Комплексная геоэкологическая оценка и картографирование территории

Краткое описание

Введение

2 СОДЕРЖАНИЕ

Глава 1. Теоретические и методические аспекты геоэкологическоой оценки и картографирования территории 8

1.1. Этапы развития геоэкологического картографирования 8

1.2. Принципы создания геоэкологических карт 22

1.2.1. Принципы и подходы построения геоэкологических карт 22

1.2.2. Классификации карт экологической тематики 39

1.3. Анализ современных методик комплексного геоэкологичекого картографирования 51

1.4. Комплексная геоэкологическая оценка территории

56

Глава 2. Характеристика социо-эколого-экономической системы Республики Татарстан 68

2.1. Особенности природы, населения, хозяйства как основных компонентов социо-эколого-экономической системы РТ 68

2.1.1. Особенности природных условий и естественных ресурсов 68

2.1.3. Анализ современной экономической ситуации 82

2.1.2. Анализ социально-демографической ситуации 89

2.2. Критерии оценок для создания геоэкологической картографической модели СЭЭС РТ 93

Глава 3. Картографическая модель социо-эколого-экономической

системы Республики Татарстан 117

3.1. Технология создания комплексной геоэкологической карты

РТ 117

3.2. Основные методические подходы комплексного геоэкологического картографирования территории 120

3.2.1.Типологическая классификация административных 120

районов РТ по уровню напряженности геоэкологической ситуации

3.2.2. Геоэкологическое районирование территории РТ 129

3.2.3. Пространственное распределение поля геоэкологической напряженности 133

3.2.4. Индексация показателей оценки социально-экономической ситуации 137

Заключение 148

Библиографический список 152

Приложения 167
Введение

4 ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертационного исследования

В настоящее время геоэкологические проблемы по остроте и неотложности их решения становятся в один ряд с социальными и экономическими проблемами развития, поэтому их изучение не может быть осуществлено вне целостного исследования всего комплекса социо-эколого-экономических факторов, формирующих среду жизнедеятельности человеческого общества на определенной территории.

Четко выраженный пространственный аспект геоэкологических проблем определяет важнейшую роль картографических материалов, в особенности комплексных геоэкологических карт (как карт социо-эколого-экономической направленности). Последние представляют собой средства исследования, которым доступны все основные характеристики, позволяющие оценить геоэкологическое состояние территории.

Причиной осложнения геоэкологической обстановки в Республике Татарстан (РТ) является интенсификация промышленного и сельскохозяйственного производства, рост урбоэкосистем, сети транспортных магистралей и многочисленных коммуникаций, и, как следствие этого, ухудшение здоровья человека, а также целого ряда других негативных последствий. Оценка геоэкологического состояния и тенденция его дальнейшего изменения представляют большой интерес для всех ветвей власти, населения РТ, приграничных с ней территорий. В этой связи геоэкологическая карта Республики Татарстан, являясь модельным отражением социо-эколого-экономической программы развития территории, может стать информационной базой ее осуществления.

Объектом настоящего исследования является социо-эколого-экономическая система РТ (СЭЭС РТ).

Предметом исследования является оценка социо-эколого-экономической ситуации в регионе.

5

Цель работы заключается в разработке геоэкологической картографической модели территории РТ для целей мониторинга и управления социо-эколого-экономическими процессами в регионе.

Достижение поставленной цели требует решения ряда задач:

• Разработать на основе анализа современных тенденций картографической науки принципы, имеющие методологическое значение при создании комплексной геоэкологической карты.

• Изучить региональные особенности СЭЭС РТ, сформировать и обосновать систему критериев ее оценки.

• Разработать методику комплексного регионального геоэкологического картографирования.

• Создать электронную версию комплексной геоэкологической карты РТ.

Методическую основу диссертации составили традиционные географические методы (картографический, районирование, сравнительно-описательный), статистический, а также методы балльных и экспертных оценок.

Исходная информация получена из отчетов Государственного Комитета статистики РТ, Министерства экономики РТ, фондовых материалов Института экологии природных систем АНТ, кафедры экономической географии и регионального анализа Казанского государственного университета, фондовых материалов Казанского государственного медицинского университета и Республиканского онкологического диспансера, ежегодных государственных докладов Министерства экологии и природных ресурсов РТ, а также литературных и картографических источников.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных способов обработки и анализа фактического материала, а также системным подходом к изучению объекта.

б

Научная новизна

1. Разработана система принципов, имеющих методологическое значение при создании геоэкологической картографической модели.

2. Создана система критериев оценки геоэкологической и социально-экономической ситуаций.

3. Предложена методика создания комплексной геоэкологической карты региона на основании совокупности информационных слоев.

4. На основе интегральной геоэкологической оценки территории решены задачи районирования территории с выделением ареалов с наибольшим значением поля геоэкологической напряженности.

5. Создана электронная версия комплексной геоэкологической картографической модели СЭЭС РТ, необходимая для анализа состояния окружающей природной и социально-экономической среды с целью эффективного управления социо-эколого-экономическими процессами в регионе.

Практическая значимость работы. Результаты, полученные в ходе исследования, имеют важное социальное и хозяйственное значение, которые можно рассматривать как исходный материал при разработке основных направлений проведения региональной геоэкологической политики на территории РТ. Кроме того, они могут быть использованы специалистами-географами, экологами, занимающимися проблемами рационализации природопользования, вопросами картографирования и районирования территории, а также студентами соответствующих специальностей. Также, результаты исследования можно использовать в смежных областях знаний -экономике, социологии, медицинской географии и т.д. Разработанная методика может быть использована для решения широкого круга географических задач, в частности всестороннего детального

территориального анализа РТ, принятия управленческих решений, а также размещения экологически значимых объектов.

7 Реализация результатов исследования

1. Картографические материалы использованы при подготовке к изданию «Комплексного атласа Республики Татарстан».

2. Часть материалов, приведенных в диссертации, используется в лекционных курсах факультета географии и геоэкологии Казанского государственного университета.

3. Карта геоэкологического районирования территории РТ используется МЧС РТ для прогнозирования чрезвычайных ситуаций. Апробация результатов. Результаты и основные положения

диссертации были представлены и обсуждены на ежегодных итоговых научных конференциях Института экологии природных систем АНТ «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 2000, 2002, 2004), II Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс» (Пермь, 2004), Всероссийской научной конференции, посвященной 200-летию Казанского Университета (Казань, 2004).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 8 работ.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Методика комплексного регионального геоэкологического картографирования.

2. Система диагностических показателей комплексной геоэкологической оценки территории.

3. Геоэкологическое районирование территории РТ с выделением дифференциальных полей геоэкологической напряженности.

4. Геоэкологическая картографическая модель СЭЭС РТ (электронная версия) как основа мониторинга и управления социо-эколого-экономическими процессами в регионе.

8

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ И КАРТОГРАФИРОВАНИЯ

ТЕРРИТОРИИ

1.1. Этапы развития геоэкологического картографирования

Пути развития отдельных научных направлений обычно расчленяются на этапы со специфическими для каждого из них тенденциями. Современный этап развития тематической картографии может быть назван экологическим, т.к. последние, по крайней мере, 15 лет проблемы «экологизации» отдельных его направлений, а также составление собственно экологических, эколого-географических, геоэкологических карт (как карт социо-эколого-экономической ориентации) доминируют в современной картографии.

Развитию экологического направления тематического

картографирования способствует бурный рост информации о состоянии окружающей природной среды вследствие антропогенного воздействия на него человеческой деятельности, ухудшение в результате этого здоровья населения, истощения ресурсной базы промышленности и множества других негативных тенденций развития современного общества. Эти новые знания требуют картографического выражения и пересмотра теоретических основ уже сложившихся видов тематического картографирования. При этом одной из важнейших проблем развития этого направления является определение принципов создания карт экологической тематики.

Само понятие экологической карты, экологического картографирования в современном понимании оформилось, и начало широко использоваться в России с конца 80-х гг. XX в. (Комплексное картографирование..., 1997) - времени создания первых авторских оригиналов (Кочуров, 1989) экологических карт на территорию всей страны. В настоящее время экологическое картографирование рассматривается как самостоятельный и важный раздел тематического картографирования,

9

усложнив ранее принятое деление карт природных (физико-географических) и общественных (социально-экономических) явлений (Берлянт, 1985). По мнению Л.Г. Руденко и А.И. Бочковской (1992), оформление экологического картографирования в тематический раздел началось в рамках картографирования природопользования и охраны окружающей среды. Имеется также точка зрения В.И. Стурмана (1995) о том, что экологическое картографирование не является частным направлением тематического картографирования или даже его крупной отраслью, а является его новым состоянием.

Анализ современной эколого-картографической изученности страны представлен в работах Н.Н. Комедчикова, А.А. Лютого, Д.С. Асояна и др. (1993).

У данного направления картографирования имеется определенная история развития и предпосылки возникновения. Прежде всего, следует обратиться к истории становления тематического картографирования и указать основные тенденции его развития.

Регистрационный этап (до середины Х1Хв.). На этом этапе посредством общегеографических карт, которые в содержательном отношении близки к современным топографическим основам, упорядочивалось представление о пространственной положении (взаимоположении) общегеографических элементов земли. В виде отдельных элементов специального содержания были заложены ростки современной тематической картофафии (Леонтьев, 1981). Такие регистрационные карты необходимы и сейчас, поскольку изменения на земной поверхности требуют постоянного учета дежурной (оперативной) информации об ее общегеофафических элементах.

Инвентаризационный этап ^середина Х1Хв. - начало 50-х гг. XX в.). На этом этапе, этапе накопления и инвентаризации данных, сложилась большая часть отраслевых направлений картофафического изучение природы, хозяйства и населения. Посредством специальных карт разного масштаба упорядочивалось и систематизировалось наше представление о

10

пространственной дифференциации хозяйственных и природных объектов. Возникло множество разных направлений, что потребовало соответствующего понятийно-терминологического оформления, определения общих признаков, характеристик и принципов разработки карт. В результате появилось тематическое картофафирование как самостоятельная область изучения, анализа, обобщения элементов природы, хозяйства и населения на определенной территории (Леонтьев, 1981).

В самом понятии «тематическая карта» унифицирована схожесть «многоликих» геофафических карт, показывающих различные пространственные структуры. Любое направление в тематической картофафии возникает под непосредственным воздействием теоретических концепций соответствующих наук. Но необходимо, чтобы та или другая геофафическая наука достигла определенного уровня зрелости, накопила некоторую сумму знаний и фактов. Когда этих данных становится достаточно, ученые обращаются к карте, чтобы использовать картофафический метод в своих исследованиях территории и обобщениях.

Интерпретационный этап. Именно на этом этапе в 1964 г. было положено начало конференций Геофафического общества по проблемам тематической картофафип в Ленинфаде. Последующие же тематические конференции полностью проходили под флагом тематической картофафии (Салищев, 1989). Этот этап также характеризуется развитием новых подходов, связанных с более сложным пониманием организации картофафируемых объектов, в частности с развитием идей комплексного картофафирования, высказанных еще К.А. Салищевым в 1949 г. (Салищев, 1949). Комплексное картофафирование представляет собой соподчиненное картофафирование компонентов и элементов природы, хозяйства и населения, в его рамках осуществляется взаимодействие наук о Земле и сосредоточены основные точки роста картофафии как геофафической дисциплины (Сочава, 1965). Именно это направление, по мнению К.А. Салищева (1978), оказало большое влияние на внутреннюю консолидацию

11

географических наук и укрепления их связи с практикой. Принципы комплексного картографирования образовали последующую основу теоретических работ в области картографирования.

Новой ступенью развития тематической картофафии стало системное картографирование, благодаря использованию в геофафических науках системного подхода как методологического принципа научного познания, при котором традиционные предметы геофафических исследований -природные и социально-экономические комплексы стали восприниматься в качестве целостных взаимодействующих систем различной размерности и иерархического уровня (Салищев, 1978). Системный подход был предложен как основной принцип картофафического исследования и познания геосистем различного иерархического ранга, разного уровня развития и организационной упорядоченности. Многие достижения картофафии (науки и производства) были связаны именно с использованием системных принципов в разнообразных сферах картофафической деятельности -теоретической, практической, организационно-производственной и др.

Системное обоснование геофафических наук оказало в порядке обратной связи сильное воздействие на саму картофафию. Оно позволило (Салищев, 1978):

1) углубить понимание сути и задач отраслевых карт отдельных компонентов территориальных комплексов, которые стали рассматриваться как частные пространственные системы и в качестве элементов комплекса, испытывающих воздействие ее компонентов;

2) полнее представить смысл и значение карт многокомпонентных связей, определяющих структуру, функции и динамику картофафируемых комплексов;

3) находить оптимальные соотношения и сочетания между аналитическими и статистическими картами;

4) поставить, в конечном счете, проблему системной организации комплексного картофафирования.

12

Таким образом, системное картографирование- это создание новых карт как пространственных образно-знаковых моделей действительности, основанное на системном подходе к отображению явлений и к реализации самого картографирования. Существует два основных аспекта проявления системного подхода в картографии:

- исследование (анализ) геокомплексов как систем, причем системном картографировании эта задача всегда конкретизируется в двух отношениях - территориальной размерности геокомплексов и их структурной сложности (иерархии), что определяется в соответствии с целевым назначением картографических работ и поэтому органически входит в их состав;

- картографическое моделирование.

Системный подход открыл необходимое поле для применения в географических исследованиях разнообразных приемов моделирования, особенно в виде карт математических зависимостей и их сочетаний, образующих в совокупности математико-картографическое моделирование (МКМ). Перлянт (1986) отмечает наличие тесного сотрудничества картографии и математических методов, успехи математизации географии, геологии и других, смежных с ними наук в значительной степени объясняются широкой опорой на карты как средство исследования. Взаимовлияние двух методов многогранно, оно касается понятийно-терминологических аспектов, самого формально аппарата математики и приемов картографирования. Особо подчеркивается опасность отрыва математизации наук о Земле от картографии.

МКМ - как принцип создания новых карт и расширения области их применения и исследования весьма эффективен. Такое комбинирование двух универсальных методов географических исследований возможно благодаря способности картографического метода легко комплектироваться, сочетаться с другими методами. Вовлечение в процесс создания географических карт математического метода придало математическим моделям географическую

13

пространственную конкретность и образность, позволило вооружить создателей карт эффективными способами целенаправленной математической иереработки информации любого объема действительность (Жуков, Сербенюк и др. 1980).

Системный подход в картографии, приводящий к углубленному пониманию объектов картографирования как территориальных систем различного иерархического уровня, упорядоченности и развития, побуждал обратить внимание на функциональную стыковку технических средств с процессами картографирования (Сербенюк, Тикунов, 1984). Поэтому одной из важнейших проблем тематического картографирования на этом этапе было быстрое внедрение новейшей техники- ЭВМ, автоматики, дистанционных аэрокосмических исследований, разработка новейших технологических и принципиально новых технических решений, использование цифровых моделей и безбумажных карт (Сапищев, 1989). Причиной этому являлась необходимость при построении тематических карт целенаправленной трансформации исходных географических данных, приведении их к наиболее полному соответствию задачам географического исследования. Электронно-вычислительная техника, средства автоматизации и математическое моделирование позволяли сделать более эффективным процесс переработки обширной информации, привлекаемой для исследования и характеризующей сложную и многообразную географическую действительность (Жуков, Сербенюк и др., 1980).

Таким образом, ставится задача создание единой межведомственной системы автоматизированной картографии, основанной на сети взаимосвязанных банков пространственной топографической и тематической информации, которая рассматривается как важнейший компонент и основа всеобъемлющей геоинформационной системы, призванной органически связать картографическую науку с практикой экономического и социального развития (Салищев, 1988).

14

Этан становления геоэкологического (эколого-географического) картографирования и разработки геоинформационных систем (конец 80-х гг. - первая половина 90-х. гг. ХХв.).

Во второй половине XX в., особенно на рубеже третьего тысячелетия, заметно возросло внимание к проблемам сохранения природной среды, и усилилась «экологизация» различных сторон научной и практической деятельности.

Картография стала очень энергично привлекаться к исследованию межнаучных проблем (охрана, освоение, улучшение природной среды и др.). В совокупности отраслевых и проблемных разделов тематического картографирования, картография выступает как междисциплинарная область знания, способствующая интеграционным процессам, характерным для современной науки (Салищев, 1980), разрабатывая все новые пограничные разделы, ландшафтно-, геоморфолого-, почвенно-, фито-, геоэкологическое/ эколого-географическое картографирование, характеризующее системное отображение взаимодействий, взаимоотношений природы, населения, хозяйства (природы и общества) на определенной территории (Берлянт, 2001). В последнее время поставлен вопрос о создании собственно экологизированого тематического направления в геологин (Экологическое картографирование..., 1996),

Актуализация экологической тематики, связанная с необходимостью рационального использования природных ресурсов, оптимизацией и охраной природной среды, оказала влияние на многие науки, в том числе на географию и картографию. Стала возрастать доля работ экологической тематики, благодаря применению новых подходов к отражению объективной реальности (Воробьев и др., 1990).

В научной литературе задачи, место и роль географии в решении экологических проблем рассмотрены в достаточной степени. Академик В.Б. Сочава (1970), обращая внимание на роль географических исследований в решении экологических проблем, указывал на то, что в общем балансе

15

географических исследований возросла доля комплексных работ экологической тематики, став на определенном этапе стержневым направлением.

«Экологизация» геофафии, по мнению В.Б. Поздеева (1999), явилась результатом осознания невозможности поиска научных решений без геофафического подхода и учета офомного опыта, накопленного геофафией в решении прикладных задач.

Действительно, геофафия давно и успешно занимается проблемами, которые «сегодня» называют экологическими. Общее экологическое движение затронуло геофафию еще в 1911 г., когда Х.К. Коулс предложил интефировать концепцию В. Девиса об эрозионном цикле и экологию Ф. Клементса в науку «физико-геофафическая экология». В то же время швейцарский геоботаник Е. Рюбел предложил термин «хорологическая экология». В 30-х гг. Л.Г. Раменский предложил концепцию экотополопш или экологии земель, в которой достиг офаниченного сближения основных положений экологии и ландшафтоведения (Грин, Клюев и др., 1995).

Объединение усилий геофафии и экологии для изучения пространственно-временных особенностей взаимодействия организмов (преимущественно человека) со средой обитания, вызвало появление термина «геоэкология» и его широкое толкование. В отечественной литературе появление термина связано с именем немецкого геофафа К. Тролль, который еще в 1939 г. сформулировал понятие об экологии ландшафта, заменив его в 1966 (Troll, 1968) термином «геоэкология» (от феческих ge - Земля, oikos - жилище, дом и logos — учение, слово), под которым он подразумевал одну из ветвей естествознания, объединяющую экологические и геофафические подходы для изучения экосистем.

За последние 30 лет термин «геоэкология» получает широкое распространение в России, что обусловлено, по мнению B.C. Преображенского (1992) нескольким причинами: продолжающимся внедрением в геофафию экологического подхода как подхода общенаучного,

16

стремлением сформировать и внедрить гибридный географо-экологическиП подход, который мог бы быть использован для решения проблем нашего бытия.

Пройдя очень долгий путь развития в виде экологического подхода в географии, геоэкология закрепляется в отечественном естествознании как научное направление после IX съезда Географического общества СССР (г. Казань, сентябрь 1990 г.).

В настоящее время достаточно подробно рассмотрены суть и формы геоэкологических представлений в науке, которые в значительной степени основываются на системных и антропоэкологических подходах в географии, разрабатываемых в последние 25-30 лет. По мнению Б.И. Кочурова (1999), в географии и геоэкологии, в отличие от экологии, человек рассматривается в социальной, культурной, экономической, техногенной средах и формируемых ими геосистемах (геоэкосистемах), что тесно связывает геоэкологию с социальной экологией, исследующей отношения между обществом и окружающей средой. Границы между ними четко не обозначены, и только применяемый географический (территориальный) подход позволяет внести определенную ясность.

Теоретическим аспектам геоэкологических исследований, а также практическим разработкам в последние годы посвящено значительное число публикаций (Трофимов, 1994а, 19946; Преображенский, 1992; Поздеев, 1999; Тимашев, 2000; Кочуров, 1999, 2003; Смирнов, 1990; Стурман, 2000; Жуков, Поваковский и др., 1999; Петров, 1997; Грин, Клюев и др., 1995; Горшков, 1997). Причем многие авторы, несмотря на сохраняющуюся неясность в объеме и содержании понятия «геоэкология» определяют ее как: науку о пространственно-временных закономерностях взаимодействия сообществ с окружающей природной средой (Кочуров, 1999); науку о взаимодействии географических, биологических (экологических) и социосистем (социально-производственных или природно-хозяйственных) (Петров, 1997); науку, изучающую экологические системы, роль окружающей среды в которых

17

играет географическая (ландшафтная) оболочка Земли (Смирнов, 1990); определяют как научное направление, соединяющее геофафическип и экологический подходы к изучению взаимодействия общества и природы (Тимашев, 2000); или говорят о геоэкологическом подходе, который «обоснованно акцентирует внимание на территориальных аспектах взаимодействия общества и природы, пространственных закономерностях организации, дифференциации и развития природных и/или общественных систем в контексте влияющих на эти процессы условий и факторов» (Жуков, Новаковский и др., 1999). Исходя из вышесказанного, можно отметить, что определение термина раскрывается в нескольких формах: в виде сложившейся науки, научного направления, геоэкологического подхода и в виде расширенного междисциплинарного подхода (Трофимов, Кочуров и др., 2003).

Спектр определений геоэкологии очень широк, однако, проанализировав их, можно согласиться с В.Б. Поздеевым (1999) и определить геоэкологию как интефальное научное направление, находящиеся в сфере пересечения естествознания, обществознания и технознания, и изучающее пространственно и системно организованные процессы и явления, возникающие в результате взаимодействия общества и природы.

Однако, содержание многих публикаций (Геоэкология: глобальные...,1990; Геоэкология: региональные..., 1990), показывает, что термин «геоэкология» понимается слишком широко, и к этому направлению относятся практически все проблемы взаимодействия общества и природы.

Многие авторы (Божилина, Сваткова и др., 1999; Исаченко, 1990; Руденко, Бочковская, 1992; Воробьев, Белов, Богоявленский и др., 1987, 1990; Сальников, 1993; Смирнов, Шумова, 1994; Тикунов, Январева, 1995), предпочитая термину «геоэкология» термин «экологическая геофафия» или «экофафия» (Исаченко, 1995), говорят о эколого-геофафических картах как картах, на которых совместно отображаются природные и социально-

Список литературы