Сертифікація методик вирішення задач природокористування із застосуванням ДЗЗ

Термін «природокористування» є одним із найпоширеніших у сучасній літературі. Але виповнений він різним змістом. Найчастіше його вживають тоді, коли мова йде про використання природних ресурсів у процесі суспільного виробництва з метою задоволення матеріальних і культурних потреб суспільства. Іноді під ним розуміють сукупність впливу людства на географічну оболонку Землі. Але в усіх випадках під природокористуванням мається на увазі сукупність усіх форм експлуатації природо-ресурсного потенціалу і заходів з його збереження, вирізняючи з цього процесу три аспекти: а) видобуток і переробку природних ресурсів, їх відновлення чи відтворення; б) використання та охорону природних умов середовища проживання; в) збереження, відтворення (відновлення) екологічної рівноваги природних систем, що служить основою збереження природо-ресурсного потенціалу суспільства. Механізм господарювання в царині природокористування являє собою систему заходів з управління, планування та економічного стимулювання, спрямованого на раціональне природокористування. Об’єктивним критерієм винесення рішень з приводу альтернативних стратегій використання навколишнього середовища служить економічна оцінка природних ресурсів.

Під системою економічних оцінок природних ресурсів розуміють систему централізовано встановлених нормативів максимально допустимих затрат на збереження даного природного блага і нормативів мінімально допустимої ефективності експлуатації природних ресурсів.

Економічна оцінка природних ресурсів являє собою грошовий вираз довгострокового ефекту від їх експлуатації. Вартісна оцінка природних ресурсів необхідна для економічного обґрунтування вкладень у відтворення, охорону і раціоналізацію використання природних багатств і вибору найвигідніших із народногосподарських позицій засобів їх утилізації. Необхідність визначення економічної оцінки природних ресурсів було визнано не відразу. У стратегії природокористування можна виокремити три етапи

Обґрунтовується системна методологія моніторингу природокористування з використанням космічноїінформації ДЗЗ на основі комплексного розгляду задач, пов’язаних з розвитком космічних систем дистанційного зондування Землі, аналізом попиту на КІ ДЗЗ, оцінкою перспективності пошуку корисних копалин і моделюванням розвитку геоекологічного стану в досліджуваних регіонах.

3.1 ДЗЗ в загальнодержавній космічній програмі України на 2007-2011 рр.

Космічна діяльність для кожної держави є пріоритетною, оскільки забезпечує сталий розвиток, підтримку науково-технічного потенціалу, задоволення довгострокових інтересів держави у сфері безпеки та оборони. Розвиток високих космічних технологій як фактор інтенсифікації розвитку внутрішніх джерел прогресу є однією з умов існування суверенної держави в сучасному світі.

Одним з напрямків космічної діяльності є дистанційне зондування Землі. Космічна інформація широко використовується при розв’язанні значного кола прикладних і наукових задач, зокрема проблем природокористування, запобігання стихійним і техногенним катастрофам, тощо. Як і у попередніх космічних програмах, цей напрямок діяльності представлений у новій Загальнодержавній космічній програмі України на 2007-2011 рр, яка є четвертою програмою нашої незалежної держави і третьою, що має статус Закону України.

Заходами напряму "Дистанційне зондування Землі" передбачено створення та використання засобів дистанційного зондування Землі України для виконання таких основних завдань:

участь у вирішенні загальнодержавних завдань з моніторингу ресурсів, раціонального природокористування, прогнозування техногенних і природних катаклізмів шляхом забезпечення аерокосмічною інформацією суб’єктів державної системи моніторингу довкілля; розроблення нових апаратно-програмних засобів та інформаційних технологій, модернізації наземної інфраструктури;

розвиток міжнародного співробітництва з напряму дистанційного зондування Землі для розв’язання глобальних і регіональних проблем шляхом обміну супутниковою інформацією, участі в міжнародних проектах.

Виконання цих завдань забезпечується, в першу чергу, шляхом розвитку супутникової системи спостереження Землі "Січ" на основі послідовного створення космічних систем оптико-електронного спостереження середньої розрізненності (КА "Січ-2", запуск космічного апарата – 2007 рік та "Січ-2М", запуск космічного апарата – 2010 рік). Це забезпечить безперервне одержання інформації від національних космічних засобів, сприятиме розширенню сфер науково-прикладного і комерційного використання супутникових даних та міжнародного співробітництва. Крім того, буде здійснено запуск малого космічного апарата екологічного моніторингу на базі платформи МС-1.

З метою забезпечення подальшого послідовного підвищення просторово-часових і спектральних характеристик бортової апаратури, передбачається створення експериментальних зразків радіолокатора з синтезованою апертурою антени, радіолокатора бокового огляду, радіочастотних радіометрів, а також оптико-електронної системи з розрізненністю близько 3- 4 м .

З метою збільшення ефективності використання аерокосмічної інформації, а також розширення впровадження у повсякденну діяльність користувачів технологій використання дистанційних даних передбачається створення міжвідомчої інформаційної системи "GEOSS-GMES-Україна". Структура та принципи функціонування системи відповідатимуть міжнародним стандартам європейських (GMES) та світових (GEOSS) систем використання аерокосмічних даних, а також забезпечуватиметься співробітництво за узгодженими міжнародними програмами.

3.2 Вивчення ерозійних процесів ґрунту засобами ГІС/ДЗЗ-технології

Сучасний стан використання земельних ресурсів України не відповідає вимогам раціонального природокористування. Порушено екологічно допустиме співвідношення площ ріллі, природних кормових угідь, що негативно впливає на стійкість агроландшафту.

Територія нашої держави має найвищу в Європі розораність (57,5 %) та відсоток сільськогосподарських угідь (72,3 %). Це і призвело до того, що 30,7 % всіх земель країни різною мірою вражені ерозією.

Для забезпечення ефективного аграрного виробництва необхідна, у першу чергу, надійна, повна та оперативна інформація стосовно головного сільськогосподарського ресурсу – ґрунту. Деградація ґрунтів - це поступове погіршення властивостей ґрунтів, яке викликане змінами умов грунтоутворення в результаті природних причин або нераціональної господарської діяльності людини, що пов’язано із зниженням вмісту гумусу, руйнуванням структури, зниженням родючості. Серед усіх видів деградації у більшості випадків на перше місце слід поставити водну ерозію, так як під її дією ґрунти невідновно втрачають свою профільну і каркасну будову.

За допомогою ГІС/ДЗЗ-технологій є можливість використовувати аерокосмічні знімки, топографічні матеріали та математичні методи аналізу отриманих даних щодо характеристики ґрунтового покриву. Розглянемо це на прикладі Обухівського району Київської області та Корсунь-Шевченківського району Черкаської області.

В методичному відношенні моніторинг ерозійних процесів складається з наступних стадій:

· Визначення факторів виникнення та розвитку осередків ерозії шляхом аналізу природних та антропогенних чинників ерозійних процесів.

· Збір матеріалів дистанційного зондування та їх тематична обробка, яка включає дешифрування знімків та карт з подальшою інтерпретацією отриманих результатів із залученням додаткової інформації.

· Аналіз динаміки процесів з використанням різночасових знімків для вивчення особливостей перебігу ерозійних процесів, а також порівняння сучасних знімків із детальними топографічними картам, складеними декілька десятиріч тому.

· Створення тематичної цифрової карти.

· Прогнозування розвитку ерозійних процесів та обґрунтування протиерозійних заходів.

· В ході роботи були використані програмні пакети ArcGis 9.1, ERDAS Image та опрацьовані космічні знімки КФА-1000(1986р.), Landsat 7 (2001р.), IRS(PAN) 2003р., аерофотознімків (1972р.), а також цифрові карти (1:25000).

На космічних знімках високої роздільної здатності дешифруються лінійні форми ерозії. Форми яружної ерозії (водорівчаки, яри), на досліджуваній території, можна спостерігати у вигляді вузьких чітко окреслених контурів зазубреної форми. Завдяки змиву ґрунту тон зображення ярів більш світлий, бровка може бути підкреслена тінню. За формою і розміром зображення ярів можна судити про стадію яроутворення і ступінь активності ерозійного рельєфу.

На знімках із розрізненням 10 м яри, як правило, не відображаються, але добре виділяється сітка балок, які мають витягнуту звивисту деревовидну форму. Днища і схили балок звичайно зайняті природною вологолюбивою рослинністю, що обумовлює більш темний тон зображення. Схили балок із природною лучною рослинністю, кущами і балочними лісами можна дешифрувати завдяки тому, що вони чітко виділяються серед розораних полів. За інтенсивного розвитку ерозійних процесів формується густа яружно-балкова сітка. Так, зайняті природною лучною рослинністю схили балок зображені на знімку світло-зеленим тоном, який різко контрастує із темно-зеленим тоном полів зайнятих сільськогосподарськими культурами.

Для визначення факторів виникнення і розвитку осередків ерозії використовувалися ГІС-технології. Зокрема, оцінювалися крутизна та експозиція схилів, а також аналізувалася карта ґрунтів досліджуваної території. Ерозійні процеси починають розвиватися при крутизні схилу 0,5-2є. Збільшення цієї величини підвищує швидкість стікання поверхневих вод і збільшує змив ґрунту.

За матеріалами дистанційного зондування були встановлені ділянки території Обухівського району з найбільш небезпечним проявом ерозії та шляхом аналізу природних факторів (ухил, експозиція, форма поверхні схилів, розміри водозборів, протиерозійна стійкість ґрунту) створені тематичні карти. З’ясовано, що на знімках з високим просторовим розрізненням (10 м і краще) добре дешифруються форми лінійної ерозії: сітка балок, яри, промивини.

Важливо, що космічні знімки дозволяють судити не лише про розвиток і інтенсивність процесів водної ерозії, але і відображають заходи, направлені на їх попередження та боротьбу з ними. В процесі впровадження контурно-меліоративної системи землеробства із контурною організацією території в господарствах Обухівського району у 80-х роках минулого століття проведено удосконалення організації території, структури посівних площ і сівозмін та розміщення просапних культур. Диференціація використання орних земель проводилась шляхом їх поділу на три еколого-технологічні групи (ЕТГ), залежно від розміщення на схилі та ступеню еродованості ґрунтового покриву. Під час дослідження при обробці космічних знімків КФА-1000 (1986 р.), Landsat 7 (2001 р.), IRS (2003 р.) на територію Обухівського району Київської області простежувалися позитивні зміни від впровадження комплексу заходів, спрямованих на захист ґрунтів від ерозії (організаційно-господарських, агротехнічних, луко-лісомеліоративних та гідротехнічних).

Останніми роками в зв'язку з фактичним знищенням системи боротьби та запобігання розвитку ерозійних процесів, пов'язаних із скороченням фінансування протиерозійних заходів, закриттям ГЛМС (гідролісомеліоративних станцій), передачею їх функцій іншим організаціям, нагляд за існуючими та спорудження нових протиерозійних гідротехнічних споруд значно посилились процеси яроутворення.

Розподіл площі орних земель Корсунь-Шевченківського р-ну по категорії схилів: всього ріллі 46,3 тис. га, на схилах 0-20 – 24,0; 2-50 – 15,6; 5-100 – 6,5; більше 100 - 0,2 тис.га. Найбільша крутизна схилів простежується вздовж берегів р. Рось. Саме на таких схилах мають найбільший розвиток ерозійні процеси.

Експозиція схилу впливає на надходження сонячної радіації, що відбивається на мікрокліматі. На схилах південної та західної експозиції при інтенсивному сніготаненні нерідко створюються умови для максимального прояву ерозії, на північних і східних схилах спостерігається менший її прояв. За результатами створення карти експозиції схилів на дослідженій території були виявлені ерозійнонебезпечні ділянки, в яких крутизна схилу більше 150, співпадала з західно-південною експозицією.

Проведені дослідження свідчать, про можливість використання ГІС/ДЗЗ технологій для прогнозування розвитку ерозійних процесів під дією природних факторів, визначення ступеню активності ерозійних процесів в динаміці; оцінки протиерозійних заходів.