Цифровые тематические карты как информационный ресурс в управлении особо охраняемыми природными территориями (на примере Брянской области)

УДК 502.7 Бр

ЦИФРОВЫЕ ТЕМАТИЧЕСКИЕ КАРТЫ КАК ИНФОРМАЦИОННЫЙ РЕСУРС В УПРАВЛЕНИИ ОСОБО ОХРАНЯЕМЫМИ ПРИРОДНЫМИ ТЕРРИТОРИЯМИ

Г.В. Лобанов, И.В. Москаленко, А.Ю. Зверева, А.П. Ужакина, Б.В. Тришкин

Рассматриваются принципы создания цифровых тематических карт (ЦТК) как средства поддержки принятия решений в управлении использованием особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Предложены примеры решения справочных, аналитических и прикладных задач в оптимизации использования ООПТ Брянской области с использованием ЦТК. Изложена методика балльной оценки туристического потенциала особо охраняемых природных территорий регионального уровня, разработанная для Брянской области с учётом особенностей географической среды региона.

Ключевые слова: цифровая тематическая карта, ГИС, системы поддержки принятия решений, туристско-рекреационный потенциал, особо охраняемая природная территория, Брянская область.

Введение

Разработка информационных ресурсов, интегрирующих сведения о природном наследии региона создает основу для решения междисциплинарной задачи - оптимизации природопользования на особо охраняемых территориях. Последовательное, целенаправленное исключение или ограничение использования в хозяйстве отдельных территорий рассматривается как обоснованная реакция общества на ухудшение качества и деградацию окружающей среды в индустриальную эпоху. К началу XXI века статус «охраняемые» присвоен территориям, занимающим в старо освоенных регионах европейской части России до нескольких процентов площади. Множество охраняемых территорий, созданных к началу XXI века, составляют объекты с разной специализацией природопользования, уровнем ограничений хозяйственной деятельности, сохранности природной среды. Рациональное использование ресурсов ООПТ предполагает анализ целесообразности причин частичного или полного выведения этих земель из хозяйственного оборота, обоснование ограничений природопользования [1-3].

Ограничения природопользования обусловлены разными причинами - стремлением сохранить действительно уникальные природные ландшафты или их элементы или использовать малонарушенные природные территории как объекты туризма и рекреации, регуляторы состояния среды. В разных направлениях использования территории нет принципиального противопоставления. Выбор варианта строится на систематизации сведений о статусе, профиле, состоянии, причинах выделения охраняемых объектов, особенностях географического окружения, социально-экономических интересах разных групп общества в использовании территории. Обоснованное признание как информационный ресурс, систематизирующий сведения об охраняемых природных территориях, получили цифровые тематические карты (ЦТК). Специфика представления информации в ЦТК заключается в интеграции специфических сведений о природных и антропогенных компонентах ландшафтов, как факторов размещения и состояния географических объектов (ООПТ применительно к тематике статьи). Преимущества ресурса, в сравнении с иными способами организации данных, обоснованы широкими возможностями использовать алгоритмы ГИС-пакетов для работы с ЦТК по выявлению и обоснованию зависимостей между состоянием и динамики компонентов ландшафта. Содержание (набор данных) ЦТК зависит от специфики использования информационного ресурса. Неспециализированный, «стандартный» вариант базового набора соответствует представлению территории на крупномасштабных общегеографических картах - административных границах, системе расселения, гидрологической и дорожной сети, основных элементах ландшафтной структуры. Специализация ЦТК как средства информационной поддержки управления охраняемыми территориями, предполагает систематизацию дополнительных сведений, необходимых для обоснования рациональных решений об использовании ресурсов территории - людность и хозяйственная специализация населённых пунктов, спрос жителей на туристические услуги, экологическое состояние среды, распространение привлекательных для посещения ландшафтов, редких и уникальных видов организмов.

Проекты ЦТК, интегрирующие сведения об охраняемых территориях регионального значения, даже такие масштабные как ИАС «ООПТ России» ограничивают картографическое представление объектов, их положением на общегеографической карте. Специальные атрибутивные характеристики ООПТ передаются обычно в форме информационных справок, тематические характеристики окружающих объектов ограничены сведениями, непосредственно доступными из содержания общегеографических карт. Целесообразность тематического картографического представления характеристик ООПТ и окружающих компонентов ландшафта обусловлена перспективами выявления изначально неочевидных взаимосвязей между ними. Информация, значимая для управления ООПТ присутствует в ЦТК, аналогично любой математико-картографической модели в явном и неявном виде. В первом случае речь идёт о фактических, справочных данных, доступных через стандартные процедуры работы с информационными ресурсами, во втором - о неявно присутствующих закономерностях, проявляющихся при работе с ресурсом.

Материалы и методы исследований

Разработка ЦТК, интегрирующей сведения об особо охраняемых природных территориях Брянской области и компонентах их ландшафтного окружения обоснована перспективами использования информационного ресурса как средства поддержки решения справочных, аналитических и прикладных задач по управлению природопользованием. Пространственные данные о федеральных и некоторой части региональных ООПТ на территории Брянской области присутствуют в базовом наборе данных цифровой карты РФ. В специализированных информационных ресурсах ИАС «ООПТ России» содержатся сведения о границах, статусе, профиле, основаниях выделения природных заказников регионального значения [5]. Менее систематизированы сведения о памятниках природы, которые оставляют большую часть количества охраняемых территории Брянской области. Памятники природы регионального и местного значения часто являются привлекательными для посещения объектами с большой рекреационной нагрузкой и ограниченными возможностями мониторинга состояния и организации достаточного уровня охраны. Для создания ЦТК использованы цифровая карта России, созданная для проекта OSM (Open Street Map); отчётные, справочные и картографические материалы, содержащие характеристики особо охраняемых природных территорий; отдельные данные государственной статистической отчётности о состоянии окружающей среды, структуре земельного фонда [4]. Систематизация, анализ и картографическое представление информации выполнено средствами ГИС-пакета MapInfo.

Результаты и обсуждение

Решение справочных задач связано с поиском, выборкой и картографическим представлением информации, содержащейся в ЦТК непосредственно. Средства автоматического картографирования ГИС-пакетов позволяют комбинировать слои цифровой карты с подбором наилучшего, для решения конкретной задачи управления природопользованием, изображения содержания. Большая подробность современных цифровых карт, соответствующих по содержанию крупномасштабным топографическим, определяет актуальность разработки правил так называемой «технической» генерализации. Правила ограничивают изображение данных, которые представляются малозначимыми или избыточными, несоответствующими назначению карты (рис. 1). Качество и семантическая (смысловая) точность результатов технической генерализации зависит от теоретических представлений о содержании необходимого и достаточного набора географических объектов на картах разного масштаба и назначения. Построение тематических карт разного уровня генерализации по единому набору данных предусматривает распределение объектов по слоям в зависимости от типа, ранга и целесообразности отображения в разных масштабах. Слои неспециализированных цифровых карт обычно образованы объектами одного типа, их использование как основы для ЦТК предполагает существенные изменения исходной структуры.

Рисунок - 1. Типы и профили ООПТ регионального уровня в Брянской области

Разнообразие правил технической генерализации возрастает с уменьшением масштаба. Построение обзорных карт предполагает существенное ограничение исходных данных, позволяющее наглядно представить основные закономерности явления или процесса. Пример - карта территориальной организации ООПТ Брянской области построена ограничением значительной части содержания неспециализированной цифровой карты России данных - сведений о большинстве сельских населённых пунктов (кроме административных центров), дорогах внутрирайонного значения, малых реках. Примечательно, что решение справочных задач средствами ЦТК при внешней кажущейся простоте является не только техническим, но затрагивает методологические проблемы работы с географической информацией.

Решение аналитических задач на основе ЦТК предполагает её использование для поиска скрытой изначально неочевидной, но присутствующей в ЦТК информации. Алгоритм решения рассмотрен на примере поиска закономерностей распространения ООПТ для оптимизации использования их туристско-рекреационных ресурсов.

Распространение ООПТ отражает собственно природные особенности региона, историю его хозяйственного освоения,

особенности восприятия ландшафта жителями, выделяющими из окружающего мира особые, примечательные, иногда сакральные объекты. Причины их выделения относятся к изначально неочевидным элементам содержания ЦТК, которые выявляются пространственным анализом положения охраняемых территорий. Близкое к естественному состояние ландшафтов отдельных территорий, как важное условие, присвоения им статуса «охраняемая», обосновано разными причинами. Сохранение во времени наиболее ценных угодий обусловлено их эстетической привлекательностью, сакральной значимостью или особой средообразу-ющей ролью (водоохранные леса, места обитания редких видов животных). В настоящее время многие привлекательные для посещения угодья испытывают большую рекреационную нагрузку; предупреждение деградации их состояния предполагает активное регулирование природопользования. Отдельные территории остаются малоизменёнными вследствие особых условий среды (болота), труднодоступности, невысокой хозяйственной ценности угодий. Предполагается, что примечательные угодья вблизи населённых пунктов отличаются высоким туристско-рекреационным потенциалом. Для малоизменённых территорий, удалённых от поселений и транспортных коммуникаций, с невысокой вероятностью хозяйственного освоения предпочтительной мерой сохранения ландшафтов является выведение из хозяйственного оборота с использованием как резерватов.

Неравномерное распространение ООПТ Брянской области хорошо согласуется с представлениями о предпочтительных направлениях использования разных типов угодий. Количество охраняемых территорий в целом уменьшается в направлении водораздельных пространств. Охраняемые территории редко находятся на междуречьях крупных и средних рек, занятых лесными или сельскохозяйственными, преимущественно пахотными угодьями. В аграрных и аграрно-индустриаль-ных регионах южной части лесной зоны и лесостепи на водораздельных равнинах сосредотачивается хозяйственная деятельность. Вырубка лесов и распашка снизила уровень ландшафтного разнообразия, который считается важным компонентом оценки комфортности и эстетической привлекательности среды. Современные ООПТ тяготеют к границам речных долин и водораздельных равнин, террасовых комплексов и поймы - местностей, которые исторически предпочитались для селитебного освоения. Здесь частичному сохранению природной среды способствует высокое ландшафтное разнообразие и эстетическая привлекательность местности; стремление частично сохранить малоизменённые территории на периферии населённых мест, обеспечивающие поддержание высокого качества и комфортности среды.

Возможности приложения ресурсов ЦТК для решения управленческих задач рассматриваются на примере оценки и картографического представления туристско-рекреационного потенциала (ТРП) охраняемых территорий регионального значения. Туристско-рекреационный потенциал (ТРП) рассматривается как относительная величина, характеризующая вероятность посещения ООПТ. Недостаток сведений о фактической частоте посещений охраняемых территорий, которые являются наиболее надёжной характеристикой туристско-рекреационного потенциала, определяет целесообразность его определения методом экспертной оценки привлекательности места. Среди факторов привлекательности, хорошо формализуются особенности географического положения, оценка прочих особенностей отличается высокой субъективностью.

Предложенный алгоритм балльной оценки туристско-рекреационного потенциала строится на определении значений пяти показателей, характеризующих географическое положение ООПТ: транспортная доступность территории, численность населения района, расстояние от областного центра до ближайшего к ООПТ районного центра по дорогам, расстояние до ближайшего районного центра по дорогам, соседство с иными туристическими объектами (табл. 1). Пространственные данные для расчёта показателей, получены собственно из цифровой тематической карты.

Таблица 1

_Балльная шкала оценки туристическо-рекреационного потенциала региональных ООПТ_

Показатели и их описание

Транспортная доступность объекта

Значение показателя По рекам По грунтовым автодорогам По автодорогам По магистралям

Балл 1 2 3 4

Численность населения района, тысяч жителей

Значение показателя До 15 15-25 25-50 Более 50

Балл 1 2 3 4

Расстояние до ближайшего районного центра по дорогам

Значение показателя 20-50 км До 20 км До 10 км

балл Индивидуально для Индивидуально для Индивидуально для

административных районов административных районов административных районов

Расстояние от областного центра до ближайшего к объекту районного центра по дорогам

Значение показателя Более 200 км До 200 км До 100 км

балл 1 2 3

Соседство с иными объектами туризма

Значение показателя 5-10 3-5 км 1-3 До 1 км

балл 0,1 0,25 0,25 0,5

Для показателя «Транспортная доступность объекта» установлено 4 значения - наименьшее значение (1 балл) установлено для объектов, хорошо доступных только от реки; наибольшее - 4 (балла), для расположенных вблизи съездов с крупных автодорог. Численность населения района характеризует различие количества потенциальных посетителей - жителей района и городских поселений в его границах. Показатель «Расстояние до ближайшего районного центра по дорогам» определён из представлений о вероятности и способе посещения жителями районов охраняемых природных объектов: 2050 км, преимущественно на автомобиле (1 балл), 10-20 км на автомобиле и велосипеде (2 балла), до 10 км - пешком и другими способами (3 балла). Предполагается, что ООПТ регионального уровня, особенно в районах удалённых от областного центра, посещаются преимущественно местными жителями. Жители районного центра равновероятно посещают объекты в разных направлениях, поэтому в расчёте показателя используются весовые коэффициенты, равные доле жителей районного центра в общей численности населения района (с точностью до десятых). Аналогично построен показатель «Расстояние от областного центра до ближайшего к объекту районного центра по дорогам». Установлено 3 интервала значений: до км 100 - поездка на часть дня; 100-200 км - поездка на целый день; более 200 км - поездка более, чем на 1 день. Значение поправочного коэффициента соответствует доле жителей областного центра в общей численности населения -

(0,36) и выражает вероятность посещения ими местных достопримечательностей районов области.

Показатель «Соседство с иными объектами туризма и отдыха» («Соседство») характеризует возможность попутного посещения нескольких ООПТ, что повышает экономическую целесообразность и привлекательность поездки. Показатель учитывает количество других ООПТ в непосредственном соседстве (№) и расстояние до них, выраженное в баллах - 0,5 (для объектов, удалённых не более, чем на 1 км); 0,05 - для объектов, удалённых на 5-10 км. Суммарный балл показателя «Соседство» рассчитывается как: х где № - количество соседних объектов, J - балльная оценка расстояния

между объектами. Величина ТРП рассчитывается как сумма баллов значений 5 показателей. Высокому ТРП соответствуют значения суммы показателей более 9 баллов, среднему 6-9 баллов, невысокому - менее 6 баллов (рис 2).

Распределение значений ТРП рассматривается как информационный ресурс оптимизации рекреационного природопользования [2]. Для объектов, изолированных от транспортных коммуникаций, удалённых от крупных поселений с низкой вероятностью посещения и невысоким ТРП рекомендуется повторное обследование не реже 1 раз в 2-3 года с учётом влияния на состояние объекта разных погодных условий; для объектов со средними значениями ТРП - не реже 1 раз в год, для активно посещаемых объектов - 1 раз в 1-2 месяца.

Заключение

Описанные задачи, подходы к решению и направления приложения результатов рассматриваются нами как ориентировочные. Использование формализованных, стандартных решений в разработке специализированных информационных систем является скорее частным случаем. Географические особенности региона, неодинаковый набор типичных задач, разные технические возможности и типичные запросы пользователей определяют приоритет создания информационных ресурсов, структура и содержание которых «приспособлена» к интересам потребителя. Тенденция ориентации на потребителя - одна из ключевых идей современной цифровой картографии, воплощается в частности в разнообразии содержания, структуры и принципов построения цифровых тематических карт ООПТ. Идея разработки описанного варианта ЦТК строится на предположении о возможности её использования для решения справочных, аналитических и прикладных задач на разных масштабных уровнях.

The principles of digital thematic maps (TCA) creation as a tool for support decision making in the management of specially protected natural territories (SPNT) are considered. Examples of solving reference, analytic and applied problems in optimizing the use of the protected areas of the Bryansk region with the use of TCA are proposed. Sets out the methodology for scoring the tourism potential of protected natural areas at the regional level, designed for the Bryansk region, taking into account peculiarities of the geographical environment of the region. Keywords: digital thematic map, GIS, decision support, tourist and recreational potential, specially protected natural area, Bryansk region

Список литературы

1. Иглс П., МакКул С. Хайнц К. и др. Устойчивый туризм на охраняемых природных территориях. Руководство по планированию и управлению. М., 2006. - 188 с.

2. Кусков А.С. Туристское ресурсоведение: Учеб пособие для студ. высш. учеб. Заведений / А.С. Кусков - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 208 с.

3. Оборин М.С., Девяткова Т.П., Воронов Г.А. Качественная оценка туристско-рекреационного потенциала особо охраняемых природных территорий (на примере Пермского края) // Вестник Удмуртского университета 2011. Вып. 2. Биология. Науки о Земле С. 36-43

4. Природные ресурсы и окружающая среда субъектов Российской Федерации. Центральный федеральный округ. Брянская область / Администрация Брянской обл.; под ред. Н. Г. Рыбальского, Е. Д. Самотесова, А. Г. Митюкова. - М.: НИИ-Природа, 2007

5. Информационно-аналитическая система «ООПТ России» // ФГБУ «ААНИИ», Лаборатория геоинформационных технологий [Электронный ресурс] Санкт-Петербург 2010-2015, URL http://ooptaari.m/

Об авторах

Лобанов Г.В. - кандидат географических наук, доцент кафедры географии, экологии и землеустройства Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского

Москаленко И.В. - аспирант кафедры географии, экологии и землеустройства Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского

Зверева А.Ю. - аспирант кафедры географии, экологии и землеустройства Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского

Ужакина А.П. - аспирантка кафедры географии, экологии и землеустройства Брянского государственного университета имени академика И.Г. Петровского

Тришкин Б.В. - доцент Московского психолого-социального университета

УДК 581.5 Бр.

ЗАЩИТНЫЕ ФУНКЦИИ ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВЫХ РАСТЕНИЙ, ШИРОКО ВВЕДЕННЫХ В ОЗЕЛЕНЕНИЕ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ И ИХ РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ТИПЫ ПОСАДОК

В.Б. Любимов, И.В. Мельников, Е.В. Мельников, В.В. Солдатова

На основании приведенных результатов исследований по изучению шумозащитной и пылеосаждающей способности зеленых насаждений на улицах города Брянска определены перспективные виды отличающиеся повышенной шумозащитной и пылеосаждающей способностью, а также определены перспективные типы посадок древесно - кустарниковых растений.

Ключевые слова: шумопогяощение, пылеосаждение, насаждения, устойчивость, спектр, адаптация, декоративность, рекомендации, устойчивость, типы посадок.

Создание экологически благоприятной среды в городах является одной из важнейших проблем, требующей рационального и научно обоснованного решения. Наиболее эффективным способом оздоровления окружающей среды является создание зеленых насаждений различного целевого назначения, роль которых очень велика. Насаждения улиц имеют не только эстетическое, но и важное экологическое, оздоровительное значение.

Необходимо отметить, что в современных условиях особенно актуально решение проблемы по сохранению и оздоровлению окружающей среды в городе, формированию условий, благоприятно влияющих на психофизиологическое состояние человека. На сегодняшний день необходима интенсификация зеленого строительства в городах, что позволит решить много важных экологических задач, например, очистить городскую атмосферу от пыли, газов, повысить ее ионизацию, снизить уровень шума.

Целью проводимых исследований являлось изучение шумозащитной и пылеосаждающей способности зеленых насаждений г. Брянска на улицах с высоким шумовым загрязнением в виду интенсивного движения автотранспорта, определение пород древесно-кустарниковых растений, которыми были представлены защитные полосы, а также определение рекомендуемых типов посадок древесно-кустарниковых насаждений, из которых состоят защитные полосы.

Разные виды древесно-кустарниковой растительности характеризуются разной шумозащитной способностью. Например, по мнению некоторых исследователей, хвойные породы по сравнению с лиственными лучше регулируют шумовой режим. При удалении от магистрали на 50 м лиственные древесные насаждения снижают уровень шума на 4,2 дБ, лиственные кустарники - на 6 дБ, хвойные - на 7 - 9 дБ, при удалении от магистрали на 250 м - соответственно на 10, 14, 17,5 дБ [16]. Из хвойных пород, благодаря сохраняющейся круглый год хвои, наилучшими в этом отношении являются ель обыкновенная (Piceae abies (L.) Karst.), туя западная (Thuja occidentalisL.); из лиственных - липа сердцевидная (Tilia cordata Mill.), вяз гладкий (Ulmus laevis Pall.), спирея иволистная (Spiraea salicifolia L.) [14]. Шумозащитная способность зеленых насаждений также зависит и от приемов посадки. Так, например, ряд исследователей отмечают, что однорядная посадка деревьев с живой изгородью из кустарника шириной 10 м снижает уровень шума на 3 - 4 дБ; такая же посадка, но двухрядная, шириной 20 - 30 м - на 6 - 8 дБ, трех -, четырехрядная посадка шириной 25 - 30 м - на 8 - 10 дБ; многорядная посадка или зеленый массив шириной 10 м - на 12 - 15 дБ [2]. [3 - 5]. По санитарным нормам, допустимый суммарный шум равен 40 децибелам, а за последние 30 лет шум в городах достиг 86 децибел, т. е. превысил допустимую норму более чем в два раза [11]. Повышенный уровень шума отрицательно сказывается на здоровье человека, вызывает переутомление, истощает нервную систему, поэтому борьба с шумом имеет жизненно важное значение. Для нейтрализации этих процессов большое значение имеет лесоразведения, создания защитных насаждений различного целевого назначения, озеленения городов, поселков, промышленных и сельскохозяйственных объектов. Результаты отражены в таблицах 1,2,3.