Классы ландшафтов в Европейской системе для третьего уровня классификации

23 class legend	CORINE Code	Название	9 class legend
		Искусственные поверхности
		Неорошаемые пахотные земли
		Постоянно орошаемые земли
		Рисовые поля
		Виноградники
		Сады и ягодные плантации
		Оливковые плантации
		Пастбища
		Зерновые угодья
		Сложные сельскохозяйственные комплексы
		Земли, преимущественно занятые сельским хозяйством, с существенными участками естественной растительности
		Сельскохозяйственно-лесные площади
		Леса
		Естественные луга (степи)
		Болота и влажные земли
		Склерофильная растительность
		Транзитные (переходные) лесо-кустарниковые местности
		Открытые площади с редкой растительностью или ее отсутствием
		Внутренние заболоченные земли
		Марши
		Реки и каналы
		Озера, водохранилища, пруды
		Акватории морей

 

На этой основе для составляются ландшафтные карты (рис. 44). На рис. 45 приведена стандартная ландшафтная карта с 44 классами ландшафтных покровов по классификации в рамках программы CORINА, для территории БЕНИЛЮКС. Этот стандарт выполняется для всех европейских стран. В качестве примера можно также привести оценки индекса разнообразия для Европы, построенной для двух масштабов, рассчитанных на основе ландшафтных карт с классификациями на 44 класса (рис. 46). Все эти карты выполнены на основе сканерной съемки спутником Landsat.

 

 

 

В рассмотренном примере для Московской области все оценки приведены для классификаций c существенно большим числом классов, чем это принято в Европейском стандарте. Однако привести классификацию к Европейскому стандарту не представляет особого труда.

Более детальная классификация, построенная на основе последовательных дихотомий, имеет некоторые преимущества как самостоятельная система измерения разнообразия с естественным для любой задачи кодирования двоичным основанием. Однако эти различия очевидно не принципиальны.

Исходя из общих положений, можно определить схему использования индексов ландшафтного разнообразия при планировании ландшафтов.

При этом имеется в виду, что во всех вариантах оценок разнообразия – разнообразие отношений, разнообразие пространственных отношений, разнообразие иерархической организации, разнообразие типов элементарных территориальных единиц – большие его величины усложняют хозяйственное использование территории, но создают в среднем предпочтительные условия для сохранения биологического и ландшафтного разнообразия и обычно представляют больший эстетический интерес. Конечно, эти соотношения не абсолютные, а связаны в некоторой степени с природой разнообразия. Так, если разнообразие есть продукт хозяйственной деятельности, то оно не обязательно представляет интерес для сохранения биологического разнообразия. При этом, однако, нельзя исключать, что разнообразие, созданное человеком, не содействовало закреплению видов не свойственных естественным сообщества, но вполне возможно представляющим интерес для сохранения. Вполне понятно, что значительные по площади однородные, с низким разнообразием лесные территории могут представлять большой интерес для сохранения популяций, в первую очередь животных, требующих большую площадь для своего существования, или популяции животных в максимально стабильном, нефрагментированном состоянии. Поэтому они представляют, как и территории с высоким ландшафтным разнообразием, определенный интерес для сохранения определенных свойств биологического разнообразия региона.

Таким образом, для определения функционального назначения территории в общей системе хозяйственного использования необходимо построить оценочные уравнения для различных видов хозяйственной деятельности.

Например, устойчивое, экономически эффективное ведение лесного хозяйства требует наличия лесного массива с площадью не меньше……км, с продукцией не меньше….. м³, с долей пород по ели не меньше….%, по сосне не меньше….%, с долей лесов возраста рубки главного пользования не меньше….%, с разнообразием типов лесов не больше... бит и т. д.

Отношение каждого фактора к переменной может быть выражено в баллах или, что обычно сложнее, в ценовых показателях. Подобные функциональные зависимости и оценки называются квалиметрическими [Заде, 1973; Азгальдов,1989; Пузаченко, 1992].

Такие функции можно построить для любой формы человеческой деятельности. Если существуют исходные данные о состоянии среды и формах деятельности, то можно, используя средства ГИС, построить карты благоприятности территории для лесного и сельского хозяйства, рекреации, охоты и рыболовства, системы охраняемых территорий. Наложение таких карт друг на друга выявит области конфликта интересов, для которых потребуются специальные решения. Проектирование любых новых форм хозяйственной деятельности (например, прокладка дорог и трубопроводов, ЛЭП и т. п., добыча полезных ископаемых, выбор площадки для строительства новых предприятий) будет увязываться с ценностью территории для традиционно существующих форм хозяйственно-социальных отношений и учитывать собственную зависимость этих инженерно-технических сооружений от среды. Оценка воздействия их на среду и существующее хозяйственное использование будет строиться, исходя из существующих норм ее состояния, в каждой конкретной точке и характера воздействий новых инженерных сооружений.

Естественно, что в этой системе оценки ландшафтное разнообразие есть лишь одна из переменных, определяющих эффективность и предпочтительность конкретной формы хозяйственной деятельности.

При этом необходимо отметить, что сама по себе классификация элементарных территориальных единиц на основе многоканальной дистанционной информации содержит хорошие основания для качественного оценивания состояния ландшафта на уровне принятой элементарной территориальной единицы. Как было показано, на ее основе можно сравнительно просто получить оценку качества лесов как функции интенсивности отражения солнечной радиации в различных каналах. Сходные результаты можно получить и для оценки качества сельскохозяйственных, городских земель и водоемов. Конечно эти оценки нуждаются в наземной корректировке, однако затраты труда при оценке качества с использованием дистанционной информации несоизмеримо меньше, чем только при наземных исследованиях или с использованием аэрофотосъемки.

В табл. 17 приведены возможности и области использования различных индексов разнообразия при принятии решений в области использования и охраны ресурсов среды.

Таблица 17

Смысл индексов разнообразия, применительно к задачам ландшафтного планирования

Индекс	Использование ресурсов	Сохранение биологического и ландшафтного разнообразия (в основном для слабоизмененных ландшафтов), рекреация, мониторинг	Комментарии
Разнообразие отношений (на основе метода главных компонент).	Малое разнообразие благо-приятно для эффективного использования природного ре-сурса, самовосстановление системы после ослабления воз-действия предсказуемо. При высоком разнообразии неизбежны высокие затраты на поддержку устойчивого функционирования.	Большое разнообразие – потенциально большое число экологических ниш, высокая неопределенность направления и характера динамики во времени. Представляют интерес как охраняемые территории, объекты мониторинга и научных исследований.	Может рассматриваться как мера стационарности (предсказуемости) отношений условий среды в пространстве. Чем больше разнообразие, тем ниже стационарность.
Разнообразие пространственных отношений (на основе метода главных компонент).	При низком разнообразии эффективна реализация основной формы хозяйственной деятельности. Высокое разнообразие повышает затраты на турбулентный обмен и снижает скорость ветра.	Большое разнообразие местообитаний благоприятно для организации охраняемых территорий. Часто эстетически ценные территории.	Мера стационарности пространственной организации; чем меньше разнообразие, тем более однозначна территориальная последовательность состояний ландшафта или его морфологических частей.
Разнообразие иерархии.	Высокое разнообразие благоприятно для эффективного ландшафтного планирования форм хозяйственной деятельности. Низкое разнообразие предполагает монофункциональный характер природопользования.	Высокое разнообразие благоприятно для организации рекреации и охраняемых территорий.	Высокое разнообразие – быстрый рост амплитуды колебаний с увеличением масштаба, определяющий более четкую выраженность иерархических уровней.
Фрактальная размерность	Черный шум – территории максимально благоприятные для эффективной хозяйственной деятельности (в соответствии с масштабом). Розовый шум – реализация эффективной монофункциналь-ной хозяйственной деятельности невозможна. Территории, неблагоприятные для инженерных сооружений, требующих высокой устойчивости фундамента.	Розовый шум – оптимальны для организации рекреации и охраняемых территорий. Представляют большой интерес для организации научных исследований и мониторинга.	Высокая фрактальная размерность–«розовый шум» – высокая пространственная контрастность свойств территории. Низкая размерность – «черный шум» – низкая контрастность, относительно большая выраженность однородных территорий.
Индекс относительно богатства % = 100(n/nmax). Максимально возможное разнообразие Hmax = logK. Разнообразие Шеннона H = Σpilog pi. Индекс числа выделов P = n/N.	Территории с низким разнообразием при прочих равных условиях благоприятны для эффективного монофункционального хозяйства.	Территории с высоким разнообразием благоприятны для организации охраняемых территорий и рекреации.	Высокое разнообразие есть всегда результат действия одного или нескольких факторов любой природы. Чем выше разнообразие, тем больше необходимо ресурсов для управления поведением (функционированием) объекта. Любое управление есть подавление разнообразия, если само по себе оно не направлено на его увеличение.
Выравненность E = H/Hmax.	Чем меньше выравненность, тем выше эффективность хозяйственной деятельности.	Чем больше выравненность, тем более эффективна стратегия сохранения разнообразия.	Величина выравненности (при прочих равных условиях) отражает способность системы производить полезную работу. Чем меньше выравненность, тем легче получить полезную продукцию.
Информативность, или индекс уникальности (J = log pi. Jav = 1/K(Σlogpi)	Редкости всегда есть объекты с особым режимом хозяйственной деятельности.	Потенциальные объекты охраны и специальных исследований.	Чем реже событие, тем больше содержится в нем информации.
Относительная длина границ.	Большое значение индекса – заведомо неоднородные территории, требующие нескольких форм (вариантов) хозяйственного использования.	Высокое значение индекса выделяет при прочих равных условиях репрезентативные территории для мониторинга, исследований и охраны.	Чем больше длина границ, тем более разнообразна территория.
Индекс фрагментации.	Высокая фрагментированость затрудняет реализацию простых стратегий хозяйственной деятельности.	Высокая фрагметированность при прочих равных условиях определяет необходимость организации большого числа малых по плащади охраняемых территорий.	Независим от других метрик, ближе всего по смыслу к фрактальной размерности. Высокая фрагментированность обычно выделяет границы со специфическими для них событиями.

 

Содержательная интерпретация индексов, приведенная в таблице, конечно, является относительной. Например, для рекреации, безусловно, представляют интерес территории с достаточно высоким разнообразием, но при этом, конечно, имеется в виду из каких типов ландшафтов или их морфологических единиц складывается это разнообразие. Если это разнообразие формируется целиком за счет варьирования качества сельскохозяйственных земель, то к рекреации такие территории, скорее всего, имеют мало отношения. Но если это в основном лесные территории, то высокое разнообразие может свидетельствовать о сложности рельефа, что уже может представлять определенный интерес. Если же это разнообразие сопрягается с прилегающими водными объектами, то о высокой их рекреационной ценности можно утверждать с высокой надежностью. Хозяйственная ценность территорий с низким разнообразием определяется качеством основного природного ресурса. Высокое разнообразие территорий благоприятно для организации особо охраняемых территорий только в том случае, если это сочетание типов элементарных территориальных единиц, близких к естественному состоянию. При этом желательно, чтобы в пределах будущей охраняемой территории были бы и уникальные типы элементарных территориальных единиц, и она была бы связана с экологическими коридорами. С другой стороной, большие массивы однородных лесов в условиях территорий с большой общей хозяйственной нагрузкой так же часто являются важными объектами охраны.

 

Заключение

Измерение разнообразия ландшафта на различных иерархических уровнях можно рассматривать как одно из направлений ландшафтных исследований, прямо связанное с ландшафтным картографированием, исследованием генезиса пространственной структуры территории, ландшафтного планирования. Ландшафтный анализ организации территории относится к современным, высоко технологичным направлениям пространственного анализа, опирающегося на космическую дистанционную информацию, технологические средства ГИС, математические методы анализа, целенаправленные, строго обоснованные полевые измерения и исследования. Ландшафтный анализ приобретает ведущее значение в организации и обосновании хозяйственной деятельности и становится необходимой составляющей проектирования. Он стал важной сферой коммерческой деятельности, определяя развитие программных средств ГИС, анализа данных, моделирования, экспертизы. Ландшафтовед должен в совершенстве владеть этими технологиями, без которых невозможно создание современного коммерческого продукта. Однако технические средства, математический аппарат анализа данных эффективны только в руках специалиста, понимающего природные процессы, экономические, экологические и социальные аспекты отношения человека к среде и используемым ресурсам. Многофакторность отношений определяет неизбежную сложность обоснования конкретной хозяйственной деятельности, опирающейся на принцип «не навреди». Важный принцип прикладных исследований заложен в известном высказывании «лучшее враг хорошего». Ландшафтовед-практик должен искать надежное обоснование при минимальной сложности аргументов. Потенциал различных вариантов оценок, методов составления высококачественных карт, высоко совершенных моделей для расчетов возможных последствий может быть очень велик, однако в каждом конкретном случае из всего этого множества нужно выбирать максимально простой, но достаточный для данных условий и конкретной задачи вариант решения, отвечающий международным стандартам. Чем больше социально экономическая и природная ценность территории, тем глубже и полнее должно быть обоснование любой формы хозяйственной деятельности. Однако детальность проектных разработок не должна превышать возможности реально существующих возможностей восприятия и использования информации лицами, принимающими решение в системе управления. Так, например, карты должны быть освобождены от всей информации, прямо не связанной с целями и задачами управления. Количественные показатели должны быть переведены на язык, понятный для любого грамотного человека. На картах ясно и наглядно должны быть выделены проблемные территории, области рисков и т. п. Свести сложное к простому, не потеряв при этом содержания, важнейшая задача проектировщика.

Все рассмотренные в настоящей работе методы реализованы в пакете программ пространственного анализа Fracdim. Авторы готовы безвозмездно предоставить его с необходимыми инструкциями сотрудникам университетов и заповедников, обеспечив их консультативной поддержкой и обновлениями.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ № 1

 

Спутник Landsat – 7 запущен 15 апреля 1999 года. Высота его орбиты составляет 705 км. Тип орбиты – околополярная, гелиосинхронная, наклон 98,2 градуса. Повторная съемка территории через 16 дней. Ширина полосы 185 км. На спутнике установлен Расширенный Тематический Картографический сканер (ETM+) с 8 спектральными каналами. Они захватывают видимый, ближний, коротковолновый и тепловой инфракрасный диапазоны спектра (0,45–0,515; 0.525–0,605; 0,63–0,69; 0,775–0,90; 1,55–1,75; 2,09–2,35; 10,40–12,5; панхроматический 0,525–0,90 мкм). Разрешение снимка составляет 15 м для панхроматического канала, 30 м – для видимых ближнего и коротковолновых инфракрасных каналов и 60 м для теплового инфракрасного канала. В табл. 1 приводятся основные характеристики спектральных каналов, а ниже раскрывается их физический смысл.

Таблица 1