутники Земли. С помощью аппаратуры этих
летательных средств была получены уникальные сведения о состоянии
5
природных ресурсов и о развитии их изменений в разных регионах Земли, об
изменении ландшафтов и их компонент под воздействием природных и
факторов человеческой деятельности.
В первые годы использования систем дистанционного зондирования с
помощью авиационных и космических средств, казалось, что дистанционные
съѐмки могут дать исчерпывающие сведения о ландшафтных и экологических
характеристиках подстилающей поверхности (поверхности суши и водных
объектов).
Однако, целенаправленные работы по определению состояния
различных сельскохозяйственных культур с использованием аэрокосмической
информации на разных стадиях развития растений, а также необходимость
предсказания будущего урожая показали, что аэрокосмическая съѐмка имеет
свои естественные ограничения, которые не сможет преодолеть даже
повышение пространственной и энергетической способности съѐмочной
аппаратуры. Поэтому, на этапе низкой разрешающей способности космической
съѐмочной аппаратуры была рекомендована так называемая съѐмочная система
«Этажерка»:
космосъѐмка больших территорий с низким пространственным и
энергетическим разрешением с высот 200 - 400 км;
высотная
аэросъѐмка с высоким пространственным и энергетическим
разрешением с высот 3 - 10 км на ограниченных территориях;
съѐмка с вертолѐтов и мотодельтапланов с повышенным разрешением с
высот 25 - 100 м;
детальные наземные обследования на контрольных участках.
Этот метод нашѐл широкое применение в программе исследования
состояния сельскохозяйственных угодий в СССР/России в рамках создания
автоматизированной информационной системы «АИУС-агоресурсы». В рамках
создания и использования этой системы были разработаны и применены на
практике целый ряд методик дешифрирования по данным аэросъѐмок в
видимом, ближнем и дальнем (тепловом) инфракрасном и радиодиапазоне.
6
Применение этих методик позволило определять на практике целый ряд
почвенных и биометрических характеристик сельскохозяйственных угодий.
Современные характеристики аэрокосмических платформ (носителей
съѐмочной аппаратуры) и пространственные и энергетические данные
съѐмочной
аппаратуры
позволяют
по-новому
взглянуть
на
проблему
использования дистанционной и наземной измерительной аппаратуры для
целей определения состояния природных ресурсов и экологической обстановки
на территориях различного масштаба и геометрических размеров. Высокие
энергетические и
пространственные
характеристики
(полоса
обзора
и
разрешение по поверхности) позволяют в большинстве случаев обойтись в
системе
«этажерки»
мотодельтапланов.
без
Таким
проведения
образом,
съѐмок
остаѐтся
с
борта
съѐмочная
вертолѐтов
и
система
из
космосъѐмки и/или аэросъѐмки и наземных обследований на контрольных
участках или на исследуемом участке при его небольших размерах, площадью в
несколько квадратных километров. Совместное применение материалов
аэрокосмической съѐмки в широком частотном диапазоне от видимого до
радио-, с материалами наземных обследований позволяет существенно
расширить возможности изучения состояния окружающей среды, определить еѐ
ландшафтные и экологические характеристики.
7
ГЛАВА 1
ОСНОВЫ ЛАНДШАФТОВЕДЕНИЯ
География
(греч. geо – Земля,
греч. grapho – пишу)
это система
естественных, экономических и общественных наук, изучающих оболочку
Земли,
природные,
территориально-производственные
и
социально-
производственные комплексы, и их компоненты. В рамках комплекса
географических наук выделяют физическую, экономическую и социальнополитическую географию.
К
физико-географическим
наукам
относятся
ландшафтоведение, а также ряд пограничных
геоморфология,
климатология,
океанология,
землеведение
и
с другими науками –
гидрология,
гляциология,
география почв, биогеография, палеогеография. К социально-экономической
географии
относятся
экономическая
география,
социальная
география,
география населения и др. К географии относится ряд прикладных наук:
ветеринарная,
военная,
животных
(зоогеография),
медицинская,
промышленности, растений, рекреационная, сельского хозяйства, транспорта и
др.
Физическая география - это наука о географической оболочке Земли, еѐ
вещественном составе, строении, развитии и территориальном расчленении.
Частями географической оболочки являются твѐрдая (литосфера), водная
(гидросфера) и
воздушная (атмосфера) оболочка. В процессе развития
географической оболочки в еѐ пределах выделились и обособились различные
географические или природные территориальные комплексы - вид местности
(ландшафт).
Ландшафт (от немец. Landschaft) - изображение какой либо местности (в
искусстве это тоже, что и пейзаж).
Ландшафт географический
- (в широком смысле – это синоним
природно-территориального комплекса (ПТК) любого ранга), относительно
однородный участок географической оболочки, отличающийся закономерным
сочетанием еѐ компонентов (рельефа, климата, растительности, животного
8
мира, почвенных условий и др.) и морфологических частей (фаций, урочищ,
местностей), а также особенностями сочетаний и характерами взаимосвязей с
более
низкими
территориальными
единицами.
Структуру
каждого
географического ландшафта определяют процессы обмена вещества и энергии.
Следует
сказать,
что
первые
научные
определения
ландшафта
принадлежат русским географам начала ХХ века, в особенности географу и
биологу Льву Семеновичу Бергу, который разработал учение о ландшафтах и
первым выполнил физико-географическое районирование территории СССР.
Он видел в ландшафте гармоническое сочетание природных компонентов
(рельефа, климата, почв и растительного покрова), очерченное естественными
границами. Он рассматривал ландшафт, как основной объект географического
исследования [5].
Земная оболочка делится на географические пояса - наиболее крупные
широтно-зональные
подразделения,
которые
характеризуются
общими
особенностями режима тепла и влаги, перемешиванием воздушных масс,
своеобразными
биохимическими
и
геоморфологическими
процессами,
растительности и др. (например, тайга). В свою очередь внутри географических
поясов находятся географические системы (геосистемы) - любые (по рангу и
принципам выделения) территориальные подразделения природной среды,
рассматриваемые как единые системы, включающие участок земной коры с
присущим им рельефом, поверхностные и подземные воды, приземный слой
воздушной оболочки, почвы, а также животных, растения и микроорганизмы.
Таким
образом, предметом ландшафтоведения является изучение
географических комплексов, их строения, развития и размещения. Иными
словами,
ландшафтоведение
является
разделом
физической
географии,
изучающим территориальное разделение географической оболочки Земли.
Геосистемы, также как и ландшафты,
содержат пять природных
компонентов: земная кора, атмосферный воздух, вода, растительность,
животный мир, которые вступая во взаимодействие, образуют принципиально
новые объекты - природные территориальные комплексы, обладающие
9
свойством, которого нет ни у одного из этих компонентов - создание живого
вещества, образование почв. Все природные компоненты тесно взаимосвязаны
потоками вещества и энергии. Природные территориальные комплексы в
зависимости от их свойств и размеров делятся на две большие группы: физикогеографические районы; ландшафты.
Ландшафт считается основной единицей территориального физикогеографического деления.
Более
крупные
территориальные
комплексы,
так
называемые
региональные единицы, делятся по мере их укрупнения на:
1) ландшафтные провинции;
2) ландшафтные области;
3) ландшафтные страны;
4) ландшафтные зоны.
Их
изучает
географическое
раздел
физической
районирование».
географии
называемый
«физико-
Вышеназванные
комплексы
являются
территориальными объединениями ландшафтов.
Ландшафты, в свою очередь, состоят по мере их укрупнения из простых
геокомплексов:
1) фация;
2) урочище;
3) местность.
Фацией (от лат. facies - облик) называют элементарную (самую мелкую)
морфологическую единицу ландшафта, структурную часть урочища. В
пределах фации сохраняются единые, однородные
условия,
т.е.
каждый
географический
физико-географические
компонент,
представлен
одним
значением: рельеф - одним элементом, климат – одним микроклиматом, почва одной разностью, растительность - одним фитоценозом. Например, днище
балки - выровненное, влажное, под разнотравно-злаковым лугом на дерновой
глееватой легкосуглинистой почве.
10
Урочищами называют часть ландшафта - любую часть местности,
отличную от окружающих. Например, отдельные массивы лесов, болот,
отдельный холм и т.п.
Местность - это закономерное сочетание генетически и геохимически
сопряженных урочищ. Например, параллельно-гривистая пойма.
Владимир Николаевич Сукачев (1880 - 1967 г.) геоботаник, географ и
лесовод, ввел понятие «биогеоценоз», которое является синонимом понятию
«фация».
Фация - это своего рода молекула географической среды. Характерным
признаком фации является форма земной поверхности и еѐ вещественное
строение.
Биогеоценоз (греч. bio - жизнь, geo - земля, koinos - общий) совокупность природных элементов на определенном участке поверхности
земли, представляющая собой относительно пространственно ограниченную,
внутренне однородную природную систему функционально взаимосвязанных
живых
организмов
и
окружающей
их
среды
и
характеризующаяся
определенным энергетическим состоянием, типом и скоростью обмена веществ
и энергий.
Биогеоценоз техногенный -
биогеоценоз, компоненты которого и
кругооборот веществ частично или полностью изменены под воздействием
техногенных факторов.
Полная однородность всех взаимосвязанных природных компонентов
свойственна
только
самому
простому
природному
территориальному
комплексу - фации.
Ландшафт представляет собой соподчиненную систему, в которой фации
группируются в урочища, урочища в
местности, местности в ландшафты.
Между ним и окружающей средой идѐт постоянный обмен веществом и
энергией.
Главными
их
источниками
является
солнечная
энергия,
перемешивание воздушных масс, внутренние геологические процессы и
11
антропогенные процессы, соседние ландшафты. Любые изменения в этих
источниках вызывают преобразование ландшафта.
Циклические и ритмичные изменения внешней среды приводят к смене
состояния ландшафта: внутрисуточных, суточных, погодных, внутрисезонных,
сезонных, годовых и т.д. Вследствие саморазвития и при сильных внешних
возмущениях один ландшафт сменяется другим. Сменяющие друг друга во
времени ландшафты образуют эволюционные ряды. Внутри этих рядов каждый
новый ландшафт включает в себя многие черты предшествующих. Так,
например, в Московской области выявлено 103 ландшафта, 47 из которых
испытывают сильные антропогенные нагрузки. В средней полосе России
ощутимые
естественные
(не
антропогенные)
изменения
ландшафтов
происходят каждые 100 - 150 лет [24].
Границы ландшафта обычно нечѐтки. Это связано с постепенным
изменением
в
пространстве
факторов,
определяющих
характеристики
компонентов ландшафта (главным образом климатических) и наличием
взаимосвязей между отдельными компонентами ландшафта. В общем, границы
между соседними ландшафтами являются переходными полосами, где
характеристики одного ландшафта постепенно переходят в характеристики
соседнего ландшафта. Даже на границе вода – суша существует переходная
зона, в которой совместно существует водная и луговая растительность.
Все компоненты ландшафта, определяющие его свойства,
делятся на
ведущие и ведомые. К первым относятся геолого-морфологические и
климатические, а, ко второму все остальные. Ведущие компоненты определяют
энергетические и вещественные характеристики ландшафта, определяющие
физико-географические процессы. Климатический компонент определяет
энергию, поступаемую в виде солнечной радиации, и атмосферные осадки,
являющиеся важным фактором, определяющим существование и развитие
животного и растительного мира. Прямое воздействие ведущих компонентов
ландшафта на ведомые, более сильное, чем обратное. Так зональные
особенности климата определяют самые главные черты еѐ растительности.
12
Смена климатических
зон
неизбежно
влечѐт
коренное изменение
еѐ
растительного покрова. Ведущие компоненты оказывают существенное
воздействие и друг на друга, хотя они относительно независимы, так как имеют
самостоятельные источники энергии (солнечное и внутреннее тепло). Так
рельеф, существенно влияя на климат, не нарушает основные секторнозональные особенности его распределения. Также климат не может изменить
основные
характеристики
морфологические
рельефа,
характеристики.
частично
Любой
влияя
только
ландшафт
на
его
характеризуется
внутренними и внешними связями. Переход в другой ландшафт и во времени, и
в пространстве знаменуется сменой этих связей. В зависимости от их характера,
ландшафт обладает разной устойчивостью к одним и тем же воздействиям.
Введѐм следующие понятия, относящиеся к среде обитания:
Окружающая среда - среда обитания человечества, окружающий
человека природный и созданный им материальный мир. Включает природную
и техногенную (искусственно созданную) среду.
Природная
среда
(окружающая
природная
среда)
–
природная
составляющая среды обитания и производственной деятельности человечества
– часть окружающей среды. Является частью географической среды. В ряде
работ
под
природной
средой
понимают
среду,
не
подвергнутую
антропогенному воздействию, а под окружающей средой – среду обитания
человека, подвергнутую антропогенному воздействию. Сравним подразделение
физико-географических и экологических систем (табл. 1).
13
Таблица 1
Сравнительный разбор физико-географических и экологических систем
ФИЗИКО-ГЕОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
ЭКОСИСТЕМЫ
ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ
БИОСФЕРА ЗЕМЛИ
КРУПНАЯ
ЭКОСИСТЕМА
БИОЦЕНОЗ
СООБЩЕСТВО
ВИД
ГРУППА
ПОПУЛЯЦИЯ
ОРГАНИЗМ
КЛЕТКИ, ТКАНИ
МОЛЕКУЛА
МАТЕРИК
СТРАНА
ЗОНА
ПРОВИНЦИЯ
ЛАНДШАФТ
МЕСТНОСТЬ
УРОЧИЩЕ
ФАЦИЯ
В
таблице
1
показано
соответствие
размерных
подразделений
ландшафтов и экосистем. Ландшафты характеризуются как горизонтальной, так
и вертикальной структурой связей.
14
ГЛАВА 2
ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ ЛАНДШАФТОВ
Ландшафты в соответствии с
нижеследующие
виды,
внутри
ГОСТ 17.8.1.02-88 [11] делятся на
которых
происходит
деление
на
соответствующие группы:
По видам социально-экономической функции на: сельскохозяйственные,
включая
земледельческие
и
пастбищные;
лесохозяйственные;
водохозяйственные; промышленные, включая и линейные (транспортные);
ландшафты поселений; рекреационные (восстановленные) и культурные;
заповедные; не используемые в настоящее время.
По типу геохимического режима на: элювиальные (лат. eluo - вымываю) формирующиеся на возвышенных элементах рельефа, в котором преобладают
процессы выноса вещества; cубаквальные (лат. aqua - вода) - формирующиеся в
отрицательных формах рельефа, в которых преобладают процессы накопления
вещества (подводный ландшафт); cупераквальный - формирующиеся на
склонах, в которых преобладают процессы поступления вещества из
элювиальных ландшафтов и выноса вещества в субаквальные ландшафты
(надводный ландшафт).
По
степени
континентальности:
океанические;
умеренно
континентальные; континентальные; резко континентальные.
По биоклиматическим различиям: тундровые; лесотундровые; лесные;
лесостепные; степные; полупустынные.
По принадлежности к морфологическим структурам высшего порядка:
равнинные; горные.
По
особенностям
микрорельефа:
ландшафты
низменных
равнин;
ландшафты возвышенных равнин; предгорные; низкогорные; среднегорные;
высокогорные, межгорно-котловинные.
По расчленѐнности рельефа: расчленѐнные, нерасчлененные.
Подразделение ландшафтов по характеру антропогенных воздействий:
15
По устойчивости к антропогенным воздействиям: высокоустойчивые;
среднеустойчивые; слабоустойчивые; неустойчивые.
По
степени
изменѐнности:
слабоизменѐнные;
среднеизменѐнные;
сильноизменѐнные.
По направленности воздействия: привнесение вещества и энергии в
природу; изъятие вещества и энергии из природы; перераспределение и (или)
преобразование вещества и энергии в природе.
По генезису: физические; химические; биологические; смешанные.
По скорости воздействия: слабые; средние; сильные.
По масштабу воздействия: местные; региональные; глобальные.
По длительности воздействия на: кратковременные; длительные;
постоянные.
По периодичности воздействия: периодичные; непериодичные.
По своим функциям ландшафты можно разделить на две большие
группы: природные - образованные естественным путѐм и антропогенные образованные
антропогенные
в
результате
ландшафты
деятельности
делятся
на
человека.
две
В
группы:
свою
очередь
культурные
и
рекреационные, характеристики которых улучшены для более комфортного
нахождения на их территориях человека, и техногенные, характеристики
которых ухудшены по сравнению с природными и
находящимися в
тождественных или близких природно-климатических условиях с техногенным
ландшафтом.
К антропогенным ландшафтам относятся: промышленные ландшафты;
линейные (транспортные) ландшафты; ландшафты города и поселений;
сельскохозяйственные ландшафты; культурные и рекреационные ландшафты.
Иногда отдельно выделяют:
сакральный ландшафт – территория для проведения религиозных
церемоний, поклонения объектам культа, священнодействия);
16
промысловый ландшафт (охота, рыбная ловля, добыча морского зверя,
заготовка пищевых, лекарственных и технических растений, лесозаготовка,
оленеводство);
исторический индустриальный ландшафт (создание карьеров, отвалов,
горных выработок в процессе добычи полезных ископаемы);
мемориальный ландшафт (сохранение памяти о важных исторических
событиях и выдающихся личностях и т.п.).
Промышленные
ландшафтов.
Этот
ландшафты
вид
относятся
ландшафтов
к
определяется
группе
типом
техногенных
и
способом
производства. Так, ландшафт территории с открытой добычей каменного угля
(карьеры) отличается от ландшафта, где добыча угля производится шахтным
способом (подземная добыча). Ландшафт территории нефтехимического
производства отличается от территории доменного производства. Однако,
общим для всех промышленных ландшафтов является обязательность на этапе
разработки, создания и использовании соблюдение определенных норм и
правил.
Нормами проектирования промышленных предприятий в городской среде
установлены нормы промышленной площади, приходящейся на одного жителя.
Для крупных городов это 30 м2, для мелких - 24 м2. В новых городах,
создающихся для обслуживания профильного производства, этот параметр
увеличивается до 40-50 м2 . На территории предприятия площадь озеленения
согласно СНиП [38] должна быть не меньше 15-20 % общей площади
предприятия. Для предприятий определѐнных отраслей народного хозяйства
установлены обязательные санитарно-защитные зоны от 50 до 1000 м. в
соответствии с классом предприятия. К указанным отраслям промышленности
относятся: химическая, металлургическая и металлообрабатывающая, горная,
строительная, деревообрабатывающая, текстильная, кожевенная и обувная,
пищевая, энергетическая и очистные сооружения. В санитарно-защитных зонах
площадь зелѐных насаждений должна быть не менее 50 % еѐ общей площади. В
17
среднем, площадь санитарно-защитных зон на одного жителя в городах
составляет 14 м2.
Промышленный
ландшафт
зависит от размеров производства и
взаимодействия производственного, жилого и социального компонента в
ландшафте. В стране создано много градообразующих производств, которые
определяют всю инфраструктуру города и, которому подчинены все структуры.
Такими городами-заводами являются Норильск, Серов, Северодвинск
и
многие другие. В «старых» городах промышленные предприятия «встроены» в
жилые зоны, а в новых и развивающихся городах стараются создать
специальные промышленные зоны, которые отделяются от жилых и культурноторговых зон. Облик промышленных зон является более контрастным по
отношению
к
облику
жилых
районов
благодаря
выразительным
и
разнообразным очертаниям оборудования и установок под открытым небом.
Промышленные ландшафты являются не только характерными, но и являются
очень часто источниками нежелательных
явлений (шума, вибраций,
загрязнения воздуха, почвы, вод и т.д.).
В зависимости от производственной вредности предприятий установлены
следующие градостроительные категории промышленных районов:
1) 1 категория – промышленные зоны, в состав которых входят
предприятия, имеющие значительную производственную вредность и
размещенные на расстоянии 500–1000 и более метров от жилой
территории;
2) 2 категория – промышленные зоны, в состав которых входят
предприятия, имеющие незначительную производственную вредность, но
связанные с большим грузооборотом и размещаемые в отдалѐнной части
города на расстоянии 50–500 метров от жилой территории;
3) 3 категория - промышленные зоны, сформированные из предприятий,
которые
по
своим
санитарно-гигиеническим
оказывают отрицательного
характеристикам
не
воздействия на окружающую среду, имеют
18
незначительный
грузооборот
и
размещаются
в
непосредственной
близости от жилых территорий.
Промышленно-жилые
ландшафты,
в
которых
промышленные
предприятия размещаются внутри жилой застройки без должных санитарных
разрывов (зон) сравнительно редки и неустойчивы и их стараются избегать.
Обычно в санитарно-защитных зонах (для 1 и 2 категории предприятий)
создают зелѐные насаждения, которые являются своеобразной защитой от
некоторых отрицательных явлений (шум, запыление и др.).
В зависимости от вида производства промышленная территория является
либо компактной, либо разделенной на ряд территорий, связанных между собой
транспортными или технологическими системами. Существуют и типы
производств, имеющие линейные структуры. С таким производствам относятся
железные дороги, магистральные продуктопроводы (нефте -, газо - и др.).
Существенным
компонентом
любого
промышленного
ландшафта
является транспортная система (иногда еѐ выделяют в отдельный вид –
линейный ландшафт). Транспорт может являться и самостоятельным главным
компонентом промышленного ландшафта. Транспорт перевозит большие массы
людей не только с работы и на работу, но и различные продукты. Улучшение
транспортных потоков внутри промышленного ландшафта является сложной
задачей, так как это требует не только создания системы транспортных средств,
но и создания транспортных путей и коридоров
внутри территории.
Промышленный ландшафт создается и развивается в основном на ровном или
специально выровненном рельефе. В целом ряде случаев промышленный
ландшафт является полностью нарушенным природным ландшафтом, где даже
элементы озеленения являются искусственно созданными. Отличительной
особенностью ландшафта линейных объектов железных дорог (путевого
хозяйства) является наличие лесозащитных полос, созданных для защиты путей
от снега, защиты окружающей среды от шума подвижного состава. Так на
площади, занимаемой железнодорожным транспортом России, в 950 тыс. га,
19
лесонасаждения на протяжении 24,7 тыс. км. занимают в полосе отвода 240
тыс. га, а естественные леса - 133 тыс. га.
Исторически в Москве в ХIХ и начале ХХ века с началом увеличения
развития промышленного производства стали формироваться промышленные
зоны вдоль реки Москва и Яузы, откуда было легко брать воду для
производственных нужд и куда, удобно сбрасывать стоки. После строительства
первых железных дорог, которые к Москве пришли с Северо-запада и Востока,
промышленные предприятия стали строится вдоль транспортных путей
преимущественно на Юге и Востоке города, образовывая полукольцо
промышленной зоны. Вокруг предприятий возникали посѐлки и слободы. По
мере
разрастания
Москвы
нефтеперерабатывающий
промышленные
завод
в
Капотне,
зоны
ЗИЛ,
(юго-восточная
Динамо,
–
АЗЛК,
Мясоперерабатывающий завод Микояна и др.; северо-западная – Тушино,
Лихоборы) и другие, ранее построенные на окраине города, оказались в его
черте. Создание крупных промышленных зон в городе привело к сильному
поражению
на
их
территориях
растительности.
Ускоренное
развитие
промышленности Москвы привело к тому, что на большей части еѐ территории,
а не только в пределах промышленных зон, растительность имеет среднюю
степень поражения, включая части лесопарков Сокольники, Измайловский и
Лосиный остров. Из всего разнообразия лесной растительности в Москве
остались относительно нетронутыми лишь участки в пределах лесопарков
Сокольники,
Измайлово,
Серебряный
бор,
Покровско-Стрешнево,
Центрального парка культуры им Горького и некоторых других.
Большой
массив леса сохранился в Государственном национальном природном парке
«Лосиный остров».
Городской ландшафт является одним из видов
жилых комплексов.
Ландшафты современного города относятся к культурным, преобразованным
ландшафтам,
где
элементы,
привнесѐнные
деятельности преобладают над природными.
20
в
результате
человеческой
Процесс повышения роли городов (урбанизация от лат. urbanus городской)
в
развитии
общества
сопровождается
совершенным
и
относительным ростом городского населения и числа городов.
Так, если в начале 19 века в городах проживало 3% населения Земли, то в
1980 г. - 41,1%. В России в ХII веке было 56 городов, в 16 веке - 167, в 18 веке 369, в середине 20 века - 666, в настоящее время - 1037. В настоящее время, в
России принято следующее подразделение городов по количеству жителей:
крупнейшие - более 500 тыс., крупные – 250-500 тыс., большие – 100-250 тыс.,
средние – 50-100 тыс., малые - менее 50 тыс.
Жилые поселения в России и мире строились на наиболее выразительных
участках ландшафта, в непосредственной близости от воды, лесов, лугов, чтобы
не только решать проблемы питания, но и удовлетворять эстетические
потребности. Церкви, монастыри, крепости строились на возвышенных
участках рельефа. Москва построена на семи холмах. Московский Кремль, как
крепость, возник на Боровицком холме у слияния рек Неглинка и Москва.
Базовый ландшафт, на котором строилось поселение, оказывает влияние
не только на еѐ архитектуру, но развитие еѐ инфраструктуры. Так город
Норильск, расположенный в котловине и окруженный горами, слабо
проветривается, благодаря чему атмосферный воздух над городом практически
не очищается от выбросов Норильского медно-никелевого комбината.
Холмистый рельеф и радиально-кольцевая структура улиц
позволили
упростить целый ряд градостроительных и экологических проблем в Москве –
городе с 15 миллионами находящимися в нѐм жителей и приезжих.
Построенный на болотистом берегу Невы Санкт-Петербург
время осуществляет влияние этого
и в настоящее
не очень здорового для его жителей
ландшафта.
В
результате
потребительского
отношения
к
природной
среде
сформировался типичный современный город: многоэтажные невыразительные
здания с редким озеленением отдельных балконов и лоджий, угнетаемая
загрязнениями растительность в парках и скверах, загрязнѐнные водоѐмы в
21
городе и вне его, большие площади асфальтовых покрытий, дымящие заводы в
самом городе и его пригородах, большие площади для переработки отходов
города, большие потребные незагрязняющие площади в окрестностях для
обеспечения воздушного бассейна города кислородом. Объекты массового
строительства
инженерные
(жилые
многоэтажные
сооружения)
дома,
проектируются
и
производственные
строятся
без
здания,
учѐта
их
функционирования в естественной природной среде. Как правило, не
используется рельеф и ландшафт, здания не масштабны природному
окружению и бионегативны, они вносят в природную среду многие виды
загрязнений.
Растущие
города,
поглощая
все
новые
и
новые
сельскохозяйственные земли, вырождаются в гигантские мегаполисы, которые
создают не перерабатываемые природой загрязнения и мало приспособлены
для достойных человека условий проживания (чистые воздух и вода, солнечная
радиация,
отсутствие
шума,
небольшая
плотность
жителей,
удобные
транспортные связи и т.д.).
В благоустроенном городе преобладают камень, бетон, асфальт и
постоянно наблюдается относительное уменьшение природных элементов, а
как следствие ухудшение состояния воздушного бассейна. В тех местах, где
техногенный покров прерывается, располагаются участки
живой природы,
включенные в структуру городских микрорайонов, главным образом, жилых.
Эти природные уголки испытывают такую нагрузку со стороны обитателей
рядом стоящих домов, что скоро превращаются в антропогенные комплексы
рекреационно-изменѐнного происхождения.
Из представителей животного мира в городах лучше всех оказались
приспособленными некоторые виды птиц: воробьи, серые вороны, голуби.
Большие изменения при планировке и строительстве городов происходит
с почвообразующими породами, с внутренней основой ландшафта. В местах
старой застройки древних городов антропогенные наслоения лежат сплошным
покровом значительной мощности. Их слой в Москве достигает 22 м, в Киеве –
36 м, в Лондоне – 25 м, в Париже – 20 м. В процессе строительства срезаются
22
крутые склоны, засыпаются глубокие балки и овраги, засыпаются низкие места,
ранее страдавшие от затопления паводковыми водами, намываются грунты в
прибрежных зонах, на которых, как это имеет место на Васильевском острове
Санкт-Петербурга, производится строительство жилых и производственных
сооружений. В плане подготовки к Сочинской олимпиаде планируется намыть
в море рукотворный остров. Подобные рукотворные острова имеются на
Ближнем востоке. В крупных городах большинство долин малых рек скрыты
под каменными покрытиями, а сами реки, как например, многие московские
реки, спрятаны в бетонные трубы.
Специфическими особенностями обладает климат городов. Во многих
городах
наблюдается
повышенная запылѐнность, задымлѐнность
и
загазованность атмосферы. Периодически появляющийся смог – туман
пропитанный копотью и сажей
людьми
и
под
его
в некоторых городах плохо переносится
воздействием
разрушаются
каменные
памятники
архитектуры. В центре больших городов температура воздуха на 1-2 градуса
днѐм и до 5 градусов ночью выше, чем за его пределами. Это сказывается на
ходе развития растений. Например, деревья в центре зацветают на несколько
дней раньше, чем на окраинах.
Городской
ландшафт
обладает
высокой
степенью
насыщенности
различными техническими сооружениями, находящимися в тесной связи с
ландшафтными комплексами. Это и асфальтобетонные покрытия дорог,
монументальные здания, мосты, эстакады и т.п.
В городах исторически создалось чѐткое разделение территории на зоны
труда, жилья и отдыха. Современный город имеет следующие организованные
территории:
1) жилые зоны;
2) промышленные зоны;
3) торговые и культурные зоны;
4) складские зоны;
23
5) зоны коммунального обслуживания (свалки, очистные сооружения,
мусоросжигаюшие заводы, ТЭЦ и т.п.);
6) лесопарковые зоны отдыха;
7) внешние транспортные системы (железные дороги с вокзалами,
аэропорты, объездные автомагистрали, надземные участки линий метро и
т.п.).
Строительные нормы и правила определяют размеры этих зон в
зависимости от класса проектируемого города.
Так, жилая территория, занимающая половину площади города,
проектируется из расчѐта 80-180 м2 на человека. При этом участки
общественных зданий и сооружения должны занимать 15-20%, улицы и
площади – 15-20%, общегородские озеленѐнные территории – 10-15%, жилая
застройка - 50% этой территории.
Территория промышленной зоны в зависимости от характера и вредности
производства требует санитарно-защитной зоны шириной 50-3000 м, в которой
не должны находиться жилые постройки. Озеленение в этой зоне должно быть
не менее 40%.
Технологические площади и цеха должны составлять не менее 50%
территории, озеленение и резервные участки - не менее 35%.
Складская зона проектируется из расчѐта 3-5 м2 на одного жителя. Зона
внешнего транспорта может занимать до 10% территории города.
Формирование ландшафта города, как жизненной среды людей имеет две
цели:
создание
благоприятных
санитарно-гигиенических
условий
и
пространственная организация различных видов деятельности (труда, отдыха,
быта и т.п.).
Для градостроителей любой ландшафт это природный ресурс, влияющий
на градообразование и создание необходимых гигиенических условий. При
градостроительстве должны учитываться будущие взаимодействия городской
территории и ландшафта. В решении градостроительных вопросов, таких как
разработка архитектурно-планировочной структуры города, создание развитой
24
системы озеленения большую роль играет ландшафтная архитектура. Еѐ целью
является обеспечение гармоничного слияния возводимых и возведѐнных
строительных
объектов
градостроительные
с
естественными
решения
инженерно-геологические
должны
и
ландшафтами.
учитывать
Принимаемые
природные
инженерно-сырьевые
(рельеф,
условия,
почву,
растительность, животный мир, подземные и поверхностные воды, климат,
солнечную радиацию, ветровой режим, температурный режим и т.д.) и
эстетические ресурсы (ценные компоненты ландшафта, видовые точки, трассы
и т.д.).
Значительно
разнообразить
городские
пейзажи
позволяет
рельеф
местности. При проектировании городов важно увязать в единое целое рельеф,
водные поверхности и открытые озеленѐнные участки.
Особый тип городского ландшафта образуют сады и парки, являющихся
не только зонами отдыха, но и защитой от шумового, светового загрязнений, а
также источником кислорода в атмосферном воздухе и водных объектах,
недостаток которого испытывают крупные города. При разработке проектов
новых городов и реконструкции построенных, особое внимание необходимо
уделять водным ресурсам, наличию естественных и искусственных водоѐмов,
превращению территорий
пойм речек в сады, парки, зоны отдыха,
уничтожение в этих зонах свалок, складов и других непрофильных учреждений
культурного назначения.
Увеличение городов оказывает влияние на ландшафт не только в черте
города
на
жилых
и
производственных
непосредственно прилегающей к городу -
территориях,
но
и
в
зоне
зоне наибольшей хозяйственной
активности. Далее следует зона экологического равновесия и переходная зона.
Важным является проектирование систем расселения с учѐтом рационального
взаимодействия человека и природы, которыми занимается градостроительная
экология.
Рост
городов
нарушает
рельеф,
инженерно-геологические
и
гидрогеологические условия, может привести к изменению геологических
25
процессов в литосфере территории, как самого города, так и его окрестностей.
Физико-механические свойства в верхнем горизонте города изменяются до
глубин 50-300 м., уровень грунтовых вод и их состав до глубин 150-800 м. В
грунтах происходят необратимые антропогенные процессы: вынос мелких
минеральных частиц, карст, оттаивание, заболачивание, оползни и др. В
последние годы застраиваются все территории с неровным рельефом и
сложными инженерно-геологическими условиями, растѐт этажность, высота и
масса зданий и сооружений, что вызывает изменение грунта на большой
глубине. Осваиваются для градостроительства подземное пространство, шельф,
районы с вечной мерзлотой и повышенной сейсмической активностью.
В России насчитывается 2 города с населением более 5 млн. человек –
Москва и Санкт-Петербург, 13 городов с населением более 1 млн. человек, 24
города с пригородами, в которых проживает более миллиона человек: Москва,
Санкт-Петербург, Барнаул, Владимир, Воронеж, Екатеринбург, Иркутск,
Калининград, Казань, Кемерово, Ленинск-Кузнецкий, Нижний Новгород,
Новосибирск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Пермь, Рязань, Самара, Саратов,
Серов, Стерлитамак, Тюмень, Челябинск, Ярославль и
79 городов с
пригородами с населением от 500 тыс. до 1 млн. При этом 65% площади России
является незаселенной (в Европейской территории России незаселенными
районами являются центральная часть Кольского полуострова; Новая Земля;
часть тундр Архангельской области, Ненецкого национального округа и
Республики Коми; часть Северного и Полярного Урала).
Общее число городов-миллионеров в Мире достигает 300. При этом на
Атлантическом побережье США и на Тихоокеанском побережье Японии
возникли на сравнительно небольших территориях города с пригородами с
населением 40 и 60 млн. человек.
При
благоприятном
климате
полное
экологическое
равновесие
достигается при плотности населения не более 60 чел / км 2 и лесистости не
менее 20%.
26
Для промышленных районов России плотность населения по нормам не
должна
превышать
соответствующие
300
чел/км2.
При
гигиенические,
этом
должны
выполняться
инженерно-планировочные
и
технологические мероприятия, компенсирующие загрязнение среды. В Москве
плотность населения превышает 9000 чел/км2.
Такая высокая плотность
населения при наличии большого количества загрязняющих окружающую
среду производств и многомиллионного транспорта привели
к включению
города в пятерку самых грязных городов России (в Московской области без
Москвы плотность населения составляет 140 чел / км2).
По градостроительным нормам для городов с населением более 1 млн.
чел. ширина зоны ограниченного развития должна быть 35-40 км, с населением
0.5-1 млн. – 25-30 км, с населением 100-500 тыс. чел. – 20-25 км. Для
миллионного города зона экологического равновесия должна быть шириной
100-150 км, с лесистостью не менее 30% и системой эффективной охраны
ландшафтов, чего практически не наблюдается в настоящее время. Санитарнозащитная зона лесная вокруг Москвы, организованная по Генеральному плану
развития города 1937 г., постепенно значительно утратила свое значение
«лѐгких» города – источника кислорода.
В
пределах
города
исходные
природные
условия
полностью
преобразованы. Поэтому на первое место выступает обеспечение необходимых
гигиенических условий для повседневной жизни горожан. Это достигается как
восстановлением
отдельных
природных
элементов
(например,
зелѐных
насаждений), так и путѐм использования разумных приѐмов планировки,
застройки и инженерного обеспечения города. Инженерные системы нацелены,
в том числе и на сохранение естественных природных процессов: естественного
проветривания территории, солнечной радиации и.т.п.
Природный ландшафт играет существенную роль в комфортности
городской среды. Рельеф и водная сеть (совокупность рек и других постоянно и
временно действующих водотоков, а также озѐр, болот и водохранилищ на
какой-либо территории) влияет на направление и силу воздушных потоков,
27
являются климаторегулирующим фактором. В сочетании элементов застройки с
рельефом можно получить более благоприятный микроклимат, улучшить
проветривание, уменьшить шум. Растительность и озеленение снижают
загрязнение воздуха, уменьшают шум и запыление, улучшают тепловой и
влажностный режим, повышают эстетические свойства территории.
Согласно строительным нормам и правилам (СНиП) [38], площадь
озеленения городских территорий должна быть в крупных и больших городах
15-20 м2 на одного человека, в малых и средних – 7-15 м2. Зоны озеленения
размещаются как на жилых территориях, так и в промышленных зонах, и на
отдельных предприятиях. Города имеют парки, сады, скверы, участки
озеленения улиц и жилых кварталов. Общая площадь зелѐных насаждений
должна составлять не менее 50% территории жилого района.
Велика роль озеленѐнных территорий в охране природных компонентов
городской среды. В процессе развития города основные компоненты
природного ландшафта (грунт, почва, воздух, растительность) постоянно
меняют свое состояние. При строительстве города некоторые компоненты
полностью изменяются, а сохранившиеся - ухудшаются, затем возникают или
создаются возмещающиеся антропогенные элементы ландшафта, которые в
свою очередь в дальнейшем изменяются. Основной причиной изменений в
ландшафте является
преобразование земли - главного ландшафтного
компонента, которое вызывает последующие изменения на всех смежных
территориях и в остальных компонентах природной среды. Пространственные
преобразования рельефа в значительной степени определяют территориальные
границы распространения изменений в остальных компонентах. При этом в
первую очередь изменяются растительность и почвы, как менее устойчивые
ландшафтные составные части, а воздух и вода – подвижные составные части
являются
средством
распространения
изменений.
Рельеф
приводит
в
устойчивость эти процессы, направляет их, и в свою очередь изменяется под
постепенным воздействием остальных компонентов по мере накоплений
изменений в них.
28
Так как в большинстве городов идѐт более или менее усиленное
протекание восстановления (новая застройка, прокладка и совершенствование
коммуникаций, дорог и подземных сооружений и т.п.), то это вызывает и
протекание непрерывных ландшафтных преобразований.
Растительность
является
наиболее
чувствительным
ландшафтной
составной частью. Она первой реагирует на изменение среды изменением и
исчезновением
отдельных видов растений. Существующая растительность
обеспечивает комфортность среды в новых частях города в первоначальный
период их существования. Необходимо заранее предвидеть сроки и степень
неизбежного
изменения
естественной
растительности
и
своевременно
планировать проведение восстановительных работ или замены насаждений.
Крупные массивы насаждений легче сохраняются при развитии города, так как
обладают большей сопротивляемостью воздействию среды. Крупные массивы
наиболее
эффективно
изменяют
санитарно–гигиеническую
обстановку.
Особенно деятельны они в сочетании с водоѐмами. Поэтому при составлении
плана застройки территории играет большую роль сочетание крупных водоѐмов
и лесных территорий.
Лесопарковые зоны отдыха располагаются как в пределах городской
черты, так и в пригородной зоне. Например, в Москве Битцевский лесопарк и
парк Сокольники располагаются внутри города, а лесопарк Тропарѐво
примыкает к границам Москвы (находится за Московской кольцевой
автодорогой
-
МКАД).
По
градостроительным
нормам
территория
лесопарковой зоны в крупных городах должна быть не менее 200 м2 на одного
жителя, в больших городах - не менее 100 м2 / чел., в малых и средних - не
менее 50 м2 / чел.
Для обеспечения комфортных условий проживания населения между
зонами внешнего транспорта и жилыми зонами должны осуществляться
разрывы (защитные зоны). Так, железная дорога должна располагаться не
ближе 100 м от жилья, автодорога 1 и 2 класса не ближе 200 м, аэропорт - не
ближе 5-30 км (в зависимости от класса). Следует сказать, что при
29
переустройстве МКАД
для уменьшения шума в прилегающих жилых
микрорайонах на 16 км пути были
установлены шумовые экраны-стенки.
Такие решения помогают улучшить санитарно-гигиеническую обстановку в
жилом микрорайоне.
Развитие внутригородского транспорта тесным образом связано с
ландшафтом городских территорий. Транспортные потоки определяются
перемещением населения на работу и с работы, для культурных целей и
отдыха, для выполнения покупок и других бытовых целей. В зависимости от
величины транспортных потоков, рельефа территории, микроклиматических
характеристик местности применяют различные виды транспорта.
В
крупнейших городах широкое развитие получил метрополитен. Согласно
нормативным документам СССР, в городах с миллионным населением должны
были строиться линии метро. Метро есть в 8 городах из 13 «миллионников» Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Новосибирске, Самаре, Казани,
Красноярске, Екатеринбурге. В центре городов снимаются из-за шума линии
трамвая, заменяя их на троллейбусные и автобусные (при этом часто
ухудшаются условия движения для транспортных потоков).
Загазованность воздушного бассейна города, особенно его центра,
требует мероприятий по изменению условий движения (строительству
скоростных
городских
магистралей,
ограничению
движения
легкового
транспорта, введению одностороннего движения на отдельных участках,
расширению дорожного полотна, строительству подземных пешеходных
переходов и эстакад). Это приводит к изменению ландшафта территории с
целью улучшения санитарно-гигиенических характеристик и повышению
безопасности движения.
При
проведении
градостроительных
мероприятий
должны
восстанавливаться нарушенные территории: оползневые и заболоченные зоны,
зоны со сложным рельефом и т.п.
Озеленение
является
эффективным
средством
восстановления
нарушенных ландшафтов: горных выработок, карьеров, отвалов породы,
30
занимающих в ряде городов значительные территории и являющихся
источником дальнейшего изменения природных составных частей ландшафта.
Создание на базе нарушенных территорий озеленѐнных зон отдыха, санитарнозащитных зон, сельскохозяйственных угодий решает не только задачу
разумного использования городской земли, но и охраны природных территорий
города. Зелѐные насаждения играют большую роль в укреплении берегов и
склонов, сохранению почвенного покрова,
противодействию оползневых
явлений, связанным с освоением территории. Выбор различных растений для
озеленения зависит от климата территории и функциональных требований к
«зелѐной» защите.
При
обращают
проектировании и воссоздании городов и городских территорий
особое
внимание
на
выполнение
санитарно-гигиенических
требований, так как город и его окружение в значительной мере изменяют
ландшафт территорий, что приводит к изменению экологической обстановки,
которое частично компенсируется системой технических мер по очистке
воздушного и водного бассейнов, уменьшения шума, улучшение земель,
благоустройством территории и другими мерами.
Природный базовый ландшафт является основой формирования любого
градостроительного
проекта.
Геометрия
рельефа
и
водной
сети
непосредственно влияют на планировочную структуру поселений и регионов.
Ресурсы природного ландшафта и геометрия их размещения в большой мере
определили организацию всех сложившихся градостроительных систем.
Наличие полезных ископаемых продиктовало размещение промышленных
объектов. Река, как путь сообщения повлияла на структуру сети населенных
мест. Размещение пригодных для сельского хозяйства земель определило
размещение сельскохозяйственных угодий и сельских поселений. Рисунок
сложившегося расселения в большей мере следует за рисунком природного
ландшафта. Ландшафт является одним из главных элементов планирования
расселения населения страны. Так, созданные ЦНИИП «Генеральная схема
расселения СССР» и региональные схемы расселения для всех Союзных
31
республик и 5 макрорегионов РСФСР (Центр-Север, Урал-Поволжье, Юг,
Сибирь, Дальний Восток) используют в качестве одних из главных исходных
данных ландшафтные характеристики территорий. В Сибири и на Дальнем
Востоке основные изменения в расселении, согласно указанным проектам,
связываются с планируемым развитием освоения минерально-сырьевых и
энергетических ресурсов.
Сельскохозяйственные
распространенным
ландшафты
ландшафтам.
относятся
к
широко
В России сельскохозяйственные земли
занимают 222 млн. га, что составляет 13 % всей площади страны. Из них 130,2
млн. га занимают пахотные земли. В тоже время 2300 городов и посѐлков
занимают лишь 0,5 % территории страны, а дороги вместе с постройками
занимают 0,74 %.
Нарушенные земли (добыча полезных ископаемых,
торфоразработки, строительство) занимают 0,07 %.
Сельскохозяйственные
сенокосов,
лугов,
ландшафты
посѐлков
и
отличаются
наличием
полей,
деревень,
производственных
сельскохозяйственных объектов (различные фермы, заводы и цеха по обработке
сельскохозяйственной
продукции).
В
зависимости
от
климатических
характеристик местности, рельефа и близости к водным объектам поля имеют
разные размеры. Сельскохозяйственные ландшафты имеют обычно более
простую по сравнению с производственными инфраструктуру, более простую
информационную и транспортную связь, более простое коммунальное
хозяйство.
Сельскохозяйственные
ландшафты
имеют
большие
озеленѐнные
площади, большинство которых занимают естественные древесные насаждения
в виде лесов, рощ, колков (групп деревьев). Отличительной чертой
сельскохозяйственных горных ландшафтов является искусственное создание на
склонах площадок в виде широких ступеней, ограниченных валиками, для
выращивания
плодовых
культур
и
предупреждения
смыва
почвы,
строительство поселений на склонах ущелий, по которым протекают реки и
водные потоки.
32
Сельскохозяйственные
ландшафты
обладают
менее
нарушенным
рельефом, чем производственные ландшафты. Для препятствия развитию
водной эрозии применяются способы облесения оврагов, противоэрозионная
пахота на пологих склонах, задернение крутых склонов, создание залесѐнных
санитарно-защитных зон в поймах рек и ручьев и др.
Отсутствие у многих
сельскохозяйственных предприятий очистных
сооружений, которые располагаются главным образом на берегу рек и
водоѐмов, приводит к сбросам неочищенных стоков в эти водные объекты, что
вызывает гибель водных животных, а часто и растений.
Ландшафты особо охраняемых территорий. С целью сохранения
природно-заповедного фонда страны, биологического разнообразия в природе и
сохранения нетронутыми ландшафтов, как базисных природных систем,
создана система особо охраняемых территорий.
Территории с особым
режимом природопользования (охраняемые территории) - это государственные
объекты
общенационального
природоохранное,
значение.
Эти
достояния,
научное,
культурное,
территории
полностью
которые
эстетическое
или
имеют
и
частично
особое
рекреационное
изымаются
из
хозяйственного использования с установлением режима особой охраны. С
учѐтом особенностей охраны и статуса территории, находящихся на них
природоохранительных
учреждений
установлены
территорий:
1) государственные природные заповедники;
2) биосферные заповедники;
3) национальные парки;
4) природные парки;
5) государственные природные заказники;
6) памятники природы;
7) дендрологические парки и ботанические сады;
8) лечебно-оздоровительные местности и курорты;
9) музеи-заповедники.
33
следующие
категории
Все вышеперечисленные
посещения,
а
также
категории территорий отличаются режимом
характером
и
объѐмом
проводимых
природных
исследований. Они детально рассмотрены в законе России «Об особо
охраняемых природных территориях» [45].
Создание национальных парков, биосферных и природных заповедников,
заказников
и других
особо охраняемых территорий является
одним из
главных путей сохранения природных комплексов и ландшафта, базы для
получения текущих экологических характеристик территории.
Особую группу территорий с присущими им ландшафтами занимают
рекреационные территории – это природные и антропогенные объекты,
используемые для отдыха, туризма и лечения. Рекреация (лат. rekreatio) восстановление, (польск. rekreacia) - отдых.
Рекреационные территории входят в выше приводимые группы особо
охраняемых территорий природы,
национальные и природные парки, памятники
дендрологические
парки
и
ботанические
сады,
лечебно-
оздоровительные местности и курорты, музеи-заповедники.
Рекреационные территории подразделяются на две группы – природнорекреационные и культурно-исторические. Основными формами природнорекреационных территорий являются зелѐные зоны (особенно вблизи больших
городов).
Государственные природные заповедники являются природоохранными,
научно-исследовательскими,
эколого-просветительскими
учреждениями,
имеющими целью сохранение и изучение естественного хода природных
процессов и явлений генетического фонда растительного и животного мира,
отдельных видов и сообществ растений и животных, типичных и уникальных
экологических систем.
Государственными
природными
заповедниками
являются
навсегда
изъятые из хозяйственного использования природные территории (земля,
недра, воды, растительный и животный мир), имеющие природоохранное,
научное, эколого-просветительское значение, как образец естественной
34
природной среды, типичные или редкие ландшафты, места сохранения
генетического фонда растений и животных. В составе государственных
природных заповедников выделяются биосферные заповедники, официально
признанные ЮНЕСКО в качестве составных частей международной сети
наблюдательных станций для слежения за изменением состояния окружающей
природной среды под влиянием человеческой деятельности. На территории
заповедника запрещается хозяйственная, рекреационная и иная деятельность,
противоречащая целям заповедания или причиняющая вред окружающей
природной среде. Для обеспечения заповедного режима вокруг территории
заповедника создаются охранные зоны, в пределах которых запрещается
деятельность, вредно влияющая на заповедный режим.
Среди наиболее известных заповедников находятся: Баргузинский на
Байкале - первый отечественный заповедник, организованный 98 лет тому
назад в 1916 г., Лапландский и Печѐро-Илычский в тайге Европейского Севера,
Дарвинский на Рыбинском водохранилище, Воронежский в лесостепной зоне,
Астраханский в дельте Волги, Ильменский на Урале, Юганский в центральной
части Западной Сибири, Саяно-Шушенский в горной части юга
Западной
Сибири, Остров Врангеля в Арктике, Кроноцкий на Камчатке.
В России на 2014 г. насчитывается 104 государственных природных
заповедников общей площадью 33,7 млн. га (1,6% площади страны), в том
числе сухопутной 23,2 млн. га.
Биосферные заповедники (резерваты) – это показательная ландшафтная
единица заповедной территории, выделяемая для исследований в соответствии
с программой ЮНЕСКО «Человек и биосфера». На таких территориях
экосистемы совершенно нетронуты хозяйственной деятельностью или мало
изменены. Они являются типичными, представительными для своего региона.
Биосферные заповедники организованы в более чем 60 странах мира в
количестве 243 и площадью около 120 млн. га, в России их в 2014 г. было 37.
Среди них: Окский (Рязанская обл.), Приокско-Террасный (Московская обл.),
Кавказский (Краснодарский край), Саяно-Шушенский (Красноярский край).
35
Биосферные заповедники России – это государственные природные
заповедники с дополнительной функцией контроля
за
происходящими
изменениями в биосфере, в том числе глобально-антропогенными на основе
инструментальных определений и наблюдений за биоиндикаторами.
Биосферные заповедники работают по международной программе ООН
«Человек и биосфера». 37 государственных заповедников России имеют статус
биосферных резерватов. Среди них: Кавказский (Краснодарский край),
Костомукшский
(Карелия),
Приокско-Террасный
(Московская
обл.),
Лапландский (Мурманская обл.), Саяно-Шушенский (Красноярский край),
Чѐрные земли (республика Калмыкия). Им выданы сертификаты ЮНЕСКО.
Среди
государственных
природных
заповедников
7
находятся
под
юрисдикцией Всемирной конвенции о сохранении культурного и природного
наследия, 10 – под юрисдикцией конвенции о водно-болотных угодьях,
являющихся местом обитания водоплавающих птиц, 4 имеют дипломы Совета
Европы.
Национальные
парки
являются
природно-охранными,
эколого-
просветительскими и научно-исследовательскими учреждениями, территории
которых включают в себя природные территории и объекты, имеющие особую
экологическую,
историческую
и
нравственную
ценность
и
которые
предназначены для использования в природоохранных, просветительских,
научных и культурных целей для регулируемого туризма. Национальные парки
относятся к федеральной собственности. Первый национальный парк –
Сочинский был организован в 1983 г. На 2014 г. в России имеется 39
национальных парка. Среди национальных парков: Лосиный остров (Москва и
Московская
обл.),
Куршская
коса (Калининградская
об.),
Валдайский
(Новгородская обл.), Мещерский (Рязанская обл.), Переяславский (Ярославская
обл.), Югыд ва (Республика Коми). Самый маленький по площади – Куршская
коса (7,8 га), самый большой - Югыд ва (1926,5 га).
Природные парки – это обширные участки природных и культурных
ландшафтов с естественной (или) искусственным разнообразием растений
36
(деревьев, кустарников, трав). Природный парк может окультуриваться
элементами парковой культуры: особой планировкой территории парка, садовопарковым уходом за растениями, возведением парковых сооружений, посадкой
иностранных и редких растений, размещением культурно-просветительных и
спортивных объектов. Среди наиболее известных парков
Водлозерский в
Карелии, Кенозерский в Архангельской области, Самарская Лука на средней
Волге, Прибайкальский и Забайкальский на Байкале. Природные парки
создаются в местах наиболее доступного их посещения и организованы для
рекреационного использования и удовлетворения культурных и эстетических
потребностей населения.
На территории парков запрещена хозяйственная деятельность и иная
деятельность, причиняющая вред окружающей природной среде. Территории
парков используются в природоохранных, научных, для отдыха, туризма,
экскурсий и просветительских целях.
На территории парков организуются зоны заповедного, заказного
режимов и рекреационного использования. Вокруг парков создаются охранные
зоны с ограниченным режимом природопользования.
Государственные природные заказники это объявленные природные
территории, в пределах которых достигается сохранение или воспроизводство
одних видов природных ресурсов (объектов) в сочетании с ограниченным и
согласованным использованием других видов природных ресурсов. Природные
заказники могут иметь различные направления, в том числе:
ландшафтный, где создаются условия для сохранения и восстановления
особо ценных или типичных природных ландшафтов и их составных частей;
биологический, где обеспечивается охрана и воспроизводство ресурсов
растительного и животного мира;
палеонтологический, где охраняются места находок и скоплений остатков
или окаменелых образцов ископаемых животных и растений;
гидрологический, где предусмотрены системы мер по сохранению водных
объектов и экосистем, а также прилегающих к ним участков суши;
37
геологический, где охраняются ценные объекты и территории неживой
природы, примечательные формы рельефа.
В России на 2014 г. насчитывается 70 государственных природных
заказников федерального значения площадью 2,5 млн.га. Среди них Каменная
степь (Воронежская обл.), Земля Франца-Иосифа (Архангельская обл.).
Государственных заказников регионального значения более 4000. Они
занимают площадь более 46 млн. га и находятся в ведении территориальных
органов департаментов охотничьего хозяйства.
Памятники
природы
–
это
объявленные
отдельные
уникальные
природные объекты и сочетания, имеющие историческое, научное, экологопросветительское значение. К памятникам природы относятся: участки
живописных местностей; типичные участки нетронутой природы; старинные
парки, аллеи, каналы; места произрастания и обитания ценных, древних
малочисленных и исчезающих видов растений и животных; леса и участки леса,
особо ценные по своим характеристикам, природные объекты, играющие
важную роль в поддержании водного режима; уникальные формы рельефа и
связанные с ними ландшафты; геологические обнажения, имеющие научную
ценность, природные геотермальные комплексы, термальные источники и
месторождения лечебных грязей; отдельные объекты живой и неживой
природы (деревья-долгожители, вулканы, ледники, истоки рек и др.).
Лечебно-оздоровительные местности и курорты. Такими зонами
являются территории, обладающие лечебными свойствами и пригодные для их
использования в лечебно-профилактических целях. Для этих территорий
устанавливаются более строгие нормативы предельно допустимых вредных
воздействий на природную среду, а также запреты на размещение и
строительство атомных электростанций и предприятий с отравляющими
отходами. Основным элементом охраны природы на этих территориях является
установление охранных зон.
Музеи-заповедники это вид особо охраняемых историко-культурных
территорий с важными экологическими функциями. Эти музеи под открытым
38
небом представляют сохраняемые историко-культурные и связанные с ними
природные объекты. В 2014
г. в России насчитывалось 100 музеев-
заповедников, включая и 29 музеев-усадьб. Среди них: государственный
историко-архитектурный и этнографический музей-заповедник «Кижи» и
Валаамский церковно-археологический и природный музей-заповедник в
республике Карелия, историко-культурный Соловецкий
государственный и
художественный музей-заповедник (Архангельская обл.), государственный
Кирило-Белозерский
историко-культурный
заповедник
(Вологодская
«Петергоф»,
«Царское
(Ленинградская
село»,
обл.),
заповедник
обл.),
и
художественный
государственные
«Павловск»,
«Кремль»
и
музеи-заповедники
«Гатчина»,
историко-культурный
государственный
музей-
«Ораниенбаум»
государственный
музей-
историко-архитектурный,
художественный и ландшафтный музей-заповедник «Царицыно» в Москве,
государственный историко-художественный музей-заповедник «Абрамцево»,
государственный
Бородинский
военно-исторический
музей-заповедник,
государственные историко-литературные заповедники А.П. Чехова, А.А.Блока,
А.С.Пушкина (Московская обл.), музеи-усадьбы «Останкино», «Измайлово»,
«Хамовники» в Москве.
Совокупность всех
перечисленных
природных особо охраняемых
объектов перекрывает все природно-климатические зоны страны, и составляют
значительную
часть
ландшафтного
культурными
памятниками
страны:
разнообразия
России.
Вместе
музеями-заповедниками,
усадьбами, территориями традиционного природопользования
и
с
музеямилечебно-
оздоровительными местностями и курортами вышеперечисленные природные
объекты составляют национальный фонд особо ценных территорий природного
и историко-культурного наследия народов России.
В списке ЮНЕСКО из 193 природных и 29 природно-культурных
объектов на 2014 г. значится 23 Российских. Среди них девственные леса
республики Коми, озеро Байкал, вулканы Камчатки, Российско-Финские леса в
39
Мурманской области и республике Карелия, Телецкое озеро на Алтае,
территория Среднего Сихотэ-Алиня в Приморском крае.
На территории большинства всех вышеперечисленных природных
объектов
ведѐтся
научная
и
практическая
работа
по
сохранению
биологического разнообразия, по воспроизводству и размножению редких
видов растений и животных. Особо охраняемые природные территории и
объекты являются своеобразными образцами, с которыми сравниваются
тождественные
территории,
подвергающиеся
сильному
человеческому
воздействию.
В настоящее время сформулированы основные принципы отнесения
территорий и отдельных природных объектов к особо ценным природным
территориям:
наличие экологически ключевых территорий и участков (зоны верховий
рек, климаторегулирующие лесные массивы в высокогорьях и лесотундровой
зоне, ландшафты на границах воды и суши, гор и равнин, водно-болотные
массивы) с целью сохранения на безгранично длительное время ключевых
параметров среды обитания человека, оздоровления окружающей среды;
наличие научно-информационной территории для сохранения и передачи
последующим поколениям мест нахождения образцовых и уникальных
экосистем, территорий повышенного биоразнообразия, мест обитания редких и
исчезающих видов растений и животных, уникальных природных объектов;
ресурсоохранное
промысловых
угодий
значение
территории,
(охотничьих,
рыбных,
еѐ
высокопродуктивных
орехово-промысловых,
лекарственно-технических), ценных питьевых водоѐмов, родников;
исключительная живописность местности.
Культурные и рекреационные ландшафты. Культурный ландшафт - это
ландшафт, к которому приложил руку человек с целью улучшения своей среды
обитания. Человек может улучшать ландшафтные характеристики территории,
стараться сократить своѐ воздействие или разрушать ландшафт.
40
Культурный ландшафт является средой обитания человека. Каждая
народность стремится превратить дикую природу в культурный ландшафт,
который сложнейшими нитями связан с социальным организмом народа, его
национальным характером и традициями. На территории Русской равнины
культурный ландшафт существует, по крайней мере, 2 тысячи лет. На земном
шаре уголков нетронутой природы, где не ступала нога человека остаѐтся всѐ
меньше и меньше. В России естественные ландшафты сохранились в
некоторых северных районах Восточной Сибири и Дальнего Востока, куда
пока не добрались геологи и промысловики.
В развитых странах Запада с давними устойчивыми традициями
землевладения,
землепользования
и
территориального
планирования
культурный ландшафт приведѐн в соответствии с требованиями по охране
окружающей природной среды.
Любая экологическая проблема это палка о двух концах: один упирается
в технологию, а другой в неустроенность и разрушение важнейших основ
существования ландшафта. Культурный ландшафт должен быть средством и
объектом
улучшения
среды
экологической обстановки.
обитания,
а
не
создания
чрезвычайной
Существенной частью культурных ландшафтов
являются ландшафты, используемые для целей отдыха и туризма, которые
формируются под влиянием вышеназванных целей.
В России принята следующая зональность территории по природнорекреационным характеристикам:
1. Азовский район (побережье Азовского моря в Ростовской области и
Краснодарском крае);
2. Кавказско-Черноморский
район
(Черноморское
побережье
Краснодарского края);
3. Каспийский район (Дагестанское побережье Каспийского моря);
4. Северо-Кавказский район (предгорная и низкогорная часть Северного
Кавказа);
5. Горно-Кавказский район (Горная система Большого Кавказа);
41
6. Нижнее Поволжье и Юг России (Центральное Черноземье, Среднее и
Нижнее Поволжье, Оренбургская и Ростовская обл.);
7. Западный
район
Европейской
территории
России
(ЕТР)
(Калининградская, Псковская и Новгородская обл.);
8. Центральный район России (Московская и прилегающие обл.);
9. Верхневолжский
Костромская,
район
(Тверская,
Нижегородская
и
Ярославская,
Кировская
обл.,
Ивановская,
северные
часть
республик Удмуртии, Чувашии и Мари Эл.);
10. Уральский район (Пермская, Екатеринбургская, Челябинская обл.,
Башкирия и восточная часть Удмуртии);
11. Европейский север (Карелия, Кольский полуостров, Северный и
Полярный Урал – все территории ЕТР, расположенные севернее от 57
параллели);
12. Обско-Алтайский район (Южные части Тюменской, Томской областей,
Омская, Новосибирская, Кемеровская обл., Алтайский край);
13. Саянский район (Южная часть Красноярского края, Хакасия, Тува);
14. Прибайкальский район (Бурятия, южные части Иркутской и Читинской
обл.);
15. Амурско-Дальневосточный район (Хабаровский и Приморский края,
Амурская (кроме северных территорий) и Сахалинская обл.);
16. Путоранский район (территории восточнее Норильска);
17. Якутский район (республика Саха);
18. Южно-Камчатский район (Южная часть полуострова Камчатка).
Каждый из перечисленных районов обладает своими уникальными
природными ресурсами, климатом, рельефом и условиями для отдыха, лечения
и туризма.
В качестве примера приведем рекреационные характеристики трѐх
районов:
Европейский Север России с его горными ландшафтами Карелии,
Кольского полуострова, Северного и Полярного Урала позволяют развивать
42
горный туризм, скалолазание, спортивный сплав. Равнинные территории
пригодны для пеших и конных прогулок.
сравнительно
комфорты
для
отдыха.
Биоклиматические условия
Недостаточность
светового
и
ультрафиолетового режима неблагоприятно сказывается на местном населении
и не оказывает существенного влияния на приезжих туристов.
В Верхневолжском районе ландшафты представляют таѐжные и
подтаѐжные равнины, местами возвышенные. Центральная часть занята
Верхневолжской низменностью и средневысотной Галичско-Чухломской
равниной с глубоко врезанными долинами рек. На западе она окаймлена
Валдайской, а на востоке – Верхнекамской возвышенностью. Главная водная
артерия Волга с множеством притоков, среди которых Ока, Сура, Тверца,
Ветлуга, Вятка. Большинство рек
пригодно для водных прогулок. По Волге реке
проходят теплоходные
маршруты. Озеро Селигер и система верхневолжских озѐр являются
излюбленными местами отдыха и прогулок.
Растительный покров представлен елово-пихтовыми лесами, сосновыми
борами, берѐзовыми и осиновыми рощами. Леса богаты грибами, ягодами,
пушным зверем и боровой птицей, реки и озѐра – рыбой. Биоклимат
переходный от умеренно-континентального на западе до континентального на
востоке района. Обеспеченность световой солнечной радиацией возрастает с
севера на юг, от недостаточной до умеренной. Режим ультрафиолетовой
радиации наилучший.
Кавказско-Черноморский
район
делится
на
низменную
степную
Анапскую часть, побережье на севере района и гористое побережье с
субтропической растительностью на остальной части территории. Анапское
побережье располагает самыми обширными песчаными пляжами до 35 км в
длину. На остальной территории преобладают галечные пляжи, ширина
которых ограничена подступающими к морю горами. Подступающие к
побережью горы Западного Кавказа повышаются с севера на юг от 600 до 1100
м. Горы покрыты широколиственными лесами (бук, граб, каштан). Предгорья
43
засажены
виноградниками.
На
побережье
южнее
города
Геленджик
преобладает субтропическая растительность. Короткие реки района летом
пересыхают. Биоклимат района меняется от умеренно-влажного приморскостепного на севере до влажного субтропического в районе г. Сочи.
Как видно из приведенных примеров рекреационные характеристики и
возможности разных районов существенно отличаются друг от друга.
Основными видимыми качествами рекреационного ландшафта являются:
естественность, в противоположность облику обычного городского
ландшафта;
выразительность ландшафта, благодаря географической зональности и
природным,
этнографическим,
культурно-историческим
особенностям
территории.
Критерии выразительной ценности ландшафта:
живучесть;
разнообразие;
индивидуальность облика;
функциональность, целесообразность;
композиционная завершенность.
Формированием
облика
пространства
для
отдыха
занимаются
ландшафтные зодчие. Основу облика зоны отдыха составляют пространства
натурального (естественного) ландшафта. Придание определѐнного облика
рекреационному ландшафту это не произвольная компоновка его элементов, а
подчинение всех ландшафтно-преобразующих мероприятий цели создания
желаемого облика. Природный рекреационный ландшафт является важной
частью градостроительной системы района. Планировка рекреационного
района
это
всеохватывающая
задача,
включающая
функциональное
зонирование, организацию ландшафта и другие вопросы. При проведении
планировки выделяются зоны с разной степенью преобразования и охраны
ландшафта. При этом обычно выделяются три ландшафтных зоны:
городского ландшафта;
44
организованного природного ландшафта;
естественного природного ландшафта.
Городской ландшафт включает территории всех видов застройки.
Организованный природный ландшафт включает незастроенные территории
рекреационного (парки, лесопарки, спортивные площадки и сооружения, пляжи
и др.) и не рекреационного назначения (сельхозугодия, питомники, лесополосы
и др.).
Естественный ландшафт это не преобразованные и охраняемые леса,
луга, естественные поверхностные водные объекты и др. Здесь различаются две
разновидности:
заповедные зоны;
рекреационные зоны естественной природы.
Среди объектов рекреации следует выделить природные парки и садовопарковые комплексы (ансамбли). Природный парк (национального или
регионального уровня) сочетает интересы охраны природы и рекреации.
Парк – это отгороженное место для прогулок, отдыха, игр с естественной
или искусственно посаженной растительностью, аллеями, водоѐмами и т.д.
Садово-парковые комплексы (ансамбли) широко развиты в Западной
Европе (например, Версаль во Франции (архитектор - садовод Андре Ленотр),
Виндзор в Англии) и в большом количестве создавались в России, начиная с
конца 17 - начала 18 века. В их создании вложили свой труд зодчие Аргунов,
Гонзаго, Земцов, Миронов, Леблон, Росси, Розен, Растрелли и многие другие.
Садово-парковые ансамбли в России формировались в виде регулярных и
ландшафтных парков. Примером регулярных парков является парк в Кусково,
Летний сад в Санкт-Петербурге; ландшафтного - парк Монрепо (Мой отдых),
созданный
английским
зодчим
Чарльзом
Камероном
в
г.
Выборг
Ленинградской области.
В России мировую известность получили парки и садово-парковые
ансамбли
пригородов Санкт-Петербурга: Петергофа (Верхний и Нижний
Петергофский), Пушкина (Екатерининский, Александровский, Баболовский),
45
Гатчины (Дворцовый, Зверинец, Приоратский, Сильвия), Ораниенбаума
(Верхний парк, Нижний сад), созданные в начале 18 века. В самом СанктПетербурге: сады: Летний, Таврический, Михайловский, Александро-Невской
лавры, Марсового поля, Смольного монастыря и др.;
парки на Елагином,
Петровском и Каменном островах; парки Победы на Московском проспекте и
Приморский парк Победы, созданные после окончания Великой Отечественной
войны. В Москве известны садово-парковые ансамбли Кусково и Останкино,
созданные в 18 веке для семьи графов Шереметьевых, Архангельское для семьи
князей Голицыных,
Александровский сад, Центральный парк культуры и
отдыха, парки на Воробьевых горах и около Московского Государственного
Университета, парк Победы на Поклонной горе.
В ландшафтной архитектуре, стихийно использовался ряд принципов:
природный ландшафт почти без изменения входил в состав парка;
объединялись природная растительность и искусственные насаждения;
здания и сооружения были пропорциональны рельефу и растительности;
не вызывали зрительного загрязнения ландшафта;
обозреваемые виды местности проектировали с учѐтом достижения
положительных чувств;
здания размещали на значительном расстоянии друг от друга
таким
образом, чтобы зоны вблизи зданий соседствовали с зонами экологического
равновесия, переходными и компенсационными, что позволяло очищаться воде
и воздушной среде.
Основными задачами природных парков являются:
охрана наиболее замечательных природных (или мало окультуренных)
ландшафтов от городской застройки, хозяйственного использования, которое
снижает их ценность;
организация базы для научных исследований в натуральных условиях;
создание условий для краеведческого туризма и отдыха;
представление
самых
интересных
экологического образования и воспитания;
46
ландшафтов
и
объектов,
создания образцового комплекса земле- и лесоустройства, организации
образцовых хозяйств.
Основные принципы создания ландшафта природного парка:
запрещение любого преобразования в сохраняемых частях парка, как в
заповедниках;
согласование преобразующих ландшафт мероприятий с требованиями
формируемого нового типа ландшафта, особенно при сооружении мостов,
дорог, мелиоративных мероприятий;
проведение специальных мероприятий, устранение не соответствующих
ландшафту
и
обезображивающих
его
элементов,
выявление
наиболее
характерных частей, создание новых зелѐных насаждений.
В природных парках человек не хозяин, а гость, т.к. сосредоточение
в них больших масс отдыхающих и учреждений обслуживания грозит паркам
разрушением или даже гибелью.
47
ГЛАВА 3
УСТОЙЧИВОСТЬ ЛАНДШАФТА К ТЕХНОГЕННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ
Устойчивость ландшафтов к техногенным воздействиям зависит от
устойчивости его отдельных частей. Наименее устойчивыми частями являются
растения и животные. Устойчивость этих частей зависит от запасѐнной массы
и накопленной энергии. В северных районах, где меньший поток солнечного
тепла и более короткий безморозный период, меньшая возможность накопить
энергию и меньший прирост массы за годовой цикл. Поэтому и устойчивость
северных тундровых ландшафтов значительно меньшая, чем
ландшафтов
средней полосы.
Устойчивость ландшафтов в значительной степени зависит от скорости
естественного возобновления еѐ составных частей. Так, кислород земной
атмосферы возобновляется через 5000 лет, сосновый бор - через 200-300 лет, а
его древесина «поспевает» через 50 лет.
Периодичность
возобновления различных водных источников (что
близко к периоду естественной очистки) составляет:
мировой океан - 2500 лет;
подземная влага - 1400 лет;
почвенная влага - 1 год;
пещерные ледники - 9700 лет;
ледники горных районов - 1600 лет;
подземные льды многолетней мерзлоты - 10000 лет;
воды озѐр - 17 лет;
воды болот - 5 лет;
воды в руслах рек - 16 дней;
влага в атмосфере – 8-10 дней;
вода в живых организмах - несколько часов.
Устойчивость ландшафтов зависит не только от исходного их природного
состояния, но и от фактического состояния на момент начала наблюдения за
ландшафтом. Чем, в худшем состоянии находится ландшафт, и его составные
48
части, тем он менее устойчив, т е. тем больше времени необходимо ландшафту
для самовосстановления. При 5-и бальной качественной оценке состояние
ландшафта и его экосистем можно характеризовать следующим образом (табл.
2).
Таблица 2
Качественные характеристики ландшафтов
Оценочный балл, уровень
потери качества
1.Нулевой
2. Слабый
3. Средний
4. Высокий
5.Катастрофический
Качественные признаки состояния природной среды
Отсутствие признаков:
угнетения естественных и антропогенных биоценозов,
нарушений состояния здоровья из-за влияния
окружающей природной среды, нарушение природных
компонентов и их функционального равновесия.
Заметное
угнетение
естественных
биоценозов,
использование земель для производства пищевой
продукции без ограничения, природная среда в целом
удовлетворительна для существования человека,
признаки
нарушения
отдельных
природных
компонентов обратимого характера.
Природные биоценозы сильно угнетены, производство
пищевой продукции неэффективно из-за низкого
качества и пониженного плодородия почв, здоровье
населения ухудшено из-за неблагоприятных условий
окружающей природной среды, окружающая природная
среда не справляется с антропогенными нагрузками.
Невозможность
длительного
существования
искусственных
насаждений,
противопоказанность
использования
земель
для
производства
продовольственной
продукции,
существенная
ухудшение населения по состоянию здоровья,
необратимые нарушения
природных компонентов,
исключающие самовосстановление природ ной среды
в целом.
Биопродуктивность земель нулевая, прямой контакт
человека с природной средой для здоровья
и
существования человека,
природные компоненты
нарушены и не могут выполнять свои функции в
окружающей среде.
Создание новых лесных территорий является, пожалуй, самым мощным и
действенным способом защиты природных комплексов. Лесозащитные полосы
вдоль шоссейных и железных дорог оберегают их от песчаных и снежных
49
заносов. Лесные полосы и лесопосадки по верхней кромке оврагов
предотвращают эрозионные процессы и рост овражно-балочных систем,
широко распространенных, например, в Курской области. Облесение склонов
существенно
снижает смыв и эрозию почв. Лесозащитные полосы на
сельскохозяйственных угодьях в лесостепной, степной и полупустынной зонах
противостоят суховеям, снижая скорость ветра и защищая поля от ветровой
эрозии и перегрева.
Особенно сильное влияние озеленение оказывает на характеристики
городского ландшафта. Озеленение в городе:
снижает температуру воздуха и почвы;
повышает влажность воздуха;
способствует сохранению влаги в почве;
влияет на степень подвижности воздуха;
улучшает газообмен, поглощая за счѐт фотосинтеза углекислый газ и
выделяя кислород;
очищает воздух от газообразных примесей и пыли;
производит ионизацию воздуха;
вырабатывает фитонциды и бактерицидные эфирные масла и вещества;
защищает от шума движущегося транспорта и различных установок;
улучшают чувственное и психологическое состояние населения;
используются для создания заградительных и разграничительных
сооружений.
Климатические свойства территории могут значительно меняться в
зависимости от рельефа, наличия водоѐмов, лесов, открытых пространств,
характеристик почв и режима грунтовых вод, что создаѐт так называемый
микроклимат данного места. На микроклимат данного места существенное
влияние оказывает его застройка. Климатические и микроклиматические
условия оказывают непосредственное влияние на растения и животные, на
санитарно-гигиеническую обстановку, в которой живѐт человек.
50
Комфортными условиями для человека являются:
температура воздуха – 14-30 0С в южных районах, 12-26 0С в умеренном
климате;
скорость ветра - 0,5-3 м/с;
относительная влажность – 30-70 %.
Неудобными условиями для человека являются:
температура воздуха - более 30 0С в южных районах, более 26 0С в
умеренном климате; 30-350С при ветре 1,5 м/с; 250С при ветре 2 м/с; 150С при
ветре 3,5 м/с,
скорость ветра - менее 0,5 и более 3 м/с при высоких температурах;
более 5 м/с при отрицательных температурах;
относительная влажность - менее 30 % и более 70 % [33].
Тепловой режим в городе зависит от застройки и свойств зелѐных
насаждений. Так, например, в Москве летом при температуре воздуха на
открытом пространстве (двор, улица) 26-30 0С, температура воздуха в парке и
на бульваре бывает на 2-60 ниже. Зимой температура воздуха среди насаждений
выше, чем на открытых пространствах, т.е. среди насаждений создаются более
благоприятные температурные условия для человеческого организма, чем на
открытом пространстве. Наличие насаждений изменяет тепловой режим и на
прилегающих территориях. Летом более холодный воздух зелѐного массива
вытесняет более тѐплый, а, следовательно, и более лѐгкий воздух прилегающей
территории, понижая температуру воздуха на этих участках.
Степень понижения температуры воздуха зелѐными насаждениями
зависит от породы насаждения (от прозрачности кроны, отражающей
способности листьев, высоты и возраста), от густоты посадки и ряда других
характеристик. Крупнолистные деревья являются лучшими защитниками от
тепловой энергии. Так, например, осина пропускает через свою листву в 10 раз
больше энергии, чем боярышник.
Влажность воздуха увеличивается в зоне насаждений, т.к. испаряющая
поверхность листьев деревьев и кустарников, стеблей трав в 20 и более раз
51
больше площади почвы, занимаемой этими растениями. За год 1 га леса
испаряет в воздух 1 - 3,5 тыс. т влаги, что составляет 20 - 70 % атмосферных
осадков. Влажность воздуха в средней полосе в лесу или парке летом на 16-36
% бывает выше, чем в городском дворе. Зелѐные насаждения способствуют и
увеличению влажности воздуха на прилегающих открытых территориях.
Ветровой режим (движение воздуха) на территории зависит и от
зелѐных насаждений. Затухание скорости ветра происходит как в самом
зелѐном массиве, так и за лесополосой. Величина затухания зависит от ширины
лесополосы, высоты и породы деревьев. Если над лесополосой скорость ветра
может уменьшаться в 2 - 3 раза по сравнению со скоростью ветра перед
лесополосой, то на расстоянии 20 высот ветер будет иметь скорость равную
исходной.
Влияние на газообмен зелѐными насаждениями связано в первую очередь
с поглощением насаждениями углекислого газа. Так, 1 га леса поглощает в час
8 кг углекислоты, которые выделяют 200 человек. Степень поглощения
углекислоты и выделения кислорода сильно зависит от породы насаждений.
Так, тополь берлинский в 7 раз, дуб черешчатый в 4,5 раза, липа крупнолистная
- в 2,5 раза, а сосна обыкновенная в 1,6 раза эффективнее по газообмену ели
обыкновенной. Поэтому, по характеру газообмена можно выбирать набор
насаждений для озеленения.
В очистке атмосферы от
пыли существенная роль принадлежит
зелѐным насаждениям. Зелѐные насаждения скапливают на поверхностях
листьев, ветках и стволах пылевые частицы. При этом действие накопления в
сильной степени определяется не только температурой, влажностью и
скоростью ветра, но и породой насаждений. Так, хвойные породы в 30 раз, а
берѐза в 2,5 раза больше задерживает пыли, чем осина. Запылѐнность городских
и пригородных парков в 1,5 - 4 раза ниже, чем в промышленной зоне.
Измерения показали, что запылѐнность воздуха под деревьями на 20 - 40 %
ниже, чем на открытых рядом расположенных площадках. За активный период
52
жизнедеятельности растения одно взрослое дерево выводит из воздуха: каштан
конский - 16 кг, клѐн остролистый - 28 кг, тополь канадский - 34 кг пыли.
Количественные показатели запылѐнности воздуха зависят от размеров
озеленѐнной территории и густоты посадок [39].
В очистке воздуха от газообразных примесей принимают участие и
зелѐные насаждения.
Более холодный воздух, создающий вертикальные
потоки, и меньшие скорости ветра в районе зелѐных насаждений способствуют
перемещению газообразных примесей в верхние слои атмосферы, что приводит
к уменьшению их количества в зоне зелѐных насаждений на 15 - 60 %. В связи с
этим градостроительными нормами предлагается отделять жилые районы от
промышленных зон лесозащитными полосами.
Разные породы деревьев обладают разной устойчивостью к атмосферным
загрязнениям при сохранении своей способности улавливать из атмосферы
ядовитые примеси. Так, белая акация улавливает из атмосферы соединения
серы и фенола, не сильно повреждая при этом свою листву. Исследования
показали, что сернистый газ сильно повреждает растительность. Вблизи
химических комбинатов поверхность листьев липы, берѐзы и дуба бывают
сожжены на 75 - 100 %, а рябины - на 25 - 65 %.
К нестойким к атмосферным загрязнениям относятся породы деревьев:
каштан конский, клѐн остролистый, ель и сосна обыкновенные, рябина, сирень,
акация жѐлтая и др.
Наиболее
стойкими
являются:
осокорь,
белая
акация,
тополь
крупнолистный, клѐн пенсильванский, плющ обыкновенный.
Фитонциды
задерживают
растений
развитие
убивают
болезнетворные
микроорганизмов.
бактерии
Эффективность
или
фитонцидов
различных растений неодинакова. Так, кедр атласский через 3 мин выделений
вызывает гибель бактерий, черѐмуха обыкновенная - через 5 мин, смородина
чѐрная - через 10 мин, лавр благородный - через 15 мин.
Ионизация воздуха по количеству лѐгких положительно заряженных
ионов (наиболее полезных в гигиеническом отношении) в 2 - 4 раза выше в
53
лесных и парковых территориях по сравнению с жилой застройкой. На
содержание лѐгких ионов влияет породный состав насаждений. Наилучшим
действием обладает сосна обыкновенная, затем по нисходящей идут: рябина
обыкновенная, туя западная, лиственница сибирская, ель обыкновенная, дуб
черешчатый, липа мелколистная.
Шум транспортных средств и предприятий ослабляется зелѐными
насаждениями. Кроны лиственных деревьев поглощают 26 % падающей
звуковой энергии, а отражают и рассеивают 74 %. Два ряда липы способны
уменьшить уровень шума в 2,5 - 6 раз в зависимости от ширины полосы
посадки без листвы и в 7,7 - 13 раз, когда растения были с листвой. Степень
звукоизоляции зависит от породы, высоты и схемы посадки деревьев и
кустарников. Шум на высоте человеческого роста на застроенной высокими
домами улице и лишенной зелѐных насаждений в 5 раз превышает на этой же
улице, обсаженной деревьями за счѐт отражения шума движущегося
транспорта от стен зданий.
54
ГЛАВА 4
ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ
ПРИРОДНЫХ ЛАНДШАФТОВ
Физико-географическое районирование является одной из наиболее
закономерных форм подведения итогов географического изучения территории.
Оно
посвящается
пространств
изучению
страны,
географических
различий
выявление
комплексов,
в
природных
еѐ
пределах
характеризующихся
условий
целостных
обширных
физико-
определѐнной
и
закономерной структурой и отличающихся друг от друга, как своими
природными ресурсами, так и условиями их освоения. Физико-географическое
районирование является одной их важнейших задач физической географии.
Физико-географическое районирование осуществляется двух видов. К
первому виду относится отраслевое (тематическое) физико-географическое
районирование. Ко второму виду - комплексное физико-географическое
районирование [34].
Отраслевое (тематическое)
физико-географическое районирование
осуществляется по следующим направлениям:
геологическое;
геоморфологическое;
климатическое;
гидрологическое;
почвенно-географическое;
ботанико-географическое;
зоогеографическое.
Рассмотрим основные характеристики отраслевого (тематического)
физико-географического районирования.
Геоморфологическое районирование. В основу геоморфологического
районирования положены два принципа.
55
Первый принцип - морфолого-генетический, на основании которого К.К.
Марковым были выделены
4 типа рельефа: горный, структурный,
скульптурный и аккумулятивный. Среди них различаются подтипы.
Второй принцип - региональный, который позволил выделить
основные
региональные
геоморфологические
единицы
и
установить
определенную таксономическую систему: провинции, области, подобласти,
районы. Провинциями являются, например, Западно-Сибирская низменная
равнина, Русская равнина, Среднесибирское плоскогорье и т.д.
Рельеф - одна из важнейших составных частей физико-географического
комплекса,
который
оказывает
большое
влияние
на
процессы
пространственного разделения многих других составных частей [10]. Рельеф
имеет часто более выраженные границы по сравнению с границами других
частей. Поэтому он часто принимается в качестве главного признака
комплексном физико-географическом
при
районировании. Рельеф является
следствием сложного взаимодействия внешних и внутренних
процессов.
Поэтому на характер рельефа влияет как геологическая среда и снос вещества в
горных районах или накопление отложений вещества в равнинных районах, но
также и процессы эрозионного расчленения, связанные с геоморфологическими
особенностями вещества верхнего покрова.
Климатическое районирование. Климатические пояса, области, районы
формируются, прежде всего, под воздействием солнечной радиации и имеют
выраженное зональное распределение. На зональную систему климатов
накладывает свое влияние материалы подстилающей поверхности и океаны. Их
влияние выражается в образовании определенных типов воздушных масс и
сезонных систем перемешивания атмосферы, т.е. при районировании климата
учитываются радиационные и факторы перемешивания воздушных масс.
Гидрологическое
районирования
районирование.
положен
водный
В
основу
баланс,
который
гидрологического
наиболее
полно
характеризует увлажнение территории. Кроме количественных показателей
водного баланса указывается значение осадков, стока и испарения. Эти
56
факторы определяют водность рек, обилие озѐр и болот, густоту речной сети.
Картографирование В.А. Троицким проводится по зонально-провинциальному
принципу с использованием следующей таксономической системы:
зона,
страна, провинция, округ, район [48]. В этой системе районирования зоны
выделяются по водному балансу, страны - по степени континентальности
климата и происхождения осадков, округа - по расположению изолиний
водного баланса, районы - по рисунку и густоте водной сети.
Почвенно-географическое районирование. Районирование выполняется на
основе
закона
горизонтальной
и
вертикальной
зональности
почв
В.В. Докучаева. Принцип почвенного районирования используется по-разному
для равнинных и горных районов и учитывает зональные и провинциальные
особенности почв. При этом районирование основано на выделении областей
распространения однородных структур почвенного покрова.
Таксономическая система строится на основе разбора природы и
происхождения
почвенных
географических
факторов,
таксономической
единицей
сочетаний
с
одновременным
определяющих
является
их
строение.
учѐтом
Высшей
почвенно-климатический
пояс
(выделенный по климатическим данным: умеренный, умеренно-тѐплый и др.)
Далее идѐт почвенно-биоклиматическая
континентальность
климата:
область (условия увлажнения и
центральная
таѐжно-лесная
Европейской
территории России (ЕТР) и др.).
Далее идѐт два ряда таксономических единиц:
для равнинных территорий определен следующий таксономический ряд:
почвенная зона, почвенная провинция, почвенный округ, почвенный район;
для горных областей: вертикальная почвенная структура или горная
провинция, вертикальная зона, горный почвенный округ, горный почвенный
район. В этой системе зона определяется - по климату и почвам, округ - по
рельефу и почвообразующим породам.
Ботанико-географическое районирование. Растительность является одной
подвижной частью физико-географического комплекса, т.к. растительный
57
покров чутко реагирует на изменение природных условий.
Районирование
построено
распределения
на
растительного
принципе
покрова
с
выявления
учѐтом
закономерностей
состава
растительных
группировок.
Таксономическая система содержит области, подобласти, провинции и округа.
Область определяется по зональным изменениям типов растительности
(например, арктическая тундра или европейско-сибирская хвойно-таѐжная и
т.п.), подобласть - по отличиям в развитии или структуре господствующего
типа растительности (например, евросибирская подобласть тѐмнохвойных
лесов), провинции - по видовому составу основных образующих древесных
пород (среднесибирская провинция с господством сибирской лиственницы).
Зоогеографическое районирование. Обычно районирование строится на
учѐте распространения только позвоночных животных. Б.А. Кузнецовым [23]
предложена
следующая
таксономическая
система,
тесно
связанная
с
ландшафтом: области (арктическая), подобласти (арктическая пустыня),
провинции (острова), округа (Новая Земля), районы (северная часть). Связь с
ландшафтом определяется тесной зависимостью распространения животных от
ландшафта и современных экологических условий данной территории.
Районирование отдельных частей природной среды позволяет не только
изучать их пространственное распределение, но и определять формирование и
размещение самих физико-географических регионов.
Комплексное физико-географическое районирование. При комплексном
физико-географическом районировании учитывается вся система составных
частей географической среды, так как они все связаны между собой и взаимно
обусловлены. Большую роль в развитии и разделении регионов играет рельеф,
находящийся в развитии и изменении под воздействием внутренних и внешних
процессов, на особенности регионов влияют высота местности над уровнем
моря, расчленѐнность рельефа, обусловили наличие долин, склонов. Сложность
рельефа вносит существенные изменения в климатические условия, влияющие
на процессы выветривания, стока, формирования почвенно-растительного
покрова. Возраст рельефа также сказывается на характере природы. Почвы и
58
растительность также являются хорошим указателем природных условий и
особенно климата. На развитие территории большое влияние оказывает климат,
тесно связанный с особенностями рельефа и с положением относительно
океанов.
Поэтому
современное
комплексное
физико-географическое
районирование использует один из нижеследующих методов:
районирование по ведущему отраслевому признаку;
использование наложения карт отраслевого районирования;
районирование по сочетанию признаков, или метод сопряженного
разбора компонентов;
районирование на основе ландшафтной типологической карты.
В настоящее время наиболее удачными при комплексном физикогеографическом районировании методами являются метод сопряженного
анализа составных частей географической среды и метод районирования на
ландшафтной типологической основе.
Важным при районировании является выбор системы таксономических
единиц
картографирования.
Таких
систем,
предложенных
русскими
географами, существует около десятка. Наиболее широкое развитие получила
система таксономических единиц Н.А. Гвоздецкого, согласно которой высшей
единицей является страна, как часть материка, характеризующаяся самыми
общими особенностями рельефа, климатической «провинциальностью» и
особым набором широтной зональности [46]. Более мелкой таксономической
единицей является зона (у некоторых авторов это провинция), которая
отличается господством определѐнного типа ландшафта и общностью строения
рельефа земной поверхности.
Для
более
мелкой
единицы
-
провинции
свойственно
наличие
определенного зонального типа ландшафта на всей территории. Эта система
учитывает
рисунок
и
гидрологическую
целостность,
общие
черты
микрорельефа, чѐткую очерченность в пространстве. К странам относится
Русская равнина, Западно-Сибирская низменность и т.п., имеющие всѐ
59
сочетание
природных
условий,
зональные
и
азональные
факторы
формирования географической среды.
Страна определяется единством геологического фундамента и развития
на протяжении всей еѐ геологической истории, что обуславливает еѐ рельеф и
гидрографию,
общие
черты
микрорельефа,
чѐткую
очерченность
в
пространстве.
В нашей стране комплексным физико-географическим районированием
занималось большое число учѐных. Были созданы целый
районирования
для
всей
территории
СССР
(включая
и
ряд карт
Российскую
Федерацию), карты для Европейской территории, Сибири и Дальнего Востока,
а также для отдельных регионов страны. В качестве примера рассмотрим
комплексное физико-географическое
районирование территории СССР
в
границах территории Российской Федерации, предложенное Г.Д. Рихтером в
1961 г. (районирование было выполнено Г.Д. Рихтером для всей территории
СССР на уровне стран и входящих в них провинций):
Природное районирование Европейской территории России (страны и
принадлежащие к ним провинции).
Балтийский кристаллический щит:
 Мурманское прибрежное расчлененное тундровое плато;
 Мурманское гольцово-северо-таѐжное низкогорье;
 Беломорская многоозѐрная холмисто-грядовая северо-таѐжная равнина;
 Южно-Карельская среднетаѐжная холмисто-сельговая равнина.
Русская равнина:
 Арктический платформенный архипелаг платообразных островов Земли
Франца-Иосифа с ледниковыми покровами;
 Приморская моренно-холмистая тундровая равнина с останцовыми
хребтами;
 Большеземельная лесотундровая моренно-холмистая равнина;
 Двинско-Мезенская северотаѐжная равнина, расчленѐнная широкими
долинообразными понижениями;
60
 Печорская низменность с крупными болотными массивами среди
северотаѐжных редкостойных лесов;
 Прионежская холмистая равнина с широким развитием карстовых
явлений. Среднетаежные леса;
 Двинско-Вычегодская
среднетаѐжная
равнина
с
плоскими
заболоченными водоразделами и широкими долинами;
 Тимано-Печорская среднетаѐжная возвышенная равнина;
 Валдайско-Смоленско-Московская возвышенность с моренно-холмистым
рельефом и смешанными лесами;
 Верхне-Волжская низменность с обширными «полесьями» в зоне
смешанных лесов;
 Вятско-Камская южнотаѐжная возвышенная равнина;
 Среднерусская лесостепная возвышенность, расчленѐнная оврагами;
 Тамбовская лесостепная аллювиальная равнина;
 Приволжская лесостепная возвышенность, расчленѐнная оврагами;
 Лесостепная аллювиальная низменная равнина Заволжья;
 Высокое лесостепное Заволжье, расчленѐнное оврагами;
 Донско-Волжская степная расчленѐнная возвышенная равнина;
 Степная аллювиальная низменная равнина Заволжья;
 Степное возвышенное сыртовое Заволжье;
 Прикаспийская полупустынная низменная равнина;
 Прикаспийская пустынная низменная равнина;
 Прикубанские степные равнины;
 Ставропольская лесостепная возвышенность.
Кавказско-Крымская горная страна
Складчато-сбросовый высокогорный Кавказ с высотными поясами.
Уральско-Новоземельский горный пояс:
 Среднегорье с обширными ледниковыми покровами и арктической
пустыней севера Новой Земли;
61
 Арктическо-тундровое низкогорье и холмистые равнины юга Новой
Земли;
 Пайхойская останцово-холмистая тундрово-гольцовая возвышенность;
 Полярно-Уральские средневысотные горы с альпийскими формами и
тундрово-гольцовой растительностью;
 Приполярный Урал с альпийскими формами и вертикальной поясностью
от северотаѐжных лесов до тундрово-гольцовой;
 Северный Урал со среднетаѐжными лесами у подножья и гольцами;
 Пониженный южнотаѐжный Средний Урал;
 Лесостепной высокогорный Южный Урал с горно-таѐжными склонами и
гольцовыми вершинами;
 Орское степное плато.
Природное районирование Сибири и Дальнего Востока России (указываются
только страны и не приводятся входящие в них провинции):
 Западно-Сибирская низменность
 Алтайско-Саянские горы
 Таймырско-Североземельская
 Средне-Сибирское плато
 Прибайкалье и Забайкалье
 Даурская
 Якутская впадина
 Восточно-Сибирская горная
 Амурско-Приморская
 Камчатско-Сахалинская
На рис. 1 и 2 в качестве примера представлены одни из наиболее ранних
карт
природно-территориального
районирования
(карты
физико-
географических областей) Европейской территории России, выполненные
А.А.Крубергом и Г.И.Танфильевым. Выбор этими авторами разных систем
62
классификации привѐл к разным границам физико-географических областей и
провинций.
Рис. 1. Фрагмент карты физико-географического районирования областей
Европейской территории России (по Г.И.Танфильеву):
I. Область ели (1-4): 1-полоса тундр; 2-полоса болот и тайги; 3-полоса суходолов и
смешанных лесов (с дубом); 4-округ Полесья (луговые болота и смешанные леса); 5-округ
южно-уральских горно-суходольных лесов. II. Область степей (6-9): 6-полоса чернозѐма; 7полоса доисторических степей (бледноцветных лессовых почв); 8-округ горно-чернозѐмной
степи.
Так, Г.И. Танфильев выделяет на Европейской территории России три
области:
63
 Область ели (включающей провинции: тундры, болота и тайга, суходолы
и смешанные леса (с дубом), южно-уральские горно-суходольные леса);
 Область степей (включающей провинции: чернозѐмные земли;
доисторические степи; горно-чернозѐмные степи; степные озера, солонца
и солонцеватые чернозѐмы;
 Область каспийских солончаковых пустынь и песков.
Рис. 2. Фрагмент карты физико-географического районирования областей
Европейской территории России (по А.А. Крубергу)
64
А.А.Круберг выделяет на Европейской территории России три области:
 Область Саверо-Западного кристаллического массива (включающей
провинции: тундра Кольского полуострова, северная зона (Лапландия),
озерное плато);
 Область северной (нечернозѐмной) России (включающей провинции:
тундра, тайга и смешанных лесов, северо-восточной тайга, центральная,
северо-западная);
 Область южной России (включающей провинции: лесостепная, югозападная, центрально-земледельческий, Волжско-Сурский, Заволжский,
степной);
 Область Уральских гор (включающий провинции: Северный Урал,
Средний Урал, Южный Урал);
 Область Прикаспийских степей и пустынь.
Как видно из рисунка 2
физико-географическое районирование,
предложенное А.А. Крубергом и Г.И. Танфильевым, в отличие от более
поздней системы классификации Г.Х.Рихтера (1961 г.), используют главным
образом только зонально-секторные признаки территорий Европейской России
и слабо учитывают свойства почвенного покрова. На рисунке 3 приведена
карта физико-географического районирования Европейской территории России
и соседних стран составленная Б.Ф. Добрыниным.
65
Рис. 3. Карта главных ландшафтных областей Европейской территории России
(по Б.Ф.Добрынину):
Условные обозначения: 1-северо-восточная тундровая область с чередованием
обширных заболоченных низин и моренных гряд; 2-область каменистой тундры Кольского
п-ова и скалистого, частью фьюрдового Мурманского побережья; 3-горно-озерный
ландшафт
Кольского
п-ова;
4-Кольско-Карельская
область
с
гляциально-озерным
ландшафтом; 5-северо-восточная таежная область с моренным и сглаженным моренным
рельефом; 6-Вятско-Камская область с отчетливо выраженной в рельефе тектонической
основой и наличием песчаных ложбин древних ледниковых потоков; 7-северо-западная
морено-озерная область; 8-область Прибалтики с климатом полуморского типа и морено66
озерным ландшафтом; 9-область песчаных зандровых низин; 10-область нижнего Прикамья с
наличием тектонических валов и карстовых форм рельефа и елово-пихтовых дубовых лесов;
11-область Волыно-Подольской возвышенности. Наклонное плато с тектонической и
эрозионной
расчлененностью
и
широколиственными
лесами;12-лесостепная
область
Приднепровья. Плоскоравнинный рельеф с развитием широких террас речных долин;13центральная лесостепная область с сильной эрозионной расчлененностью; 14-область
Приволжской возвышенности с эрозионной и тектонической расчлененностью; 15лесостепная область Заволжья с наличием высоких водораздельных гряд со ступенчатыми
склонами и зрелыми террасированными долинами и карстовых форма рельефа; 16-степная
область Причерноморской равнины; 17-степная область бассейна
Донецкого
кряжа;
19-степная
область
Заволжья;
Дона; 18-область
20-Прикаспийская
низменность-
полупустыня; 21-ландшафт Волго-Ахтубы – оазис среди Прикаспийской полупустыни со
многими реликтами; 22-степная равнина Крыма; 23-горный Крым; 24-Керченский п-ов; 25Кубано-Приазовская равнина; 26-Ставропольская возвышенность; 27-предгорные равнины у
подножия Большого Кавказа; 28-северные склоны и западная оконечность Большого
Кавказа.
67
ГЛАВА 5
ЛАНДШАФТНОЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ
Картографирование
является
наиболее
наглядным
отображением
состояний и процессов, происходящих на определѐнной территории, и
позволяет привязать эти явления к определѐнным объектам, находящихся на
данной территории. Это в полной мере относится как к ландшафтам,
покрывающим данную территорию, так и к экологическому состоянию этой
территории.
Вначале территории и их особенные черты записывались в книгах с
приложением схем размещения водных и других объектов на описываемой
территории. Затем к письменному отображению изучаемой территории
добавились топографические карты поверхности, на которых наносились
поселения, водные и транспортные системы, а также рельеф.
В рамках
работ по созданию топографических карт на различные
территории Земли была создана система карт различных масштабов от 1:
10.000.000 до 1:1.000.000 на весь Земной шар, до 1:10.000 на отдельные участки
земной поверхности (особенно на поселения, промышленные территории и
некоторые природные объекты).
Для
составления
топографических
карт,
главным
образом,
использовались материалы чѐрно-белой стерео аэрофотосъѐмки. В связи с
возросшими информационными возможностями космической съѐмки видимого
и радиодиапазонов (высокое пространственное и энергетическое разрешение), в
настоящее время для составления новых топографических карт и их
обновления широко используется этот вид стереосъѐмки.
В зависимости от масштаба топографических карт меняется и степень
генерализации объектов на территорию. В качестве примера на рис. 4 - 8
приведены отдельные территории
города Москвы и еѐ окрестностей,
изображенные на топографических картах масштабов от 1:100.000 до 1:
1.000.000 и на фотокарте масштаба 1:10.000, полученной в результате
68
ортотрансформирования космического фотоснимка с разрешением 2,4 м,
полученного с помощью ИСЗ «Quick bird».
Рис. 4. Фрагмент листа карты N-37, М 1: 1.000.000
69
Рис.5. Фрагмент листа карты N-37-А, М 1: 500.000
70
Рис. 6. Фрагмент листа карты N-37-II, М 1: 200.000
71
Рис. 7. Фрагмент листа карты N-37-4, М 1: 100.000
72
Рис. 8. Фрагмент трансформированного космического снимка с ИСЗ
«Quick Вird», М 1: 10.000
Ландшафтное картографирование является самым старым методом
изучения поверхности Земли из вышеперечисленных трѐх методов. На эти
карты разных масштабов наносились сведения о типах растительности и почв,
а иногда (для больших территорий и данные о климате и рельефе). Наряду с
такими всесторонними картами были созданы также и тематические
ландшафтные
карты,
на
которых
73
изображалось
пространственное
распределение какого-либо одного из ландшафтных параметров -
карты:
почвенные, растительные, зоологические, климатические и другие.
Так как на листе комплексной ландшафтной карты сложно разместить
одновременно данные о нескольких характеристиках ландшафта, то на них
различным цветом и разной штриховкой, или только разной штриховкой (на
картах с чѐрно-белым отображением) указывались типы почв и растительности
с дополнительными данными по рельефу и климату.
В зависимости от поставленных задач изменяется масштаб ландшафтных
карт и смысловая нагрузка. Так, например, для отдельных хозяйств
используются карты масштаба 1:10.000 - 1:100.000. (на этих картах
изображаются урочища и подурочища), для административных районов и
областей - 1:100.000 - 1:1.000.000 (на этих картах изображаются местности и
ландшафты), для регионов и стран - 1:1.000.000 - 1:4.000.000 (на этих картах
изображаются только ландшафты). Созданы также обзорные ландшафтные
карты регионов и стран более крупного таксономического ранга. Эти карты по
своей сути являются картами физико-географического районирования. Такие
ландшафтные карты были созданы для Советского Союза и для его отдельных
областей и республик. Ландшафтные карты на всю территорию СССР были
созданы в масштабах 1: 4.000.000 и 1: 2.500.000 [29]. Ландшафтные карты для
областей и республик СССР создавались в масштабах 1: 100.000 - 1: 500.000.
На рис. 9 приведена ландшафтная карта Ленинградской области (М
1:1.200.000).
Космическая съѐмка уже во второе космическое десятилетие (1967 - 1977
гг.) стало считаться одним из весьма перспективных направлений в изучении
природно-территориальных комплексов разного ранга. Снимки из космоса
представили уникальный материал в качестве основы для целостного
восприятия природных образований от крупнейших (природных зон) до
разновидностей ландшафтов, для изучения их структуры и картографирования,
а также для проведения физико-географического районирования Земли в
74
разных масштабах и уточнения существующих ландшафтных и физикогеографических карт.
Мелкомасштабные фото и телевизионные снимки позволили уточнить
границы географических зон, в ряде случаев для некоторых территорий
выполнить разделение типов и классов ландшафтов.
Снимки с разрешением до 20 м позволили определить внутреннюю
структуру ландшафтов
на уровне урочищ и оказались полезными для
среднемасштабного картографирования ландшафтов.
Космический мониторинг территорий дал богатый материал о влиянии
хозяйственной деятельности человека на природные ландшафты, позволил
организовать наблюдение за их изменениями и выявление ландшафтов,
находящихся в критическом состоянии.
75
Рис. 9. Ландшафтная карта Ленинградской области,
М 1:1.200.000:
Условные обозначения видов ландшафтов: 1а - приморские низменности с морскими
отложениями, дюнами, сосновыми и еловыми лесами; 1б, 2 - озерно-ледниковые
среднезаболоченные низменности с тяжелыми грунтами, еловыми и мелколиственными
лесами; 3, 4 – древнеозерные и озерно-ледниковые песчаные сильнозаболоченные
низменности с сосновыми лесами; 6, 5 - озерно-ледниковые песчаные, местами
76
заболоченные с сосновыми лесами; 8 – моренные среднезаболоченные низменности с
еловыми и мелколиственными лесами; 10 – моренные повышенные слабозаболоченные
равнины с еловыми лесами; 11, 7, 1в, 12 – камовые холмистые возвышенности с еловыми
лесами; 13 – известняковое плато с остатками широколиственно-еловых лесов.
Современные возможности многоспектральной космической съѐмки, как
по разрешающей способности, так и по энергетической позволяют создавать
при необходимости ландшафтные карты на уровне не только подурочищ, но и
на уровне фаций, а также организовать ландшафтно-экологический мониторинг
состояния растительности, почв, строений и других объектов на ограниченных
территориях (памятники культуры, природы и др.).
Для
составления
ландшафтных
карт
используются
материалы
аэрокосмических съѐмок в видимом и инфракрасном диапазонах, а также
данные наземных почвенных и ботанических обследований территорий. При
создании крупномасштабных ландшафтных карт (например, для районов
городских поселений - карты озеленения территорий и др.) в качестве основных
сведений может использоваться вместо аэрокосмической съѐмки наземная
геодезическая съѐмка. Современные ландшафтные карты построены на
топографической основе и содержат сведения о растительном и почвенном
покровах, рельефе и климатических особенностях территорий.
Экологическое картографирование возникло во второй половине 20 века
как картографирование качества окружающей среды. Для составления таких
карт использовалась топографическая основа, на которую специальными
знаками (цвет, штриховка, специальные значки) наносились виды и степень
загрязнения окружающей среды. Обычно экологическая карта представляет
собой карту зонирования территории по степени антропогенного воздействия
одним или несколькими физическими и/или химическими загрязнителями
окружающей среды в совершенных или относительных (относительно
предельно-допустимого уровня загрязнения) единицах. Иногда экологическая
карта представляется в виде зонирования территории по индексам загрязнения
воды, почвы, атмосферного воздуха. В ряде случаев экологическая карта
77
территории состоит из совокупности одномасштабных или разномасштабных
карт, на каждой из которых нанесены разные экологически-значимые
параметры в соответствии с утверждѐнными правилами по составлению
семейства подобных карт.
Ландшафтно-экологическая карта территории обычно представляет собой
ландшафтную карту, на которую специальными знаками, штриховкой, цветом
или цифровым кодом наносятся сведения о загрязнении и экологической
обстановке территории. Так
для территории России
была создана
ландшафтно-экологическая карта масштаба 1: 4.000.000 на базе ранее
созданной
ландшафтной
карты
территории
Советского
Союза.
Крупномасштабные ландшафтно-экологические карты небольших территорий
(город, посѐлок, район) удобно представлять в виде атласов, на лисах которых
по отдельности изображаются в одном и том же масштабе отдельные или
сочетание свойств составных частей ландшафта, вида загрязнения и реакции
окружающей
среды
на
природное
и/или
антропогенное
загрязнение
территории.
Мелкомасштабные ландшафтные карты. Эффективное и разумное
использование природных территорий и необходимость предотвращения
отрицательного влияния хозяйственной деятельности на окружающую среду
требует
всестороннего
изучения
природной
обстановки.
Разнообразие
природных территорий требует отдельного подхода для каждой территории.
Ландшафт является одним из важнейших элементов комплексного изучения
природной обстановки на конкретной территории.
Поэтому одной из
информационных баз является система ландшафтных карт территорий разных
масштабов. В этой связи требуется осуществление целесообразной типизации и
подразделения ландшафтов с целью их изучения и сопоставления.
Ландшафтные
карты
отражают
закономерности
распределения
ландшафтов на территории, биоклиматические и геолого-морфологические
особенности и внутриландшафтные взаимосвязи. Карты имеют легенды, в
78
которых указываются отделы, классы и роды ландшафтов; поясно-секторные
группы, типы, подтипы и варианты ландшафтов.
Для
составления
ландшафтных
карт
используется
обширный
картографический материал: карты - физико-географические, геоботанические,
лесоустроительные, почвенные, геологические, тектонические, инженерногеологические, гидрогеологические, геоморфологические, гипсометрические,
индикационные и ряд других. Кроме того,
материал,
отдешифрированные
материалы
используется литературный
аэрокосмических
съѐмок
и
результаты полевых работ.
Для
территории СССР была создана в 1963 г. ландшафтная карта
масштаба 1:4.000.000. (научный руководитель А.Г. Исаченко) и 1:2.500.000.
(1978 г., научный руководитель И.С. Гудилин). Эти карты относятся к
мелкомасштабным. В 1996 г. на базе ландшафтной карты СССР масштаба
1:4.000.000 сотрудниками Московского и Санкт-Петербургского университетов
совместно с сотрудниками Института географии Сибирского отделения РАН
была
создана
эколого-географическая
карта
России,
которая
имеет
ландшафтно-территориальное подразделение. На этой карте. цветом и
числовыми индексами для 4 типов использования земель (пахотных,
природных кормовых, лесных и неиспользованных в хозяйственных нуждах)
изображены 37 равнинных, 23 горных природных ландшафта, а также речные
долины, болота и ледники. При этом для равнинных территорий выделены
следующие зонально-секторные типы ландшафтов:
 полярнопустынные;
 арктотундровые;
 субарктические тундровые;
 лесолуговые курило-камчатские;
 северотаѐжные восточноевропейские;
 северотаѐжные западносибирские;
 северотаѐжные восточносибирские;
 среднетаѐжные восточноевропейские;
79
 среднетаѐжные западносибирские;
 среднетаѐжные восточносибирские;
 среднетаѐжные дальневосточные;
 южнотаѐжные восточноевропейские;
 южнотаѐжные западносибирские;
 южнотаѐжные восточносибирские;
 южнотаѐжные дальневосточные;
 подтаѐжные восточноевропейские;
 подтаѐжные западносибирские;
 подтаѐжные восточноевропейские;
 подтаѐжные дальневосточные;
 широколиственные восточноевропейские;
 широколиственные дальневосточные;
 лесостепные восточноевропейские;
 лесостепные западносибирские;
 северные и типичные степные восточноевропейские;
 северные степные предкавказские;
 северные степные западносибирские;
 степные и сухостепные восточносибирские;
 сухостепные западносибирские;
 южные сухостепные восточноевропейские;
 полупустынные;
 северные пустынные прикаспийские;
 субтропические лесные причерноморские;
 влажно-лесные субтропические причерноморские.
Для горных равнинных территорий выделены следующие зональносекторные типы ландшафтов:
 тундровые полярно - и субполярнопустынные низко- и среднегорные;
80
 гольцовые высокогорные;
 редколесные низко- и среднегорные северо- и среднетаѐжные;
 каменно-берѐзовые низкогорные лесолуговой зоны;
 стланиковые и редко-стойнолесные низко- и среднегорные северо- и
среднетаѐжные;
 светлохвойные редколесные низкогорные северо- и среднетаѐжные;
 темнохвойные низко- и среднегорные средне – и южнотаѐжные;
 светлохвойные низко - и средногорные средне- и южнотаѐжные;
 степные, лесостепные и светлохвойные низко- и среднегорные
степной и полупустынной зон;
 широколиственные и темнохвойные среднегорные широколиственной
и субсредиземноморских зон;
 широколиственные низко - и среднегорные;
 горнолуговые высокогорные.
Ландшафтная карта СССР масштаба 1:2.500.000. является по своему
содержанию самой полной картой на территорию Советского Союза и не
утратила своего значения и по настоящее время, как обзорный материал на
региональном уровне, хотя за 20 прошедших лет сильно изменились природные
комплексы на целом ряде территорий.
К ландшафтной карте М 1:2.500.000 приложена пояснительная записка и
детальный каталог ландшафтных характеристик всех территориальных единиц
Советского Союза.
Для каждой поясно-секторной группы ландшафтов даѐтся климатическая
характеристика, приводятся характеристики растительности и почв как для
широтно-зональных, так и для высотно-зональных групп ландшафтов.
Для каждой из групп приводится классификация на типы и подтипы.
Для каждого типа и подтипа ландшафтов приводятся следующие
климатические характеристики:

радиационный баланс (ккал/см2год);
81

средняя годовая температура (0С);

средняя месячная температура января и июля (0С);

сумма активных температур (выше 100С) (0С);

число дней с температурой выше 100С;

число дней с температурой выше 00С;

продолжительность вегетационного периода (дни);

продолжительность безморозного периода (дни);
 осадки за год (мм);
 осадки тѐплого периода (мм);

число дней со снежным покровом;

средняя из наибольших декадных высот снежного покрова (см).
На ландшафтной карте М 1:2.500.000 представлено 93 типа ландшафтов
территории СССР для следующих поясно-секторных групп:
 арктической (4 типа);
 субарктической умеренно континентальной и континентальной (5 типов);
 субарктической резко континентальной (5 типов);
 субарктической приокеанической и океанической (Тихоокеанской) (6
типов);
 бореальной океанической (Атлантической) (1 тип);
 бореальной умеренно континентальной (6 типов);
 бореальной континентальной (7 типов);
 бореальной резко континентальной (4 типа);
 бореальной приокеанической (Тихоокеанской) (6 типов);
 бореальной океанической (Тихоокеанской) (6 типов);
 бореальной приокеанической (Атлантической) (3 типа);
 суббореальной приокеанической (Атлантической) (3 типа);
 суббореальной умеренно континентальной (8 типов);
82
 суббореальной континентальной (11 типов - включает ландшафт пустынь
Туркмении и Узбекистана);
 суббореальной резко континентальной (7 типов);
 суббореальной приокеанической (Тихоокеанской) (2 типа);
 субтропической приокеанической (Атлантической) (3 типа);
 субтропической умеренно континентальной (4 типа - территории Крыма
и Закавказья);
 субтропической континентальной (5 типов- территории Крыма и
Закавказья);
Ландшафтные
карты
содержат
сведения,
которые
могут
быть
использованы для оценки экологической обстановки территории:
сведения о качестве отдельных компонентов (происхождение и форма
рельефа, увлажнение, свойства почв, растительность) и их изменение в
пространстве;
сведения о морфологической структуре ландшафтов;
данные, позволяющие проанализировать горизонтальные связи между
разными типами природно-территориальных комплексов внутри ландшафтов и
между ними;
сведения об антропогенной изменѐнности ландшафтов.
Сведения содержатся не только на поле самой карты в виде раскраски,
штриховки, числовых и специальных знаков, но и в легенде, прилагаемой
обычно к карте.
Хотя сведений, содержащихся в ландшафтной карте недостаточно для
оценки экологической обстановки, т.к. отсутствует необходимый для разбора
материал о степени антропогенного воздействия (о загрязнении воздуха, почв и
водных объектов промышленными выбросами и сбросами, а также продуктами
сельскохозяйственной деятельности (пестициды, удобрения и т.п.), о состоянии
и обработке полей и т.д). Но ландшафтная карта при всей ограниченности
экологически-значимой информации позволяет выявить:
83
участки,
обладающие
разной
устойчивостью
к
определенным
антропогенным нагрузкам;
пути выноса загрязняющих веществ от одних типов ландшафтов к
другим, т.е. пути самоочищения природных территориальных комплексов от
загрязнений;
участки, которые более способны к самоочищению и участки, на которых
будут накапливаться техногенные отбросы;
территории, на которых следует ожидать скорых изменений составных
частей ландшафта, но которые пока слабо затронуты человеком;
участки, на которых одинаковые усилия по улучшению экологической
обстановки дадут одинаковый результат.
В этом плане удачным является объединение ландшафтной карты с
экологической картой территории, при котором на ландшафтную карту
наносится дополнительно экологическая информация в виде соответствующей
«нагрузки».
Рассмотрим ландшафтные сведения
эколого-географической карты
России масштаба 1:4.000.000 [47].
На карте цветом и цифрами выделено 34 типа равнинных ландшафтов и
13
типов
горных
ландшафтов.
Причем
ландшафты
дополнительно
подразделяются по типам земельных угодий: пахотные, природные кормовые,
лесные и неиспользуемые территории. Последние относятся к равнинным
ландшафтам: полярно-пустынным и арктическо-тундровым
и к горным
ландшафтам: тундровым полярно - и субполярно-пустынным
низко и
среднегорным, к гольцовым высокогорным.
Для каждого из перечисленных типов ландшафтов, определѐнных и
откартографированных с учѐтом зонально-секторных признаков, приводятся
данные по экологическому потенциалу, который включает числовые значения
следующих компонентов:
показателя биологической эффективности климата;
суммы активных температур (оС);
84
коэффициента увлажнения (по Н.Н. Иванову);
годовой суммы осадков (мм);
биологической продуктивности сухого вещества (т/га).
По экологическому потенциалу все упомянутые типы ландшафтов
разбиты на 13 групп.
На эколого-географической карте на врезке нанесены национальные
парки и заповедники, являющиеся особо охраняемыми территориями.
На карте для пашни, кормовых угодий, лесов и водных объектов показана
степень
состояния
ландшафтов
из-за
антропогенных
воздействий
с
подразделением по 4 - 5 градациям от хорошего и удовлетворительного до
катастрофического.
Крупномасштабные ландшафтные карты. Для относительно небольших
территорий от ограниченного объекта до административного района
и
административной области создаются крупномасштабные ландшафтные карты
(масштабы 1: 10.000 - 1: 100.000). На этих картах, являющихся результатом
обработки главным образом материалов полевого картографирования с
использованием
необходимого
космической
в
качестве
масштаба
съѐмки)
или
базовой
основы
топографической
материалов дистанционной
изображаются
не
только
(аэро
ландшафты,
карты
-
или
но
их
морфологически части - урочища (последние на картах масштабов не мельче 1:
50.000). При этом на таких картах изображаются не только основные объекты
антропогенной деятельности (поселения, пашни, залежи, сенокосы, сады,
открытые разработки, промышленные предприятия и др.), но и свойства
рельефа в виде горизонталей или значковых обозначений относительных высот.
Ландшафтные карты масштаба 1: 10.000 обычно составляются для
небольших территорий, имеющих определенное функциональное назначение –
небольшое поселение, микрорайон города, хозяйство, природный или
культурно-исторический объект и др. Таким территориям соответствует, как
правило, один тип ландшафта. По этому, ландшафтные карты для таких
территорий отображают распределение урочищ и подурочищ. На рис. 10
85
приведен пример такой ландшафтной карты части территории Духовщинского
района Смоленской области масштаба 1:10.000, созданной А.А. Видиной [4].
Ландшафтная карта отображает морфологическую структуру территории,
пространственное расположение типов урочищ, характер эрозийных процессов,
ее антропогенную модификацию.
Рис.10. Фрагмент ландшафтной карты масштаба
1: 10.000 Духовищенского района Смоленской обл.
(по А.А. Видиной):
Условные обозначения: 1-Главно-водораздельные слабовыпуклые поверхности, сложенные
покровными суглинками, близко подстилаемой мореной с дерново-среднеподзолистыми
поверхностно огленными и глееватыми почвами под березово-ольховыми лесами, редкораспаханные; 2-Плосковершинные поверхности междуречий, сложенные покровными
86
суглинками
с дерново-среднеподзолистыми
поверхностно огленными
почвами
под
мелколиственными лесами и значительно распаханные; 3-Пологие присетьевые склоны,
сложенные покровными суглинками с дерново-слабоподзолистыми, реже с дерновосреднеподзолистыми почвами,
под мелколиственными лесами, суходольными лугами,
значительно распаханные; 4-Крутые эродированные прибалочные и придолинные склоны,
сложенные покровными суглинками и их делювием, местами-с близким залеганием морены,
с дерново-слабоподзолистыми почвами средней и сильной степени смытости под
мелколиственными лесами, суходольными лугами, местами-распаханы; 5-Древние ложбины
стока, заполненные покровными суглинками и их делювием, с дерново-подзолистоглееватыми почвами, распаханные; 6-Заболоченные водосборные понижения, сложенные
покровными суглинками с перегнойно-глеевыми и иловато-глеевыми почвами, с ольховоивовым мелколесьем по осоковому покрову; 7-Долины малых рек с аллювиальными
дерновыми
глубоко-глеевыми
и
перегнойно-глеевыми
почвами
под
влажнотравно-
злаковыми и злаково-крупнотравными лугами; 8-Влажные балки с дерново-глееватыми и
глеевыми почвами днищ под щучниками ибелоусниками с осоками; 9-Полузадернованные
овраги с дерново-глееватыми почвами днищ под разнотравно-мелкозлаковым травостоем;
10-Эрозионные борозды и ложбины размыва; 11-Промоины.
Территория
находится
на
Духовнищенско-Бельской
моренной
возвышенности на водоразделе бассейнов Днепра и Западной Двины.
Возвышенная равнина значительно расчленена балочно-долинной сетью с
небольшой разностью высот. Территория относится к южной части подзоны
хвойно-широколиственных лесов.
Исходные типы леса из ели, сосны и дуба в процессе освоения
заменились пашнями, лугами и вторичными мелколиственными насаждениями
из осины, берѐзы и ольхи. Почвенный покров территории подзолистого типа с
преобладанием дерново-подзолистых суглинистых почв средней и слабой
степени оподзолистости, оглеенныных на слабодренированных участках. В
поймах рек и ручьѐв развиты аллювиальные дерновые и болотистые почвы, по
днищам балок – дерново-глееватые и дерново-глеевые почвы.
Как видно из разъяснений в данной крупномасштабной карте, в качестве
классификационных
признаков
урочищ,
87
присутствуют:
рельеф,
тип
растительности, тип почв, характер увлажнения, тип рельефообразующих и
эрозийных процессов, характер обработки почвы.
Ландшафтные карты масштаба 1: 10.000 для отдельных хозяйств
обладают достаточной детальностью и
используются в качестве основного
исходного картографического документа для целей внутрихозяйственной
организации сельскохозяйственного, лесного и других видов производственной
деятельности на этой территории.
Часто крупномасштабные экологические карты крупных масштабов
(1:10.000 и 1: 25.000) для локальных территорий (хозяйство, микрорайон,
небольшое поселение и др.) входят в состав физико-географических атласов
для природно-территориальных комплексов этих территорий. Эти территории,
как правило, принадлежат к одному типу ландшафта. В данных атласах
размещаются картографические, фотографические и тестовые материалы. В
атласе кроме ландшафтной карты обычно приводится целая серия других
физико-географических карт: топографическая, гипсометрическая, почвенного
покрова, растительного покрова, геоморфологическая. Текстовая часть атласа
описывает климатические свойства и характер человеческой деятельности на
данной территории.
На рис. 11 и 12 приведены ландшафтные карты масштабов 1: 50.000 и 1:
100.000, созданные Видиной А.А. для района Средне-Пронской чернозѐмной
равнины, расположенной на восточных лесостепных склонах Средне-Русской
возвышенности.
88
Рис.11. Фрагмент ландшафтной карты одного из районов
восточной части Средне-Русской возвышенности,
М 1: 50.000 (по А.А. Видиной):
Условные обозначения: 1 (сложное урочище) - Приречные увалы, сложенные маломощными
покровными лессовидными суглинками, подстилаемыми меловыми песками, с черноземами
среднемощными среднегумусными оподзоленными и выщелоченными/распаханность более
80 %; 1а (подурочище) - Полого-крупновыпуклые вершинные поверхности увалов с
89
черноземами
слабовыщелочнными;
прибалочные
склоны
со
1б
(подурочище)-Полого-покатые
среднесмытыми
черноземами
эродируемые
оподзоленными,
местами
остепненными перелогами и залежами; 1в -/подурочище/ - Половогнутые водосборные
понижения при вершинах лощин и балок с черноземами глубокооподзоленными смытонамытыми; 2(сложное урочище) - Плоские пониженные равнины, сложенные покровными
суглинками,
с
черноземами
среднегумусными
среднемощными
оподзоленными
и
выщелоченными /распаханность более 80%; 2а (подурочище) - Плакорные поверхности с
черноземами средневыщелочнными и оподзоленными; 2б (подурочище) - Пологие (менее 30)
прибалочные склоны, слабовогнутые, с намытыми черноземами оподзоленными на делювии
покровных суглинков; 2в (подурочище) - Очень пологие (менее 1,50) сырые склоны
междуречий с черноземами олуговелыми в комплексе с черноземно-луговыми почвами; 2г
(подурочище) - Замедленно дренируемые водосборные слабовогнутые понижения с
черноземно-луговыми почвами /поздние и холодные пашни/; 3(простое урочище) - Плоские
и
слабонаклонные
опесчаненными
сухие
суглинками,
надпойменные
с
террасы,
черноземами
сложенные
оподзоленными
аллювиальными
среднегумусными
среднемощными /распаханность 100%; 4(простое урочище) - Плоские сырые надпойменные
террасы, сложенные аллювиальными суглинками и глинами, с черноземами олуговелыми
среднегумусными среднемощными и мощными, с лугово-черноземами, редко-с черноземнолуговыми почвами /распаханность 100%; 5 (простое урочище) - Плоские и мелковолнистые
высокие поймы, сложенные.
90
Рис. 12. Фрагмент ландшафтной карты одного из районов восточной части
Средне-Русской возвышенности, М 1: 100.000 (по А.А. Видиной):
Условные обозначения: 1,2,3,4,5,6,7,9-см. рис. 12. 8 (сложное урочище) - коренные склоны
естественного откоса, задернованные, с маломощными дерновыми суглинистыми почвами
под
мелкозлаковым остепненным травостоем; 10 (сложное урочище)- мелкохолмистая
возвышенная эрозионно-моренная равнина, сложенная маломощными суглинками и
супесями, подстилаемые песчаниками со светло-серыми и серыми лесными почвами под
дубравами, садами редко распаханными; 11 (сложное урочище)- холмисто-возвышенная
равнина, сложенная мореной и маломощными покровными хрящеватыми суглинками, с
91
серыми лесными эродированными почвами, частично под дубравами и березняками,
преимущественно распаханная; 12 (сложное урочище) - слабоволнистая равнина, сложенная
покровными суглинками, с темно-серыми лесными почвами, распаханная; 13-см. рис.12; 14
(сложное урочище) - сухие долины ручьев с несколькими уровнями днищ, заполненные
суглинистым аллювием, с черноземными и дерновыми почвами, иногда с погребено
выгоревшими торфяниками, под сильно остепененным мелкозлаковым травостоем;
15
(сложное урочище) - овражистые низовья ручьев, почвенный покров не развит, с
разреженной травянистой растительностью по склонам; 16 (сложное урочище) - растущие
овраги в покровных суглинках; 17 (сложное урочище)- влажные и сырые, с дерновыми
почвами, под влажно-травно-осоковым травостоем; 18(простое урочище)- свежие и влажные
ложбины и лощины, с почвами дернового типа, черноземно-луговыми и олуговелыми
черноземами, преимущественно распаханные, под мелкозлаковыми лугами; 19 (сложное
урочище) - влажные луговые ендовы; а (звено) -сыроватые западины, сложенные делювием,
редко распаханные, влажно-травно-сучковым травостоем; б (звено)-промоины, в- древнее
городице, с разнотравно-ковыльной степью по навалам на черноземно-суглинистых почвах.
На Европейской территории России размеры урочищ в лесной и
лесостепной зонах оказывается больше 100 х 100 или 50 х 100 м (площадь
более 0,5 - 1 га). Поэтому контуры таких урочищ уверенно читаются на картах
не только 1: 10.000, но и 1: 50.000. Генерализация ландшафтных карт приводит
к обобщению характеристик урочищ. Генерализуется сама топографическая
основа, обобщается антропогенная нагрузка и микрорельеф. Карты масштаба
1:50.000 позволяют охватить значительно большие территории и передать
закономерности
Ландшафтные
морфологического
карты
масштаба
строения
1:50.000
смежных
применяются
ландшафтов.
для
изучения
пространственных и развитие процессов исследуемых ландшафтов, для
решения задач управления производственной деятельностью на территории
района и области, а также для составления различных прикладных карт.
На ландшафтных картах масштаба 1: 100.000 в основном представляются
контуры отдельных ландшафтов и крупных урочищ и они генерализованы (по
отношению к крупномасштабным картам 1: 10.000 и 1: 50.000)
территориальному, так и по топологическому признаку.
92
как по
Топологическая генерализация приводит к объединению подвидов и
видов урочищ в виды и группы видов. Ландшафтные карты масштаба 1:
100.000 – это карты для территорий районов и областей.
Экологические
использованием
карты.
природных
В
связи
ресурсов,
с
нарастающей
техногенной
неразумным
нарушенностью
и
промышленным загрязнением окружающей среды становится всѐ более острой
проблема контроля состояния среды обитания и принятия эффективных мер по
охране природы. Так как процесс воздействия различных факторов на
окружающую среду носит обычно избирательный характер, т.е. воздействия,
как и их результативность,
распределяется неравномерно по поверхности
территории, то важным способом учѐта этих процессов на территориях
является их картографирование. Понятно, что это можно реализовать только с
помощью создания системы специальных карт территории – экологических
карт требуемого масштаба, пространственного разрешения и информационной
точности и достоверности.
Возникающие экологические проблемы вызываются как усиленным
использованием природных ресурсов, так и применением временно-выгодных,
но несовершенных технологий добычи и переработки природных ресурсов,
воздействием техногенных загрязнений на функционирование ландшафтов и
условия жизнедеятельности людей. В этом плане разбор и предвидение
происходящих изменений окружающей среды является одним их основных
разделов экологического контроля и мониторинга. Для экологического
предвидения
необходимы сведения об исходных природных условиях
территории с оценкой их современного состояния, данные о величине и
направлении антропогенного воздействия на окружающую среду в настоящем и
планируемое воздействие в будущем, а также направление естественных
изменений
природной
соответствующим
этим
системы.
Наиболее
требованиям
является
наглядным
метод
методом
построения
картографических моделей территории путѐм создания серии специальных
тематических карт, включая и экологические карты.
93
В 1988 г. Е.И. Востоковой и В.И. Сомовой [8] было разработано
методическое руководство по использованию космических снимков для целей
природоохранного картографирования, утвержденное Главным управлением
геодезии и картографии при Совете министров СССР в качестве руководящего
документа. В этом руководстве рассмотрены основные приѐмы работ с
аэрокосмическими снимками, типизация карт и методика составления карт
природоохранной тематики.
Карты охраны природы были отнесены к тематическим картам,
составление которых было признано целесообразным осуществлять при
комплексном картографировании территории.
(впоследствии
Карты охраны природы
экологические карты) были разделены на комплексные и
покомпонентные.
Первые
предназначаются
для
общего
обзора
всей
картографируемой территории при выработке комплекса природоохранных
мероприятий с учѐтом разумного использования всех природных ресурсов
территории.
Покомпонентные
карты
охраны
природы
и
разумного
использования природных ресурсов составляются отдельно для каждого вида
природных ресурсов (земельных, водных, почвенных, растительных и др.) или
для определенных природно-территориальных комплексов (ПТК) - лесных
массивов,
болотных
систем
и
т.п.,
нуждающихся
природоохранных мероприятий. Впоследствии
в
проведении
природно-территориальные
комплексы использовались для составления территориальных экологических
карт. На покомпонентных картах показываются участки с неправильно
используемыми природными ресурсами, степень нарушенности ландшафтов и
их компонент. При картографировании на основе аэрокосмических снимков
для целей охраны природы обязательно осуществляется всесторонне изучение
природных ресурсов и характера их использования. При этом составляется
серия взаимосвязанных тематических карт. В состав этой серии должны
входить:
карты, отражающие природные условия и экологические свойства
изучаемой территории;
94
карты современного состояния природных ресурсов, отражающие
характер их использования, качественные и количественные характеристики их
современного состояния;
карты динамики и прогноза
предполагаемых изменений природных
ресурсов при планируемом хозяйственном использовании земель и водных
ресурсов;
природоохранные карты, т.е. карты осуществленных и рекомендованных
мероприятий, направленных на охрану природы и разумное использование
природных ресурсов.
При этом для составления всех карт серии используется единая основа,
как по содержанию, так и по рисовке основных контуров.
Карты природных условий условно делятся на общие, составляемые для
всех регионов, и региональные, отражающие специфику и потребности
определенного
региона.
геоморфологическую,
Общие
карты
почвенную,
включают:
геоботаническую,
ландшафтную,
геологическую.
Региональные карты включают: карты лесов, болот и заболоченных земель и
др., отражающие специфику природных условий изучаемого региона. Карты
природных условий используются для сравнения современного состояния
окружающей среды с потенциально возможным.
Карты современного состояния природных ресурсов представляют собой
учѐтные карты, отражающие характер использования природных ресурсов, их
современное состояние и степень антропогенного воздействия на окружающую
среду. В этом блоке используются карты: использования земель (с
характеристиками
современного
состояния
земельных
ресурсов)
и,
антропогенных ландшафтов, наиболее полно отражающие антропогенное
воздействие на окружающую среду и его последствия.
Ландшафтная карта наиболее полно отражает внутри- и межландшафтные
связи и даѐт представление о природных ресурсах картографируемого региона.
Карта использования земель даѐт представление о характере использования
95
природных
ресурсов,
их
функциональном
распределении,
а
также
о
современном состоянии хозяйственных угодий.
Карты динамики и прогноза изменения природных ресурсов при
антропогенном воздействии являются результатом разбора
вышеуказанных
карт. Для построения карт прогноза используются оценочные показатели,
отражающие величину антропогенного воздействия на окружающую среду,
степень окультуренности земель, используемых в сельском и лесном
хозяйствах, соотношение культурных, улучшенных (мелиорированных) и
опустыненных территорий.
Карты охраны природы являются картами – выводами и составляются на
основе вышеназванных карт.
Для
картографического
обеспечения
мероприятий
по
охране
и
рациональному использованию природных ресурсов как минимум необходимы:
- ландшафтная карта, составленная по морфологическому принципу.
комплексная
карта
использования
земель
с
характеристикой
их
современного состояния;
карты
антропогенного
измененных
природно-территориальных
комплексов, или оценки их антропогенного воздействия.
На рисунках 13 - 16 приведѐны карты природно-охранного назначения
(ландшафтная карта, использования земель, болот и заболоченных земель,
антропогенной перестройки ландшафтов и охраны природы), построенные
Е.А.Востоковой и Л.А. Шевченко [9] для одного из природно-территориальных
комплексов на единой топографической основе.
96
Рис.13. Карта болот и заболоченных земель Бельского района Калининской
области (фрагмент). Составила Е.А. Востокова:
1-3 верховые и переходные болота: 1-комплексы сосново-кустарничково-сфагновых и
кустарничково-сфагновых болот; 2-грядово-мочаижные, сосново-кустарничково-сфагновые
и щейхцерно-сфагновые болота; 3-тростниково-сабельниково-сфагновые болота в комплексе
с кустарничково-сфагновыми; 4-6 заболоченные земли: 4-луга, местами заболоченные, в
комплексе с кустарниковыми зарослями; 5-елово - или сосново-мелколиственные леса и
вырубки; 6-слабо заболоченные локальные участки в елово - и сосново-мелколиственных
лесах
или на сельскохозяйственных землях; 7-зболоченные земли осушенные; 8-
незаболоченные земли; 9-населѐнные пункты; 10-реки; 11-озѐра.
97
Рис.14. Карта лесов Бельского района Калининской области (фрагмент).
Составила Л.А. Шевченко:
1-2-ельники: 1-молодые и средневозрастные с примесью берѐзы, иногда осины; 2приспевающие и спелые: а-с примесью осины и березы; б-чистые; 3-4-сосняки: 3-молодые и
средневозрастные; 4-приспевающие и спелые; 5-осинники приспевающие и спелые с
примесью березы и ольхи серой; 6-7-березняки: 6-молодые и средневозрастные с примесью
ольхи серой и осины; 7-приспевающие и спелые с примесью осины; 8-молодые насаждения
(береза, осина, ель) на месте вырубок; 9-вырубки; 10-болота; 11-сельскохозяйственные
земли; 12-нселенные пункты; 13-реки; 14-озѐра.
98
Рис.15. Карта грунтовых вод Бельского района Калининской области
(фрагмент). Составила Л.А. Шевченко:
1-грунтовые воды в суглинках, супесях и песках аллювиальных, аллювиально-делювиальных
и аллювиально-озерных речных долин и ложбин стока, залегающие на глубине 0.5-2.5 м (до
3.0); 2-4-гунтовые воды в торфах современных болотных отложениях, залегающих на
глубине, м: 2-0,00-0.3; 3-0,0-0.5; 4-более 3.0; 5-7 –грунтовые воды в песках и с гравием и
галькой, с прослоями супесей, суглинков и глин флювиогляциальных отложений,
залегающие на глубине, м: 5-1.0-0.5; 6-1.0-2.5 (до 3.0); 7-3.0-5.0 местами более 3.0; 8-10грунтовые воды спорадического распространения, местами верховодка в прослоях и линзах
песков среди валунных суглинков моренных отложений, залегающие на глубине, м: 8-0.00.5; 9-3.0-5.0; 10-более 5.0; 11-нселенные пункты; 12-реки; 13-озѐра.
99
Рис.16. Карта использования земель Бельского района Калининской области
(фрагмент). Составила Л.А. Шевченко:
1-леса: 2-молодые насаждения на месте вырубок; 3 –вырубки последних лет; 4-7-луга: 4-с
кустарником и мелколесьем; 5-материковые суходольные; 6-материковые низинные; 7пойменные; 8-болота; 9-пашни; 10-сочетание закустаренных лугов с мелколесьем и
пашнями; 12-населенные пункты; 13-реки; 14-озера.
Экологическое картографирование, является частью природоохранного
картографирования
программы
по
обеспечению
охраны
использованию природных ресурсов региона. Оно является
и
разумному
эффективным
методом изучения окружающей среды и направлений еѐ изменения, позволяет
ограничить отрицательные процессы и состояния на территории и тем самым
более эффективно и целенаправленно произвести разбор состояния природной
среды территории и принять меры по охране и воспроизводству природных
ресурсов.
Для составления текущих и прогнозных экологических карт территории
недостаточно наблюдать за изменением какого-либо одного из компонентов
100
ландшафта, так как изменение даже одного из компонентов приводит к
изменению других, а, следовательно, и всего ландшафта в целом. В этой цепи
наименее устойчивыми является животный мир и растительный покров. В свою
очередь,
изменение
растительного
покрова
приводит
к
изменению
почвообразовательного процесса, который иногда приводит к изменению даже
типа почв на данной территории. Далее изменение растительного и почвенного
покровов вызывают изменение воздушного и водного режимов почв и
характеристик микроклимата. Картографирование экологических условий,
выявление нарушенных участков на территории позволяет определить
состояние природно-территориальных комплексов, а затем наиболее грамотно
планировать
и
реализовывать
природоохранные
мероприятия
на
этой
территории.
Для создания экологических карт территорий необходимы скоростные
методы получения исходных сведений и их разъяснение. В этой связи
материалы аэрокосмических съѐмок являются полезной частью исходной
информации из-за большого пространственного охвата и налаженной системы
их передачи и обработки.
Экологические карты предназначены для отображения условий среды
обитания, еѐ изменений и взаимоотношений экосистем с окружающей средой,
т.е. отображение экологических факторов и их совокупностей, отражающих
условия существования и развития живых организмов. К экологическим
факторам относятся все элементы окружающей среды, определяющие условия
существования организмов. К ним относятся факторы живой и не живой
природы. Так как совокупное действие этих факторов обуславливает
размещение экосистем в пределах той или иной территории, то для решения
экологических проблем территории необходимо одновременно действовать в
следующих направлениях:
проводить работы по определению антропогенных воздействий на
ландшафты;
101
использовать ландшафтные методы для картографирования территории
путѐм создания ландшафтных карт;
создавать систему экологических карт территории;
использовать материалы дистанционных аэрокосмических съѐмок для
составления карт природных условий, состояния и изменения природной
среды.
При этом надо иметь в виду, что только одни дистанционные измерения в
виде аэрокосмических съѐмок могут дать только часть сведений о состоянии
окружающей среды. Поэтому для полноты картины необходимо дополнение
дистанционных измерений комплексом наземных обследований на всей
территории или, в крайнем случае, на грамотно выбранных контрольных
участках, отображающих свойства природной среды и антропогенного
воздействия на неѐ.
Экологические
карты
различаются
по
содержанию,
назначению,
пространственной и информационной детальности, охвату территории.
Экологические
констатирующие
карты
природные
по
содержанию
условия
на
делятся
данный
момент
на
учѐтные,
времени,
и
прогнозные, содержащие прогноз ожидаемых изменений природных условий.
Как учѐтные,
так и прогнозные карты могут быть комплексными
(универсальными) и частными, характеризующими отдельные факторы
условий жизни организмов и антропогенное воздействие на них. Наиболее
часто в качестве основной карты используется ландшафтная карта территории,
на которой выделяются отдельные территории, подвергнутые антропогенному
воздействию. На данную карту в виде значков или специальной штриховки
наносится информация об антропогенном воздействии,
или экологическая
информация вводится в легенду карты. Если необходимо отображать разную
степень воздействия на какой-либо один из компонентов ландшафта, то в
качестве основной карты обычно используется карта именно этого компонента.
Например, для картографирования антропогенного воздействия на почвенный
102
покров используется почвенная карта территории, а для картографирования
качества растительного покрова – геоботаническая.
Как определительные (индикационные), так и прогнозные карты могут
отображать только распределение степени антропогенного воздействия по
территории или характеристику качества окружающей среды (примером
последних - являются карты «Экологического качества» территории, качества
подземных и поверхностных вод, степени загазованности атмосферы, карты
культурной растительности.
Материалы
аэрокосмических
съѐмок
позволяют
наиболее
просто
получить сведения о состоянии растительности и почвенного покрова.
Аэрокосмическая информация широко используется
природных
условий,
современного
состояния
при составлении карт
природных
ресурсов
и
антропогенного воздействия на окружающую среду. Поэтому аэрофотосъѐмка,
а затем и космосъѐмка широко использовалась для распознавания состояния
растительности и открытого почвенного покрова, в результате которого были
созданы ландшафтные карты для разных территорий Советского Союза.
Одними
из
пионеров
создания
таких
карт
явились
Е.А.Востокова,
Б.В.Виноградов [7], Д.М. Киреев [16], А.Г.Исаченко [13], А.В.Садов [35] и др.
Первые экологические карты различных территорий Советского Союза
представляли собой комплексные ландшафтные карты или карты ландшафтных
компонентов территорий, на которых выделялись участки, подверженные
антропогенному воздействию.
Так на рис. 17 приведѐн фрагмент карты
нарушенности почвенно-растительного покрова
в одном из районов
Калининской (ныне Тверской) области, созданной Л.А.Шевченко, на рис. 18 –
фрагмент карты нарушенности растительности вблизи г. Надым, созданной
В.А.Сущеня.
103
Рис.17. Карта нарушенности почвенно-растительного покрова
Бельского района Калининской области (фрагмент).
Составила Е.А. Шевченко:
1-2-угодья, ненарушенные или нарушенные кратковременным воздействием: 1 - луга
низинные, 2 - болота неосушенные; 3-4 - угодья, нарушенные долговременным
воздействием: 3 - луга суходольные, местами закустарeнные, на месте хвойнoшироколиственных лесов, 4 - пашни на месте xвойно-широколиствевных лесов; 5-10 леса: 5 - ненарушенные (условно-коренные) eловыe, ненарушенные (условно-коренные)
сосновые,
6,
7-лeca,
нарушенные
кратковременным
воздействием
(короткопроизводные) елово-мелколиственные и мелколиственно-еловые, 8 - лeсa,
нарушенные долгопеременным воздействием (длительно- производные), осиновые с
примесью ели, березовые и березово-осиновые с примесью ели, 9-JO - леса,
нарушенные
неоднократными
долговременными
воздействиями
(устойчиво-
производные): 9 - березовые и осиновые, березово-осиновые с примесью ольхи cepoй,
10-серо-льховые; 11-14 - степень нарушенности территорий: 11 -ненарушенные, 12
- слабонарушенныe, 13 - средненарушенные, 14 - сильнонарушенные, 15 - сплошные
вырубки; 16- населенные пункты; 17 - озѐра; 18 – реки.
104
Рис.18. Карта антропогенной динамики растительности Надымского
участка (фрагмент). Составил В.А. Сущеня:
а-к-растительность, претерпевшая коренные изменения: объектов: а-еучастки, лишенные коренной растительности в связи со строительством и эксплуатацией
промышленных оъектов; а - селитебные застройки, б - очаги промысловохозяйственного освоения, в-линии магистральных трубопроводов, г - дороги, д
– железнодорожная ветка, е - гари, вызванные неосмотрительной эксплуатацией
объектов; ж-к: участки изменения состава и структуры растительного покрова в связи с
изменением условий местообитания
(в полосе поперечного пересечения долины реки
насыпной дамбой): ж – формирующийся комплекс осоково-вейниковых и eловo-березовых
сообществ в условиях относительного усиления дренирующего режима местности за
дамбой, з-формирующийся гидроморфный комплекс неустойчивых лесоболотных
сообществ в условиях дополнительного увлажнения местообитания перед дамбой, с
выпдением древостоя (cyxостой),
и - усиление гидроморфных элементов в травостое
елово-березовых лесов, снижение их продуктивности, к- болотные эвтрофированные
осоково-кустарничковые сообщества; л-н - растительность, не измененная антропогенными
факторами; 1 - кедровые кустарничково-лишайниковые леса, 2 - лиственничные редко-стойные кустарничковые леса, 3 - лиственничные с примесью ели мшисто-кустарничковые
105
редколесья, 4 –лиственничные мшисто-лишайниковые редины в сочетании с кустарничковыми
тундрами, 5 - лиственничные кустарничково-мшистые редколесья с кустарничковыми
тундрами, 6- лиственничные кустарничково-мшистые редины с участками комплексных
тундр, 7 – сосново-беломошные, 8 - елово-березовыс травяно-кустарничковые леса, условнопродуктивные, 9 - eловo-березовые мшистые леса с участками сфагновых болот; 10-еловоберезовые ocoкoвo-вейниковые лесa, заболоченные, 11- приручейные травяно-мшистые
лeсa, 12 - ерники, 13 – разнотравно-кустарничковые сообщества низкой поймы, 14комплекс кустарничковых и пушицево-сфагновых сообществ плоскобугристых торфяников,
15 - комплекс кустарничково-мшистых ocoкoвo-сфагновых сообществ озерно-бугристых
тундр, 16 – осоково-вахтовые заросли приозерных террас в комплекс с кустарниковыми зарослями, 17 - кустарниково-осоковые сообщества слабопроточных ложбин, 18 - осоковосфагновые сообщества проточных ложбин, 19 - верховые болота, 20 - комплекс озеркововерховых болот, м - растительность бессточньтх водоемов, н - растительность проточных
водоѐмов.
В последнее время на базе современной топографической основы создана
для ряда городов система карт загрязнения почвенного покрова солями
тяжѐлых
металлов,
радиационного
фона,
химического
загрязнения водных объектов, загазованности атмосферного воздуха.
Подобные карты носят обычно ограниченный характер, так как требуют
проведения, главным образом, наземных обследований, которые требуют
больших временных и финансовых затрат. Для упрощения системы сбора и
обработки
сведений
нашли
широкое
использование
так
называемые
экологические обзорные карты, которые строятся по собираемой информации в
выбранных точках территории. Такая экологически значимая информация о
загрязнении окружающей среды (главным образом воздушного пространства)
используется в качестве широкодоступной информации, публикуемой в
средствах массовой информации отдельных территориальных образований –
городов Москва, Санкт-Петербург и др.
Эколого-географическая карта России. Резкое усиление и обострение
взаимоотношений в системе «природная среда – человек – техносфера» и
существенное ухудшение качества окружающей среды вызвало необходимость
106
изучения
и
решения
возникших
экологических
проблем
в
целях
совершенствования систем природопользования и охраны окружающей
природы. В этой связи возникла необходимость привлечения экологического
картографирования в качестве одного из действенных средств для решения
вышеперечисленных задач, базируясь на системном подходе и используя
системы
контроля
широкого
круга
экологических
взаимоотношений.
Необходимо было отразить пространственные различия в состоянии и качестве
окружающей среды и оценить действие атмосферы, гидросферы, литосферы,
биосферы на внешние, главным образом, антропогенные воздействия. При
выборе основы для таких пространственных оценок наилучшим образом
подошѐл ландшафтный подход, так как антропогенное воздействие определяет
конкретную экологическую ситуацию в зависимости от характеристик
ландшафта. Поэтому в основу экологической карты России была положена
ландшафтная картографическая основа в виде ранее созданной ландшафтной
карты СССР
для территории России с изменениями, которые возникли за
время между выпуском этой ландшафтной карты и созданием экологогеографической карты России. Следует сказать, что одни из первых
крупномасштабных экологических карт
также построены на ландшафтной
основе и выделяют ландшафты или их компоненты, находящиеся в разной
степени нарушенности. (Е.А.Востокова и др. 1988 г).
Научно-справочная эколого-географическая карта России масштаба
1:4.000.000 была создана в 1991 – 1996 годах коллективом географов,
ландшафтоведов, почвоведодов, геоморфологов, гидрологов, океанологов,
климатологов, биогеографов, картографов, экономо-географов Московского
государственного университета им. М.В. Ломоносова, Санкт-Петербургского
университета и Института географии Сибирского отделения Российской
академии наук (г. Иркутск) [47]. Целью создания карты явилась необходимость
выявления
общих
пространственных
закономерностей
антропогенного
воздействия на окружающую среду и еѐ изменений. Карта (на момент
107
составления) дала конкретную и детальную (в пределах возможностей
выбранного масштаба) информацию:
об экологической обстановке в крупных городах России;
об экологическом
состоянии пашен, природных кормовых угодий и
лесов;
о загрязнении поверхностных вод и прилегающих морей;
об экологической опасности разработки месторождений полезных
ископаемых и работы транспорта;
о радиационной обстановке.
На карте показаны: экологический потенциал неизменѐнных человеком
природных ландшафтов
и экологическое состояние элементов изменѐнных
природных систем, а также потенциальная экологическая опасность.
В качестве объектов оценки экологического состояния выбраны
пахотные земли, луга и пастбища, леса, поверхностные воды, морские воды,
атмосферный воздух в городах, горнодобывающие центры, транспортные сети.
Экологические оценки
основывались
на
сочетании
количественных
и
качественных показателей – гигиенических, водохозяйственных и других
нормативах, изменению состояния среды относительно текущего. Для каждого
вида объектов использовались свои методики оценки
состояния и для
построения комплексной эколого-географической карты были построены
вспомогательные экологические карты оценки
состояния
каждого из
перечисленных объектов. На карте нанесены особо охраняемые природные
территории и водные объекты с их основными характеристиками, взятыми из
карт и материалов по этим территориям.
В качестве основных параметров состояния среды в промышленных,
городских территориях и на транспортных сетях использовались следующие
показатели:
промышленное загрязнение атмосферы и вод (объѐм и состав выбросов и
сбросов), - транспортное загрязнение;
радиационная обстановка;
108
плотность населения;
экологическая опасность добываемого сырья и способов еѐ добычи;
естественный потенциал загрязнения атмосферы и самоочищения вод.
В качестве основных показателей состояния сельскохозяйственных
земель использовались следующие:
потеря плодородия почв;
овражность земель;
экологическая опасность систем земледелия;
загрязнение почв пестицидами, радиационное загрязнение почв;
потенциал естественного самоочищения почв.
В
качестве
основных
показателей
состояния
лугов
и
пастбищ
использовались следующие:
степень нарушенности растительного покрова и почв;
пастбищные нагрузки;
загрязнение тяжѐлыми металлами и др.;
естественная устойчивость растительности и почв и способность к
естественному самовосстановлению.
В качестве основных показателей состояния лесов использовались:
степень
нарушенности
рубками,
пожарами,
отдыхом
людей
и
сельскохозяйственным использованием;
устойчивость лесной растительности и способность к естественному
самовосстановлению.
В
качестве
основных
показателей
состояния
водных
объектов
использовались:
промышленное, бытовое и транспортное загрязнение водотоков и
водоѐмов по бассейнам;
водность рек;
способность рек к естественному самоочищению.
109
Природные ландшафты на карте отмечены цветом и дополнительными
цифровыми и буквенными
обозначениями. Все ландшафты разбиты на 4
категории по видам использования земельных угодий:
пахотные земли;
природные кормовые земли;
леса;
неиспользуемые земли.
В свою очередь внутри каждой категории ландшафты разбиты на две
группы – равнинные и горные. Все ландшафты разделены по зональносекторному принципу. Каждый из ландшафтов имеет цифровое и буквенное
обозначение.
Буква
обозначает
принадлежность
ландшафта
к
виду
использования : п – пахотные, к - кормовые, л –лесные. Неиспользуемые земли
(полярно-пустынные
и
арктически-тундровые
на
равнинах;
гольцово-
высокогорные и тундрово-полярные средне и низкогорные) не имеют
буквенных обозначений.
Тип штриховки наложенный на ландшафт говорит об экологическом
состоянии данного ландшафта.
Тип штриховки делит ландшафты пахотных земель по экологическому
состоянию на 4 группы: а) удовлетворительное; б) напряжѐнное; в) тяжѐлое;
г) кризисное.
Тип штриховки делит
лесные ландшафты и ландшафты природных
кормовых земель на 4 группы: а) хорошее; б) удовлетворительное; в) тяжелое;
г) кризисное.
Тип штриховки делит водные объекты по экологическому состоянию на
5 групп: а) относительно чистые; б) умеренно загрязнѐнные; в) загрязнѐнные,
г) грязные, д) чрезвычайно грязные.
Для пахотных земель при отнесении их к той или иной группе по
экологическому состоянию использовались: количественные данные по
относительной площади смытых почв, суммарный индекс пестицидной
нагрузки.
110
Для кормовых угодий при отнесении их к той или иной группе по
экологическому состоянию использовались качественные данные о степени их
нарушѐнности: а) слабая; б) слабая, местами средняя; в) средняя, местами
сильная; г) сильная, местами необратимая.
Для лесов при отнесении их к той или иной группе по экологическому
состоянию использовались: количественные данные по соотношению коренных
и вторичных лесов; способность к естественному восстановлению коренных
лесов на месте вторичных, вырубок и гарей; лесистость; нарушенность
пожарами и рубками; избыточность увлажнения почв.
Специальной
штриховкой
отмечены
территории
загрязнѐнные
радиоактивным цезием - 137 с содержанием более 1 Ku / км2 (в зоне
Чернобыльской катастрофы) [40].
Для водных объектов суши при их отнесении к той или иной группе по
экологическому состоянию использовались количественные данные по индексу
загрязнения поверхностных вод (ИЗВ), степень хозяйственного освоения
водосбросов, усиленность судоходства, радиоактивное загрязнение рек и
речных долин.
Для морской среды при их отнесении к той или иной группе по
экологическому
состоянию
использовалось
значение
содержания
загрязняющих веществ, наличие и увеличение нефтяного загрязнения,
численность микроорганизмов – показателей состояния водных и донных
экосистем.
Для промышленных центров по преобладающим отраслям – источникам
загрязнения
специальными
знаками
указаны
их
принадлежность
по
напряжѐнности экологической обстановки к одной из 5 групп: низкой,
умеренной, повышенной, высокой и очень высокой.
При отнесении
промышленных центров к той или иной группе по экологическому состоянию
использовались количественные данные по индексу загрязнения атмосферы
(ИЗА), состав загрязняющих отраслей с учѐтом рассеивающей способности
атмосферы.
111
Для центров горнодобывающей промышленности специальными знаками
указана их принадлежность по напряженности экологической обстановки к
одной из 5 групп: низкой, умеренной, повышенной, высокой и очень высокой.
При отнесении центров горнодобывающей промышленности к той или иной
группе по экологическому состоянию использовались данные по ядовитости
основного и сопутствующего сырья.
Для транспортно-распределенных пунктов и путей сообщения (железные
и шоссейные дороги) специальными знаками указана их принадлежность по
напряжѐнности экологической обстановки к одной из 3 групп: умеренной,
высокой и очень высокой. При отнесении этих объектов к той или иной группе
по экологическому состоянию использовались данные о грузообороте и
наличии загрязняющих грузов, грузонапряжѐнности.
Для заповедников опасность внешних антропогенных воздействий на
природную среду оценена по трѐх бальной шкале: незначительная, слабая и
повышенная.
На карте специальными
значками указаны места установки морских
буровых платформ; места ядерных испытаний в воздушной и водных средах;
свалки ядерных отходов; районы донного траления; места антропогенного
перемещения грунта (подводные карьеры, свалки грунта, дноуглубительные
работы, сброс пульпы предприятиями горнодобывающей промышленности,
отсыпка пляжей и др.); судоходные каналы на мелководьях с периодическими
дноуглубительными работами;
размещение атомных электростанций с
указанием типа и мощности реактора.
В пояснительной записке к эколого-географической карте для каждого из
показанных зонально-секторных типов природных ландшафтов даются:
показатель биологической эффективности климата;
сумма активных температур;
коэффициент увлажнения (по Н.Н.Иванову);
годовая сумма осадков в мм;
биологическая продуктивность сухого вещества в т/га;
112
Экологический потенциал территорий в большей степени зависит от
ведущих факторов - приток тепла и влагообеспеченности.
Поэтому все
равнинные ландшафты разбиты по экологическому потенциалу на 9 категорий
в зависимости от значений этих двух параметров:
очень низкий с недостатком тепла и избытком влаги;
очень низкой с резким недостатком влаги;
низкий со значительным недостатком тепла и влаг;
низкий со значительным недостатком влаги;
средний с недостатком тепла и избытком влаги;
средний с недостатком влаги;
высокий с некоторым недостатком тепла;
высокий с некоторым недостатком влаги;
очень высокий.
Из 34 типов ландшафтов к 1 группе относятся 4 типа ландшафтов, ко 2 –
1 тип ландшафта, к 3 – 5 типов ландшафтов, к 4 – 3 типа ландшафтов, к 5 – 4
типа ландшафтов, к 6 – 2 типа ландшафтов, к 7 – 7 типов ландшафтов, к 8 – 2
типа ландшафтов, к 9 – 6 типов ландшафтов.
Самый низкий экологический потенциал имеют природные северные
ландшафты: полярно-пустынные, арктотундровые, субарктические тундровые и
субарктические лесотундровые. Самым высоким экологическим потенциалом
обладают
ландшафты:
дальневосточные,
широколиственные
лесостепные
восточно-европейские
восточно-европейские,
и
северные
предкавказские, субтропические лесные причерноморские, влажно-лесные
субтропические причерноморские.
На рис. 19 приведен фрагмент эколого-географической карты России.
113
Рис.19. Фрагмент эколого-географической карты России, М 1: 4.000.000
На врезках к карте в масштабе 1:16.000.000 даны карты обеднения
животного мира и размещения объектов радиационной опасности.
К
эколого-географической
карте
приложена
экологическая
карта
Норильского региона масштаба 1: 500.000 [32]. Этот регион фактически
является одним из регионов экологического бедствия России. Данный масштаб
карты норильского региона позволил внутри двух типов присущих к этой
территории ландшафтов – тундрового, лесного и редколесного выделить и
114
указать 27 типов урочищ с разделением по 4 степеням их нарушенности а) незначительной, б) умеренной, в) сильной, г) катастрофической.
В качестве отнесения урочищ к той или иной степени нарушенности
выбраны: для отнесения к группе а) – наличие признаков угнетѐнности
отдельных растений и небольшое количество больных деревьев, к группе б) –
суховершинность кустарников и угнетѐнность напочвенного покрова с
единичными мертвыми деревьями, к группе в) – значительное уничтожение
кустарников и повреждение надпочвенного покрова с большим числом
мѐртвых и больных деревьев, к группе г) – почти полное уничтожение
кустарников и надпочвенного покрова и полностью мѐртвый лес.
Территория Норильского региона делится на две территории
–
базальтовое плато и террасированная низменная заозѐрная равнина. На плато
расположены 3 группы урочищ – урочища вершинных поверхностей, склонов и
днищ долин. На низменной равнине расположены 3 группы урочищ – урочища
плоских террас, моренной поверхности и болот.
Норильскому региону присущ резко континентальный арктический
климат. Зимние инверсии температуры воздуха, продолжительные штили и
нередкие туманы оказывают отрицательное влияние на экологическую
обстановку в этом районе. Значительные выбросы Норильского медноникелевого комбината создают удушливый смог, от которого частично спасает
редкая ветреная погода. Озеро Пясино является естественным коллектором
всех стоков Норильска и Талнаха. Район обильно заозѐрен и заболочен. По
усиленности индустриального воздействия на природу норильская агломерация
(250 тыс. чел.) занимает одно из первых мест в мире. Выбросы в воздух в виде
сернистого ангидрида, являющие главным отрицательным
веществом
воздействия на природу, в 1991 г. составили 2486 т. Вокруг Норильска в
радиусе 3 - 5 км все составные части ландшафта сильно загрязнены тяжѐлыми
металлами, в особенности соединениями меди, никеля и кобальта. Добыча
полезных ископаемых открытым и подземным способом, формирование
отвалов, шламохранилищ, свалок промышленных и бытовых отходов,
115
строительство и использование дорожных систем и городской инфраструктуры,
движение в летнее время без дорог колесного и гусеничного транспорта
усугубляют экологическую обстановку в этом регионе. Ландшафт региона
сильно нарушен свалками, буровыми площадками, отвалами, карьерами. В
регионе особенно уязвимы урочища с лесной и редколесной растительностью.
Фрагмент ландшафтной карты этого региона приведен на рис. 20.
Рис. 20. Фрагмент ландшафтно – экологической карты района
г. Норильска, М 1:500.000:
Условные обозначения: I. ЛАНДШАФТЫ БАЗАЛЬТОВЫХ ПЛАТО (Норильского и
Путорана)
А. Урочища вершинных поверхностей, в основном на скальных породах,
моделируемые курумо-десерпцией со скелетными почвами: 1-почти голые, с куртинами
мохово-злаковой
растительности,
2-с
арктическими
116
кустарничковыми
тундрами
с
алекториями, 3- с субарктическими кустарничковыми тундрами
с зелеными мхами; Б.
Урочища склонов: а) на скальных породах, моделируемые курумо-десерпцией и местами
солифлюкцией со скелетными, часто грубо-скелетными почвами: 4-крутые (более 240) почти
голые, с куртинами зеленых мхов и кустарничков, 5-крутые и средней крутизны (более 90) с
кустарничковыми тундрами; б) с покровом морены, моделируемые солифлюкцией с
каменистыми суглинистыми почвами, пологие (3-90) и средней крутизны: 6-с ивняковыми
тундрами, 7- с ольховниковыми тундрами, 8- с лиственничными редколесьями, 9- с еловолиственничными лесами; В. Урочища днищ долин на моренных и водно-ледниковых
отложениях, моделируемые солифлюкцией, иногда плоскостным смывом и наледными
процессами, с каменисто-суглинистыми и суглинистыми подрубами, а также склетными
почвами:
10-полого-волнистые
с
ивняковыми
тундрами;
II.
ЛАНДШАФТ
ТЕРРАСИРОВАННОЙ НИЗМЕННОЙ ЗАОЗЕРЕННОЙ РАВНИНЫ. А. Урочища плоских и
бугристых озерных позднеплейстоценовых и раннеголоценовых террас, моделируемые
солифлюкцией и развитием гидролакколитов с оторфованными тундровыми почвами и
подрубами: 13-с кустарничковыми тундрами, 14- с южными субарктическими ивняковыми
тундрами, 15-с ерниковыми тундрами, 17- с лиственничными редколесьями, 18- с еловолиственничными редколесьями, 20- с елово-лисвеннично-березовыми лесами; Б. Урочища
полого-волнистой моренной и плоской водно-ледниковой поверхности, моделируемые
солифлюкцией
и
плоскостным
смывом,
с
тундрово
глеевыми
почвами:
22-
с
кустарничковыми тундрами, 24-с ольховниковыми тундрами; В. Урочища болот: 27кустарничково-осоково-зеленомошные.
117
ГЛАВА 6
КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИЗСЛЕДОВАНИЙ
Карта
–
это
математически
определѐнное,
уменьшенное,
генерализованное изображение поверхности Земли, другого небесного тела или
космического
пространства,
показывающее
расположенные
или
спроецированные на них объекты в принятой системе условных знаков [15].
Карта – уменьшенное, обобщѐнное изображение поверхности Земли,
других небесных тел или небесной сферы, построенное по математическому
закону на плоскости и показывающее посредством условных знаков
размещение и свойства объектов, связанных с этими поверхностями.
(Международный словарь технических терминов по картографии, 1973). Карта
состоит
из
картографического
изображения,
легенды
и
зарамочного
оформления. Картографическое изображение является основным компонентом
карты и содержит совокупность сведений об объектах и явлениях, их
размещении, свойствах, взаимосвязях, динамике. Легенда – это система
условных обозначений и текстовых пояснений к ним. Для топографических
карт разработаны и стандартизированы таблицы условных знаков. На
большинстве тематических карт условные обозначения не унифицированы и
обычно размещаются на самом листе карты. Зарамочное оформление может
содержать диаграммы, графики, карты-врезки, справочные данные и др.
Математический закон построения карты – это применение специальных
картографических
проекций,
позволяющих
перейти
от
сферической
поверхности Земли к плоскости карты. Генерализация изображения – это отбор
и обобщение изображаемых объектов.
В зависимости от территориального уровня объекта карты делятся на
глобальные (весь земной шар), континентальные (отдельные континенты),
национальные (отдельные страны), региональные (отдельные области и другие
подобные
образования внутри страны), муниципальные. Каждому уровню
соответствуют карты своего масштаба, который определяется удобством
118
обращения с картографической информацией и требуемой детализацией
изучаемых явлений и процессов. Понятно, что масштаб соответствующей
карты тесным образом связан с разрешающей способностью карты. Так, для
карт на бумажной основе разрешающая способность составляет около 0,1 мм на
листе карты. Для цифровых карт разрешающая способность зависит от метода
цифрования
и
разрешающей
способности
по
поверхности
исходной
информации (например, космического или аэроснимка, по которым строилась
данная карта данного масштаба).
Координатные системы. Для построения карт используются разные
глобальные координатные системы, которые позволяют
сферическую
поверхность Земли представить в виде плоского изображения на листах карты.
Эти же координатные системы также используются для определения координат
неподвижных
навигационного
и
движущихся
объектов
позиционирования,
когда
с
применением
определяется
системы
собственное
местоположение объекта, либо местоположение контролируемого объекта. В
настоящее время используются две глобальные координатные системы ПЗ-90
(Параметры Земли 90, Россия) и WGS-84 (World Geodetic System,США).
Эти системы базируются на различных параметрах поверхности Земли земного геоида, замененного более простой формой эллипсоида вращения –
геометрического тела, которое образуется при вращении эллипса вокруг его
малой оси (рис. 21). В 1800 г. французским астрономом Ж. Деламбром
параметры земного эллипсоида были определены как: размер большой полуоси
– 6 375 653 м, полярное сжатие – 1/334. Основные геометрические параметры
некоторых эллипсоидов Земли приведены в табл. 3.
119
Рис. 21. Меридиональное сечение геоида и земного эллипсоида по экватору
Таблица 3.
Параметры эллипсоидов Земли
Параметры
Большая полуось
эллипсоида
Полярное сжатие
Площадь
поверхности
ПЗ-90
WGS-84
Красовского
6 378 136 м
6 378 137 м
6 378 245м
1/298,257 893 303
1/298,257 223 563
1/298,3
510 065 622
510 065 464
510 083 059
Эллипсоиды ПЗ-90 и
WGS-84 используются в качестве основы для
решения глобальных геодезических и картографических работ, например, таких
как
глобальная
навигационной
система
навигационного
спутниковой
системе
координатная система WGS-84, а в
GPS
позиционирования.
используется
Так,
в
глобальная
навигационной спутниковой системе
ГЛОНАСС – ПЗ-90.
В пределах отдельной страны или региона обычно используются так
называемые референтные системы, характеристики которых наиболее близко
соответствуют поверхности отдельной страны или региона. При этом
характеристики референтных систем рассчитываются относительно среднего
уровня Мирового океана, т.е. не учитывают местные высоты географических
объектов.
120
Так, для территории России используется референц-эллипсоид Ф.
Красовского, который наиболее близко описывает поверхность России и стран
СНГ. На базе референц-эллипсоида Ф. Красовского в СССР была создана
прямоугольная система координат 1942 года (СК-42), а в России в 1995 году
была создана уточнѐнная система координат СК-95, которая с 1 июля 2002 г. В
обеих координатных системах за нуль пункт приняты координаты Пулковской
астрономической обсерватории Российской академии наук. Для перехода из
одной системы пространственных координат к другой используются данные
табл.4, в которой даются линейные и угловые параметры перехода.
Таблица 4
Таблица переходов от одной координатной системы к другой
Направление
перехода
Линейные элементы, м
Угловые
элементы, ”
ωy
∆X
∆Y
∆Z
ωx
От ПЗ-90
к СК-95
-25,90
+130,94
+ 81,76
0
0
0
От ПЗ-90
к WGS-84
0
0
+1
0
0
- 0,2
-25
+ 141
+ 80
0
0,35
0,66
От ПЗ-90 - к СК-42
ωz
При вычислении координат спутников, работающих в системах GPS и
ГЛОНАСС,
используются
и
вычислении
координат
пространственные
наземных
прямоугольные
приѐмников
систем
геоцентрические
экваториальные координаты, начало которых находится в центре масс Земли,
одной из координатных осей служит ось вращения Земли, а две других лежат в
плоскости экватора. При этом для определения положения приѐмника на Земле
служит система координат,
фиксированная в теле Земли (Земная система
координат), а для определения движения спутника в космическом пространстве
– инерциальная система, фиксированная в пространстве. Положение любой
точки на поверхности земного эллипсоида определяется широтой
(В) и
долготой (L) (в некоторых изданиях широту обозначают знаком - θ, а долготу –
знаком - λ).
121
В этой системе ось Z направлена из центра масс Земли в направлении оси
вращения, т.е. в направлении земного Северного полюса, ось Х – в плоскости
экватора параллельно начальному Гринвичскому меридиану, ось Y –
перпендикулярно осям Z и Х на восток (рис. 22). В связи с тем, что Северный и
Южный полюса изменяют свое положение на земной поверхности за счѐт
сложного движения с амплитудой около 12 м и с периодом около 430 суток, а
также и за счѐт суточных круговых приливных движений с амплитудой около
1 м., истинные координаты неподвижной точки на поверхности Земли являются
непостоянными. Для получения фиксированной на теле Земли системы
координат принято направление оси Х относить к положению Условного
земного Северного полюса, координаты которого относятся к среднему его
положению за период 1900 - 1905 г.г. Это так называемая условная или
фиксированная
земная
система
координат,
в
которой
строятся
картографические системы объектов на поверхности Земли.
Рис. 22. Земная система координат
Для описания движения навигационных искусственных спутников Земли
используется ориентированная в пространстве геоцентрическая (инерциальная)
система координат. Ось Z направлена из центра тяжести Земли по еѐ оси
вращения, ось Х – в точку весеннего равноденствия, расположенную в
122
пересечении экватора с эклиптикой, ось Y – ортогональна к двум другим осям,
лежит в плоскости эклиптики и дополняет систему координат до правой
(рис.23).
Рис. 23. Геоцентрическая инерциальная система координат
Так как ось вращения Земли колеблется с периодом 25729 лет, т.е.
описывает конус вокруг нормали к плоскости эклиптики,
а также на этот
процесс накладываются и колебания оси вращения Земли с периодом 18,6 лет
(нутация), то это вызывает изменение наклона плоскости экватора в среднем на
50,3“ в год, что приводит к непрерывному изменению направления
координатных осей Х, Y. Поэтому в навигационном сообщении, передаваемом
спутниками системы
определить
GPS, используется звѐздное время, что позволяет
фиксированные
земные
координаты
спутников
по
их
инерциальным координатам. В навигационном сообщении спутников системы
ГЛОНАСС учтено звѐздное время, поэтому координаты спутников сразу
вычисляются в земной системе координат.
При проецировании поверхности земного эллипсоида на плоскость карты
возникают искажения длин, площадей, углов и/или форм географических
объектов.
123
По характеру искажений проекции делятся на равновеликие (не
искажаются формы площадей объектов), равноугольные (не искажаются углы и
формы объектов), равнопромежуточные (масштаб по одному из главных
направлений - меридианам или параллелям постоянен). В зависимости от вида
вспомогательной поверхности при переходе от эллипсоида к плоскости карты
проекции делятся на цилиндрические, конические, азимутальные и др. На
картах, построенных в этих проекциях координатные сетки (меридианов и
параллелей) будут иметь разный вид.
Топографические карты. Большинство топографических карт России
издаются в поперечно-цилиндрической проекции Гаусса-Крюгера, а в США и
многих странах Мира – в универсальной поперечно-цилиндрической проекции
Меркатора. В проекции Гаусса-Крюгера без искажения изображается только
осевой (центральный) меридиан листа карты. По мере удаления от осевого
меридиана
искажения
масштаба
возрастают.
Вне
осевого
меридиана
территория малых участков сохраняют свои формы. Для сохранения малыми
искажения масштаба на листах карты изображают территорию с шириной по
долготе не более 6 градусов. В России за единицу разграфки (нарезки)
топографических карт принята карта масштаба
представляет
собой
трапецию,
которая
1:000 000. Любой еѐ лист
ограничена
меридианами,
проведѐнными через 6 градусов, и параллелями, проведѐнными через 4 градуса.
Лист карты масштаба 1: 500.000 имеет размеры: 3 градуса по долготе и 2
градуса по широте. Листы карт более крупных масштабов имеют меньшие
размеры по широте и долготе в градусном исчислении. Листу карты масштаба
1: 1.000.000 соответствуют 4 листа карты масштаба 1: 500.000, 36 листов карты
масштаба 1:200 000 и 144 листа карты масштаба 1:100 000.(по 12 листов карты
по широте и 12 листов карты по долготе с соответствующим уменьшением
«градусного» исчисления в 12 раз по сравнению с полем карты масштаба 1:
1.000.000) [28].
Территории, простирающиеся по широте, делят на координатные зоны.
На картах, построенных в системе
Гаусса-Крюгера, в виде прямой линии
124
изображаются только линия экватора и ортогональная к ней линия осевого
меридиана. В этой системе началом координат является точка пересечения
экватора и осевого меридиана. Остальные параллели и меридианы на листах
карты изображаются в виде кривых линий (см. рис. 24).
Рис 24. Координатные линии в проекции Гаусса-Крюгера
С системой разграфки связана номенклатура карт, т.е. система обозначения
в многолистных картах. Так, например, г. Москва
на картах масштаба
1:1 000 000 находится на листе N–37, на картах масштаба 1 500 000 – на листе
N–37-А, на листе карт масштаба 1::200 000 – на листе N–37-II. Карты
выпускаются в виде аналоговых (на бумажных носителях) и цифровых
(электронных) - на
машинных носителях. Последние используются в
геоинформационных системах и
при компьютерном разборе результатов
различных исследований свойств земной поверхности,
в том числе и при
проведении ландшафтно-экологического дешифрирования земных территорий.
Для детального изучения ландшафтных характеристик наиболее приемлемы
карты масштаба 1:100 000 и крупнее. Пример фрагмента аналоговой карты
масштаба 1: 100 000 приведен на рис. 25.
125
Наряду с этими видами карт
используются так называемые фотокарты, на которых координатная сетка,
горизонтали и/или тематическое содержание совмещены с космическим или
аэроизображением
ортогональную
поверхности.
проекцию
При
(например,
преобразовании
Гаусса-Крюгера)
фотокарты
эти
называют ортофотокартами.
Рис. 25. Фрагмент топографической карты масштаба
1:100 000
126
в
фотокарты
ГЛАВА 7
ПРИМЕНЕНИЕ НАЗЕМНОГО НАВИГАЦИОННОГО
ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ В ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИХ
ИЗСЛЕДОВАНИЯХ
Суть
метода
заключается
в
навигационного
следующем:
спутникового
летящие
искусственные спутники Земли
по
строго
позиционирования
заданным
орбитам
(ИСЗ), мгновенные координаты которых
известны с большой точностью, непрерывно излучают радиосигналы,
регистрируемые специальными наземными приѐмниками. Это позволяет
измерять расстояния (дальности) от приѐмника до спутников и определять
географические координаты (местоположение) наземного приемника или
приращение координат между двумя приѐмниками. Для определения своего
местоположения в системе земных географических координат необходимо
измерять
одновременно
искусственных
спутников
расстояния
Земли.
до
При
нескольких
этом
(не
мгновенные
менее
трѐх)
координаты
искусственных спутников должны быть автоматически преобразованы в туже
систему земных географических координат. При определении дальности от
наземного приѐмника до трѐх ИСЗ С1, С2 и С3 (R1, R2 ,R3) то из них как из
центров строятся три сферы соответствующих радиусов. Точкой пересечения
этих сфер (засечкой) и будет пространственная точка нахождения наземного
приѐмника. Это трѐхмерный случай определения местоположения приѐмника с
координатами X, Y, Z. (см. рис. 26).
127
Рис. 26. Пространственная схема определения местоположения объекта при
приеме сигналов от трех спутников [37]
Так как приѐмник в нашем случае расположен на поверхности, для
которой координата Z отсутствует, то методом трѐх засечек будут определены
координаты В (широта) и L (долгота) на земной сфере, проходящей через пункт
размещения приѐмника.
Для определения расстояния между искусственным
спутником (ИСЗ), являющимся источником измерительного сигнала,
наземным
приѐмником
измеряется
время
запаздывания
и
излученного
спутникового сигнала при распространении от ИСЗ до наземного приѐмника.
Пересчѐт времени запаздывания сигнала в дальность до ИСЗ производится с
учѐтом скорости распространения электромагнитных колебаний в атмосфере
Земли, равной с = 299 792 458 м/с, что равно скорости распространения
электромагнитных колебаний в вакууме (с0= 299 792 458 ±1,2 м/с).
Дальность
до ИСЗ в процессе позиционирования измеряется двумя методами – кодовым и
фазовым. Дальномерные коды
одновременно синхронно генерируются на
спутнике и в наземном приѐмнике. Принятый в приѐмнике код спутника
запаздывает по отношению к коду приѐмника на время, пропорциональное
расстоянию до спутника. Сдвигая по времени,
принятый код спутника с
внутренним кодом приѐмника до обнаружения их сильной корреляции и
определяя автоматически эту временную «сдвижку» в наземном приѐмнике
128
определяется дальность до соответствующего спутника. При измерении
кодовым методом дальности до ИСЗ используется одночастотный приѐм
сигналов ИСЗ, для измерения фазовым методом, который позволяет получить
более точное определение координат наземного приѐмника, используется
двухчастотный приѐм когерентных сигналов ИСЗ. Для согласования бортового
и наземного дальномерных кодов используется сложная система временного
согласования бортового передатчика навигационной системы и наземного
навигационного приѐмника. Для этого на борту ИСЗ устанавливается
высокоточный образец времени – так называемый водородный стандарт
частоты и времени, который генерирует сигнал опорной частоты с суточной
нестабильностью 10-14-10-15, который используется для формирования двух
когерентных несущих частот бортового передатчика, а в наземных приѐмниках
устанавливается система кварцевой устойчивости собственного времени с
суточной нестабильностью 10-9. Так как временная нестабильность внутреннего
дальномерного кода значительно хуже, чем нестабильность дальномерного
кода бортового передатчика, то при временном совмещении в приѐмнике кода
передатчика и собственного кода приѐмника будет измеряться не дальность до
ИСЗ, а псевдодальность, отличающаяся от истинной дальности на величину
временной нестабильности собственного кода приѐмника.
Если отсчѐты времени запаздывания радиосигналов от разных спутников
производятся одновременно, то отличие псевдодальности от фактических
дальностей до любого спутника будет одинаково и еѐ можно исключить при
введении его в уравнение дальности. Для правильного вычисления координат
наземного приѐмника в плоской задаче надо измерять пвевдодальности до 3-х
спутников с известными мгновенными координатами, а при пространственной
задаче – до четырѐх спутников. Одновременное измерение расстояний по
величинам запаздывания сигналов от нескольких спутников с известными
мгновенными координатами позволяет вычислить не только координаты
наземного приѐмника, но и
ошибку часов приѐмника. Излучаемые ИСЗ
сигналы на двух когерентных несущих частотах, сформированных от сигнала
129
опорной частоты бортового стандарта частоты и времени, модулированы
дальномерным
кодом
и
навигационным
сообщением.
Навигационное
сообщение является файлом данных в двоичном коде и содержит оперативную
и неоперативную информацию. К оперативной информации относятся
элементы орбиты, позволяющие вычислить его мгновенные пространственные
координаты, ошибки бортовых часов спутника и данные о техническом
состоянии навигационной аппаратуры ИСЗ. К неоперативной информации
относятся данные об орбитах всей спутниковой группировки, ионосферные
поправки и данные о техническом состоянии аппаратуры.
В навигационных системах ГЛОНАСС и NAVSTAR GPS используются
два вида дальномерного кода: грубый (доступный для широкого круга
потребителей)
и
точный
(доступный
ведомствами
потребителям).
разнесенных
частотах
распространении
позиционирования
Двух
позволяет
сигнала от
работают
ИСЗ
в
только
частотный
учесть
к
разрешенным
приѐм
на
ионосферную
военными
значительно
ошибку
наземному приемнику.
двух
режимах
-
при
Системы
автономный
и
дифферециальный.
В автономном режиме наблюдатель работает с одним навигационным
приѐмником и принимает навигационные сигналы только на одной частоте
минимум от трѐх спутников и определяет свое местонахождение независимо от
каких-либо других измерений. Дальность до ИСЗ измеряется кодовым методом.
Этот способ самый простой, но на погрешность измерений оказывают
нестабильность частот и сдвиги шкал времени на борту ИСЗ и в наземном
приѐмнике,
погрешности
в
координатах
спутников,
ионосферные
и
тропосферные задержки сигналов. Для ослабления влияния атмосферы сигналы
принимают при углах возвышения более 10-15 градусов. Предельная точность
(максимальная погрешность) определения местоположения этим методом
оценивается в ± 15-20 м. ( СКО ≈ 7 м). Для повышения точности определения
своего местоположения необходимы продолжительные
наблюдения.
130
(до 10-15 м
̃ инут)
Дифференциальный режим
требует выполнение измерений кодовым
методом одновременно двумя приѐмниками. При этом один приѐмник ставят в
пункте с известными координатами (базовая точка), другой – подвижный
размещают в определяемой точке. Так как координаты базовой точки известны,
то большая часть ошибок может быть исключена. Задержки сигналов в
приѐмнике определяются тем же методом, что и в автономном режиме при
наблюдении четырѐх и более спутников. Дифференциальные исправления
используют и при проведении фазовых измерений. При этом точность
определения местоположения повышается до величины 1-5 см.
Наряду с кодовыми измерениями при навигационном позиционировании
используется и фазовый режим измерений координат. Фазовый метод
позволяет определить местоположение объекта значительно точнее, чем
кодовый метод, который используется в компактных наземных навигационных
приѐмниках. Этот метод использует измерение на несущей частоте. Так как
фаза высокочастотного сигнала изменяется пропорционально времени, то фаза
опорного сигнала, выработанного в наземном приѐмнике, будет отличаться от
фазы принятого сигнала. Так как изменение расстояния до спутника в одну
длину волны соответствует изменению на один период (3600
по фазе), то
результат измерения разности фаз принятых и местных высокочастотных
колебаний будет состоять из целого числа циклов и дробной их части. Так как
при фазовом методе закрепляется только дробная часть, то возникают
существенные трудности исключения неоднозначности измерения дальности и
требуют дополнительных мер для разрешения этой неоднозначности. При
длине волны радиосигнала спутника около 20 см
ошибка относительных
фазовых измерений будет равно доли этого отрезка, т.е. порядка 5-10 см.
Навигационные системы позиционирования состоят из трѐх подсистем:
наземной, бортовой и пользовательской.
Наземная подсистема выполняет определение параметров орбит и
поправок бортовых часов, закладку навигационной информации и контроль
функционирования всей системы. Наземные станции слежения непрерывно
131
измеряют псевдорасстояния до всех ИСЗ системы, учитывают ионосферные и
метеорологические поправки. Эти данные передаются в главный наземный
центр системы, где вычисляются точные параметры орбит и ошибки бортовых
часов, которые используются при закладке на борт ИСЗ навигационной
информации. Бортовая подсистема состоит из бортового навигационного
комплекса, включающего приѐмник системы управления передающим блоком,
водородного стандарта частоты и времени, блока формирования навигационной
информации и блока передатчиков с соответствующими антеннами.
Подсистема пользователей представляет собой множество средств,
выполняющих приѐм информации с ИСЗ, измерение параметров и определение
координат пользователей на поверхности Земли, в воздухе и в космическом
пространстве. Схема навигационной системы космического позиционирования
показана на рис. 27.
Рис. 27. Схема навигационной космической системы: ЦУС – центр
управления системой; П – навигационный приѐмник
132
В настоящее время в отечественной и мировой практике нашли наиболее
широкое применение две системы точного спутникового навигационного
определения местоположения объекта на поверхности Земли: отечественная –
ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система) и американская NAVSTAR GPS (Navigation Satellite Global Positioning System) - глобальная
спутниковая система позиционирования).
Обе из этих систем состоят из трѐх блоков: системы искусственных
спутников Земли, наземной системы управления и системой пользователей
информацией. Конфигурации и технические характеристики одноимѐнных
блоков этих систем различны. Указанные навигационные системы имели своих
предшественников и явились результатом разбора и практики предшествующих
навигационных систем позиционирования.
Спутниковая навигационная система NAVSTAR GPS. Более полное
название этой системы «Сетевая спутниковая радионавигационная система
(ССРНС) связано с американской разработкой GPS NAVSTAR (Global
Positioning System Navigation Satellite with Time and Ranging). Программа GPS
NAVSTAR разработана и осуществлена фирмой Rockwell. К 1993 г. система
была
выведена
на
проектную
мощность.
Система
GPS
использует
инерциальную систему координат WGS-84.
Система включает 24 искусственных спутников Земли, вращающихся по 6
близким к круговым орбитам на средней высоте 20,145 тыс. км с периодом
обращения 11ч 57м 58,3с и наклонением 55 0 (см. рис. 28). При этом в любом
месте Земли обеспечивается одновременная видимость на высоте более 15 0 от 4
до 11 спутников. Орбиты ИСЗ NAVSTAR расположены таким образом, что,
имея GРS-приѐмник, почти на всей территории Земли (примерно до 80-х
градусов широт),
в течение всех 24 ч можно определить собственное
местоположение.
133
Рис. 28. Схема расположения спутников GPS NAVSTAR
Спутники излучают когерентные сигналы на двух частотах F1 =1575,42
МГц и F2 =1227,60 МГц, модулированные двоичными кодами. Каждый из этих
сигналов содержат дальномерный код и навигационное сообщение. Каждый
спутник излучает свой код. На частоте F1 дальномерный код состоит из кода
свободного доступа (С/А – clear acquisition ) и точного кода (Р - protected) . На
частоте F2 дальномерный код состоит из точного кода (Р - protected). Код
свободного доступа (С/А) всегда доступен всем пользователям, а доступ к
точному коду (Р - protected) ограничен Министерством Обороны США.
Использование одночастотного навигационного сигнала только на частоте F1
понижает точность определения местоположения более чем на порядок по
сравнению
с
одновременным
двухчастотным
приѐмом
сигналов
от
навигационных спутников и использованием точного кода. Навигационное
сообщение излучается одновременно с кодовым сообщением и повторяется
каждые
30
с.
неоперативную
Навигационное
информацию.
К
сообщение
оперативной
содержит
оперативную
информации
и
относятся
параметры элементов орбиты, поправки к бортовым часам спутника и др. К
неоперативной – ионосферные поправки, данные о техническом состоянии
аппаратуры спутника и др. Наземный мобильный приѐмник спутниковых
134
сигналов, связывающий свое положение с расположением в околоземном
пространстве навигационных спутников, использует кварцевые генераторы в
качестве датчиков частоты и времени. Использование датчика
наземном
приѐмнике
позволяет
грубо
определить
времени в
запаздывание
навигационного сигнала спутника между его излучением и поступление на
вход наземного мобильного приѐмника, т.е. грубого значения расстояния
между конкретным спутником и наземным навигационным приѐмником (так
называемого псевдорасстояния). Одновременное измерение псевдорасстояний
до нескольких спутников с известными координатами позволяет более точно
вычислить координаты наземного приѐмника и ошибку часов наземного
приѐмника на момент измерений. Большинство существующих наземных
приѐмников работают в кодовом режиме. Двоичный код свободного доступа
является цикличным, т.е. на каждом шаге первая цифра кода переносится в его
конец, а через число шагов, равном длине кода, его вид повторяется. Код
уникален для каждого спутника. Длина кода С/А равна 123 битам и полный
цикл занимает время около миллисекунды.
Уникальность кода позволяет при
приѐме
каким
сигналов
идентифицировать,
с
конкретным
спутником
установлена радиосвязь. Для надежности определения коды разных спутников
не коррелированны. Частота изменения кода равна 1 МГц, т.е. одному
временному интервалу изменения кода соответствует отрезок расстояния в 300
м. Точный код Р формируется из двух кодов Х1 и Х2 . Частота изменения кода
Р равна 10,23 МГц, т.е частоте опорного бортового генератора времени и
частоты. Полный цикл изменения кода Р составляет 266,4 суток. Код Р
одинаков для всех спутников, но каждый спутник использует из него свой
недельный фрагмент. Длительность кода Х1 точно, а кода Х2 приблизительно
равны 1,5 с. Частота изменения кода Р равна 100 МГц, т.е. одному временному
промежутку изменения кода соответствует отрезок расстояния в 30 м. Поэтому
измерения с помощью кодов Р точнее примерно на порядок, чем измерения с
помощью кодов С/А. Коды С/А и Р стартуют одновременно в начале каждой
недели. Навигационное сообщение передаѐтся в виде кадра ѐмкостью по 1500
135
бит. Кадр передаѐтся за 30 с и содержит 50 слов. Оперативная информация
передаѐтся за время одного кадра, а вся неоперативная информация - за 25
кадров, т.е. за 12,5 мин. Кадры навигационного сообщения стартуют
одновременно с кодами и повторяются непрерывно. Наземный навигационный
приѐмник имеет до 24 каналов, каждый из которых удерживает контакт с одним
спутником. С использованием
генератора
с кварцевой устойчивостью
формируются частоты F1 и F2 (в одночастотном приѐмнике только F1)) и копии
кодовых последовательностей С/А и Р. Частота F1 модулируется кодом С/А.
Полученный сигнал (образец) сравнивается с принятым сигналом на частоте F1 .
Сигнал образца и принятый смещаются во времени друг относительно друга,
добиваясь их наибольшего совпадения. Это смещение соответствует времени
распространения сигнала от антенны спутника до антенны наземного
приѐмника. Сигналы несущих частот принятого и образцового сигналов
сравниваются по фазе, и определяется их сдвиг по фазе. Этот сдвиг по фазе
умноженный на длину волны используется при фазовом методе определения
псевдорасстояний. В двухчастотном приѐмнике кодовые и фазовые измерения
выполняются и на частоте F2. Точность выполнения при кодовых измерениях
равна примерно 1% временного промежутка, а при фазовых – 1% фазового
цикла. Т.е точность отсчѐта псевдорасстояний по кодам С/а и Р составляет
соответственно метры и доли метров, а линейных равнозначных измеренных
фаз – сантиметры и доли мм.
Спутниковая навигационная система ГЛОНАСС. Система включает 24
искусственных спутников Земли, вращающихся по 3 близким к круговым
орбитам на средней высоте 19,1 тыс. км с периодом обращения 11ч 15м 44с и
наклонением 64,8 0. Также как и в системе GPS каждый спутник излучает
одновременно когерентные сигналы на двух частотах F1 и F2., но в отличие от
системы GPS используется не кодовое, а частотное разделение сигналов от
разных спутников. Каждому спутнику присваивается свой номер К (К = 1-24).
При этом частоты излучения спутников определяются в виде:
F1 = F10 + К. ∆ F1
136
F2 = F 20 + К. ∆ F2 ,
где F10 = 1602 МГц, F20 = 1246 МГц, ∆ F1 = 562,5 кГц,
∆ F2 = 437,5 кГц.
Сигнал с частотой F1 модулирован дальномерными кодами стандартной и
высокой точности и навигационным сообщением. Сигнал
с частотой F2
модулирован дальномерным кодом высокой точности и навигационным
сообщением. Доступ к коду высокой точности ограничен Министерством
Обороны России. Использование одночастотного навигационного сигнала
частоты F1 понижает точность определения местоположения более чем на
порядок по сравнению с одновременным двухчастотным приѐмом сигналов от
навигационных
спутников.
Навигационное
сообщение
излучается
одновременно с кодовым сообщением. Навигационное сообщение содержит
оперативную и неоперативную информацию. Оперативная информация
обновляется через каждые 15 мин. К оперативной информации
относятся
координаты спутника, поправки к бортовым часам спутника, три составляющие
скорости и ускорения спутника и др. К неоперативной – параметры орбит
спутника, его номер в системе, данные о техническом состоянии аппаратуры
спутника и др. Система ГЛОНАСС использует Земную систему координат ПЗ90.
Промышленность разных стран выпускает наземные навигационные
приѐмники для использования только в системе GPS или для использования
только в системе ГЛОНАСС. Ряд предприятий выпускает приѐмники,
одновременно работающие в обеих системах, что позволяет повысить точность
определения местоположения наземного навигационного приѐмника.
Применение навигационных приѐмников при проведении ландшафтноэкологических исследований. Проведение ландшафтных и экологических
исследований
территорий
с
различным
назначением
(жилые,
сельскохозяйственные, промышленные, транспортные и т.п.) требует для
наилучшего представления и понимания ситуации на изучаемой территории
построение изображения территории с помощью полученной видимой и
137
инструментальной информации в виде одной или комплекта совпадающих по
пространству и желательно по масштабу тематических карт.
В ряде случаев (например, при ограниченном превышении допустимых
значений одним или группой исследуемых параметров окружающей среды)
требуется обязательное картографирование этих параметров с указанием
конкретных мест или объектов на исследуемой территории.
При проведении
ландшафтно-экологического картографирования природно-территориальных
объектов (ПТК) с использованием материалов аэрокосмической съѐмки и
наземных измерений привязка к выбранной наземной картографической
системе необходима как для аэрокосмических снимков, так и для материалов
наземных обследований. Только в этом случае возможно построение системы
наземных тематических карт и определение распределения параметров качества
окружающей среды по территории природно-территориальных комплексов.
Базой для привязки материалов аэрокосмической съѐмки к изучаемой
территории обычно служит топографическая карта требуемого масштаба. Этот
масштаб
определяется
по
необходимой
пространственной
детальности
обследуемой территории. Так, при проведении обследований характеристик
растительности и почвы в большинстве случаев используются выделы
размером 20 х 20 м., что требует использование для их привязки к территории
карт масштаба не хуже 1:5000 - 1:10.000. Получение топографических карт на
большие территории такого масштаба является очень сложной технической
задачей. Эта сложность в настоящее время в современных системах
дистанционного зондирования решается с помощью введения так называемой
пояснительной документации к кадрам космической или авиационной
цифровой съѐмки - данных по ориентированию съѐмочной аппаратуры
относительно земной поверхности в момент съѐмки и земных координат центра
и
углов
каждого
кадра
с
использованием
системы
навигационного
позиционирования. Космическая пояснительная документация, включающая
также и данные внутреннего ориентирования снимка, формируется на борту
ИСЗ одновременно с построчной цифровой съѐмкой
138
подстилающей
поверхности и передаѐтся вместе с изобразительной информацией в сеансах
связи с природно-ресурсным ИСЗ.
В
этом
случае,
используя
специальные
программные продукты,
появляется возможность привязать космический или авиационный цифровой
снимок к определенной системе земных координат и с использованием
указанных
программных
процедур
получить
наложенную
на
снимок
координатную сетку, а также преобразовать снимок в требуемый масштаб,
наибольшее значение которого ограничено размером пикселя изображения на
земной поверхности.
В
случае
отсутствия
данных
внутреннего
ориентирования
аэрокосмического снимка (старые не цифровые съѐмки подстилающей
поверхности) уточнение съѐмочного масштаба и привязка его к территории
осуществляется по опорным точкам на снимке, располагаемым по возможности
по большей части поля снимка, и полевых определений действительных
координат этих точек с помощью навигационных приѐмников.
С использованием данных навигационного позиционирования снимок с
помощью программных средств может быть преобразован в карту или план
нужного
масштаба
с
учетом
ограничений,
определяемых
точностью
навигационного позиционирования и разрешающей способностью аэро- или
космоснимка.
Использование данных наземного позиционирования необходимо для
привязки материалов наземных измерений к карте или плану территории
природно-территориального комплекса, построенному на базе материалов
аэрокосмической съѐмки. Данные такой координатной привязки впоследствии
используются при построении карты распределения измеряемого параметра
или построения соответствующих изолиний при достаточно
большом
количестве точек измерения.
Особое значение определения местоположения измерительного прибора
имеет место при разновременном проведении наземных измерений различных
параметров, которые являются по своей сути точечными и координаты которых
139
необходимо зафиксировать для дальнейшей обработки и представления их в
виде совмещенных по поверхности комплекта тематических карт.
В ряде случаев необходимо проводить повторные наземные измерения
ряда параметров в одних и тех же точках. Поэтому при проведении наземных
обследований территорий с помощью навигационного приѐмника
140
ГЛАВА 8
ПОЛУЧЕНИЕ СВЕДЕНИЙ О ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
ЗЕМНЫХ ПОКРОВОВ АЭРОКОСМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
Технические средства дистанционных исследований земной поверхности
являются совокупностью компонентов:
систем регистрации сведений об исследуемом объекте на земной
поверхности и передачи еѐ в место приѐма;
носителей аппаратуры регистрации;
средств обработки получаемой информации.
Процесс получения изображений земной поверхности состоит из
следующих этапов:
обнаружение и формирование потока электромагнитного излучения от
земной
поверхности
в
определѐнном
частотном
диапазоне
требуемой
пространственной формы в приѐмном устройстве бортового прибора;
запись принятых сигналов, в сочетании формирующих изображение
земной поверхности;
хранение принятых изображений;
передача изображений на наземный пункт приѐма и далее в место их
обработки;
преобразование
изображений в вид, удобный для распознавания
и
разбора.
Системы обнаружения и записи можно разделить на следующие группы:
фотографические системы с записью на фотоплѐнку;
фотографические системы с цифровой записью;
телевизионные системы;
системы с электромеханическим сканированием;
системы с электронным сканированием;
СВЧ-радиометрическая съѐмка;
радиолокационная съѐмка методом бокового обзора;
радиолокационная съѐмка с синтезом апертуры;
141
лазерная съѐмка;
радиационная съѐмка.
Вышеуказанные системы используют в качестве источника информации
либо отражѐнное земной поверхностью солнечное излучение и собственное
излучение земной поверхности
(фото, телевизионная, сканерная и СВЧ-
радиометрическая съѐмки), либо деятельный отраженный или рассеянный
сигнал (радиолокационная и лазерная съѐмки). Первую группу называют
иногда бездеятельной (пассивной) съѐмкой, вторую – деятельной (активной).
Гамма и лазерное излучение значительно ослабляется в нижней части земной
атмосферы. Поэтому эти виды дистанционных съѐмок земной поверхности
используются только с низколетающих аппаратов (мотодельтаплан, вертолет)
и мы эти виды съѐмок рассматривать не будем.
Основная часть энергии излучения Солнца находится в спектральном
диапазоне с длинами волн 0,2-5 мкм с наибольшей энергией в зелѐном
диапазоне (λ = 500 нм). До поверхности Земли из-за рассеяния и поглощения в
атмосфере доходит не всѐ излучение. Поэтому результативность бездеятельных
(пассивных) видов съѐмки поверхности Земли с летательных аппаратов
(мотодельтаплан, вертолѐт, низколетающий самолѐт, высотный самолѐт,
воздушный
шар,
дирижабль,
искусственный спутник Земли)
автоматический
или
пилотируемый
зависит от выбора частотно-спектрального
диапазона. Участок электромагнитного спектра, используемый в современной
технике показан на рис. 29.
142
Рис. 29. Участки электромагнитного спектра и окна «прозрачности» земной
атмосферы [18]
При
проведении
аэрокосмических
съѐмок
земной
поверхности
используют видимый (длины волн λ = 390-800 нм), ближний инфракрасный (λ
= 0,8-1,5 мкм), средний инфракрасный (λ = 1,5-3 мкм), дальний инфракрасный
(тепловой) (λ более 3 мкм) и радио (λ = 0,8-100 см) диапазоны [3].
В коротковолновой области (длина волны - λ
короче 290 нм -
ультрафиолетовый диапазон) атмосфера практически непрозрачна, а в
интервале 290-400 нм атмосфера оказывает существенное ослабляющее
влияние. В видимом диапазоне (390-800 нм) пропускание атмосферы высокое.
Водяной пар, углекислый газ, озон обладают полосами поглощения в области
перехода от видимого к инфракрасному (ИК) диапазону и в инфракрасном
диапазоне, что вызывает уменьшение пропускания атмосферы в этих участках
частотного диапазона. Окна прозрачности земной атмосферы, где наблюдается
незначительное ослабление электромагнитного излучения при его прохождении
через толщу атмосферы, располагаются в видимом диапазоне и ближнем
инфракрасном диапазоне (λ = 0, 39-1,3 мкм), среднем и дальнем инфракрасном
143
диапазоне в интервалах длин волн 3,6-4,1, 8,7-9,0, 10,3-12,6 мкм
и в
радиодиапазоне на длинах волн более 2 см.
Практически
в
среднем
и
дальнем
инфракрасном
диапазонах
используются для измерений участки 3-5 и 8-12 мкм. Участок частотного
спектра с длинами волн более 3 мкм называют тепловым из-за преобладания в
наблюдаемом
сигнале
собственного
излучения
объектов
на
земной
поверхности, в то время как в ближнем и среднем ИК преобладает отраженное
и рассеянное солнечное излучение.
Частота, на которой спектральная плотность излучения наибольшая,
определяется формулой Вина:
Fmax =1,03 . 1011Т0 (Гц) (1)
или: λ max = с / Fmax = с/1,03 . 1011Т0 (2),
где: Т0 – термодинамическая температура объекта наблюдения, К.
Для комнатных температур (≈ 300 К) наибольшее значение находится на
длине волны около 9,6 мкм. Наибольшее излучение на длине волны 4 мкм
создаѐтся объектом, термодинамическая температура которого составляет 720
К. Поэтому диапазон 3-5 мкм используется для записи объектов с высокой
термодинамической температурой (горящий лес, пламя выхлопа реактивного
двигателя и т.п.), а диапазон 8-12 мкм – для записи объектов с невысокой
температурой (природные объекты на поверхности Земли).
В ультрафиолетовом диапазоне различают ближний (λ = 300-400 нм),
средний (λ = 200-300 нм) и дальний (λ
менее 200 нм). Но этот диапазон
используется только при проведении наземных измерений, главным образом,
свойств растительного покрова.
В видимом диапазоне различают участки: фиолетовый (λ = 390-450 нм),
синий (λ = 450-480 нм), голубой (λ = 480-510 нм), зелѐный (λ = 510-550 нм),
жѐлто-зелѐный (λ = 550-575 нм), жѐлтый (λ = 575-585 нм), оранжевый (λ = 585620 нм), красный (λ = 620-800 нм).
В радиодиапазоне различают поддиапазоны: субмиллиметровых (λ
короче 1 мм), миллиметровых (λ = 1-10 мм), сантиметровых (λ = 1-10 см),
144
дециметровых (λ = 10-100 см), метровых (λ = 1-10 м), декаметровых (λ = 10100 м) и километровых (λ более 100 м ) длин волн.
В работах по радиолокационному зондированию часто используются
буквенные обозначения применяемых частотных диапазонов: Kа (λ = 0,8-1,1
см), К (λ = 1,1-1,7см), Кu (λ = 1,7-2,4 см), X (λ = 2,4-3,8 см), C (λ = 3,8-7,5 см), S
( λ = 7,5-15 см), L (λ =15-30 см), Р (λ = 30-100 см) [12].
Частотный
электромагнитный
спектр
пропускания
безоблачной
атмосферы и спектр солнечного излучения показаны на рис 29.
Радиоволны
дециметрового
и
метрового
диапазонов
почти
без
ослабления проникают через облачный покров. Однако они испытывают все
большее ослабление при укорочении длины волны в коротковолновой части
сантиметрового диапазона и далее в миллиметровом диапазоне. Ослабление
радиоволн в этих диапазонах прямым образом зависит от водности облаков,
усиленности жидкой фазы осадков и сосредоточения водяного пара в
атмосфере.
На длине волны 1,35 см. наблюдается спектральная линия
поглощения, обязанная молекулярному поглощения водяным паром (Н 2О) в
атмосфере. На этой длине волны наблюдается значительное ослабление
радиосигнала, распространяющегося в земной атмосфере. Линии поглощения
Н2О наблюдаются и в миллиметровом диапазоне. На волнах в окрестностях
длины волны
0,5 см наблюдается целая серия спектральных линий
молекулярного поглощения кислорода (О2),
одиночная линия поглощения О2 (см. рис. 30).
145
а на длине волны
0,25 см
-
Рис. 30. Частотная зависимость ослабление радиоволн толщью атмосферы при
наблюдении в надире только за счѐт поглощения молекулярным кислородом
[22]
Осадки в виде дождя вызывают ослабление радиоволн проходящих через
толщу облачного покрова, которое становится заметным на длинах волн короче
2-3 см. (см. рис.31 и 32) .
146
Рис.31. Максимум и минимум удельного затухания радиоволн в осадках с
разной скоростью выпадения (в мм/час) [22]
147
Рис. 32. Удельное затухание радиоволн разных частот в зависимости от
скорости их выпадения [22]
Поэтому при проведении радиолокационного зондирования земной
поверхности с самолѐтов и ИСЗ стараются не использовать длины волн короче
2 см.
Результаты записи собственного и отражѐнного излучения земной
поверхности в видимом и ИК диапазоне в значительной мере зависят от типа
земного покрова, его микрорельефа, влажности, высоты Солнца и угла
визирования. На нижеследующих рисунках приведены кривые спектральной
яркости в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах для различных
148
объектов земной поверхности. На рис. 33 приведены усредненные спектры
отражательной способности некоторых основных классов природных объектов
в видимом и ближнем ИК диапазоне.
Рис. 33. Усредненные спектры отражения основных классов природных
объектов [20]
Спектры отражения разных видов почв с низким содержанием влаги в
видимом и ближнем инфракрасном диапазонах приведены на рис. 34, а на рис.
35 и 36 – спектры отражения почвы с разной влажностью.
149
Рис. 34. Кривые спектральной яркости различных типов почв [20]
Рис. 35. Спектры отражения почв с разной влажностью [20]
150
В связи с тем, что спектры отражения различных земных покровов
отличаются друг от друга, это явление используется при распознавании
объектов на земной поверхности, их видов и их характеристик.
Солнечное излучение, попадая на какой либо объект на земной
поверхности, частично отражается, частично поглощается объектом, частично
пропускается через объект. При дистанционных съѐмках используют главным
образом отраженное излучение в видимом и ближнем ИК диапазоне.
Величина отражѐнного потока излучения от объекта на земной поверхности
относительно величины падающего потока определяется отношением яркости
этого объекта по сравнению с яркостью образца. Это отношение, используемое
в фотометрии,
называется
коэффициентом интегральной
яркости. Его
значение для чистого свежевыпавшего снега равно 1, для асфальта - 0,2, для
чернозѐма – 0,3. Среднее значение для территории России летом составляет
0,15, а зимой – 0,5.
При распознавании изображений поверхности в видимом и ближнем ИК
диапазоне используются и несколько других фотометрических характеристик:
яркостный контраст между соседними объектами; индикатриса отражения и
коэффициент спектральной яркости (КСЯ).
Контраст между самым тѐмным и самым светлым объектами называется
интервалом яркости, а значение его логарифма – интервалом фотографической
яркости.
Индикатриса отражения – зависимость величины яркости объекта от
направления наблюдения определяется степенью шероховатости поверхности.
Гладкие поверхности (размер шероховатости менее длины волны падающего
потока) – лед, спокойная вода отражают подающий свет под тем же углом, что
и падающий поток. Матовые поверхности (слабо шероховатые) – рябь на воде,
ровная песчаная поверхность отражают падающий поток во все направления.
Сильно расчленѐнные объекты (сильно шероховатые, у которых размер
шероховатостей значительно превышает длину волны падающего потока) –
151
растительность,
вспаханная
почва
имеют
индикатрисы
отражения
с
максимумом в направлении источника облучения поверхности.
Коэффициент спектральной яркости характеризует яркость цветных
объектов в разных зонах спектра. Кривая спектральной яркости показывает
зависимость коэффициента яркости объекта от длины волны. Кривые
спектральной яркости в видимом диапазоне характеризуют объект наблюдения
и в свою очередь зависят от условий наблюдений (величина влажности почвы,
высота Солнца и др.). По величине спектральной яркости в видимом и ближнем
ИК диапазоне
природные объекты можно разделить на четыре условных
класса:
снежные поверхности;
водные поверхности;
растительный покров;
горные породы и почва.
Снежные поверхности характеризуются наиболее высоким КСЯ в
видимом участке спектра и снижением в ближнем ИК.
Водные поверхности из-за сильного поглощения длинноволнового
излучения характеризуются падением КСЯ от фиолетового участка к красному.
Растительный покров благодаря зелѐному пигменту растений обладает
наибольшим значением КСЯ в зелѐной части спектра (λ = 515 нм) и в ближнем
ИК, наименьшим в красной (λ = 660 нм) части спектра. В ближнем ИК для всех
четырѐх классов природных объектов характерны минимумы КСЯ на длинах
волн 1, 43 и 1, 93 мкм, обусловленные полосами поглощения водяного пара. В
качестве
различных
вспомогательного
природных
пособия
объектов
при
разборе
рекомендуется
спектров
отражения
использовать
атлас
спектральных кривых отражения природных образований, составленных
отечественным учѐным Е.Л. Криновым [21].
Наряду с отражением от поверхности Земли солнечного света, Земля
обладает собственным излучением.
Основная часть энергии исходящего
излучения Земли находится в интервале длин волн 3-30 мкм. Наибольшее
152
излучение обычных объектов находится в диапазоне дальнего (теплового) ИК
диапазона – 8-12 мкм, что соответствует их термодинамической температуре в
диапазоне 200-300 0К. Нагретые тела с отклонением с температурой более 600
0
К
(очаги пожара, выхлоп ракетных двигателей)
наибольшее излучение
находится в диапазоне 3-7 мкм. Так как окна прозрачности атмосферы Земли в
ИК диапазоне
лежат в интервале 3-5 и 8-12 мкм, то, как обычные, так и
значительная часть аномально нагретых объектов могут быть зарегистрированы
из космоса с борта искусственных спутников а также с высотных самолѐтов –
лабораторий. При измерениях в окне прозрачности 3-5 мкм регистрируется не
только излучение высоко температурных наземных и воздушных (например,
запуск ракеты), но и отражѐнное и рассеянное солнечное излучение. Так как
излучение земных объектов в окнах прозрачности зависит от их яркостной
температуры, которая связана через коэффициент излучения с их физической
(термодинамической) температурой, то определение физической температуры
измерением излучения Земли в окнах прозрачности ИК диапазона
является
возможной и широко используется при проведении аэрокосмических съѐмок.
По температурному режиму объекты разделяются на внутренне нагретые
(действующие вулканы, источники естественных и искусственных - например,
тепловые отстойники ТЭЦ) и обычные, чья температура обусловлена
солнечным нагревом. Температура последних характеризуется наибольшими
контрастами
время.
В
в послеполуденное время и наименьшими в предрассветное
тоже
время
внутренне
нагретые
источники
мало
меняют
температурный режим в течение суток.
Собственное излучение земных покровов в радиодиапазоне на 6-8
порядков ниже энергии, излучаемой в ИК диапазоне.
Излучательная
способность естественных земных покровов определяется в первую очередь их
электрическими свойствами – диэлектрической проницаемостью – ε
и
проводимостью – ζ (или тангенсом угла потерь – tg δ). Излучательная
способность подстилающей поверхности в радиодиапазоне определяется
радиояркостной температурой, которая по-разному для разных земных
153
объектов зависит от длины волны, поляризации принимаемого излучения, угла
наблюдения и структуры поверхности (см. рис. 36 - 38).
Рис. 36. Зависимость коэффициента отражения и радиояркостной температуры
от угла наблюдения на горизонтальной поляризации (ГП) [2]
Рис. 37. Зависимость коэффициента отражения и радиояркостной температуры
от угла наблюдения на вертикальной поляризации (ВП) [2]
154
Рис. 38. Зависимость отношения радиояркостной температуры к
термодинамической для разных покровов от угла визирования [2]
Наименьшую радиояркостную температуру
максимальную – растительный покров.
имеет спокойная вода,
Радиояркостная температура (Тя)
растительного покрова зависит от высоты и проективного покрытия растений.
Коэффициент излучения и соответственно радиояркостная температура разных
земных покровов в значительной степени варьируется в зависимости от длины
волны радиодиапазона. Частотный диапазон, где наблюдаются наибольшие
значения радиояркостных температур и наибольшие контрасты яркостных
температур, различен для разных объектов.
Так, например, сантиметровый
диапазон
для
наиболее
часто
используется
изучения
влажностных
характеристик почв, а миллиметровый – для изучения характеристик
атмосферы.
Так, многочисленные самолѐтные и спутниковые СВЧ-
радиометрические измерения определили диапазон длин волн 20-75 см
наилучшим для оценки влажности почвы. В этом диапазоне шероховатость
поверхности оказывает значительно меньшее влияние
155
на излучательную
способность земного покрова, чем в сантиметровом диапазоне. Для реальных
земных
покровов
составляет
4-5
крутизна
К/%
радиационно-влажностной
влажности
при
плотности
грунта
характеристики
1,7-1,8
г/см3.
Радиояркостная температура связана и с термодинамической температурой
поверхностного слоя. Поэтому часто радиояркостную температуру относят к
термодинамической (Тя/Т0).(см. рис. 39).
Рис. 39. Зависимость излучательной способности (Тя/Т0) слоя почвы толщиной
2,5 см от влажности р % по измерения с ИСЗ «Skylab» на длине волны 21 см.
при вертикальной поляризации и угле наблюдения 29,4 0 [2]
Так как радиационные характеристики почвы наиболее сильно зависят от
еѐ влажности (кроме того они менее сильно зависят от механического состава и
структуры почвы и от шероховатости поверхности), то измерение собственного
радиоизлучения земных покровов широко используется при проведении сверх
высокочастотной (СВЧ) влагомерной съѐмки. Так сухие и сильно увлажнѐнные
почвы создают контраст в радиотепловом излучении до 50-100 К. (см. рис. 38 и
39). Разница в значениях радиояркостных температур от различных типов почв
при
одинаковых
температура
остальных
поверхностного
условиях
слоя,
156
наблюдения
ответственного
(термодинамическая
за
формирование
радиотеплового излучения, влажности, угла наблюдения и шероховатости
поверхности) значительно меньше, чем влияние влажности.
СВЧ-влагомерная
наибольшей
приѐмника
съѐмка
диаграммы
обычно
производится
направленности
антенны
при
направлении
радиометрического
в надир, т.е. по нормали к поверхности. СВЧ наблюдения при
наклонном направлении антенны и одновременно на двух ортогональных
поляризациях – вертикальной и горизонтальной с помощью, так называемых
радиометров
волнения
–скаттерометров
водной
поляризационных
используются
поверхности.
измерений
Эта
же
позволяет
при
определении
система
степени
одновременно
получать
двух
поляризационные
характеристики различных структур подстилающей поверхности и по ним
распознавать
типы
поверхностей
и
их
состояние,
определять
термодинамическую температуру поверхностного слоя и его запас влаги. При
этом
толщина поверхностного
слоя, ответственного за радиотепловое
излучение, также, как и при радиолокационном зондировании, определяется
значением диэлектрической проницаемости и проводимости верхнего слоя
земного покрова (см. рис. 40).
Рис. 40. Угловая зависимость коэффициента поляризации для разных значений
диэлектрической проницаемости грунта [2]
157
Главным же недостатком СВЧ дистанционной радиометрии является
низкая разрешающая способность по поверхности (радиометр ИСЗ «Skylab»,
используемый
обеспечивал
для измерения влажности почвы
разрешение
по
поверхности
на длине волны 21 см,
110
км).
Поэтому
СВЧ-
радиометрическая съѐмка из космоса использовалась только для исследования
объектов с большими геометрическими размерами (в сотни километров),
которыми являются водные морские и океанские объекты. Для повышения
разрешающей способности по поверхности либо необходимо увеличивать
размеры
(раскрыв)
бортовой
антенны,
либо
переходить
на
приѐм
радиоизлучения поверхности на более короткой длине волны, либо уменьшать
высоту съѐмки. В диапазоне длин волн 3-15 см коэффициент излучения слабо
зависит от длины волны и термодинамической температуры поверхности в
безоблачную погоду и при не очень высокой влажности воздуха. Поэтому этот
диапазон
часто используется при проведении влагомерной съѐмки, хотя
крутизна радиационно-влажностной характеристики в этом диапазоне ниже чем
в диапазоне 20-75 см., да и влияние неровности поверхности на результаты
измерения выше.
При этом следует иметь в виду, что чем большая
используется длина волны, тем для большей толщины поверхностного слоя
определяется влажность.
В ряде случаев производится дистанционная съѐмка поля источников α, β
и γ излучения на земной поверхности. Однако
из-за относительно низкой
чувствительности приѐмной аппаратуры этих диапазонов такая съѐмка не
может
в настоящее время проводится с высот более 50 м. (в Чернобыле
радиационная съѐмка поврежденного энергоблока проводилась с вертолѐта,
летавшего на 35 метровой высоте над энергоблоком).
Наряду с методами измерения отраженного от поверхности Земли
солнечного
и
собственного
земного
излучения
при
дистанционном
зондировании земных покровов используют так называемое искусственное
излучение
–
зондирование
поверхности
Земли
в
радиодиапазоне
(радиолокация) и лазерное зондирование (лазерная локация) в видимом и ИК
158
диапазонах. Лазерное зондирование начало широко использоваться при
исследовании поверхности Земли с низколетающих средств (вертолѐты,
мотодельтапланы)
для
точного определении рельефа поверхности. При
проведении радиолокационного зондирования земных покровов используется
главным образом сантиметровый и дециметровый диапазоны. Чем больше
длина волны радиолокатора, тем более громоздкими становятся бортовые
антенные системы. Поэтому бортовые радиолокационные системы для
зондирования земной поверхности с самолѐтов и искусственных спутников
Земли практически не используют длины волн более 50-100 см.
Отражѐнный
от
поверхности
(фактически
–
рассеянный
(переизлучѐнный) в обратном направлении к радиолокатору радиолокационный
сигнал несѐт сведения о свойствах поверхности и подповерхностного слоя.
Глубина проникания и последующего обратного переизлучения радиоволн
зависит от влажности и типа почвы, типа и запаса влаги растительного покрова,
от шероховатости и структуры поверхности (см. рис. 41 - 42).
Рис.41. Зависимость глубины проникновения радиоволн в почву от длины
волны радиолокационной станции [1]
159
Рис.42. Зависимость глубины проникновения радиоволн от длины волны
радиолокационной станции [12]
Ровные поверхности с размером неровностей значительно меньше длины
волны облучения (ледяная поверхность водоѐма, спокойная вода, толстый слой
разлитой на поверхности нефти) не дают сигнала обратного рассеяния в
направлении облучения, т.е. эти поверхности на радиолокационных снимках
кажутся тѐмными участками на уровне собственных шумов бортового
радиолокатора. Чем больше неровность (шероховатость) поверхности, тем
усиленным становится записываемый радиолокатором сигнал.
Для очень сухих почв отражѐнный сигнал несѐт сведения о толщине
поверхностного слоя до 10-20 длин волн, а для переувлажнѐнных почв и
влагонасыщенного растительного покрова о толщине слоя в долю длины
волны. Понятно, что, чем больше длина волны облучения, тем больше глубина
проникновения электромагнитной волны и для тем большей толщины
относится переизлучѐнный сигнал.
Так, если радиолокационное зондирование лесного участка производится
на двух длинах волн 3 и 60 см, то трѐхсантиметровый сигнал даст сведения о
структуре и свойствах верхней части крон деревьев, а шестидесяти
160
сантиметровый – о подстилке, т.к. он без существенного ослабления пройдѐт
через кроны деревьев и переизлучится травяным и почвенным покровом.
Усиленность
переизлученного
в
обратном
направлении
сигнала
(так
называемая удельная эффективная площадь рассеяния – ζ0, величина
переизлучѐнного сигнала от 1 м2 поверхности)
существенным образом
зависит от поляризации излучаемого и принимаемого сигналов, а также от угла
облучения (угла падения) (см. рис. 43).
Рис. 43. Зависимость коэффициента отражения от угла падения для различных
земных объектов в 3-х см диапазоне [6]
Обычно используют линейно поляризованные сигналы с комбинациями
вертикальной и горизонтальной поляризаций в приѐмной и передающей
антеннах (или в комбинированной приѐмно-передающей антенне), т.е. при
облучении
земной
поверхности
и
приѐме
отраженного
сигнала.
Радиолокационная съѐмка с самолѐтов и с борта ИСЗ выполняется главным
образом в одной из двух схем реализации – радиолокационном зондировании в
161
направлении перпендикулярном направлению полѐта летательного аппарата
(так называемом боковом обзоре) без сжатия радиолуча в горизонтальной
плоскости (по азимуту) в РЛБО (радиолокационных станциях бокового обзора)
либо
со
сжатием
радиолуча
в
горизонтальной
плоскости
в
РСА
(радиолокационных станциях с синтезом апертуры). В обоих случаях
обеспечение
высокого
разрешения
направлению
полѐта
обеспечивается
в
направлении
использованием
перпендикулярном
очень
коротких
импульсов передатчика, что создаѐт малый по дальности участок одновременно
облучаемой поверхности - ∆L;
∆L = c..η / 2 (1),
где η – длительность импульса передатчика радиолокатора, с – скорость
распространения электромагнитного излучения, равная скорости света.
В направлении вдоль полѐта в первом случае размер одновременно
облучаемого участка определяется шириной диаграммы направленности
антенны в горизонтальной плоскости, во втором – возможностью когерентного
сложения сигналов во время последовательного
перемещения антенны в
пространстве вместе с летательным аппаратом, т.е. путѐм искусственного
формирования
антенной
решѐтки,
способной
«сузить»
радиолуч
в
горизонтальной плоскости. Сужение луча будет тем больше, чем за большее
время удаѐтся сохранить когерентность радиосигналов не только по частоте,
но и по фазе. Размер решѐтки, т.е. размер синтезированной апертуры антенны
равен длине участка траектории полѐта, на котором производится запоминание
и когерентное суммирование сигналов. Размер синтезированной апертуры
изменяют таким образом, чтобы ширина синтезированной диаграммы
направленности уменьшалась пропорционально увеличению дальности. Это
позволяет
получать
радиолокационные
изображения
с
постоянной
разрешающей способностью и в направлении полѐта летательного аппарата. В
станциях РЛБО чем больше дальность до исследуемого участка поверхности,
тем ниже разрешающая способность. Ширина диаграммы направленности
162
антенны -
Θ0 равна отношению длины волны к горизонтальному размеру
антенны – d:
Θ0 = λ / d (2)
Поэтому обеспечения высокого разрешения в направлении полѐта в
РЛБО используют длинные с большим горизонтальным размером - d антенны и
стараются уменьшить длину волны радиолокатора до разумных пределов.
Такие антенны устанавливаются только на самолетах и их размещают вдоль
фюзеляжа самолѐта. Такие типы антенн устанавливались на самолѐтахлабораториях АН-24, ИЛ-18Р, ТУ-134 СХ. и др.
В зависимости от вида аэрокосмической съёмки изменяется схема
съѐмки. Так фотосъѐмка с помощью фотокамер,
радиометрическая
являются
трассовыми
телевизионная и
съѐмками,
при
СВЧ-
которых
чувствительная часть аппаратуры неподвижно закреплена относительно
корпуса летательного аппарата и последующие кадры (фото и телевизионные) а
также интегрированный в угле визирования бортовой антенны
(СВЧ-
радиометрия) получаются за счѐт перемещения летательного аппарата над
поверхностью Земли. Это так называемые трассовые виды съѐмок.
Система оптико-механического и оптико-электронного сканирования
(сканерная съѐмка) в направлении поперек движения летательного аппарата
позволяет осуществить плановую съѐмку в полосе, определенной высотой
полѐта и углом сканирования (обзора).
Радиолокационная съѐмка методом бокового обзора также относится к
виду плановых съѐмок. Только, если сканерная съѐмка позволяет получить
сведения о подстилающей поверхности как слева, так и справа от направления
надира (от трассы подспутниковой или подсамолѐтной точки), то полоса
съѐмки радиолокатором бокового обзора при наличии одной антенной системы
– только в полосе слева или справа от подсамолѐтной или подспутниковой
точки, а при наличии двух антенных систем (как на самолетах – лабораториях
ТУ-134 СХ и ИЛ-18Р) и одновременно в полосах слева и справа от линии
полѐта. При этом из-за особенностей индикатрисы обратного рассеяния
163
радиолокационного сигнала при съѐмке организуется так называемая «мертвая
зона» в зоне углов наблюдения от 0 до 15…30 градусов от направления надира.
В этой зоне наблюдается сильная неравномерность принятого сигнала от угла
визирования при одинаковых отражательных характеристиках подстилающей
поверхности. Поэтому эта область углов визирования (наблюдения) не
используется при радиолокационной съѐмке методом бокового обзора.
Наибольшая дальность полосы наблюдения зависит от характеристики приѐмопередающего тракта,
характеристик антенной системы и характеристик
подстилающей поверхности. Т.е. полоса обзора и еѐ положение относительно
надира
выбирается
равномерность
таким
образом,
интенсивности
чтобы
принятого
обеспечить
сигнала
по
примерную
дальности
для
равномерной по структуре и физическим характеристикам поверхности и
поверхностного слоя земного покрова. При выполнении этого требования
вариабельность
интенсивности
принятого
сигнала
является
функцией
физических характеристик земного покрова и его подповерхностного слоя
(влажности, структуры и состава поверхностного слоя, макро- и микронеровность поверхности).
В зависимости от спектрального диапазона и требований по полосе
обзора и разрешающей способности используется та или иная схема обзора
поверхности и тот или другой метод аэрокосмической съѐмки.
При съѐмке в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах
используется
подстилающей
установленных
фотографическая
поверхности
на
одноканальных
фотографических систем.
съѐмка
с
фотоплѐнку
фотокамер
регистрацией
с
помощью
или
изображения
неподвижно
многоканальных
Трассовые съѐмки в среднем и дальнем ИК
диапазонах обычно выполняются с помощью трассовых фототелевизионных
систем (тепловизоров, установленных на ряде самолетов - лабораториях) и
специальных каналов в космических оптико-электронных сканерных системах
(аппаратура МСУ-СК на ИСЗ « Ресурс-01» и ТМ и ЕТМ+ на ИСЗ «Landsat – 4
и 7».
164
Трассовые СВЧ-радиометрические съѐмки из-за их малого разрешения
выполняются главным образом с низколетающих самолѐтов (типа АН-2) и с
борта метеорологических спутников, которые предназначены для ледовой
разведки, слежением за изменениями снежного покрова и определения
характеристик поверхности морских акваторий. Схемы обзора земной
поверхности для различных видов съѐмок приведены на рис. 44.
Рис. 44. Схемы получения изображений с летательных аппаратов
Важным
моментом
в
технологическом
цикле
получения
аэрокосмосъѐмочной информации является еѐ запись и хранение на борту
летательного аппарата и еѐ доставка в наземный центр обработки информации.
Метод регистрации изображения на фотоплѐнку (съѐмка с помощью
фотокамер) или при записи на видеокассету (телевизионная съемка) удобны
только в самолѐтной практике. В космической практике такая информация
требует специальных средств доставки (спускаемые аппараты) и применяется
165
только в некоторых пилотируемых полетах на ИСЗ. При съѐмках
на
автоматических ИСЗ применяется запись полученных изображений на
магнитный накопитель (магнитофон или винчестер бортового компьютера) и
передача этой записанной информации по радиолинии в сеансах связи (в зоне
прямой видимости ИСЗ из центра приѐма информации). Этот вид записи и
передачи информации реализуется при сканерных и радиолокационных, а
также и СВЧ-радиометрических съемках.
Фотографическая аппаратура. Фотографическая съѐмка с помощью
фотографических
камер
и
фотографических
систем,
являющихся
совокупностью нескольких фотографических камер или совокупностью их
основных частей (при съѐмке на одну фотоплѐнку через нескольких оптических
систем) требует последующей доставки фотоплѐнки и еѐ химической обработки
в специальной лаборатории. Только на борту самолета – лаборатории ТУ-134
СХ была возможность химической обработки небольших кусков (до 5-7 метров
отснятой
фотоплѐнки
в
специально
оборудованном
светозащищѐнном
помещении. Такая технология не очень удобна при проведении космической
фотосъѐмки, при которой кассету с отснятой фотоплѐнкой необходимо
доставлять на Землю. Это является существенным недостатком космической
фотосъѐмки, которая не позволяет оперативно на Земле получать отснятую
информацию, тем более в реальном масштабе времени. Поэтому место
фотографической космической съѐмки с помощью фотографических камер при
однозональной съѐмке или с помощью фотографических систем при
одновременной многозональной съѐмке заняли фотографические кадровые
системы с преобразованием оптического сигнала в электрический сигнал с
помощью
передающей
телевизионной
трубки
–
видикона,
а
также
сканирующие системы, вначале с оптико-механическим, а затем и с оптикоэлектронным сканированием позволили исключить процесс фото проявления
плѐнки на борту летательного аппарата и преобразовать принятый световой
сигнал оптической системой от подстилающей поверхности в электрический
сигнал,
который
после
необходимого
166
преобразования
и
кодирования
передавать по радиолинии на наземный пункт приѐма, где он обратно
преобразуется
в
аналоговое
оптическое
или
цифровое
изображение
поверхности Земли. Системы электронного сканирования с использованием в
качестве приѐмников световых сигналов, ПЗС-структуры (приборов с зарядной
связью) преобразуют оптические сигналы в электрические цифровые, которые
после необходимого преобразования запоминаются в бортовом запоминающем
устройстве и в сеансах связи передаются на наземный пункт приѐма
космической информации.
Фотосъѐмочная аппаратура, используемая на авиационных носителях в
нашей стране, имеет размеры кадра главным образом 18х18 см и реже 30х30 см.
Зарубежом
в фотокамерах используется размер кадра 24х24 см. Фокусные
расстояния объективов авиационных фотокамер колеблется от 35 до 1000 мм.
Самые распространенные значения
фокусных расстояний 70,100 и 200 мм.
Большинство фотокамер – одноканальные. К многоканальным камерам
относятся 4-х канальные системы АС-707, МСК-4, и 6 канальная система МКФ6М, которые позволяет записывать на фотоплѐнку через объективы со
сменными светофильтрами регистрировать изображение одного и того же
участка поверхности в разных участках видимого и ближнего инфракрасного
диапазонов. Камера МКФ-6М была создана на базе 6 канальной космической
системы МКФ-6. Для указанных камер используется
спектрозональная,
цветная
и
инфракрасная
панхроматическая,
фотоплѐнка.
Основные
характеристики наиболее часто используемых отечественных авиационных
фотокамер и фотосистем приведены в табл. 4.1. Фотосистемы МКФ-6М и
МСК-4 с установленными светофильтрами позволяют получать изображения в
следующих спектральных каналах: МКФ-6М (6 рабочих каналов) - 440…500
(голубой – B), 520…560 (зелѐный – G), 580…620 (красный – R), 640…680,
700…760 (ближний ИК – 1), 790…890 нм (ближний ИК-2). МСК-4 (4 рабочих
канала из 6) - 463…497 (голубой – B), 519…561 (зелѐный – G), 623…687,
576…624 (красный – R), 799…861 (ближний ИК – 1), 690…750 нм (ближний
ИК-2)
167
Таблица 5
Фотографические камеры для отечественной
авиационной съёмки [66]
Марка
камеры
Фокусное
расстояние, мм
Размер
кадра, см
АФА-41/10
100
18 х 18
АФА-41/20
200
18 х 18
ТАФА-10
100
18 х 18
АФА ТЭА-35
350
18 х 18
Угол поля
зрения, град
104 – по
диагонали
84 – по стороне
65 – по
диагонали
49 – по стороне
103 – по
диагонали
84 – по стороне
40 – по
диагонали
29 – по стороне
МСК-4
125
5,5 х 8
38
МКФ-6М
125
5,5 х 8
38
Разрешающая
способность, мм-1
37 - в центре
10 – по полю
42 - в центре
18 – по полю
55 - в центре
18 – по полю
50 - в центре
30 – по полю
150 - в центре
для RGB,
40 – для ближнего
ИК
150 - в центре
для RGB,
40 – для ближнего
ИК
Телевизионная аппаратура. Телевизионная съѐмка в начальном периоде
исследования земной поверхности из космоса использовалась на пилотируемых
кораблях главным образом в качестве репортажной съѐмки с помощью
переносных телевизионных камер в иллюминатор корабля. В настоящее время
телевизионная съѐмка в основном используется при природно-ресурсных
съѐмках земной поверхности с вертолѐтов. В последней четверти ХХ века
телевизионная аппаратура использовалась на борту самолѐтов – лабораторий не
только
для
репортажной
антропогенных
съѐмки, но
нарушений
и
ландшафта,
для
для
определения
различных
инженерно-геологических
изысканий и для определения функционирования различных промышленных и
транспортных систем. В настоящее время телевизионная съѐмка, в частности,
используется
при патрулировании состояния
магистральных нефте- и
газопроводов с помощью вертолѐтов. Оптические телевизионные системы,
168
используемые на самолѐтах – лабораториях, обычно получают цветное
изображение путем синтеза на видиконе приѐмной камеры 3-х изображений в
красной, желтой и голубой частях видимого спектра по технологии, принятой
для бытового и промышленного телевидения. Достоинством телевизионной
съѐмки является: одномоментность получения изображения в центральной
проекции;
относительно
высокая
геометрическая
точность
снимка
(геометрические искажения многих камер для аэросъѐмки не превышают 1%);
возможность стереосъѐмки; оперативность получения изображения.
Однако появление цифровой многоканальной сканерной съѐмочной
аппаратуры с системами получения на месте цветных синтезированных
изображений в широком частотном диапазоне и возможность просмотра
изображений во время съѐмочного процесса позволили во многих случаях
заменить телевизионную аэросъѐмку в видимом диапазоне на многоканальную
сканерную аэросъѐмку.
На борту ряда самолетов – лабораторий устанавливалась телевизионная
аппаратура теплового ИК диапазона (λ = 8-14 мкм). Этот вид съѐмок позволял
получать температурные карты подстилающей поверхности.
Такой вид съѐмки позволял получать данные о тепловом режиме
поверхности, тепловой изоляции зданий, теплотрасс, работе нефтепроводов,
тепловых выбросах электростанций и о других объектах на земной
поверхности. Телевизионная съѐмка из космоса
проводилась для съѐмки
облачного покрова с борта метеорологических спутников серии «Метеор» с
использованием оптико-механических телевизионных систем с передачей
телевизионного сигнала по радиоканалу на наземную станцию приѐма
информации. Здесь с помощью фототелеграфного устройства радиосигнал
преобразовывался
в
видимое
изображение.
Использование
оптико-
механической системы позволило уменьшить полосу пропускания радиоканала
и сократить объѐм передаваемой на Землю информации путѐм применения
малокадрового телевидения. В условиях прямой видимости ИСЗ с наземного
пункта приѐма информации имеется возможность систематически получать
169
изображения земной поверхности (главным образом облачного покрова и
морских акваторий, не покрытых облаками) в реальном масштабе времени.
Недостатки телевизионных космических систем, обладающих невысоким
пространственным разрешением были, в некоторой мере, компенсированы
применением фототелевизионного метода, сочетавшего фотографирование с
помощью фотокамеры, проявление на борту и передачи изображения на
наземный пункт приѐма по радиоканалу.
Сканерная аппаратура с оптико-механическим и электронным
сканированием.
Сканирующие
системы
с
оптико-механическим
сканированием, устанавливаемые вначале только на метеорологических ИСЗ
серий «Космос», «Метеор», «Нимбус» и др. работали только диапазонах 3, 4-4,2
и 8-12 мкм, находящихся в окнах прозрачности ИК диапазона. В дальнейшем
начали использоваться и получение изображение одновременно в диапазонах
видимого и ИК спектра. Первый оптико-механический многоканальный сканер
MSS (Multispectral Scanner) видимого и ближнего ИК диапазонов
был
установлен на борту ИСЗ «Landsat-1». Он обеспечил съѐмку в 4-х диапазонах в
полосе 185 км с разрешением 80 м. На природно-ресурсных ИСЗ «Метеор –
Природа» работали многозональные оптико-механические сканеры малого (1,5
км),
среднего (230 м)
и высокого (80 м) разрешения. В этих съѐмочных
системах качающееся в направлении поперѐк направления полета ИСЗ или
качающееся по конической траектории зеркало принимает излучение земной
поверхности и направляет его на оптическую систему
и далее на
фотоприѐмник [36]. Оптическая система с апертурой в несколько десятков
сантиметров
соответствуют
вырезает узкий пучок света, угловые размеры которого
разрешению
получаемого
изображения
подстилающей
поверхности. Сканирующее (качающееся) зеркало перемещает принимаемый от
поверхности
пучок
света,
интенсивность
которого
записывается
фотоприѐмником, формируя тем самым строку изображения подстилающей
поверхности. Перемещающийся ИСЗ создает смешение следующей строки по
подстилающей поверхности. При этом получается изображение поверхности в
170
виде непрерывной ленты. Таким образом,
сканерное изображение, как и
телевизионное, состоит из отдельных полос в отличие от «цельного»
фотоизображения.
На ИСЗ последних поколений оптико-механическое сканирование
заменено на электронное. С этой целью в приѐмной системе были
использованы многоэлементные линейные и матричные системы, состоящие из
многих тысяч мельчайших (менее 20 мкм) светочувствительных детекторов с
зарядовой связью (ПЗС - структуры). Каждая линейка образует одну строчку
снимка поверхности в одном спектральном диапазоне, а рядом расположенные
линейки создают рядом расположенные строчки, рассчитанные на создание
строчки изображения поверхности в других спектральных диапазонах. Таким
образом, четыре расположенные рядом линейные системы позволяют
организовать приѐм отраженных от земной поверхности поочередно в четырѐх
спектральных диапазонах
постепенно «опрашивая» - снимая потенциал
пропорциональный величине светового потока с каждого светочувствительного
детектора линейки и продолжая опрос с крайнего светочувствительного
детектора следующей линейки после окончания опроса детекторов первой
линейки. При одновременной работе сканера в
нескольких каналах
пространственное разрешение падает по сравнению со сканированием в одном
канале (обычно панхроматическом).
На ИСЗ «Landsat-1,2,3» приѐм изображений подстилающей поверхности
осуществлялся как с помощью фотосъѐмки (камера RBV – Return Beam Vidicon
Camera с видиконом, позволяющая преобразовывать световое изображение в
электрический сигнал, и тем самым избежать процесс химического проявления
фотоплѐнки,
свойственной
фотокамерам),
так
и
с
помощью
оптико-
механической сканерной съѐмки.
Первое электронное сканирование подстилающей поверхности на
отечественных ИСЗ, было
применено на «Метеоре – 30», где в приѐмном
устройстве сканера использовалась линейка ПЗС из 1024 элементов) [19]. На их
основе был создан электронный сканер высокого разрешения МСУ-Э,
171
работающий в 3-х спектральных диапазонах
обзора 28 км разрешение около 30 м.
и обеспечивающий в полосе
На ИСЗ серии
«Ресурс-01»
были
установлены многозональные сканирующие оптико-механическое (МСУ-СК)
и электронное (МСУ-Э)
изображения
устройства, которые
позволили получить
земной поверхности в видимом, ближнем и дальнем ИК
диапазонах (МСУ-СК) и видимом диапазоне (МСУ Э). Для используемых в
настоящее
время
природно-ресурсных
ИСЗ
характеристики
съѐмочной
аппаратуры с оптико-электронным сканированием будут рассмотрены ниже.
Сверхвысокочастотная
Сверхвысокочастотная
(СВЧ)
радиометрическая
радиометрическая
аппаратура.
аппаратура
(еѐ
иногда
называют микроволновой радиометрической) в основном используется при
аэросъѐмке зон увлажнения сельскохозяйственных угодий и для научных
исследований
аппаратура
структуры
морской
сантиметрового
и
поверхности.
дециметрового
СВЧ-радиометрическая
диапазонов
различных
разработчиков многократно устанавливалась на низко летающие самолѐты типа
АН-2 и ИЛ-14 и на других типах самолетов для проведения влагомерных
трассовых и площадных съѐмок поля влажности подстилающей поверхности, а
также для исследования динамических процессов на водной поверхности. При
этом использовался широкий спектр радиометрических СВЧ-приѐмников
сантиметрового и дециметрового диапазонов.
На
борту
ИСЗ
СВЧ-радиометры
использовалась
только
для
метеорологических измерений на ИСЗ «Космос», «Метеор» и «Nimbus – 5 ,6,
7». Благодаря сложности реализации на борту ИСЗ антенных систем с большой
апертурой
диаграммы
направленности
антенн
бортовых
радиометров
оказываются довольно широкими, что приводит к низкому разрешению по
поверхности
принимаемого
сигнала
собственного
излучения
земной
поверхности. Разрешение по подстилающей поверхности при спутниковых
измерениях составляет в лучшем случае 12-25 км, что достаточно для
определения зон волнения на океанских акваториях и непригодно для
природно-ресурсных
измерений.
Однако,
172
при
измерениях
с
борта
низколетающих самолѐтов из-за малой высоты полѐта «пятно» - зона приѐма
радиотеплового излучения становится приемлемой для трассовых определений
влажности и засоленности почв, солѐности океанских вод, состояния и
распространения однолетних и многолетних льдов.
Опытные СВЧ-радиометрические измерения солѐности и температуры
Мирового океана были проведены на ИСЗ «Космос-243, 384 и 1151»
Погрешности измерения температуры составили не более 2 0С, а солѐности – не
более
1г/кг
аппаратура
воды.
В
экспериментах
использовалась радиометрическая
с длинами волн 0,8, 1,35 (полоса поглощения водяного пара
атмосферы), 3,4, и 8,5 см.
На
одном
из
ИСЗ
серии
«Метеор»
проводились
измерения
радиояркостной температуры морской поверхности на длине волны 0,8 см. с
целью определения широтных вариаций температуры океана. Самолѐтные
измерения влажности и запаса влаги почв на сельскохозяйственных угодьях
многократно проводились в нашей стране с борта самолетов АН-2 и ИЛ-14 с
помощью не серийной СВЧ-радиометрической аппаратуры сантиметрового и
дециметрового диапазонов.
Радиолокационная
аппаратура.
На
самолѐтах-лабораториях
многократно использовались радиолокационные станции бокового обзора
(РЛБО) с линейными антеннами, размещенными вдоль фюзеляжа самолета, что
позволяло реализовать узкую диаграмму направленности в горизонтальной
плоскости, максимум которой был направлен перпендикулярно продольной оси
самолѐта.
В связи с невозможностью размещения на борту ИСЗ громоздких
линейных антенн, подобных тем, которые относительно легко по своим
габаритам и массе устанавливаются вдоль фюзеляжа самолета-лаборатории.
Поэтому радиолокационные станции для установки на ИСЗ использовали
антенные системы с синтезом апертуры. Первой радиолокационной станцией
такого типа
была SIR-A (Shuttle Imaging Radar), запущенный на борту
пилотируемого ИСЗ «Shuttle» 12.11.1981 г.
173
Интерферометрическая съѐмка
позволяет получать цифровые модели рельефа и цифровые модели местности
высокой точности (до 2…4 м по высоте). Использование снимков позволяет
создавать и обновлять планы и карты масштабов до 1:10 000.
Природно-ресурсные автоматические и пилотируемые искусственные
спутники Земли. В 60-е годы прошлого века на пилотируемых космических
аппаратах началась фотосъѐмка с записью изображений на фотоплѐнку.
Результаты этих съѐмок были подвергнуты тщательному разбору с целью
определения возможности их использования для исследования природных
ресурсов
Земли.
В
70-е
годы
аэросъѐмка
с
помощью
специально
сконструированных фотокамер была продолжена как на пилотируемых, так и
на автоматических спутниках. Большой объѐм фотоинформации в эти годы был
получен с помощью специальных разведывательных искусственных спутников
Земли (ИСЗ) американского и советского производства. К концу 1977 г. только
в Советском Союзе было запущено около тысячи ИСЗ серии «Космос», на
значительной части которых была установлена фотоаппаратура различного
назначения, 32 метеорологических ИСЗ серии «Метеор», снимающих облачный
покров в видимом и ИК диапазонах, 26 пилотируемых ИСЗ серии «Союз». На
ИСЗ серий «Космос» и «Союз» отснятая фотоплѐнка возвращалась на Землю с
помощью спускаемых аппаратов. «Метеоры» передавали изображения земной
поверхности по радиолинии «ИСЗ – наземный пункт приѐма информации».
В 1971 г. в Советском Союзе была выведена на орбиту первая
долговременная пилотируемая научная станция «Салют», среди научных задач
и экспериментов на которой был проведен большой цикл исследований
состояния природных ресурсов Земли как на территории СССР, так и на
территориях других стран и континентов. С 1972 г. в США и СССР начались
планомерные исследования атмосферы и подстилающей поверхности Земли
для определения состояния природных ресурсов на разных континентах, морях,
океанах и на территориях отдельных стран. В 1972 г. в США был запущен
природно-ресурсный ИСЗ «Ландсат-1» (Landsat), известный как «ЕРТС-1»
(ERTS - Earth Resources Technological Satellite), задачей которого было
174
определение
характеристик
возможностей
природной
дистанционного
среды,
изучения
требуемых
и
определения
характеристик
съѐмочной
бортовой аппаратуры и систем управления. Этот первый специализированный
природно-ресурсный ИСЗ был выведен на субполярную орбиту и позволил 20
кратно в течение года получать информацию для любого района Земли. На
этом спутнике впервые была установлена многозональная сканирующая
аппаратура. Сканер снимал поверхность Земли в полосе 185 км с разрешением
80 м в 3-х диапазонах видимого спектра (0.5-0,6, 0,6-0,7, 0,7-0,8 мкм.) и в
одном ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне (0,8-1,1 мкм). Геометрическая
точность привязки снимков к поверхности составила 100 м. В 1973 г. было
получено и продано более 200 тыс. чѐрно-белых и синтезированных
контактных (М 1:3.400.000) и увеличенных (М 1:1.000.000 - 1:250.000) снимков.
Съѐмкой была покрыта вся территория США и три четверти территории
земного шара.
Начиная с 1972 г. на запускаемых ИСЗ в США и СССР стала широко
использоваться многозональная съѐмка в видимом (0,4-0,7 мкм), ближнем ИК
(0,8-2,3 мкм), и тепловом ИК (8-12,5 мкм) диапазонах.
В 1973 г. в СССР были запущены космические пилотируемые станции
(КК) «Союз-12», Союз-13» и в США Skylab – небесная лаборатории с
наклонение орбиты близкой к 55 0. На Skylab были установлен 13 канальный
сканер (12 каналов в диапазоне 0,41-2,35 мкм и 13 канал 10,2-12,5 мкм), шести
камерный фотоаппарат видимого диапазона (4 камеры в частотных диапазонах
ИСЗ «ЕРТС-1» и 2 камеры для съѐмки
на чѐрно-белую, цветную и
спектрозональную фотоплѐнки. С борта этого спутника было передано 46 тыс.
изображений
земной
поверхности.
На
КК
«Союз-12»,
Союз-13»
использовались 9 канальная фотокамера для съѐмки на чѐрно-белую, цветную и
спектрозональную фотоплѐнки и ряд другой фотоаппаратуры.
Первые снимки в тепловом (дальнем ИК) диапазоне были получены на
метеорологических спутниках серии «Метеор» и «Нимбус» (Nimbus). На ИСЗ
«Нимбус-5» были установлены СВЧ радиометры, позволившие определить
175
температуру поверхности Земли сквозь облачный покров, а также оценивать
степень волнения моря, приповерхностный ветер и возраст морских льдов.
В 1974 г. в СССР была запущена научная орбитальная станция «Салют3», пилотируемые корабли «Союз-14» и «Союз-16» . На этих космических
аппаратах была выполнена большая программа съѐмок в видимом и ближнем
ИК диапазонах, которые наряду с подспутниковыми измерениями с борта
самолетов-лабораторий и наземных наблюдений на контрольных участках
позволили оценить возможности космических многоканальных снимков,
подобрать наилучшие спектральные диапазоны для распознавания тех или
иных природных состояний для лесной, сельскохозяйственной
и других
областей хозяйства, разработать целый ряд методик распознавания.
В 1975 г. в США был запушен второй автоматический природноресурсный спутник «Ландсат-2» (Landsat), известный как «ERTS-2» бортовая
съѐмочная аппаратура которого была похожа на аппаратуру ИСЗ «ERTS-1» - 3
телевизионных камеры и четырехканальная сканирующая система, работающая
в диапазонах 0,5-0,6, 0,6-0,7, 0,7-0,8 и 0,8-1,1 мкм. В этом же году
космосъѐмочные работы выполнялись на советских пилотируемых ИСЗ «Союз17», «Союз-18», «Салют-4»;
программа
ЭПАС
(«Союз
была реализована советско-американская
–
Аполлон»),
в
которой
осуществлялась
многозональная съѐмка земной поверхности. Для съѐмки и картографирования
земной поверхности с борта пилотируемых спутников использовалась
аппаратура, позволившая получить снимки разных масштабов в чѐрно-белом,
цветном, спектрозональном и многозональном вариантах.
Первые годы систематической космической съѐмки и совмещенными с
ними подспутниковыми самолетными съѐмками и наземными обследованиями
на тестовых участках позволили учѐным разных стран разработать методики
распознавания
различных наземных объектов: сельскохозяйственных
разным составом культур на разных
- с
этапах развития растений, лесных -
разного состава и состояния, речных, промышленных и жилых. Материалы
космических съѐмок наряду с аэросъѐмками стали широко использоваться для
176
обновления топографических карт. В последующие годы разными странами
были разработаны ряд программ исследования природных ресурсов Земли
космическими
методами.
В
дополнение
к
программе
исследования
подстилающей поверхности США LANDSAT (1972 г.) были разработаны
программы SPOT (System Probatoire d’Observation de la Terre, Франция, 1975 г.),
IRS (Indian Remote Sensing satellite system, Индия, 1988 г.), MECB (Missao
Espacial Completa Brasileria, Бразилия, 1988.г.), РЕСУРС-О (СССР, 1988 г.),
EOS (Earth Oвserving System, Европейское космическое агентство, 1991г.),
JERS (Japan Earth Resources satellite, Япония, 1991 г.), EOS (Earth Observing
System, Европейское космическое агентство, 1991г.), ENVISAT (Earth Oserving
System, Европейское космическое агентство, 1991г.), ADEOS (Advanced Earth
Observation Satellite, Япония, 1996.г.), ПРИРОДА (СССР, 1996 г.), CBERS
(Cina/Bra satellite system, Бразилия и Китай, 1998 г.), ERS (European Remote
Sensing satellite, Европейское космическое агентство, 1998 г.), RADARSAT
(Radar Satellite, Канада, 1989 г.), Terra (Earth Oвserving System, США, 1999 г.),
ICONOS (США, 1999), EO (Earth Oвserving, США, 2000г.), ORBIT WIEW
(США, 2000 г.), PLEIDES (Pleides High Resolution, Франция, 2000 г.), ENVISAT
(Европейское космическое агентство, 2000 г.), ALOS (Advanced Land
Observation Satellite, Япония, 2001 г.), АЛМАЗ (СССР, 1991 г.), QUICKBIRD
(США, 2001 г.), KOMPSAT (Корея, 2006 г.), РЕСУРС (Россия, 2006 г.),
TERRASAT (Германия, 2007 г.), COSMOSKY MED (Италия, 2008 г.). В рамках
этих программ было выведено на орбиту большое число искусственных
спутников Земли природно-ресурсного назначения, оборудованных съѐмочной
аппаратурой
видимого,
инфракрасного
и
радиодиапазонов
с
высоким
пространственным и радиометрическим разрешением.
В приведенном перечне программ
не перечислены многочисленные
космические программы по исследованию земной атмосферы и океана:
МЕТЕОР
(СССР),
ЭЛЕКТРО(СССР),
NOAA
(США),
GOES
METEOSAT (Европейское космическое агентство), INSAT (Индия),
(Япония) и др.
177
(США),
GMS
В
последние
годы
количество
природно-ресурсных
спутников,
одновременно работающих на орбитах, значительно выросло. При этом
существенно повысилось пространственное разрешение в видимом и ближнем
ИК диапазонах,
благодаря применению в сканирующих системах этих
диапазонов ПЗС-структур (приборы с зарядной связью) состоящих из сетки
(матрицы) кремниевых диодов, расположенных за оптической системой и
соединенных с ячейками хранения заряда. Благодаря малому размеру элемента
и огромному числу элементов в ПЗС-матрице (более 100 тысяч) удаѐтся
получить с космических орбит изображение поверхности Земли с разрешением
местности до 40 см., что равно аэросъѐмке с высоты менее 1 км.
Использование космических снимков, получаемых с современных природноресурсных спутников позволяет проводить детальное картографирование,
включая и тематическое, вплоть до масштаба 1:2 000.
Большое внимание Россия, США, Германия, Италия и Япония уделяют
созданию и запуску на орбиту Земли природно-ресурсных спутников,
оборудованных
радиолокационными
системами
с
синтезом
апертуры,
работающими в сантиметровом диапазоне и способными получать изображения
земной поверхности при наличии облачности и в любое время суток, что не
позволяют спутники с аппаратурой видимого и ИК диапазонов. К этой группе
относятся ИСЗ «Алмаз–1», «Alos», «ERS-1,2», «Radarsat-1», «Envisat»,
«Cosmosky Med-1», «TerraSAR X». При этом радиолокационные изображения,
получаемые на ИСЗ
«Radarsat-1», «TerraSAR X», «Alos», «Cosmosky
Med-1» обладают высоким пространственным разрешением от 1 до 8 м.
178
ГЛАВА 9
ПОЛЕВЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОБСЛЕДОВАНИЯ
ПРИРОДНЫХ ЛАНДШАФТОВ
Использование
современных
аэрокосмических
снимков
в
целях
ландшафтного и экологического картографирования позволяет получить
сведения о природном ландшафте, такие как, пространственное распределение,
состояние и площадь того или иного типа ландшафта, изучать временные
изменения и многое другое. Однако, одним из важных этапов ландшафтного и
экологического
картографирования
является
проведение
полевых
экологических изследований, которые по сей день остаются главным
источником получения сведений о ландшафтах, несмотря на технические
достижения аэрокосмической отрасли в сфере изучения природных ресурсов
планеты. Полевые экологические исследования позволяют заглянуть «внутрь»
самого
ландшафта,
исследовать
его
происхождение
и
понять
его
функционирование, что не позволяет в полной мере зделать аэрокосмический
снимок.
Полевые экологические исследования природных ландшафтов включают:
описание обнажения четвертичных пород, описание форм рельефа, изучение
профиля почв и описание растительного покрова.
Описание обнажения четвертичных пород. Целью данного описания
является изучение происхождения почвообразующей и подстилающей породы
ландшафта. Для выполнения полевых исследований обнажений четвертичных
пород необходимо определѐнное снаряжение: топографическая карта района
исследований или космический снимок высокого разрешения, лупа, горный
компас, геологический молоток, рулетка, фотоаппарат, записная книжка,
железная лопата, перочинный нож.
Для описания четвертичных пород необходимо подобрать подходящую
стенку обнажения. К геологическим обнажениям относятся следующие типы
выходов горных пород: берега морей, рек, оврагов – естественные;
вертикальные горные выработки, кюветы дорог, стенки колодцев и т.д. Перед
179
полевыми исследованиями необходимо по топографической карте или
космическому снимку наметить возможные выходы обнажений. Так, например,
по
космическим
снимкам
достаточно
достоверно
можно
определить
известняки, которые выявляются по ярко-белой окраске.
Описание обнажений ведѐтся послойно – сверху вниз, обращая внимание
на особенности сочленения пластов. Описание слоя включает в себя
следующие характеристики:
форма залегания (выдержанный пласт, прослойка, линза); название
породы; цвет; вещественный состав: структура (зернистость, форма, размеры и
характер поверхности отдельных зѐрен); текстура (слоистость); степень
преобразованности осадочной породы; изменение породы по простиранию;
характер выветривания; мощность.
Возможные варианты вертикального сочленения грунтов представлены
на рис. 45.
На основе описания всех обнажений составляется геологический разрез
для обследованного района. Разрез отражает последовательность залегания
слоѐв от наиболее древних в основании колонки до молодых, состав горных
пород, мощность. Колонка вычерчивается в виде вертикального столбца. Слева
от колонки даются наименования слоѐв и индексы возрастных обозначений,
справа – их мощность и краткая характеристика состава горных пород и
минералов, а также остатков животных и растений.
180
Рис. 45. Вертикальное сочленение грунтов [17]:
а – массивная скальная порода; б – порода со слоем выветривания; в – порода с рыхлым
чехлом; г – рыхлая порода; д – супесь на суглинке; е – суглинок на супеси; ж – чередование
слоѐв; з – пески, подстилаемые глиной; к – суглинки на супесях, подстилаемые глиной; л –
слоистый субстрат, подстилаемой глиной.
Описание форм рельефа. Главная задача описания рельефа какой-либо
территории является в полном описании различных форм рельефа и изучение
его происхождения и развития. При описании рельефа исследуемой территории
необходимо использовать топографическую карту или космический снимок,
что
позволит
дополнительную
проследить
контуры
нагрузку.
Описание
элементов
форма
рельефа
рельефа
и
нанести
выполняется
в
контрольных точках, в которых расположен наиболее типичный тип рельефа
(древнеледниковый, долинно-речной, овражно-балочный и др.). Причѐм
необходимо, чтобы описанием были охвачены все типы рельефа исследуемой
территории, а не один.
181
Описание рельефа должно содержать следующее: точки привязки – их
необходимо отметить с помощью GPS-приѐмника; название формы рельефа и
еѐ отношение к другим элементам рельефа (например, вторая надпойменная
терраса реки); краткое описание состояние поверхности (пашня, луг, лес и др.);
высота, ширина, угол склона, направление относительно сторон горизонта.
Состав полевого снаряжения для описания рельефа тождественен содержанию
снаряжения при описании четвертичных обнажений.
Описание почвенных условий. Описание почв выполняется на основе
почвенных разрезов. Разрезы закладывают в наиболее типичных местах для
изучаемой территории, как в отношении рельефа, так и растительности.
Почвенные разрезы обычно выкапывают на глубину 1,5 – 2 м. Для этого на
выбранной поверхности лопатой размечают прямоугольник длиной 150-200 см,
шириной 80 см, глубиной 150-200 см. Стенку, обращѐнную к солнцу делают
отвесной, а противоположную - ступеньками через 30-50 см. При выкапывании
ямы необходимо послойно складывать почву, чтобы после описания закопать
яму в том же порядке.
Разновидность почв многообразно, однако есть типичный профиль почв,
который можно взять за основу при описании, состоящий из горизонтов: А0 –
лесная подстилка; Аd – дернина, состоит из корней травянистых растений; А1 гумусовый горизонт (происходит разложение органического вещества); А2 –
горизонт вымывания; В – горизонт вмывания; С – горизонт почвообразующей
материнской породы.
При описании почв на типичных местах необходимо описать следующие
морфологические признаки:
расчленение почвенной толщи на генетические горизонты;
мощность и глубина горизонтов;
окраска почвенных горизонтов (при описании необходимо давать простое
определение цвета, например: чѐрный, серый, светло-серый и т.д.);
содержание в почве перегноя;
сложение почвы и отдельных еѐ горизонтов;
182
включения и новообразования;
почвенная структура по горизонтам (например, отчѐтливо зернистая)
механический состав почвы;
влажность почвы;
глубина и характер распространения корневой системы растений;
характер почвообразующей породы, или материнской породы;
Результаты полевых исследований почв заносятся в полевой дневник в
таблицу с соответствующей разграфкой и колонками для изображения
горизонтов масштабов.
Описание растительного покрова. Описание растительного покрова
состоит в изучении лесной, луговой и степной, болотной и сорно-полевой
растительности, а также в исследовании растительности водных экосистем.
Описание лесных сообществ проводится на пробных участках размером
20х20 метров, а также на пяти учѐтных площадках размером 2х2 метра по
углам и в центре большого пробного участка. Желательно, чтобы пробный
участок располагался в глубине выбранного сообщества с однородным
составом растительности, чтобы избежать «опушечного эффекта». Перед
описанием растительности необходимо выполнить географическую привязку
исследуемого ландшафта с помощью GPS-приѐмника или топографической
карты, используя различные элементы местности: столбы лесных кварталов,
источники, километровые столбы на дорогах, отдельно стоящие деревья и др.
После
географической
привязки
необходимо
описать
рельеф
исследуемого сообщества. Для начала рекомендуется выявить общие очертания
поверхности, используя следующие описательные понятия: ровная, плоская
поверхность водораздела; вершина или склон холма или гряды; уступ или
склон террасы; пойма реки, дно балки; замкнутое понижение между холмами.
Для пробных участков, расположенных на склоне, необходимо определить с
помощью компаса направления по сторонам горизонта и его крутизну:
а) пологие - до 10 градусов;
б) покатые - 11-20 градусов;
183
в) крутые - 21-30 градусов;
г) очень крутые - свыше 30 градусов.
Крутизна склонов определяется от подошвы до вершины, если отдельные
участки склона не отличаются по крутизне более чем на 10 градусов. При
большей разнице в крутизне осуществляется разделение склонов на отдельные
участки по крутизне. Для отдельных горных районов могут приниматься другие
показатели крутизны в зависимости от характера горных хребтов, а также
разновидностей почв [27].
После
этого
необходимо
определить
тип
рельефа:
моренная
возвышенность, озѐрная равнина, моренная равнина и т.д. Для определения
типа рельефа необходим некоторый опыт, но в качестве «помощника» можно
использовать дополнительную литературу по рельефу, например учебное
пособие
Колбовского
Е.Ю.
[17].
Также
необходимо
дать
описание
микрорельефу (кочки, приствольные превышения, кротовины, западины,
муравейники и т.д.).
Далее необходимо изучить характер увлажнения. Он достаточно просто
определяется по видимым признакам:
нормальное увлажнение – почва слегка влажновата и прикосновении
оставляет ощущение свежести, нигде не видно признаков застоя атмосферной
или грунтовой влаги, набор растений никак не увязывается с особенно сухими
местообитаниями;
недостаточное увлажнение – почва суха на ощупь и нет ощущения
передаваемого словами «холодит руку», напочвенный покров несплошной, а
набор растений более или менее явно выдаѐт признаки засушливости
местообитания;
избыточное увлажнение – определяется по застою атмосферных вод или
по наличию мест выхода подземных вод – родников, источников, ручьѐв [17].
Описание
растительности
начинают
с
древесного
яруса.
Ярус
представляет собой сочетание растений примерно одинаковой высоты,
184
имеющих одинаковую потребность в освещении. Наименьшее число ярусов,
которое может быть в лесном ландшафте – 4 (рис. 46).
Состав древостоя указывается в соответствии с правилами лесного
хозяйства: общее число деревьев принимается за 10, например, чистый липняк 10Лп. Если насаждение смешанное, то формула древостоя следующая:
6Дб3Лп1Яс – 6 деревьев дуба, 3 липы и 1 ясень. При незначительно примеси
других пород (не более 1) записывается через плюс, например 10Лп+Д.
Названия сообществ определяется по преобладающим видам всех ярусов
сообщества. Например, сообщество липово-дубовое лещиновое медунициевозеленчуковое. Это значит, в древесном ярусе преобладает дуб черешчатый,
сопутствующий вид – липа широколистная (преобладающий вид ставится
после сопутствующего вида, если такой есть), в кустарниковом ярусе – лещина
обыкновенная, в травяном ярусе преобладает зеленчук жѐлтый (его больше) и
медуница неясная, мохово-лишайниковый ярус отсутствует.
При описании древесного яруса перечисляются все породы деревьев I и
II ярусов и их количество. Сомкнутость крон
выражается в процентах.
185
определяется глазомерно и
Рис. 46. Вертикальное расчленение ландшафта [17]
Далее определяется высота и диаметр стволов. Высоту определяют с
помощью высотометра или мерной вилки. Диаметр ствола замеряется на
уровне груди (1,3-1,5 м от земли) исследователя с помощью сантиметровой
ленты. Полученные измерения необходимо поделить на число π (3,14). После
этого необходимо определить продуктивность древостоя (бонитет), которая
показывает темпы роста древостоя в зависимости от лесорастительных и
почвенных условий. Чем больше класс продуктивность у леса, тем при
рассматриваемом возрасте у него больше высота. В целом, продуктивность
характеризует качество условий произрастания леса. Продуктивность можно
определить по таблице М.М. Орлова (рис. 47).
186
Рис. 47. Деление семенных насаждений на классы бонитета (по М.М. Орлову)
При описании возобновления леса необходимо провести учѐт всходов
(растения первого года жизни) и подрост (со второго года жизни до возраста,
когда деревца достигнут высоты верхнего яруса древостоя или образуют
самостоятельные насаждения) [29]. Перечисляются все возобновляющиеся
виды сообщества, указывается их численность (обилие), средняя высота и
усреднѐнное число всходов на 1 м2.
Численность (обилие) может быть
определена по шкале Друде (рис. 48). Учѐт возобновления выполняется на трѐх
пробных площадках в 1 м2.
Рис. 48. Шкалы обилия (численности) видов растений
Описание кустарникового яруса проводится на пробной площади в 100
м2. При описании указывают видовой состав пород, слагающих ярус, их
численность, среднюю и наибольшую высоту, количество всходов на 1 м 2,
сомкнутость.
187
При описании травяно-кустарничкового яруса в зависимости от состава
растений и характера распределения размер пробной площади может быть от 1
до 100 м2. Для данного яруса определяется общее проективное покрытие с
помощью сетки Раменского, перечисляются все растения. Для каждого
растения указывается высота (см), численность (обилие) и проективное
покрытие. Для полного выявления видового состава необходимо неоднократное
посещение в течение всего периода развития растений.
Описание
мохово-лишайникового
яруса
проводится
на
пробных
площадках 10х10 см или 20х20 см. Для этого применяется специальная рамка
указанных размеров, разбитая на ячейки в 1 см2. На левой стороне рамки ставят
цифры против каждой ячейки, а над верхней стороной буквы (рис. 49). С
помощью такой рамки определяют соотношение мхов и лишайников в покрове,
общее покрытие, перечень видов, для каждого вида определяется покрытие,
отмечаются особенности размещения и мощность покрова.
Рис. 49. Рамка для картографирования мхов
188
Все получены результаты исследований необходимо заносить в полевой
дневник в виде таблицы (см. табл. 6). В таблице представлен пример
заполнения.
Таблица 6
Описание лесной растительности
1. Общая характеристика сообщества
Формула состава древостоя: 6Лп4Лс
Почва:
Площадь, занимаемая данным сообществом: 4 га
21.07.2014
Лиственнично-липовое дерново-лещиновое осоковое
Географиическое
Условия
Рельеф (микро-рельеф)
Бонитет
положение
увлажнения
55°45′06″ с. ш.
37°37′04″ в. д.
Пологий
склон
(3-5°)
Нормальное
Ia
водораздела
моренной
увлажнение
возвышенности,
северовосточная сторона, местами
слабо закочкаренный
2. Описание древесного яруса.
Размер пробной площади: 20х20 м
Степень сомкнутости крон: 90 %
Ярусность: 1. Липа широколиственная + Лиственница европейская; 2. Рябина
обыкновенная.
Описание пород, составляющих древесный ярус:
№
1
2
3
Название породы:
число стволов
Липа
широколистная: 13
Лиственница
европейская: 8
Рябина
обыкновенная: 5
Возраст
Высота, м
Ср./Наибольшая
Диаметр, см
60
27/28
39
70
29/31
57
30
14/16
6,3
189
3. Учѐт возобновления (описание подроста)
Высота
№ Название пород
Численность
Всходы на 1 м2
средняя, м
Липа
1
30
2
4
широколистная
Лиственница
2
10
1
1
европейская
Рябина
3
7
1,5
1
обыкновенная
4. Описание кустарникового яруса
Размер пробной площади: 10х10 м. Сомкнутость полога: 70 %
Ярусность: 1. Лещина обыкновенная; 2. Дѐрен белый.
Описание пород, составляющих ярус:
Название
Высота, м
№
Численность
Всходы на 1 м2
кустарника
Ср./Наибольшая
Лещина
1
10
5/6,5
2
обыкновенная
2 Дѐрен белый
5
2,5/3
1
5. Описание травяно-кустарничкового яруса
Размер пробной площади: 10х10 м. Общее покрытие: 95 %
Ярусность: 1. Осока волосистая; 2. Копытень европейский.
Описание растений, слагающих ярус:
№ Название растений
Высота, см
Обилие
Покрытие
1 Осока волосистая
40
6
100
2 Копытень европейский
8
Группами
10-30
6. Описание мохово-лишайникового яруса
Размер пробной площади: 10х10 см.
Мощность (толщина покрова, см): 2
Общее покрытие (% занимаемой площади): менее 10
№
Название
Покрытие, %
Особенности размещения
Паралеукобриум
1
Менее 10
На кочках
длиннолистный
7. Описание мѐртвого покрова (состав, мощность, см): состоит из листьев липы,
небольших веток лиственницы, еѐ хвои и шишек, мощность 1,5-2 см.
Описание луговой и степной растительности. Растительность степи – это
травяные сообщества с преобладанием многолетних длительно развивающихся
растений, преимущественно стержнекорневые засухоустойчивые растения с
жѐсткими побегами, а также в подавляющем большинстве дерновинные злаки.
Луга представляют собой травяные сообщества с более или менее сомкнутыми
травостоями,
образованными
из
многолетних
травянистых
растений,
приспособленных к обитанию в среде с более или менее достаточным, но не
избыточным увлажнением почвы. Таким образом, степные и луговые
сообщества образованы многолетними травянистыми растениями, поэтому
190
методы описания тождественны. Для описания травяной растительности
закладывают пробную площадку размером 10х10 м. Для
получения более
точных данных о распространении видов растений и их количественных
параметров закладывают 5 учѐтных площадок по 1 м2 по углам и в центре. При
описании травянистой растительности в полевом дневнике следует заполнить
таблицу похожую как при описании лесной растительности (таблица 7).
При описании видового состава для каждого вида указывается ярус (если
его можно выделить), проективное покрытие (% или в количестве особей),
обилие по шкале Друде и жизненность. Отмечают 3 основных степени
жизненности:
1. Растения проходят полный нормальный цикл развития (рост, цветение,
плодоношение, возобновление), в сообществе присутствуют особи всех
возрастных групп;
2. Растения угнетены, отстают в росте, редко и мало цветут, но семенное
размножение, всѐ же, возможно;
3. Растения сильно угнетены, они не только не цветут, но и слабо
развиваются, находятся в неблагоприятных условиях [65].
191
Таблица 7
Описание травянистой растительности
(степные и луговые сообщества)
1. Общая характеристика сообщества
Дата описания:
Название сообщества:
Размер пробной площади:
Географическое положение:
Рельеф:
Водный режим:
Почва:
Общее проективное покрытие:
Преобладающие виды растений (с указанием проективного покрытия, %):
Площадь, занимаемая данным сообществом:
Описание видового состава травянистой растительности:
Названия
Высота,
Обилие по
№
растений
Ярус
Жизненность
см
Друде
(по группам)
Злаки
Осоки
Проективное
покрытие % /
численность
Бобовые
Разнотравье
Мхи
и
лишайники
Описание
болотной
растительности.
Болота
представляют
местообитания, которые формируются в условиях постоянного увлажнения и
неполного разложения отмерших растительных остатков.
По характеру
поступающей в болото воды различают верховые (вода поступает только в виде
атмосферных осадков), низинные (вода поступает из грунтовых вод и за счѐт
паводков), переходные (на повышенных участках питание осуществляется за
счѐт атмосферных осадков, в понижениях за счѐт грунтовых вод).
Описание болотной растительности осуществляется на основе закладки
полос шириной (1-2-3 м), пересекающих всѐ болото или расположенных
радиально. Ширина полос зависит от характера растительности (если на болоте
есть кустарниковая растительность, то закладывается полоса шириной 2 м; если
болото с травянистой растительностью или сплошь покрыто сфагновыми
мхами, то ширина полосы 1 м). Полосы закладываются на одинаковом
расстоянии друг от друга (20-50 м) перпендикулярно краю болота. Количество
192
и расстояние между ними определяются размерами болота и необходимой
подробностью описания. На каждой полосе закладываются несколько учѐтных
площадок размером 1х1 м или 2х2 м [29]. Результаты заносятся в полевой
дневник (таблица 8).
Таблица 8
Описание болотной растительности
1. Общая характеристика сообщества
Дата описания:
Название сообщества:
Географическое положение:
Рельеф:
Водный режим (характер питания):
Почва (вид):
Проективное покрытие (% по ярусам):
Окружение:
Размеры полос и учѐтных площадей на каждой из них:
Площадь, занимаемая данным сообществом:
Схема болота с размещением полос на нѐм:
Схемы расположения учѐтных площадей на каждой из них:
1. Описание древесного яруса
Число
Господствующая
Диаметр
№ Вид
Ярус
стволов
высота, см
ствола, см
на 100 м2
Жизненность/
характер
распределения
2. Описание яруса кустарников, кустарничков, полукустарничков и трав:
Господствующая
Диаметр
Жизненность/ характер
№ Вид
Ярус
высота, см
ствола, см
распределения
3. Описание яруса мхов и лишайников
Обилие по
Характер
№ Вид
Друде
распределения
Высота мохового покрова
Жизненные формы и экологические группы:
Описание сорно-полевой
растительности. Описание данного типа
растительности основано на закладке учѐтных площадок размером 0,25 1 м2,
0,5 м2, 1 м2, в зависимости от культуры и степени засоренности. Учѐтные
площадки размещают по диагонали поля на равном расстоянии друг от друга в
количестве 20-25 площадок на одном поле. Результата описания заносятся в
полевой дневник (таблица 9).
193
Таблица 9
Описание сорно-полевой растительности
1. Общая характеристика сообщества
Дата описания:
Географическое положение:
Севооборот, № поля, площадь:
Культура, способ сева:
Предшественник:
Рельеф поля:
Почва:
Размер учѐтных площадей:
Схема поля и размещения учѐтных площадей:
1. Описание древесного яруса
Численность на каждой учѐтной площадке
Виды
Фено- Высота,
растений фаза
см
1
2
и т.д.
Среднее
По результатам камеральной обработки полевых описаний проводят
статистическую обработку результатов и устанавливают тип засоренности и еѐ
степень, определяемую по четырѐх бальной шкале:
I – слабая: единичные сорняки;
II – средняя: количество сорняков до ¼;
III – сильная: засоренность близка к густоте культурных растений;
IV – очень сильная: сорные растения преобладают над культурными.
При описании нескольких полей, составляется карта засоренности, на
которой цветом указывается тип засоренности, а тоном цвета – степень
засоренности [29].
Описание
растительности
водных
экосистем.
В
зависимости
от
экологических условий в водоѐмах выделяются различные зоны. Для каждой
такой зоны характерен свой видовой состав растений и животных (рис. 50).
Описание растительного покрова водоѐмов и водотоков выполняется в
различных водных типах экологических местообитаний, т.е. при исследовании
определѐнной
территории
необходимо
посетить
водоѐмы
и
водотоки
различного типа, а также прибрежные и переувлажнѐнные местообитания.
194
Рис. 50. Экологические группы высших водных растений
(по: Лукина, Смирнова, 1988):
1 – высокотравные и низкотравные воздушно-водные растения; 2 – укореняющиеся водные
растения с плавающими на воде листьями; 3 – погруженные укореняющиеся водные
растения; 4 – водные растения, свободно плавающие на поверхности воды; 5 – водные
растения, свободно плавающие в толще воды; а – грунт; б – вода; в – воздух.
Перед полевыми исследованиями необходимо изучить картографический
материал района исследования в диапазоне от 1:500 000 – 1:50 000,
космические снимки, карты лесничеств, таксационные описания лесов, выделяя
необходимые для обследования водные объекты, как однотипные, так и редкие
для изучаемой местности. На основе разбора изученных литературных и
картографических источников составляется маршрут исследований, который
должен охватывать наибольшее число водных объектов как различного, так и
одного типа. С этой целью можно использовать GPS-приѐмник с загруженной
топографической основой изучаемой местности, на которой отмечается путь
следования и места остановок на картах и/или космоснимках.
Растительность
стационарным
водных
методом.
Для
объектов
этого
следует
изучать
применяют
метод
маршрутносеточного
картографирования территории, при котором еѐ делят на равные квадраты
195
размером 10х10 км. Затем обследуются водные объекты внутри получившихся
квадратов. С целью получения наиболее полного и достоверного описания
растительности необходимо обследовать водные объекты различного типа в не
менее чем 60 % квадратов (Щербаков, 2003). При обследовании озѐр, прудов,
карьеров и водохранилищ рекомендуется использовать лодку.
При обследовании озера на лодке следует плыть вдоль береговой линии
до границы водных растений и обратно. Обследование сточных прудов следует
начинать
с
приплотинной
части,
куда
сносятся
обрывки
растений.
Изследование безсточного пруда лучше начинать с подветренного берега: на
этот же берег следует направляться и с плотины сточного пруда (Щербаков,
Майоров, 2006). При обследовании водного объекта составляется полный
список растений всех экологических групп высших водных растений. По
результатам обследования составляется подробная
карта зарастания, как
самого водного объекта, так и его прибрежной части. Для исследований заранее
необходимо подготовить макет карты с контурами водного объекта в нужном
масштабе или космический снимок. Результаты обследований с лодки заносят в
память GPS-приѐмника с указанием размеров и границ сообществ растений. На
карте водного объекта отмечают редкие виды растений, проективное покрытие.
Картографирование рек проводится по методике В.Г. Папченкова (2003).
Обследование реки может быть сплошным, когда на лодке проходится вся река
или еѐ основная часть, и частичным, когда исследуется часть реки на
протяжении 3-5 км с последующим пропуском 10-15 км. При обработке
полевых материалов результаты приравниваются на пропущенные участки
реки. Для картографирования рек заранее подготавливается макет карты или
космический снимок. В полевых условиях уточняются контуры русла реки и
расположение еѐ излучин. Указывается ширина русла реки и наносятся
контуры растительных сообществ с условным обозначением преобладающих и
сопутствующих видов растений. Картографирование зарастания выполняется с
соблюдением
масштаба.
Все
полученные
196
результаты
(помимо
карты
зарастания) по обследованию водных объектов необходимо заносить в полевой
дневник в виде таблицы (таблица 10).
Таблица 10
Описание растительности водных объектов
Название сообщества:
Название и географическое положение:
Экологические особенности местообитания:
Характер берега, уклон дна:
Глубина (верхняя и нижняя граница):
Прозрачность воды:
Цвет воды:
Скорость течения:
Степень защищѐнности от ветра и волнения:
Донные отложения (цвет, состав):
Размер описываемой площади:
Общий характер и облик:
Подъярусы
Высота растений (от – до,
см)
Надводные
1
2
3
Проективное
покрытие в
сообществе, %
Преобладающие виды
растений
Плавающий (0)
Погруженные
-1
-2
-3
Видовой состав
Название
растения,
Подъярус Высота
№
1
2
…
Влияние человека и животных:
Воздействия загрязнений:
Примечание:
Обилие
197
Проективное покрытие/ Жизненность
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Стремительное развитие аэрокосмической техники за последние 20 лет
позволило
получать
изображения
земных
покровов
с
высоким
пространственным и энергетическим разрешением на изучаемую территорию,
что дало сильнейший толчок к исследованию природных ресурсов Земли и их
состояния с помощью искусственных спутников Земли. Однако получение
детальных аэрокосмических снимков недостаточно для всестороннего изучения
природных ландшафтов и их состояния. Аэрокосмический снимок – это всего
лишь «картинка», отражающая тот или иной объект и его состояние. Важно
уметь «читать» эту картинку, т.е. понимать, что на ней отображено, а для этого
необходимо знать, что такое
ландшафт и какой он бывает, из каких
компонентов состоит.
Несмотря на достижения аэрокосмической отрасли, изучение природных
ландшафтов не может обойтись без проведения наземных экологических
изследований
в
контрольных
точках.
Авторами
на
основе
личного
многолетнего практического опыта по изучению природных ландшафтов и их
состояний была сделана попытка показать, как можно комплексно подойти к
изучению природно-территориальных комплексов, используя космические
изображения и детальные полевые исследования. Такой подход даѐт
возможность не только достаточно полно изучить природные ландшафты, но и
с помощью картографических методов представить результаты исследований в
виде серии тематических карт.
198
СПИСОК ПРИЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ГОСТ - государственный стандарт
ГЛОНАСС - Глобальная навигационная спутниковая система
ЕТР – Европейская территория России
ИК – инфракрасный канал
ИСЗ – искусственный спутник Земли
КСЯ - коэффициент спектральной яркости
ПТК – природно-территориальный комплекс
ПЗ-90 – параметры земли 1990 года (государственная геоцентрическая система
координат)
РАН – Российская Академия Наук
РЛБО - радиолокационная станция бокового обзора
РСА - радиолокационная станция с синтезом апертуры
СВЧ - сверхвысокочастотное излучение
СК-95 – Система координат 1995 года
СССР – Союз Советских Социалистических республик
СНиП – строительные нормы и правила
ЮНЕСКО - Организация Объединѐнных Наций по вопросам образования,
науки и культуры
GPS - Global Positioning System (система глобального позиционирования)
WGS-84 - World Geodetic System (трѐхмерная система координат для
позиционирования на Земле)
199
ЛИТЕРАТУРА
1. Аэрокосмические методы в почвоведении / Под ред. Л.Л. Шишова, В.Л.
Андронникова. – М.: Изд. Колос, 1989.
2. Богородский В.В., Козлов А.И., Тучков Л.Т. Радиотепловое излучение
земных покровов. – Л.: Гидрометиздат, 1977.
3. Бузинов Б.И., Макарова М.Г., Скарятин В.Д. Основы дистанционных
методов исследования состояния окружающей среды. – М.: Изд. РУДН,
1997.
4. Видина А.А. Практическое занятие по ландшафтоведению. – М.: МГУ,
1974.
5. Викторов А.С. Рисунок ландшафта. - М.: Мысль, 1986.
6. Виноградов Б.В. Космические методы изучения природной среды. – М.:
Мысль, 1976.
7. Виноградов Б.В., Кондратьев К.Я. Космические методы землеведения. –
М. – Л.: Гидрометиздат, 1970.
8. Востокова Е.А., Сомова В.И. Использование космических снимков для
целей природоохранного картографирования. - М.: ГУГК, 1984.
9. Востокова
Е.А.,
Сущеня
В.А.,
Шевченко
Л.А.
Экологическое
картографирование на основе космической информации. – М.: Недра,
1988.
10. Герасимов И.П., Мещеряков Ю.А., Асеев А.А. Общий обзор рельефа
территории СССР. Равнины Европейской части СССР. - М.: Наука, 1974.
11. ГОСТ 17.8.1.02-88 "Охрана природы. Ландшафты. Классификация".
12. Загародников А.А. Радиолокационная съѐмка морского волнения с
летательных аппаратов. – Л.: Гидрометиздат, 1978.
13. Исаченко
А.Г.
Ландшафтоведение
и
физико-географическое
районирование. - М.: Высшая школа, 1991.
14. Карманов И.И. Спектральная отражательная способность и цвет почв как
показатели их свойств. – М.: Колос, 1974.
200
15. Картоведение / Под ред. А.М. Берлянта. – М.: Изд. «Аспект Пресс»,
2003.
16. Киреев
Д.М.
Ландшафтный
метод
дешифрирования
лесов
по
аэроснимкам. – Новосибирск: Наука, 1976.
17. Колобовский Е.Ю. Ландшафтоведение. М.: Изд. Академия, 2008.
18. Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И., Тутубалина О.В. Аэрокосмические
методы в географических исследованиях. – М.: Изд. «Академия», 2004.
19. Космические методы геоэкологии / Под ред. В.И.Кравцовой. – М.:
Географический факультет МГУ, 1998.
20. Кравцова В.И. Космические методы исследования почв. – М.: Изд.
«Аспект пресс», 2005.
21. Кринов
Е.Л.
Спектральная
отражающая
способность
природных
образований. – Л. – М.: Изд. АН СССР, 1947.
22. Кронберг П. Дистанционное изучение Земли. Основы и методы
дистанционных исследований в геологии.- М.: Мир, 1988.
23. Кузнецов Б.А. Очерк зоогеографического районирования СССР. – М.:
Географиздат , 1950.
24. Ландшафты Московской области и Подмосковья, их использование и
охрана. - М.: Моск. филиал Географического общества СССР, 1990.
25. Ландшафтная карта СССР масштаба 1:2 500 000 / Под ред.И.С.
Гудилина. - М.: ВСЕГИНГЕО, 1987.
26. Ландшафтная карта России масштаба 1:4 000 000. – М.:МГУ.
Географический факультет, 1992.
27. Лесоустроительная инструкция от 12 декабря 2011 г.
28. Маслов А.В., Гордеев А.В., Батраков Ю.Г. Геодезия. - М.: КолосС, 2005.
29. Методы полевых экологических исследований: учеб. пособие / авт.
коллектив О.Н. Артаев, Д.И. Башмаков, О.В. Безина и др. – Саранск:
Изд-во Мордовского университета, 2014. – 412 с.
30. Обиралов А.И., Лимонов А.Н., Гаврилова Л.А. Фотограмметрия и
дистанционное зондирование. – М.: КолосС, 2006.
201
31. Папченков В.Г. Растительный покров водоѐмов и водотоков Среднего
Поволжья. Ярославль: ЦПМ МУБ и НТ, 2001 г., 200 с.
32. Пояснительная записка к научно-справочной эколого-географической
карте Российской Федерации масштаба 1: 4.000.000. – М.: изд. МГУ,
1996.
33. Основы теории градостроительства./ Ярыгина З.Н., Косицкий Я.В.,
Владимиров В.В., Гунтов А.Э., Микулина Е.М., Сосновский В.А.- М.:
Стройиздат, 1986.
34. Прокаев
В.И.
Физико-географическое
районирование.
-
М.:
Просвещение, 1983.
35. Садов А.В. Аэрокосмические методы в инженерной геодинамике. - М.:
Недра, 1988.
36. Савиных
В.П.,
Саломатин
В.А.
Оптико-электронные
системы
зондирования Земли. - М.: Недра 1995.
37. Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования. – М.: «Каталог»,
2002.
38. Строительные
нормы
и
правила
СНиП
III-10-75
"Благоустройство территорий".
39. Стаускас В.П. Градостроительния организация районов и центров
отдыха.- Л.: Стройиздат, 1977.
40. Стурман В.И.Экологическое картографирование. – М.: Изд. Аспект
Пресс, 2003.
41. Троицкий В.А. Гидрологическое районирование СССР. – М.: Изд. АН
СССР, 1948.
42. Щербаков А.В. Изучение и анализ региональных флор водоѐмов //
Гидроботаника: Методология, методы. Рыбинск: ОАО «Рыбинский дом
печати», 2003 г. С. 56-59.
43. Щербаков А.В., Майоров С.Р. Летняя учебно-производственная практика
по ботанике. Часть 1. Полевое изучение флоры и гербаризация растений.
202
М.: Изд. Каф высших растений биологического факультета Моск. Ун-та,
2006 г., 84 с.
44. Федеральный
закон
от
14
марта
1995
г.
N
33-ФЗ
1995
г.
N
33-ФЗ
"Об особо охраняемых природных территориях.
45. Федеральный
закон
от
14
марта
"Об особо охраняемых природных территориях".
46. Физико-географическое районирование СССР. Под ред. Гвоздецкого
Н.А. и Михайлова Н.И. - М.: МГУ, 1960.
47. Эколого–географическая карта России. М 1:4./000.000. – М.: МГУ, 1996.
203