Алтайский Краевой Инновационный Банк Данных
Министерство экономического развития Алтайского края
Управление инновационного развития и кластерной политики 
Алтайский Центр
Кластерного Развития
Инновации

Изучение антропогенной модификации и трансформации ландшафтов Алтайского края методами дистанционного зондирования как основа для экологического мониторинга

Отношение к критическим технологиям:
Технологии мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы


Контактная информация

ФИО пользователя
Черных Дмитрий Владимирович


Почтовый адрес
, Красноармейский проспект, 91-93


ФИО руководителя проекта:
Черных Дмитрий Владимирович


Аннотация проекта

Постановка и описание научной или научно-технической проблемы, решаемой в рамках Проекта
Основной задачей проекта является выявление закономерностей формирования антропогенных модификаций и трансформаций ландшафтов на территории Алтайского края на основе использования разновременных материалов дистанционного зондирования. Одним из важнейших направлений ландшафтоведения является изучение пространственно-временной организации природных и антропогенно-природных геосистем (Дьяконов, 1989). Применительно к антропогенному фактору динамики геосистем в рамках ландшафтоведения разработаны положения об антропогенных модификациях и антропогенных трансформациях. При их разграничении ключевым положением выступает понятие об инварианте, введенное В.Б. Сочавой (1978). Инвариант геосистемы – это совокупность ее устойчивых свойств, которые сохраняются неизменными при преобразовании. Антропогенные модификации формируются в том случае, когда изменения затрагивают, главным образом, характеристики растительного компонента, частично свойств почв. При прекращении воздействия через некоторое время геосистемы возвращаются в состояние близкое к естественному. Формирование антропогенных трансформаций является следствием воздействия на гидрологический режим и литогенную основу геосистем. Антропогенные трансформации более устойчивы во времени. Для характеристики антропогенной динамики ландшафтов широко используются материалы дистанционного зондирования. Это позволяет, как изучать территории недоступные для наземных методов исследования, так и сокращать временные и кадровые ресурсы при обширных площадях исследования. Преимуществами методов ДЗЗ также являются оперативность получения количественных оценок, возможность получения информации о пространственном соотношении и взаимном расположении объектов, возможность довольно частой актуализации. Для территории Алтайского края характерны следующие виды хозяйственной деятельности, оказывающие наибольшее влияние на ландшафты: сельскохозяйственная, лесохозяйственная, пирогенный фактор, гидротехническое строительство.


Современное состояние исследований в данной области науки, сравнение ожидаемых результатов с мировым
С начала применения современных дистанционных методов исследования на территории России и бывшего СССР комплексные исследования ландшафта проводятся крайне редко, особенно в природоохранной сфере. В основном работы посвящены возможности использования космических снимков при интерпретации структуры почвенного покрова и сельскохозяйственных земель. В настоящее время активно развиваются методы, позволяющие отображать динамику явлений и процессов на одной карте. Карты динамики позволяют заменить серии разновременных карт и показать состояние явления в разные моменты времени. Для решения этих задач необходимо использование автоматизированных технологий интерпретации временных рядов аэрокосмических снимков, обеспечивающих выявление изменившихся и вновь появившихся объектов (Марчуков, 2010). Использование ландшафтных метрик для характеристики ландшафтной структуры относительно старый метод, используемый как в отечественном ландшафтоведении (Арманд, 1975; Трофимов, 1977; Викторов, 1986; Топчиев, 1988; Соловьев, Евстигнеев, 1999; Плюснин, 2000, 2003; Сороковой, 2008 и др.), так и в зарубежной ландшафтной экологии (O’Neill et al., 1988; O’Neill et al., 1999; (McCarigal et al., 2002); Li and Wu, 2004). Ландшафтные метрики традиционно разделяются на две группы – метрики состава (Composition) и метрики размеров и форм (Configuration) (Li and Reynolds, 1993). К настоящему времени количественная оценка ландшафтной структуры, в зависимости от задач исследования, проводится с использованием нескольких десятков индексов. Среди них выделяются работы по оценке разнообразия ландшафтной структуры, оцениваемой по заимствованным из биологических наук индексам разнообразия Р. Маргалефа и П. Менхиника, а также на основе использования важнейшей функции информации – энтропии (Пузаченко и др., 2002). Значительно меньше количество работ, особенно отечественных, в которых территория оценивается на основе степени связанности элементов ландшафтной структуры. Большая часть этих работ, так или иначе, имеет выход на оптимальную с экологических позиций организацию территории и преследует формирование так называемых экологических сетей. Концепция связанности пришла в ландшафтоведение и ландшафтную экологию из общей экологии, где связанность определяется как мера, с которой ландшафт помогает или препятствует движению организмов между ресурсными участками. В качестве местообитаний для различных видов растений, животных или микроорганизмов, рассматриваются морфологические части ландшафтов определенных типов (пятна, в терминологии ландшафтной экологии). Однако каждое из этих пятен жизнеспособно только в том случае, если связано с себе подобными системами экологических коридоров. Ландшафтная связность (с точки зрения биоты) – есть степень (величина), с которой ландшафт помогает или препятствует движению между ресурсными участками (Taylor et al. 1993), или функциональная связь между обитаемыми участками, обуславливающая пространственный вред среде обитания и движение отклика организмов ландшафтной структуре (With at al. 1997). Важное значение в плане антропогенной динамики ландшафтов имеют работы по выявлению антропогенной фрагментированности ландшафтов. На примере внутренне однородного ландшафтного выдела Forman (1995), Jaeger (2000) и др. выделяют шесть возможных последовательных фаз фрагментироованности. Они могут быть определены как фазы изменения реального ландшафта: просверливание, разрезание, рассечение, рассеивание, сжатие и истирание. Отмечается, что показатели фрагментированности должны увеличиваться постепенно по мере конвертирования новых ячеек в интенсивно используемые территории.


Новизна подхода в решении обозначенной проблемы
Новизна работы состоит в интеграции современных методов дистанционного зондирования, методов геоинформационных систем и ландшафтно-индикационных исследований для получения актуальной картографической информации и изучения антропогенной модификации и трансформации ландшафтов


Описание области применения результатов научно-исследовательской работы
Создание единой информационной базы по исследуемым территориям, включающей в себя результаты прошлых многолетних исследований. Создание максимально подробных цифро-вых моделей рельефа территорий. Разработка и верификация пробной модели автоматизиро-ванного формирования временных серий тематических карт.


Имеющийся у коллектива научный задел по предлагаемому проекту, полученные ранее результаты, разработ
У коллектива имеется опыт разработки ландшафтных карт на территорию Русского Алтая и юга Западной Сибири. К настоящему времени под руководством руководителя проекта и при его непосредственном участии разработано более 30 ландшафтных карт различного масштаба. Также имеется опыт создания и анализа цифровых моделей рельефа, данных спутниковой съемки. Члены авторского коллектива принимали участие в разработке Схем территориально планирования для муниципальных районов Алтайского края и Республики Алтай. В процессе разработки схем проанализировано изменение структуры землепользования ключевых районов за несколько последних десятилетий. Авторы имеют опыт проектирования особо охраняемых природных территорий на ландшафтной основе. Руководителем проекта в 2012 г. защищена диссертация на соискание степени доктора географических наук. Одним из ключевых положений работы является сравнительный анализ ландшафтных структур физико-географических провинций Русского на основе использования ряда ландшафтных метрик. В результате охарактеризована сложность организации ландшафтного покрова и выявлены меры сходства-различия ландшафтной структуры провинций.


Перечень основных публикаций и публичных выступлений, в которых отражены достигнутые результаты научно-исследовательских работ по проекту
-


Перечень международных, федеральных, региональных и муниципальных конкурсов, в которых проект был признан победителем
-


Текущая стадия разработки проекта
Научно-исследовательская работа


Патентная чистота научно-технического задела, его защищенность
Данный вопрос не рассматривался


Тип научно-исследовательской работы
Прочее


Описание основных ожидаемых научных результатов
1. Создание единой информационной базы по исследуемым территориям, включающей в себя результаты прошлых многолетних исследований. 2. Создание максимально подробных цифровых моделей рельефа территорий. 3. Разработка и верификация пробной модели автоматизированного формирования временных серий тематических карт.


Ожидаемая научная, научно-техническая продукция
-


Срок реализации Проекта (месяцев)
24


Необходимый объем финансирования (тыс. руб.)
300


Ключевые слова

GIS Географические информационные системы, Окружающая среда, Спутниковые технологии / системы / позиционирование / коммуникации в GPS – Системе Глобального Позиционирования, Экология


Графические, презентационные, текстовые и иные материалы к проекту

-