Современные методы навигации в экологическом картографировании

Содержание

Введение.

1. Исторические корни и современные концепции экологического картографирования.

2. Методы экологического картографирования

3. Картографирование атмосферных проблем

4. История спутниковой навигации

5. Состав системы GPS

6. Принцип действия GPS

III. Практическая часть

1. Методика выполнения работы

2. Особенности GPS в целях картографии рельефа и ситуации

Заключение.

Библиографический список

Приложение

Введение

Экологическое картографирование — сравнительно молодая учебная и научная дисциплина. Ее история насчитывает лишь не­многим более двух десятилетий, однако она (с различными вари­ациями названия) уже прочно вошла в учебные планы подготовки картографов и экологов, а по числу научно-теоретических публи­каций и реально созданных карт не уступает многим давно сло­жившимся подразделениям в тематической картографии. Подобно другим областям тематической картографии, экологическое кар­тографирование представляет собой «стыковую» дисциплину и об­разует сложное единство специфических, в данном случае экологи­ческих (геоэкологических), методов получения и территориальной интерпретации данных о состоянии окружающей среды, и общекар­тографических приемов географически корректного отображения ин­формации. Основное отличие экологического картографирования со­стоит в том, что его развитие не ограничивается собственными от­раслевыми рамками, а проявляется в экологизации содержания карт едва ли не всех других тематических областей.

Актуальность: В Тюменской области GPS съёмка как метод экологического картографирования развита слабо. Для Тобольска и Тобольского района отсутствуют подробные экологические карты.

Проблема: создание экологических карт невозможно без  комплексного пространственного экологического исследования территории. Методами данных исследований является геодезическая съёмка территории. Но системы геодезической съёмки представляют сложную систему  знаний, умений и навыков которая требует большое количество времени и ресурсов. Альтернативой геодезической съёмке выступает GPS.

Целью работы является разработка методики экологического картографирования с помощью глобального спутникового позиционирования.

Задачи работы заключаются в:

1.      Изучении и анализе литературы.

2.      Анализе методов картографирования с использованием GPS

3.      Проработке методики съёмки с помощью GPS и обработке в картографии.

4.      Создание демонстративной карты.

Практическая значимость. Полученные карты могут служить основой для экологического анализа исследуемой местности.

Теоретическая значимость: теоретическое обобщение знаний применения GPS в экологическом картографировании

Гипотеза: разработать методику GPS съёмки, позволяющую за короткий промежуток времени провести анализ экологических проблем на обширной территории.

1. Исторические корни и современные концепции экологического картографирования

Термины «экологическая карта», «экологическое картографирова­ние» были впервые введены французскими геоботаниками в 70-е годы XX столетия применительно к картам состояния растительности и антропогенного воздействия на нее. Близкие по содержанию картографические работы примерно в то же время начали прово­диться и в России (научная школа академика В. Б. Сочавы).

Картографирование состояния растительности и условий для нее, постепенно развиваясь, сформировало биоцентрическое на­правление в экологическом картографировании. Биоцентрический подход базируется на классическом геккелевском понимании пред­мета экологии и нацелен на картографическое исследование взаи­мосвязей между биологическими видами и средой их обитания, что в наиболее концентрированном виде было сформулировано Сочавой: «Экологические карты как карты экосистем должны от­ражать их критические компоненты и основные связи между жи­вотными и растениями. Человек в экосистему не входит. Она картируется как одна из составляющих среды человека, а не как среда в целом со многими ее компонентами, поэтому в отноше­нии последнего расширять содержание экологических карт нет надобности». Практически в рамках биоцентрического подхода получило развитие создание фито- и зооэкологических карт, характеризующих условия жизни организмов.

В некоторых теоретических работах встречаются высказывания о картографировании экосистем как основной функции экологи­ческого картографирования. Однако практическое решение этой задачи затруднено вследствие пространственной неопределеннос­ти понятия экосистемы. Понятие экосистемы не ограничено определенными пространственными рамками и может быть при­ложено к болотной кочке, участку леса, биосфере в целом. С дру­гой стороны, одна и та же точка пространства может одновремен­но входить в экосистемы разных биологических видов.

Другим «источником и составной частью» экологического кар­тографирования (антропоцентрическое направление) стали при­кладные работы по учету природных ресурсов, оценке экологи­ческой обстановки и разработке путей ее оптимизации. Обычно такие работы реализовываются в региональных целевых програм­мах природоохранной направленности (территориальные комплекс­ные схемы охраны природы, соответствующие разделы схем рай­онных планировок и генеральных планов). Эти работы отличаются от биоцентрических тем, что оценки состояния среды выполня­ются с точки зрения воздействия факторов окружающей среды на здоровье человека и возможности хозяйственного использования природных ресурсов.

Антропоцентрический подход по своему содержанию ближе к традиционному географическому, при котором биота рассматри­вается как один из равноправных компонентов ландшафта. На кар­тах, относящихся к данному направлению, обычно содержатся сведения о ландшафтах территории, особо охраняемых природных территориях и объектах, источниках и последствиях антропоген­ного воздействия на среду (объемы и состав выбросов и сбросов загрязняющих веществ, уровни и ареалы загрязнения).

Соотношения антропоцентризма и биоцентризма дифферен­цированы по разновидностям экологических карт: гигиенические и экономические оценки антропоцентричны, а охрана природы биоцентрична по определению. Сочетание биоцентрического и антропоцентрического подходов означает практически необходи­мость создания двух видов карт: базовых и оценочных. Первые долж­ны характеризовать величины отклонений показателей от природ­ных, фоновых, вторые — давать гигиенические или экологичес­кие оценки последствий этих отклонений.

2. Методы экологического картографирования

Целью экологического картографирования является анализ экологической обстановки и ее динамики, т.е. выявление пространственной и временной изменчивости факторов природной среды, воздействующих и состояние экосистемы. Для достижения этой цели требуется выполнить сбор, анализ, оценку, интеграцию, территориальную интерпретацию и создать географически корректное картографическое представление экологической информации.

Экологическое картографирование традиционно в наибольшей степени ориентировано на обеспечение государственных, региональных и местных программ и проектов природоохранной направленности. Между тем любая природоохранная деятельность осуществляется в рамках конкретных территорий, и потому не возможна без использования картографической формы представления информации.

Экологическая информация крайне многообразна как по происхождению, так и по содержанию. Она поступает из официальных и неофициальных источников, добывается в результате исследований с использованием различных методов. К ней относятся материалы дистанционного зондирования, качественные и количественные характеристики загрязняющих веществ и статистические данные об объемах и условиях их поступления в окружающую среду, пространственная и временная динамика фактически измеренных уровней и состава загрязнений, данные о состоянии здоровья населения, растительном покрове, животном мире и многое другое. Часто единственным, что объединяет столь разнородные сведения, остается их принадлежность к определенной территории. В рамках природоохранной деятельности выделяют следующие основные составные части, требующие картографического обеспечения:

· Научно-исследовательская работа (с подразделением по компонентам природной среды, методам исследования, территориальным единицам различного иерархического уровня или в глобальном масштабе);

· Практическая деятельность по охране атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почв и недр, растительности и животного мира, ландшафтов (экосистем) в целом (включая юридические, экономические, технологические, гигиенические аспекты; в локальном, региональном, национальном и международном масштабах);

Картографирование экологических ситуаций - процесс сложный, особенно при выявлении острых экологических ситуаций, требующий прежде всего обобщения большого количества картографических материалов.

В целом последовательность этапов разработки карт экологических ситуаций включает 5 этапов:

1. определение субъекта оценки и картографирование, масштаб исследования;

2. формулировка цели (постановка задачи, выбор критериев оценки)

3. Определение территориального каркаса, территориальных единиц (индивидуальное районирование - проблемные ареалы), «жесткий» территориальный каркас (ландшафтные выделы, контуры использования земель и т.д.)

4. Оценка (оценивание выявленных территориальных единиц по благоприятности их свойств для данного субъекта), разработка оценочных шкал, проведение оценивания

5. Разработка картографической модели, знаковых систем, проектирование легенды, пояснительных текстов и т.п.

С учетом наличия исходной информации, разработаны два алгоритма составления карт экологических ситуаций: при отсутствии необходимых количественных данных и при достаточном информационном обеспечении. Оба варианта предполагают представление исходной информации в картографической форме в виде одномасштабных карт. В первом случае используются аналитические (географические) экспертные оценки, во втором - метод формализованных оценок.

Метод географических экспертных оценок. Данный метод позволяет решать две задачи: выявление экологических проблем и их пространственную локализацию. Он имеет свои особенности: анализ должны проводить эксперт-географ или группа экспертов, хорошо знающих территорию и владеющих навыком обобщения информации в соответствии с выбранным масштабом, а при выборе хорошие результаты исследования дают карты обзорных и средних масштабов с привлечением количественных данных.

Выявление проблем происходит при сопоставлении уровней антропогенной нагрузки на данную территорию и потенциала устойчивости самой территории. Как правило, используются известные (уже выявленные) экологические проблемы на исходных картах, но не имеющие всегда точного пространственного адреса. Пространственная локализация экологических проблем проводится экспертом-географом с помощью экспертных оценок с весьма ограниченным числом количественных данных.

Метод формализованных оценок. Для составления карт по второму варианту привлекаются показатели, имеющие количественное выражение, и ставится задача исключения экспертных оценок уже на начальном этапе выявления экологических проблем. И только на последнем этапе - определение остроты экологических ситуаций - в целом вводится географические экспертные оценки. Для создания карт таким методом используются значения показателей, при которых возникает экологическая проблема, например эрозия оценивается по выносу вещества, загрязнение среды по содержанию химических веществ, превышающих ПДК.

Таким образом, картографирование экологических ситуаций предусматривает ряд строго последовательных действий и создание многолистной системы карт, обеспечивающих целенаправленную характеристику состояния природы, хозяйства и населения территории. Сложность и многоаспектность экологических проблем и ситуаций не дают возможности показать их на одной комплексной карте. Предлагаемая система карт состоит из трех крупных разделов: I - экологически значимые природные свойства природно-ландшафтная дифференциация территории; II - использование территории (земель), антропогенные нагрузки и плотность населения; III - оценка экологической ситуации. Разработка системы карт должна быть подчинена одной идее, заложенной в завершающей (комплексной и синтетической) экологической карте.

3. Картографирование атмосферных проблем

Атмосфера как наиболее динамичная среда характеризуется сложной пространственно-временной динамикой уровней содер­жания примесей. В каждый данный момент времени уровень за­грязненности атмосферы над некоторой территорией или в той или иной точке определяется балансом по отдельным поллютантам и их совокупности. В приходной части баланса находятся:

♦                   поступление загрязняющих веществ от совокупности тех­ногенных и естественных источников в пределах рассмат­риваемой территории;

♦                   поступление загрязняющих веществ от источников за пре­делами рассматриваемой территории, в том числе отдален­ных (дальний перенос);

♦                   образование загрязняющих веществ в результате вторич­ных химических процессов, протекающих в самой атмо­сфере.

В расходной части баланса находятся:

♦                   вынос загрязняющих веществ за пределы рассматриваемой территории;

♦                  осаждение загрязняющих веществ на земную поверхность;