Дистанционное зондирование биосферы

Основная задача дистанционного зондирования биосферы состоит в получении пространственно-временной информации о состоянии и структурно-функциональных изменениях мега- и макроэкосистем, загрязнении больших участков атмосферы, акваторий водоемов крупных массивов ле­сов и других объектов земной поверхности. Для получения этой информа­ции используются различные методы: аэрофотосъемка, многозональная космическая съемка, спектре- и радиометрирование в видимой, ближней и средней инфракрасной и микроволновой областях спектра. Так, многозо­нальная сканерная съемка из космоса может служить надежной основой мониторинга лесных ресурсов особенно в районах Сибири и Дальнего Востока, где на площади более 500 млн га сосредоточено около 80% лес­ных богатств России. Она позволяет получить данные о концентрации лесных массивов, вести оперативные наблюдения за состоянием лесов, следить за ходом лесопользования и восстановления лесных ресурсов, своевременно обнаруживать очаги пожаров и болезней, оценивать антро­погенные нарушения лесных экосистем и решать другие задачи, которые не могут быть решены традиционными методами.

Дистанционное зондирование позволяет получить обширную ин­формацию, необходимую для выявления картины глобальных изменений состояния биосферы. По данным космических наблюдений возможно де­шифрирование таких неблагоприятных явлений, как массовое заболевание сельскохозяйственных растений и загрязнение лесов, ареалы распростра­нения которых трудно установить с помощью наземных средств. Дистан­ционные методы дают возможность определить и с большой точностью картографировать необратимые последствия хозяйственной деятельности человека, сопровождающиеся нарушением структуры природных систем (опустынивание, вторичное засоление и заболачивание земель, сведение лесных массивов и др.).

Одним из важных аспектов глобального мониторинга является по­лучение оперативной информации о состоянии тех объектов наблюдения, которые быстро изменяются во времени и пространстве (например, рас­пространении лесных пожаров и наводнений, таянии снегового покрова, состоянии сельскохозяйственных посевов, пастбищ и других объектов). Периодичность космической съемки для решения этой задачи может коле­баться в значительных пределах - от одних или нескольких суток до не­скольких месяцев и года. Так, наблюдение за лесными пожарами нуждает­ся в ежедневных съемках, для контроля рубок леса достаточно одной съемки в год. На основе наблюдений составляются оперативные и про­гнозные карты состояния изучаемых объектов, которые являются одним из конечных результатов мониторинга. В целом использование дистанцион­ных методов дает возможность охватить примерно 60% всех разделов био­логического, 90% геофизического и 25% геохимического мониторинга (Виноградов, 1984).

Для определения фоновых характеристик экосистем помимо прове­дения наземных наблюдений необходимо дистанционное зондирование территории биосферных заповедников, национальных парков и других природоохранных объектов. Особенность зондирования заключается в съемке обширных территорий (площадью 10 000-30 000 км и более) с од­новременной фиксацией состояния как ненарушенных, так и измененных человеком природных систем. По результатам съемок производится изуче­ние состава, структуры и функционирования природных экосистем с це­лью выявления естественных закономерностей их развития. Последующее сравнение ненарушенных и нарушенных комплексов позволяет установить направление и степень антропогенной трансформации природной среды, дать ее оценку и составить прогноз дальнейшего развития изучаемых объ­ектов.

Перспективы развития методов дистанционного зондирования био­сферы связаны с разработкой более совершенных средств сбора и нако­пления космической информации, формированием сетей передачи этой информации, а также алгоритмических и компьютерных средств их об­работки.

Заключение

 

Сейчас уже не вызывает сомнений, что получение достоверной ин­формации о состоянии окружающей природной среды является необходи­мой составной частью организованной человеческой деятельности по ра­циональному использованию природных ресурсов и поддержанию благо­приятных условий для жизни и деятельности человека. Наличие подобной информации позволяет правильно ориентировать хозяйство, поддерживать функционирование природных систем и их способность к воспроизводст­ву естественных ресурсов. Только на основе достоверных количественных данных можно принимать оптимальные решения о проведении меро­приятий, предупреждающих резкое ухудшение состояния природной сре­ды.

Как показано в работе, получение наиболее полной информации о состоянии и изменении окружающей природной среды связано с органи­зацией и функционированием комплексного геоэкологического монито­ринга. Его объектами выступают компоненты природы и комплексы (гео­экосистемы) в целом. Сущность мониторинга состоит в регулярном учете, оценке и прогнозе изменений состояния природной среды на локальном, региональном и глобальном уровнях с целью управления этим состояни­ем. Функции геоэкологического мониторинга включают: а) контроль за загрязнением природных компонентов (воздуха, вод, почв, биоты) и гео­экосистем в целом; б) выявление закономерностей и тенденций антропо­генных изменений ландшафтов и экосистем. Его главная практическаяцель - предотвращение отрицательных последствий в природе, связанных с хозяйственной деятельностью человека.

Геоэкологический мониторинг базируется на современных пред­ставлениях о взаимодействии общества с окружающей природной средой и, в частности, на ландшафтно-экологическом подходе к объекту и содер­жанию наблюдений (т.е. учете целостности и пространственно- временной структуры природных систем, изучении их как среды жизни и деятельно­сти человека). Использование ландшафтно-экологического подхода позво­ляет оценить текущие и перспективные состояния природных комплексов и компонентов, выявить закономерности антропогенных изменений ланд­шафтов и экосистем, установить негативные последствия воздействия человека на природу.

Для объективной оценки антропогенных изменений природы необхо­дима разработка критериев качества природной среды. В практике мони­торинга широко используются санитарно-гигиенические нормативы (ПДК, ПДВ и др.), однако во многих случаях они непригодны для оценки ком­плексных объектов наблюдений. Поэтому целесообразно вести разработку и чаще применять экологические критерии, определяющие критические нагрузки на ландшафты и экосистемы. Особенно актуально применение интегральных экологических показателей, характеризующих изменение комплексов в целом. Поиск таких показателей ведется в различных науч­ных дисциплинах, однако удовлетворительного для всех решения пока не найдено.

Важный аспект мониторинга - методы получения и обработки ин­формации о состоянии природной среды. В настоящее время формируется система мониторинговых наблюдений, которая включает методы наземно­го слежения, дистанционное зондирование, оперативное и прогнозное кар­тографирование, способы компьютерного хранения и обработки информа­ции. Однако многие вопросы остаются нерешенными. Различные виды на­блюдений недостаточно связаны методически и организационно, обраба­тывается не весь объем получаемой информации, в системе мониторинга почти отсутствуют ландшафтно-экологические исследования, что не по­зволяет учитывать целостность природной среды. Увеличивается роль дистанционных съемок, но они недостаточно сочетаются с наземными ра­ботами.

Комплексный геоэкологический мониторинг - это сложная информа­ционная система наблюдений и исследований, которые должны прово­диться на специально оборудованных стационарах, расположенных в раз­личных физико-географических условиях, в первую очередь в регионах с экологически неблагоприятной ситуацией. В настоящее время функциони­рует разветвленная сеть региональных и базовых станций, биосферных за­поведников и других наблюдательных постов. На них ведется регулярное слежение за состоянием атмосферного воздуха, вод, почв и биоты главная трудность организации мониторинга заключается в оценке изме­нений не отдельных компонентов, а целостных природных и природно-антропогенных систем. Чем сложнее объект исследований, тем труднее проконтролировать его современное и будущее состояние. Поэтому не­обходима организация сети ландшафтно-экологических стационаров с проведением регулярных наблюдений за состоянием природных и природно-антропогенных комплексов в целом. Только в этом случае можно говорить о создании единой системы комплексного геоэкологического мо­ниторинга.

 

 

Список литературы

 

Абакумов В.А., Сущеня Л.М. Гидробиологический мониторинг пре­сноводных экосистем и пути его совершенствования // Экологические мо­дификации и критерии экологического нормирования. - Л., 1991.

Александрова Т.Д. Нормирование антропогенно-техногенных нагру­зок на ландшафт. Состояние проблемы. Возможности и ограничения // Изв. АН СССР. Сер. геогр. - 1990, - № 1.

Алексеевский Н.И., Жук В.А., Заславская М.Б. и др. Кризисные эко­логические ситуации в водных объектах и методы их выявления // Геогра­фия и окружающая среда. - М., 2000.

Аношко В.С. Мелиоративная география. - Минск, 1987.

Антипова А,В. Географическое изучение использования территории при выявлении и прогнозировании экологических проблем // География и природные ресурсы. - 1994. - № 3.

Афанасьев Ю.А., Фомин С.А. Мониторинг и методы контроля окру­жающей среды. -М., 1998.

Бадяев В.В., Егоров Ю.А., Казаков С.В. Охрана окружающей среды при эксплуатации АЭС. - М., 1990.

Бачинский Г.А. Геоэкология как область соприкосновения географии и социологии // Изв. ВГО. - Т. 121, вып. 1. - 1989.

Беккер А.А., Агаев Т.Е. Охрана и контроль загрязнения природной среды.-Л., 1989.

Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. - Л, 1985.

Берлянт А.М. Образ пространства: карта и информация. - М., 1986.

Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. -М., 1985.

Виноградов Б.В., Орлов В.П., Снакин В.В. Биологические критерии выделения зон экологического бедствия России // Изв. АН. Сер. геогр. -1993.- №5.

Виноградов Б.В. Космические методы изучения природной среды. -М., 1976.

Виноградов Б.В. Аэрокосмический мониторинг экосистем. - М., 1984.

Владимиров А.М., Ляхин Ю.И.. Матвеев Л., и др. Охрана окружаю­щей среды. - Л., 1991.

Герасимов И.П. Научные основы мониторинга окружающей среды // Мониторинг состояния окружающей природной среды. - Л., 1977.

Герасимов И.П. Экологические проблемы в прошлой, настоящей и будущей географии мира. -М., 1985.

Горстко А.Б. Математическое моделирование и проблемы использо­вания водных ресурсов- - Ростов н/Д, 1976.

Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1991 году. - М., 1992.

Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1997 году. - М., 1998.

Грин А.М., Клюев Н.Н., Мухина Л-И. Геоэкологический анализ //Изв. РАН. Сер. геогр.- 1995. -№1.

Дети Чернобыля // Государственный доклад о положении детей в Российской Федерации. 1994.-М., 1995.

Дьяконов К.Н. Становление концепции геотехнической системы // Природопользование (географические аспекты). - М., 1978 (Вопросы географии. Сб. 108).

Дьяконов К.Н., Касимов Н.С., Тикунов В.С. Современные методы географических исследований. - М., 1996.

Дьяконов К.Н., Покровский С.Г. Эволюционные, динамические и исторические аспекты в региональном геоэкологическом анализе //Проблемы региональной геоэкологии. Теоретические и методические аспекты. - Тверь, 2000.

Егоров Ю.А. Основные принципы организации и ведения экологического мониторинга в регионе нормально работающей АС // Экология регионов атомных станций.- М., 1995. - Вып.З.

Емельянов А. Г. Ландшафтно-экологические основы природопользования. - Тверь, 1992.

Емельянов А.Г. Комплексный геоэкологический мониторинг. -Тверь, 1994.

Емельянов А.Г. Проблемы комплексного геоэкологического мониторинга // Взаимодействие общества с природой: Географические проблемы. - СПб., 1995.

Емельянов А.Г., Тихомиров О.А. Основы региональной геоэкологии. -Тверь, 2000.

Зотов С.И. Моделирование состояния геосистем. - Калининград, 2001.

Израэль Ю.А. Концепция мониторинга состояния биосферы // Мониторинг состояния окружающей природной среды, - Л., 1977.

Израэль Ю.А., Гасилина Н.К., Ровинский Ф.Я. и др. Осуществление в СССР системы мониторинга загрязнения природной среды. - Л., 1978.

Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. -

М., 1984.

Инженерная география: основные проблемы и направления. - М.,

1989.

Исаченко А.Г. Уровень эколого-географического анализа и критерии оценки состояния природной среды // Проблемы эколого-географической оценки состояния природной среды. - СПб., 1994.

Исаченко А.Г., Исаченко Г.А. Ландшафтно-экологические принципы оценки экологического состояния природной среды // География и современность. - СПб., ] 995. - Вып. 7.

Книжников Ю.Ф., Кравцова В.И. Космические методы в эколого-географических исследованиях: возможности, реализация, перспективы // География и окружающая среда. - М., 2000.

Комплексный мониторинг и практика. -М., 1991.

Кондратьев К.Я., Козодеров В.В., Федченко П.П, Аэрокосмические исследования почв и растительности. -Л., 1986.

Косариков А.Н., Козлов С.И. Виртуальный мир экологического мониторинга. - Н. Новгород, 2000.

Косов В.И., Иванов В.Н., Иванов Г-Н. Экологический мониторинг. -

Тверь, 1996.-4.1.

Кочуров Б.И., Антипова А.В,, Денисова Т.Б. Изучение и прогнозирование глобальных, региональных и локальных экологических ситуаций (на примере СССР) // Глобальные изменения и региональные взаимосвязи: Географический анализ. -М., 1992.

Кочуров Б.И., Антипова А.В., Назаревский Н.В. и др. Районирование территории России по степени экологической напряженности // Изв. АН.

Сер, геогр.-1994.-№ 1.

Кочуров Б.И. География экологических ситуаций (экодиагностика

территорий). - М., 1997.

Кочуров Б.И. Геоэкология; экодиагностика и эколого-хозяйственный

.баланс территории. - Смоленск, 1999.

Крапивин В.Ф., Свирежев Ю.М. Математическое моделирование

глобальных биосферных процессов. - М., 1982.

Критерии оценки экологической обстановки территории длл выделения зон чрезвычайной экологической и зон экологического

бедствия. - М., 1992,

Лебедева Н.В., Дроздов Н.Н., Криволуцкий Д.А. Биоразнообразие и

методы его оценки. - М., 1999.

Меняющийся мир: географический подход к изучению: Советско-американский проект. - М., 1991.

Методические указания об оценке загрязнения почвы химическими веществами. - М., 1987.

Миланова Е.И., Рябчиков А.М. Использование природных ресурсов и охрана природы. - М., 1986.

Мониторинг и оптимизация природопользования: Докл. на Междунар. симп. -Осташков, 1996.

Назаров И.М. О наблюдении за загрязняющими веществами в систе­ме глобального мониторинга // Мониторинг состояния окружающей при­родной среды. -Л., 1977.

Основы геоэкологии. - СПб., 1994.

Охрана ландшафтов: Толковый словарь. - М., 1982.

Оценка влияния хозяйства на природу: воздействие - изменения -последствия. - Брно, 1985. - Т. 1.

Оценка качества окружающей среды и экологическое картографирование.-М,, 1995.

Поздеев В,Б. Об определении геоэкологии // География и природные ресурсы. - 1998. - № 1.

Положение детей в Российской Федерации: Государственный еже­годный доклад. 1993. - М., 1994.

Принципы и методы геосистемного мониторинга. - М., 1989.

Ревзон А. Л. Картографирование состояний геотехнических систем. -М., 1992.

Смирнов Л.Е., Капралов Е.Г., Щербаков В.М. ГИС-технологии экологического экспертного оценивания // География и окружающая среда. - М., 2000.

Современные проблемы изучения и сохранения биосферы. - СПб., 1992.-Т.З. Проблемы восстановления и сохранения систем биосферы.

Теоретические основы инженерной геологии: Социально-экономические аспекты. ~М., 1985.

Теоретические основы и опыт экологического мониторинга. - М., 1983.

Федоров В,Д. Биологический мониторинг: обоснование и опыт орга­низации // Гидробиологический журнал. - 1975. -Т.2, № 5.

Федорова А.И., Никольская А.Н, Практикум по экологии и охране окружающей среды. - Воронеж, 1997.

Чупахин В.М. Региональная экологическая схема борьбы с опусты­ниванием.-Л., 1990.

Швебс Г.И. Концепция природно-хозяйственных территориальных (истем и вопросы рационального использования // География и природные ресурсы.-1987.-Л 4.

Шищенко П.Г. Прикладная физическая география. - Киев, 198

Юрцев Б.А. Эко лого-географическая структура биологического разнообразия и стратегия его учета и охраны // Биологическое разнообразие: подходы к изучению и сохранению. - СПб., 1992.

Ямашкин А.А. Геоэкологические основы исследования процессов хозяйственного освоения ландшафтов (на примере республики Мордовия): Автореф. дис.... д-ра геогр. наук. -Воронеж, 1999.

Оглавление

Введение
1. Геоэкологические основы мониторинга
1.1. Объекты геоэкологического мониторинга
1.2. Роль антропогенного фактора в формировании геоэкосистем
1.3. Экологическое состояние геоэкосистем и его оценка
2. Теоретические вопросы геоэкологического мониторинга
2.1. Формирование представленийй о мониторинге окружающей среды
2.2. Сущность и содержание геоэкологического мониторинга
2.3. Классификация видов монитогинга
3. Методы и организация геоэкологического мониторинга
3.1. Принципы организации мониторинговых наблюдений
3.2. Наземные методы получения исходной информации о состоянии окружающей среды
3.3. Дистанционные методы получения исходной информации(аэрокосмический мониторинг)
3.4. Обработка и обощение исходной информации о состоянии окружающей среды
3.5. Организация службы мониторинга и её проблемы
4. Мониторинг состояния отдельных природных сред
4.1. Мониторинг состояния атмосферного воздуха
4.2. Мониторинг загрязнения вод суши
4.3. Мониторинг вод морей и океанов
4.4. Мониторинг состояния почв
4.5. Биологический мониторинг
4.6. Литомониторинг
5. Геоэкосистемный (ландшафтно-экологический) мониторинг
5.1. Геоэкосистемы, критерии оценки их состояния и изменения
5.2. Наземные стационарные наблюдения
5.3. Дистанционный геоэкологический мониторинг
5.4. Мониторинг локальных природно-техногенных систем
6. Глобальный мониторинг состояния и изменения биосферы
6.1. Глобальный мониторинг и критерии оценки изменения биосферы
6.2. Наземные наблюдения за состоянием и изменением биосферы
6.3. Дистанционное зондирование биосферы
Заключение
Список литературы
ЕМЕЛЬЯНОВ александр георгиевич     ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ   Учебное пособие   Редактор С.В.Григорьева Технический редактор Т.В.Малахова Подписано в печать 10.09.2002. Формат 60 х 84 1/16. Бумага типографская № 1. Печать офсетная. Усл.печ.л. 7,75. Уч.-изд.л. 7,55. Тираж 150 экз. Заказ № 470. Тверской государственный университет, Редакционно-издательское управление, Адрес: Россия, 170000, г. Тверь, ул. Желябова, 33. Тел. РИУ: (0822) 42-60-63.