Геоинформационное картографирование антропогенного воздействия с использованием разновременных космических снимков на примере Прибайкальского национального парка Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 519

ГЕОИНФОРМАЦИОННОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАЗНОВРЕМЕННЫХ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ НА ПРИМЕРЕ ПРИБАЙКАЛЬСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА

Борис Николаевич Олзоев

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, кандидат географических наук, заместитель директора Центра космических технологий и услуг, доцент кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (395-2) 40-5900 (доб. 111-35), e-mail: bnolzoev@yandex.ru

Юлия Григорьевна Никитина

Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, аспирант кафедры маркшейдерского дела и геодезии, тел. (395-2) 40-59-00 (доб. 111-35), e-mail: yul-shevchuk@mail.ru

В статье представлена методика геоинформационного картографирования источников антропогенного воздействия на ландшафты Прибайкальского национального парка на основе визуального и автоматизированного дешифрирования многозональных космических снимков Landsat.

Ключевые слова: источники антропогенного воздействия; дешифрирование космических снимков; методика геоинформационного картографирования; Прибайкальский национальный парк.

GEOINFORMATION MAPIING SOURCES

OF ANTHROPOGENIC EFFECTS USING MULTISPECTRAL SPACE IMAGES ON EXAMPLE PRIBAIKALSKY NATIONAL PARK

Boris N. Olzoev

National research Irkutsk state technical university, 664074, Russia, Irkutsk, 83, Lermontov St., candidate of geographical Sciences, deputy director of the Center of space technologies and services, associate professor of department of mine surveying and geodesy, tel. (395-2)40-59-00 (add. 111-35), e-mail: bnolzoev@yandex.ru

Yulia G. Nikitina

National Research Irkutsk State Technical University, 664074, Russia, Irkutsk, 83, Lermontov St., post-graduate student, department of mine surveying and geodesy, tel. (395-2)40-59-00 (add. 11135),

e-mail: yul-shevchuk@mail.ru

There is presented a technique for geoinformation mapping sources of anthropogenic impact on the landscape Pribaikalsky National Park based on the visual and automated interpretation of multispectral space images Landsat in the article.

Key words: sources of anthropogenic impact; interpretation of space images; technique of GIS-mapping; Pribaikalsky National Park.

Особо охраняемые природные территории (ООПТ) - это эффективный метод сохранения и восстановления природной среды, однако ландшафтное разнообразие данных территорий ежедневно прямо или косвенно подвержено антропогенному воздействию (антропогенной

трансформации). Поэтому существует необходимость проводить оценку и мониторинг их состояния в целях обнаружения и прогнозирования негативных изменений ландшафтов ООПТ и их компонентов. На сегодняшний день использование картографического подхода с помощью данных ДЗЗ в целях наиболее эффективного решения данной проблемы позволяет получить наглядное высокоинформативное, объективное отображение геоэкологического состояния природных комплексов ООПТ в прошлом, настоящем и будущем.

Комплексная карта антропогенной трансформации ландшафтов составляется в зависимости от современного состояния природных комплексов, их антропогенных модификаций, от степени и характера хозяйственного использования и антропогенной нарушенности компонентов ландшафта, от вида и степени загрязнения окружающей среды и т.д.

Первым этапом составления карт антропогенной трансформации ландшафтов является картографирование источников антропогенного воздействия на ландшафты [6].

Для территории Республики Бурятия уже имеются подобные карты [7,8]. Для характеристики хозяйственной деятельности человека на данных картах приведена информация об источниках антропогенного воздействия на процессы трансформации и изменения природной среды, что позволяет оценить ландшафты по степени их эксплуатации и нарушенности.

В Прибайкалье эта проблема, в наибольшей степени, затрагивает одну из самых освоенных, легкодоступных и посещаемых ООПТ Иркутской области - Прибайкальский национальный парк (ПНП).

Прибайкальский национальный парк (далее - ПНП), основанный в 1986 г. на площади 418 тыс. га, занимает узкую полосу побережья Байкала от Култука до границы с Байкало-Ленским заповедником, ширина которой колеблется от 3 до 20 км, с двумя разрывами в районе пос. Бугульдейка и Курма на побережье пролива Малое моря. В состав Прибайкальского парка входит крупнейший остров оз. Байкала - Ольхон. На территории, вошедшей в границы парка без изъятия из хозяйственного использования, расположено 46 населенных пунктов сельского типа и 4 поселка городского типа, в которых проживает 15 тыс. чел [5].

Благодаря своему географическому положению, близостью к крупным населённым пунктам и промышленно-развитым центрам, лёгкой транспортной доступности, природные комплексы парка подвержены значительному влиянию хозяйственной деятельности человека.

Исходные данные. В качестве исходных материалов для данного исследования были использованы мультиспектральные изображения многозональных космических снимков Landsat 5 TM, Landsat 7 ETM, Landsat 8 OLI на территорию Прибайкальского национального парка за 1994, 2006. 2011, 2013 гг., преимущественно летние месяцы.

Также были привлечены статистические (в т.ч. «Государственный доклад о состоянии озера Байкал и мерах по его охране...» за ряд лет [2]) и литературные источники, касающиеся темы нашего исследования.

Таким образом, на основе ряда литературных, статистических и картографических материалов, а также материалов ДЗЗ были определены и сведены в табл. 1 основные источники антропогенной нарушенности геосистем Прибайкальского национального парка (* выделены источники, которые не находятся на территории ПНП, но оказывают существенное воздействие на его геосистемы).

Таблица 1

Основные источники антропогенного воздействия на геосистемы Прибайкальского национального парка_

Наименование Вид локализации Рабочее состояние Класс природопользования

Все населённые пункты очаговое действующее селитебное (застройка, ЖКХ)

БЦБК* очаговое приостановленное промышленное

г. Свирск* очаговое действующее промышленное

г. Черемхово* очаговое действующее промышленное

г. Усолье-Сибирское* очаговое действующее промышленное

г. Ангарск* очаговое действующее промышленное

г. Иркутск* очаговое действующее промышленное

г. Шелехов* очаговое действующее промышленное

Месторождение "Буровщина"* очаговое действующее горнопромышленное

Месторождение "Перевал"* очаговое действующее горнопромышленное

Месторождение "Динамитное"* очаговое действующее горнопромышленное

Месторождение "Ангасольское" очаговое действующее горнопромышленное

Участок, примыкающий с С-В очаговое действующее горнопромышленное

к Ангасольскому месторождению

Месторождение "Бугульдейское"* очаговое действующее горнопромышленное

Иркутское водохранилище площадное действующее природно-техногенное

ЛЭП линейное действующее промышленное: энергетика

Кругобайкальская ж/д линейное действующее транспортное, рекреационное

Транссибирская магистраль линейное действующее транспортное

Автомобильные дороги* линейное действующее транспортное

Водный транспорт* линейное действующее транспортное

Трубопроводы* линейное действующее транспортное

Рыболовство площадное, линейное действующее промышленное, браконьерное

Туризм, рекреация очаговое действующее рекреационное

Пожары площадное периодическое рекреационное

Сельское хозяйство площадное действующее сельскохозяйственное

Вырубки площадное периодическое лесохозяйственное

Методика. Все источники антропогенного воздействия по характеру локализации и отчасти воздействия можно классифицировать на три вида: очаговые, линейные и площадные. В соответствии с этим, на эколого-географических или инженерно-экологических картах данные объекты должны отображаться с помощью точечных, линейных и площадных знаков [1].

Для создания карты источников антропогенного воздействия на ландшафты Прибайкальского национального парка в ГИС MapInfo в качестве общегеографической основы были взяты векторные слои растительного покрова, гидрографии, включая оз. Байкал, границ ПНП. Векторные слои населённых пунктов (в которых нет промышленного производства) и дорожная сеть на данной карте являются одновременно и общегеографической основой, и одними из слоёв источников антропогенного воздействия на ландшафты ПНП. Населённые пункты показаны пунсонами, а пути сообщения линиями разного цвета (железные дороги - чёрного, автомобильные - жёлтого).

Точечные или очаговые источники (города, в которых имеются промышленные предприятия) представлены на карте локализованными значками в виде звёзд.

Площадное воздействие от источников хозяйственной деятельности человека имеют лесные вырубки, гари, пахотные земли, разработка месторождений полезных ископаемых. По отдельным зональным и цветным синтезированным изображениям разновременных космических снимков Landsat 5TM, Landsat 7ETM, Landsat 8OLI в комбинации каналов 3-2-1, 7-4-2, используя методику, применяемую в работах [3,4], отчётливо дешифрируются контуры вышеперечисленных объектов и их динамика. Для более точной фиксации произошедших изменений использовались автоматизированные разновременные композиты космических снимков, методика создания которых изложена в работах [4]. На представленных разновременных композитах все изменения достаточно чётко определены: зелёный цвет показывает исчезнувшие объекты, а розовый -наоборот, появившиеся на более позднем снимке.

Вышеперечисленные объекты оцифрованы по зональным или цветным синтезированным изображениям разновременных космических снимков за указанные годы с целью отображения их на карте способом ареалов и выявления динамики площадей данных воздействий.

Таким образом, в результате последовательного наложения слоев, указанных на рис. 1, была создана карта «Источников антропогенного воздействия в ПНП», являющейся основой для следующего этапа подготовки карты «Антропогенной трансформации ландшафтов ПНП».

На рис. 2 приведен фрагмент указанной карты

Гари

------ _____■

Вырубки

Карьеры

Промышленные объекты

>— Населённые пункты

Дорожная сеть

Граница ПНП

Гидрография

Растительный покров

Рис. 1. Схема последовательного расположения векторных слоев

Рис. 2. Фрагмент карты «Источники антропогенного воздействия в Прибайкальском национальном парке» в ГИС MapInfo БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Геоэкологическое картографирование : учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. / Б. И. Кочуров, Д. Ю. Шишкина, А. В. Антипова, С. К. Костовска ; под ред. Б.И.Кочурова. М.: Издательский центр «Академия», 2009. 192 с .

2. Государственный доклад о состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2006, 2011 годах. // Портал об охране озера Байкал. - Режим доступа: [http://geol.irk.ru/baikal/].

3. Дешифрирование многозональных космических снимков. Методика и результаты: альбом. М.-Берлин: Наука, Akademie-Verlag Berlin, 1982. 85 с.

4. Изучение антропогенной трансформации ландшафтов Прибайкалья по космическим снимкам (на примере острова Ольхон). // Б.Н. Олзоев, Ю.Г. Никитина (Шевчук) // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. Т. 85. № 2. С. 67-74

5. Общая информация. // Официальный сайт Прибайкальского государственного национального парка - Режим доступа: [http://www.pribaikalsky.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=144&Itemid=29

4].

6. Петрова И.Ф. Отображение антропогенной трансформации геосистем на эколого-географических картах. // Геология, география и глобальная энергия. 2012. № 4 (47). С. 182-187.

7. Электронная «Ландшафтно-экологическая карта Республики Бурятия. Масштаб 1:1000000. / Под ред. Пластинина Л.А., Батуева А.Р., Котельниковой Н.В. - Иркутск: НУПКЦ «Сибэкокарта», 2010.

8. Электронная «Карта природопользования Республики Бурятия. Масштаб 1:1000000. / Под ред. Пластинина Л.А., Батуева А.Р., Котельниковой Н.В. - Иркутск: НУПКЦ «Сибэкокарта», 2010.

© Б. Н. Олзоев, Ю. Г. Никитина, 2014