Картографическая оценка экологического состояния речного водосбора

Картографический метод исследования

Цели:

1. Рассмотреть оптимальные картографические методы пригодные в бонитировке и кадастре

2. Показать роль картографии при реализации землеустроительного проекта.

 

Контрольные вопросы:

1. Картографический метод исследования

2. Математико-картографическое моделирование

3. Математико-картографическое моделирование

4. Создание крупно и мелкомасштабных карт

 

Лабораторная работа № 1.

Определить степень оптимального экологически оправданного использования земель по соотношению сельскохозяйственных и природных угодий. При этом учитывать, что площадь естественных природных комплексов должна быть не менее:

80% площади всей территории в горах и тундре;

40-60% в лесной зоне;

30-35% в лесостепной зоне;

35-40% в степи.

На примере Алагирского района. Используйте территориальные схемы РСО-Алания. Сайт ФГИС ТП.

От наличия достаточных по площади участков естественных и малоизмененных природных комплексов, противопоставляемых пространствам, интенсивно используемым человеком, зависит способность территории поддерживать свое экологическое равновесие.

Исходя из этих соображений, сделать вывод о степени устойчивости экологического равновесия.

Лабораторная работа № 2.

Картографическая оценка экологического состояния речного водосбора

Водосбор – часть земной поверхности (ограниченная водораздельной линией), с которой вода поступает в водоем или водоток.

Задание 1. Определение и экологическая интерпретация гидрографических характеристик водотоков (водоемов) и их водосборов.

Гидрографические характеристики – совокупность морфометрических и морфологических характеристик водных объектов и их бассейнов, дающих полное представление о характере, форме, размерах, протяженности водных объектов и физико-географических особенностях водосборной территории. Морфометрические характеристики – количественные показатели водных объектов и их водосборов. Различают морфометрические показатели водотоков (длина, уклоны, продольный профиль, извилистость), морфометрические характеристики водоемов (вид, форма, высотное положение, глубина, объем) и водосборов (форма, размер, пространственное положение, уклоны склонов, густота речной и русловой сети, площадь бессточных впадин).

Последовательность выполнения работы

1.Выбрать реку (река Терек от г. Владикавказ до Эльхотовских ворот), которая целиком или большей частью находится на листе карты.

2.Установить границу водосбора по водораздельной линии, руководствуясь рельефом местности, по окраинным наивысшим точкам бассейна – на холмах, возвышенностях, гребнях хребтов, седловинам и т.п.).

Правильное установление местоположения и точное нанесение на карту бассейнов (водосборов) водных объектов влияет на точность определения их площадей. В свою очередь, площади бассейнов или водосборов часто являются исходными величинами при определении многих других гидрографических характеристик.

3.Определить площадь водосбора выбранного водотока (водоема) Sвдсб, км2.

4.Установить длину реки на местности L, км.

5.Определить коэффициент извилистости – Кизв. Он равен отношению длины реки к длине прямой, соединяющей исток и устье:

Кизв = Lводотока/d, где d расстояние от истока до устья Установить тип реки, руководствуясь таблицей 1.

 

Таблица 1.

Зависимость типа реки от коэффициента извилистости

	Тип реки	Коэффициент
		извилистости, Кизв
	Прямая	1.0
	Изогнутая	1.1-1.2
	Слабо извилистая	1.3-1.4
	Умеренно извилистая	1.5-1.9
	Сильно извилистая	2.0-2.2

 

Построить продольный профиль реки по абсолютным значениям высот начальных, переломных и конечных точек русла реки между этими точками. По вертикальной оси откладываются значения высот точек русла в метрах, по горизонтальной оси – длина реки в километрах. За ноль принимается исток реки. Вертикальный и горизонтальный масштабы выбрать, исходя соответственно из разности высот истока и русла и длины реки.

Определить густоту речной сети, под которой понимается отношение сумм длин всех водотоков на водосборе к его площади. Этот показатель дает возможность получить представление о сравнительной водообеспеченности территории. Для определения этой характеристики измеряют суммарную длину всех водотоков: рек, ручьев, проток, каналов, и канав в пределах площади водосбора (р. Ардон).

Густоту речной сети Q определить по формуле:

Qречн. сети = Lводотоков / Sводосбора (км/км2)

 

По густоте речной сети определить её тип, исходя из общепринятой шкалы:

Таблица 2.

 

Шкала густоты речной сети
Тип речной сети	Густота речной сети, км/км2
Очень редкая	Менее 0,10
Редкая	0,10–0,20
Средней густоты	0,20–0,40
Густая	0,40–0,70
Очень густая	Более 0,70

 

Определить густоту русловой сети, под которой понимается отношение суммарной длины всей речной сети, а также всех сухих русел, оврагов, балок и логов к площади водосбора. Положение линии тальвега балок, оврагов и т.д. определяется по рисунку горизонталей.

Густота русловой сети определяется по формуле:

Qрусл. сети = (Lводотоков + Lтальвегов) / Sводосбора (км/км2)

9. Оценить интенсивность проявления эрозионных процессов на водосборе по формуле:

Кэр. = Qрусл. сети / Qречн. сети,

где Кэр. – коэффициент эрозии.

 

Проанализировать продольный профиль реки и влияние каждой из полученных характеристик на экологическое состояние бассейна. Установить связи полученных показателей с характером функционирования реки, динамическими процессами, способностью реки к самоочищению, уязвимостью к внешним воздействиям..

 

 

Задание 2. Определение нарушенности поверхности водосбора. Составление карты «Оценка территории по потенциалу антропогенной нагрузки на водосбор».

Для выполнения этого задания необходимо провести анализ водосборной территории по основным типам использования земель. К группе ненарушенных и слабонарушенных земель относятся леса, сплошные заросли кустарников, болота и др. К категории нарушенных земель – сельскохозяйственные угодья разной степени преобразования, приусадебные земли, селитебные (зоны поселений), промышленные территории, включая нарушенные добывающей промышленностью, земли транспорта.

Последовательность выполнения работы

1.Выделить границы районов разных типов использования земель.

2.Подсчитать суммарные площади выделенных категорий использования земель.

3.Определить долю земель разных категорий использования в общей площади водосбора (в %).

4.Установить степень нарушенности водосбора (в баллах) для каждого конкретного типа земель и по сумме баллов оценить итоговую нарушенность территории водосбора. Для получения оценочных показателей использовать табл. 3.

5.Результаты оценки состояния водосбора оформить в табл. 4.

6.Дополнить характеристику состояния водосбора (п. 10 задание 1) полученными результатами для комплексного анализа экологических проблем территории водосбора.

7.Составить авторский оригинал карты «Оценка территории по потенциалу антропогенной нагрузки на водосбор». За основу содержания (и легенды карты) принять показатели оформленные в табл. 4.

 

 

Ps. Прочтите еще раз. Зов с прошлого.

 ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ КАРТ

Создание топографических и тематических карт осуществляется двумя путями:

♦ проведение полевых съемочно-картографических работ (полевое картографирование), выполняемое обычно в крупных масштабах;

♦ лабораторное составление карт по источникам (камеральное картографирование) как правило в средних и мелких масштабах.

Полевое топографическое картографирование выполняют государственные топографо-геодезические службы силами производственных предприятий. Топографические съемки во всех масштабах регламентируются стандартными положениями, руководствами и инструкциями. Тематические съемки (геологические, почвенные, геоботанические и др.) ведут министерства, ведомства, научно-производственные и научные организации. Они также выполняются по соответствующим государственным и ведомственным инструкциям, определяющим требования к картам, их содержание и весь порядок ведения съемочных работ. При всех видах полевого картографирования важнейшим этапом является топографическое и тематическое дешифрирование аэро- и космических снимков.

Камеральное картографирование состоит в обработке данных полевых съемок, сводке и обобщении крупномасштабных карт и материалов дешифрирования, синтезе экспериментальных наблюдений и других источников в соответствии с содержанием и назначением создаваемой карты, серии карт или атласа.

Первый этап камеральной работы – проектирование карты, разработка ее концепции, составление программы, подготовка всей необходимой документации. Этот этап завершается созданием проекта (программы) карты и включает следующие процессы:

♦ формулировка назначения и определение требований к карте;

♦ подбор, анализ и оценка источников для составления;

♦ изучение территории и особенностей картографируемых явлений;

♦ подготовка программы карты.

Следующий этап – составление карты, т.е. комплекс работ по изготовлению оригинала карты. Составление выполняют в избранных проекции, компоновке и масштабе, принятой системе условных знаков с заданным уровнем генерализации. Данный этап включает такие процессы:

♦ подготовка и обработка источников;

♦ разработка математической основы карты;

♦ разработка содержания карты и легенды;

♦ техническое составление оригинала и проведение генерализации;

♦ оформление карты;

♦ редактирование карты и корректура на всех стадиях составления.

Завершающий этап подготовка к изданию и издание карты, размножение ее в печатной (полиграфической или компьютерной) форме. Иногда подготовку к изданию и само печатание разделяют на два самостоятельных этапа. Они охватывают следующие процессы:

♦ изготовление издательских оригиналов для обеспечения полиграфических процессов;

♦ изготовление печатных форм и получение проб;

♦ печатание (тиражирование) карты;

♦ редактирование и корректура на всех стадиях подготовки и издания карты.

Все работы по созданию карты (серии карт, атласа) – от замысла до получения тиражных оттисков – в современном картографическом производстве осуществляет коллектив специалистов. В нем картографы сотрудничают с геоинформатиками, специалистами по теме карты (географами, геологами, экологами и др.), инженерно-техническими работниками, корректорами, полиграфистами.

ПРОГРАММА КАРТЫ

Обычно программа карты включает следующие разделы:

♦ назначение карты;

♦ математическая основа;

♦ содержание карты;

♦ способы изображения и оформления;

♦ принципы генерализации;

♦ информационная база, источники и указания по их использованию;

♦ географическая характеристика территории;

♦ технология изготовления карты.

Исходным моментом для разработки программы служит задание на карту, в нем указывается ее название (тема), масштаб, территория и назначение, например – «Эколого-географическая карта России масштаба 1:4 000 000 для высшей школы». Исходя из задания, определяют назначение карты. В данном примере речь идет о настенной карте, которая входит в серию вузовских карт научно-справочного типа. Ее предполагается использовать в преподавании учебных курсов экологического, природоохранного, ресурсного содержания. Отсюда вытекают требования к проектируемой карте. На ней достаточно подробно и на современном уровне изученности должны быть отражены общая эколого-географическая обстановка и состояние природно-хозяйственных систем в стране, выделены особо неблагоприятные и проблемные в экологическом отношении районы, а также природоохранные территории. То, что карта входит в серию, сразу предопределяет ее проекцию и компоновку – они должны быть едиными для всей серии.
Разработка содержания карты предусматривает, во-первых, формулировку общих принципов картографирования, во-вторых, определение конкретных элементов содержания и, в-третьих, выбор способов их качественной и (или) количественной характеристики. В приведенном примере в качестве общего принципа целесообразно избрать геосистемный подход, при котором основой для картографирования будут служить ландшафты разного таксономического ранга (от зон до провинций). Главное содержание карты составит показ экологического состояния рельефа, водных объектов, лесов, сельскохозяйственных земель (пашен и кормовых угодий), городов и промышленных центров, транспортных коммуникаций. Выбор того или иного способа характеристики экологического состояния объектов зависит от степени их изученности и наличия данных. К примеру, можно использовать показатели превышения предельно допустимых нагрузок на окружающую среду, индексы загрязнения, балльные оценки или иные показатели.

В программе должны быть конкретно указаны способы изображения и оформления каждого элемента содержания, градации шкал, принятые цвета и оттенки цвета, шрифты и размеры надписей и другие особенности цветового, штрихового и шрифтового оформления карты. Целесообразно сопроводить их образцами оформления типичных участков. Разработка способов изображения и оформления карт называется художественным проектированием карты, или картографическим дизайном. Привлечение методов компьютерной графики повышает эстетические качества и выразительность карт.

Указания по генерализации дают с учетом назначения и характера использования карты. Нужно, например, принять во внимание, что карта будет демонстрироваться в аудитории и основные ее элементы должны читаться со значительного расстояния. Соответственно определяют цензы и нормы отбора. Генерализация находится в тесной зависимости от географических особенностей территории, поэтому в программу включают краткое географическое описание и районирование территории, что позволяет обоснованно дифференцировать параметры генерализации по районам и по каждому элементу содержания.

Особое внимание в программе занимают оценка источников и указания по их использованию. В рассматриваемом примере это могут быть экологические и другие тематические карты отдельных территорий, аэро- и космические снимки, данные государственной службы наблюдений за состоянием природной среды, статистические сведения об антропогенном и техногенном воздействии промышленных, сельскохозяйственных предприятий и транспорта. Все картографические и некартографические материалы могут быть представлены в графической, текстовой или цифровой формах. Программа должна содержать конкретный перечень источников и баз цифровой информации, характеристику их надежности и доступности, а также рекомендации относительно последовательности использования. Особое внимание уделяется приемам и способам изображения информации на слабоизученных территориях.

В заключительном разделе программы карты регламентируются технические приемы составления и издания, используемые технологии и программное обеспечение. Программу дополняют графическими приложениями: макетом компоновки карты, схемой обеспечения источниками, схемой районирования, фрагментами легенды, примерами генерализации, образцами оформления и др. Кроме того, к программе прилагается планово-экономический расчет затрат на создание карты.

Аналогичным образом разрабатывают программы для многолистных карт, серий карт и атласов. При этом вначале составляют общую программу всей серии или атласа, формулируя общие требования к ним, а затем – частные программы отдельных карт. Общие программы государственных карт обобщают в виде наставлений или инструкций. В дополнение к ним редактор карты часто составляет редакционные указания – документ, детализирующий инструкции применительно к отдельным картам или листам.

СОСТАВЛЕНИЕ КАРТ

Приступая к составлению карты, прежде всего проводят подготовку источников. Если нужно, выполняют масштабирование, изменение проекции или даже системы координат (когда речь идет о старых картах), преобразование классификаций и легенд. Проводят предварительную обработку таблиц и текстовых материалов, а также определяют, что именно и в каком порядке будет наноситься с источников на составляемую карту.

Составление тематической карты начинают с создания географической основы, которая послужит затем для нанесения всего содержания. Основа должна иметь сетку меридианов и параллелей, на ней обязательно присутствуют береговая линия и гидрографическая сеть, населенные пункты, административные границы, дороги, в некоторых случаях – рельеф территории. Можно воспользоваться имеющейся бланковой картой или провести досоставление основы, выполнив, если нужно, ее генерализацию или детализацию, – все определяется назначением и тематикой составляемой карты.
Следующий процесс – составление легенды. В ее основу кладут ту или иную классификацию картографируемых явлений, устанавливают вид и размер знаков градации и цветовую гамму шкал, выбирают фоновые окраски, кегль и вид шрифтов и т.п. Создание легенды – очень важный процесс, который дает возможность проверить логику принятых классификаций. Легенда организует все содержание карты, формализует состав изображаемых элементов, подчеркивает их иерархию, определяет детальность качественных и количественных характеристик.

Далее приступают к нанесению на основу тематического содержания. Тут возможны разные приемы. Некоторые элементы переносят с источников простым копированием, другие – перерисовывают с помощью фотомеханического проектора или от руки, руководствуясь ситуацией и координатной сеткой, третьи – наносят по координатам.

При компьютерном составлении предварительно отсканированную географическую основу выводят на экран в укрупненном масштабе, на нее накладывают тематическую информацию с других картографических источников путем масштабирования, проектирования или ручной перерисовки. Цифровую информацию (например, статистические данные) вызывают из базы данных или вводят непосредственно с клавиатуры. Все элементы содержания дают сразу в принятой легенде. Одновременно на карте размещают надписи, следя за тем, чтобы они хорошо соответствовали элементам содержания.

В процессе составления карты выполняется генерализация изображения согласно принципам, изложенным в программе. Еще один очень важный «сквозной» процесс – согласование элементов содержания. Он предполагает учет разных географических закономерностей и взаимосвязей (зональных, гипсометрических, структурно-геологических, ландшафтных и иных), увязку элементов содержания вдоль границ, природных рубежей и структурных линий. При компьютерном составлении согласуют разные слои картографического изображения. При этом осуществляются разные виды согласования:

♦ взаимная увязка отдельных элементов географической основы;

♦ согласование основы и элементов тематического содержания;

♦ согласование однородных элементов содержания (в пределах одного тематического слоя);

♦ согласование различных элементов тематического содержания (разных слоев) друг с другом;

♦ согласование разных карт в составе серии или атласа.

Создание карты чаще всего выполняют не только картографы, но и специалисты по теме карты. Они готовят и представляют исходные материалы, которые затем подвергаются картографической обработке. Различают следующие виды авторских и составительских документов:

♦ авторский эскиз – первоначальный набросок, отражающий общую идею карты и легенды и выполненный схематично, без соблюдения некоторых картографических правил, с возможными отступлениями от принятых условных знаков;

♦ авторский макет – карта, выполненная на географической основе и точно передающая содержание, но составленная не в строгом соответствии с техническими требованиями графического изображения;

♦ авторский оригинал – рукописная карта, выполненная в полном соответствии с легендой, с необходимой точностью, полнотой и детальностью;

♦ составительский оригинал – точный и полный по содержанию оригинал карты, составленный с учетом всех правил и требований и с высоким графическим качеством.

На всех этапах осуществляется редактирование, т.е. руководство и контроль за всеми процессами создания карты. Редактор карты следит за правильным построением математической основы, точным нанесением и взаимным согласованием элементов содержания и географических названий, правильным применением условных знаков и способов оформления, соблюдением правил генерализации.