Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 12-05-90900)

Оценка антропогенной преобразованности ландшафтов является одним из наиболее распространенных способов оценки экологической ситуации регионов. Она заключается в определении степени отклонения современных (природно-антропогенных) ландшафтов от первичных (восстановленных, девственных, природных) ландшафтов [1]. При этом использование современных технологий (ДЗЗ, ГИС) дает возможность более быстро и объективно выполнить такую оценку, которая в свою очередь является важнейшей основой для планирования развития любого региона.

Одна из наиболее распространенных методик оценки антропогенной преобразованности предложена П.Г.Шищенко (1988). Она предполагает расчет по формуле:

, 

где – коэффициент антропогенной преобразованности; r – ранг антропогенной преобразованности ландшафтов i_m видом использования; ρ – площадь ранга (%); q – индекс глубины преобразованности ландшафта; n – количество выделов в пределах контура ландшафтного региона.

При этом П.Г.Шищенко предлагает такие виды землепользования и соответствующие им значения ранга и индекса глубины: леса (1; 1), сады, виноградники (5; 1,2), пашни (6; 1,25), жилая сельская застройка (7; 1,3), земли промышленного использования (10; 1,5) и пр. Расчетные значения коэффициента преобразованности изменяются от 0 до 10 – от наименее преобразованных к наиболее преобразованных ландшафтов.

Для Крымского полуострова (равниной его части) оценка антропогенной преобразованности была выполнена H.A.Драган, Ф.С.Альшевби (1997). При этом в качестве расчетных операционных единиц использовались хозяйственные субъекты – бывшие колхозы и совхозы (рис. 1). Очевидно, что на современном этапе такая оценка является неактуальной и не имеющей смысла, как в связи с отсутствием оцениваемых хозяйственных единиц, так и из-за значительной площади расчетных единиц и неоднородностью структуры современных ландшафтов в пределах их. Поэтому разработка более универсального подхода к оценке антропогенной преобразованности является актуальным вопросом.

Рис. 1. Оценка степени антропогенной преобразованности ландшафтов (земель) северо-восточной части равнинного Крыма [3].

Такой универсальный подход может быть реализован посредством предложенного алгоритма оценки, использующего возможности ГИС и ДЗЗ. Он предполагает использование в качестве операционных единиц квадратов, площадь которых подбирается в зависимости от подробности и масштаба исследования; в данной работе использованы квадраты площадью 4 км². Алгоритм был апробирован на примере участка в северо-восточной части равнинного Крыма (Присивашье), общей площадью 671,7 км².

В качестве исходных данных для оценивания антропогенной преобразованности использовались составленные карты природной и хозяйственной подсистемы современных ландшафтов масштаба 1:100 000. Карта восстановленных ландшафтов (природной подсистемы) было составлена по картографическим и литературным данным, материалам полевых исследований (рис. 2). В ее основе лежит парагенетический тип организации, который более адекватно отражает особенности приморских ландшафтов, т.к. лежащее в основе этого типа организации парагенетическое и парадинамическое взаимодействие между сушей и морем является основным системоформирующим фактором пространственной организации ландшафтов приморских равнин.

Рис. 2. Природная подсистема современных ландшафтов ключевого участка.

1 – ветровые осушки, периодически осушаемые и затапливаемые, в тыльной части с отложениями водорослевого мата, штормовыми валами и разреженными галофитной растительностью на солончаках;

2 – высыхаемые днища озер, с отложениями водорослевого мата, штормовыми валами и разреженной галофитной растительностью;

3 – аккумулятивные террасы и острова, сложенные илисто-ракушечными отложениями, плоские, с полынно-злаковой растительностью на солончаках;

4 – пересыпи песчано-ракушечные с псаммофитной растительностью и примитивными дерновыми песчаными почвами.

5 – низменности илистые (морские террасы) с солонцами луговыми и каштаново-луговыми солонцеватыми почвами под полынно-злаковой степной растительностью.

6 – плоские суглинистые низменности с каштаново-луговыми почвами и солонцами каштановыми под полынно-типчаковой и полынно-житняковой степной растительностью;

7 – балки, пологие, с делювиально-пролювиальными супесчано-суглинистыми отложениями, с лугово-каштановыми солонцеватыми почвами в комплексе с солонцами лугово-каштановыми и каштановыми слабосмытыми и намытыми под луговой растительностью.

8 – плоские и слабоволнистые суглинистые водораздельные пространства и слабонаклонные поверхности с лугово-каштановыми солонцеватыми почвами и солонцами лугово-каштановыми под полынно-типчаковой и полынно-житняковой степной растительностью.

9 – плоские и слабоволнистые суглинистые водораздельные пространства с темно-каштановыми слабо- и среднесолонцеватыми почвами и солонцами каштановыми под полынно-типчаково-ковылковой и полынно-житняковой степной растительностью.

Карта хозяйственной подсистемы ландшафтов составлялась на основании полевых исследований, картографических данных (топографических карт масштаба 1:100 000, 1: 50 000) и материалов ДЗЗ, при этом последним отводилась основная роль по идентификации в пространстве выделенных типов землепользования. Использованные материалы ДЗЗ представлены космическими снимками высокого и сверх высокого разрешения, выполненными спутниками QuickBird и Landsat. Снимки были получены из общедоступного некоммерческого архива в сети Internet на сайте http://glovis.usgs.gov и с помощью программы SASplanet. По результатам визуального дешифрирования, и в меньшей мере автоматизированного, выполненного с помощью программного комплекса ENVI 4.7. (классификация цифрового изображения с обучением), была составлена карта хозяйственной подсистемы ландшафтов (рис. 3). Она отражает следующие типы землепользования на исследуемой территории: сады, виноградники, кладбища, залежи, курганы и насыпи, пашни, орошаемые сенокосы, рисовые чеки, огороды, жилая застройка, дачные массивы, фермы, лесополосы, каналы и пруды, промышленные объекты, тростниковые заросли.

Рис. 3. Хозяйственная подсистема современных ландшафтов ключевого участка.

Непосредственно расчет коэффициента антропогенной преобразованности производился с помощью программного комплекса ArcGIS 10.0 для векторных слоев в таблицах атрибутивных данных. На карте хозяйственной подсистемы ландшафтов производится группировка выделов с присвоением полученным контурам ранга и индекса глубины антропогенной преобразованности. С помощью функции оверлея происходит слияние слоев природной и антропогенной подсистем с образованием нового слоя и сохранением за полученными контурами данных исходных слоев. В этом новом слое контурам условно коренных ландшафтов присваивается ранг и индекс (1 и 1 соответственно). Для ключевого участка ландшафтам полынно-злаковых степей присваивался ранг 2 и индекс 1,05, т.к. они, согласно представлениям многих ученых, имеют антропогенный генезис, связанный с длительным усиленным выпасом.
Для исследуемой территории строится сетка равнозначных расчетных квадратов, для которых вычисляется площадь (в км²). С помощью функции оверлея сливаются обобщающий слой природной и хозяйственной подсистемы со слоем сетки квадратов с сохранением за полученными контурами исходных данных. Для каждого выдела суммарной карты определяется площадь (в км²) и рассчитывается доля (в %) по площади в квадрате (или его фрагменте), к которому они приурочены. Для каждого контура происходит вычисление элемента числителя коэффициента преобразованности (). Итоговое значение коэффициента получается путем слияния по атрибуту для расчетных квадратов фрагментов итогового слоя с вычислением числителя () и конечного результата. В зависимости от полученных значений происходит отображение исходных квадратов по известным градациям.

    Карта распределения коэффициента антропогенной преобразованности современных ландшафтов ключевого участка, выполненная по предложенному алгоритму, представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Карта распределения коэффициента антропогенной преобразованности современных ландшафтов.

    Таким образом, представленный в статье алгоритм позволяет более объективно определять степень антропогенной преобразованности для любых территорий. При этом в зависимости от размеров территории и подробности исследования могут быть выбраны различные размеры территориальных единиц.

1. Боков В.А., Карпенко С.А. К методике оценки экологической ситуации // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И.Вернадского. Серия «География». – 2010. – Т. 23 (62), № 3.– С. 284-288.
2. Шищенко П.Г. Прикладная физическая география. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1998. – 192.
3. Драган H.A., Альшевби Ф.С. Оценка трансформации сельскохозяйственных земель равнинного Крыма // Ученые записки СГУ. 1997. Вып. 6. – С. 7-13.

Все статьи автора «Михайлов Владислав Анатольевич»