Пласкальний Володимир Віталійович Аналіз міри антропізації фізико-географічних облас­тей України

Краткое описание

Пласкальний Володимир Віталійович, аспірант кафедри фізичної географії та геоекології Київсько­го національного університету імені Тараса Шевченка: «Аналіз міри антропізації фізико-географічних облас­тей України» (11.00.11 - конструктивна географія і раці­ональне використання природних ресурсів). Спецрада Д 26.001.07 у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка

Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Міністерство освіти і науки України
Київський національний університет імені Тараса Шевченка
Міністерство освіти і науки України
Кваліфікаційна наукова
праця на правах рукопису
ПЛАСКАЛЬНИЙ ВОЛОДИМИР ВІТАЛІЙОВИЧ
УДК 911.5 : 913(477) (043.5)
ДИСЕРТАЦІЯ
АНАЛІЗ МІРИ АНТРОПІЗАЦІЇ ФІЗИКО-ГЕОГРАФІЧНИХ ОБЛАСТЕЙ
УКРАЇНИ
11.00.11 – конструктивна географія і раціональне використання
природних ресурсів
Подається на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук
Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей,
результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело
___________________ В.В. Пласкальний
Науковий керівник Самойленко Віктор Миколайович
доктор географічних наук, професор
Київ – 2017

ЗМІСТ
ВСТУП……………………………………………………………………….. 15
РОЗДІЛ 1 ОГЛЯД І СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ПЕРЕДУМОВ ТА
ВИЗНАЧЕННЯ ЗАВДАНЬ ДОСЛІДЖЕНЬ………………………….......... 21
1.1 Огляд і систематизація європейських і вітчизняних концепцій
ідентифікації міри антропізації ландшафтів ……………………………… 21
1.2 Методично-прикладні висновки за досліджуваною проблемою
та визначення завдань досліджень…………………………………………. 48
Висновки до розділу 1………………………………………………..... 54
РОЗДІЛ 2 ОБҐРУНТУВАННЯ КОНЦЕПТУАЛЬНИХ ЗАСАД І
РОЗРОБКА ІНТЕРОПЕРАБЕЛЬНОЇ МЕТОДИКИ АНАЛІЗУ МІРИ
АНТРОПІЗАЦІЇ ЛАНДШАФТІВ УКРАЇНИ…………………………….... 55
2.1 Обґрунтування концептуальних засад методики………………... 55
2.2 Розробка методики за її складниками…………………………….. 59
2.2.1 Загальнозмістовий складник методики…………………… 59
2.2.2 Параметричний складник методики………………………. 59
2.2.3 Логіко-математичний складник методики………………... 74
2.2.4 Верифікаційно-реалізаційний складник методики……….. 88
Висновки до розділу 2………………………………………………... 91
РОЗДІЛ 3 ФОРМУВАННЯ ГЕОІНФОРМАЦІЙНОГО БАЗИСУ ЩОДО
РЕГІОНУ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА РОЗРОБКА РОБОЧОЇ ШКАЛИ МІРИ
АНТРОПІЗАЦІЇ ЦЬОГО РЕГІОНУ………………………………………... 93
3.1 Формування геоінформаційного базису щодо регіону
досліджень ………………………………………………………………….. 93
3.2 Розробка робочої шкали міри антропізації фізико-географічних
таксонів регіону досліджень………………………………………………... 99
14
3.3 Формування робочих інструменти аналізу міри антропізації
досліджуваних фізико-географічних таксонів…………………………….. 111
Висновки до розділу 3………………………………………………..... 123
РОЗДІЛ 4 ВЕРИФІКАЦІЙНА РЕАЛІЗАЦІЯ МЕТОДИКИ В РЕГІОНІ
ДОСЛІДЖЕНЬ………………………………………………………………. 125
4.1 Аналіз міри антропізації фізико-географічних таксонів: регіон... 125
4.2 Аналіз міри антропізації фізико-географічних таксонів:
Поліський край зони мішаних (хвойно-широколистяних) лісів…………. 156
4.3 Аналіз міри антропізації фізико-географічних таксонів:
Західноукраїнський край зони широколистяних лісів……………………. 180
4.4 Аналіз міри антропізації фізико-географічних таксонів: зона
лісостепу……………………………………………………………………... 207
4.4.1 Подільсько-Придніпровський край………………………... 207
4.4.2 Лівобережнодніпровський і Східноукраїнський краї……. 236
Висновки до розділу 4………………………………………………... 265
ВИСНОВКИ…………………………………………………………............. 268
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………………… 271
ДОДАТКИ…………………………………………………………................ 285
Додаток А……………………………………………………………..... 285
Додаток Б……………………………………………………………...... 295
Додаток В……………………………………………………………...... 298
15
ВСТУП
Актуальність теми. Сучасні виклики, що стосуються глобальних і
регіональних загроз ландшафтному різноманіттю та нагальної необхідності
його збереження, відновлення та відтворення, зумовлюють необхідність
удосконалення апарата змістового, інформаційного та розрахункового
оцінювання впливу людської діяльності на довкілля. Це стосується, передусім,
аналізу антропогенного впливу на ландшафти та/або їхні агрегації у вигляді
регіональних ландшафтних структур, за які й правлять власне фізикогеографічні таксони, з метою управління цим впливом, зменшення зазначених
загроз і забезпечення геоекологічно-економічно усталеного розвитку довкілля.
Саме тому дослідження антропізації ландшафтів, тобто процесу їхньої зміни
через діяльність людини, та ідентифікація наслідків цієї антропізації для
довкілля залишається найактуальнішою проблемою конструктивної географії
та оптимізації природокористування, особливо з огляду постійне розширення
доступних для використання глобально-регіональних геоінформаційних баз
просторових даних, створених за сучасними технологіями, насамперед
дистанційного зондування Землі.
До того ж, Європейською ландшафтною конвенцією (2000) передбачено,
що актуальними завданнями європейських держав є не тільки відстеження змін
і чинників трансформації їхніх ландшафтів, а й міжнародний обмін відповідним
досвідом і інформацією в цій сфері. Утім, як свідчить огляд наявних
напрацювань, існує низка невирішених завдань у цій царині, спричинених
недостатньою систематизацію змісту та термінології чинних поглядів,
відсутністю методичних підходів, інтероперабельних для Європи й України,
недостатнім рівнем модельної формалізації складників процесу антропізації та
незастосуванням коректного параметричного й логіко-математичного апарата в
експертних оцінюваннях антропізації. За таких умов, створення й реалізація
методики аналізу міри антропізації ландшафтів і фізико-географічних таксонів,
достатньо змістово універсальної для загальноєвропейського виміру та
16
достатньо змістово специфічної для заданих регіонів України, є нагальним
конструктивно-географічним завданням, що й визначає актуальність обраної
теми.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Розвідки за
змістом дисертації було виконано згідно з планами науково-дослідних робіт
кафедри фізичної географії та геоекології географічного факультету КНУ імені
Тараса Шевченка.
Мета і завдання дослідження. За мету дисертації править обґрунтування,
розробка та верифікаційна реалізація інтероперабельної для
загальноєвропейських і вітчизняних підходів методики аналізу міри
антропізації ландшафтів і фізико-географічних таксонів регіону досліджень –
зон мішаних (хвойно-широколистяних) і широколистяних лісів та лісостепу
України. Досягнення такої мети завбачувало вирішення низки завдань, а саме з:
– систематизованого аналітичного огляду передумов досліджень і
формулювання методично-прикладних висновків за досліджуваною
проблемою;
– обґрунтування концептуальних засад і розробки інтероперабельної
методики аналізу міри антропізації ландшафтів України за загальнозмістовим,
параметричним, логіко-математичним і верифікаційно-реалізаційним
складниками методики;
– формування геоінформаційного базису та розробка робочої шкали і
інструментів аналізу міри антропізації регіону досліджень;
– верифікаційної реалізації методики в досліджуваному регіоні з
моделюванням та комплексним аналізом міри антропізації фізико-географічних
таксонів на регіональному, крайовому, обласному та районному рівнях.
Об'єктом дослідження є міра антропогенного впливу різнотипових і
різнорівневих систем землекористування та/або його наслідків на ландшафти.
Предметом дослідження є принципи та способи аналізу міри антропізації
ландшафтів і/або їхніх агрегацій у вигляді регіональних ландшафтних структур,
спричиненої землекористувальними системами.
17
Методи дослідження. У роботі застосовувалися сучасні методи
конструктивно-географічного та ландшафтно-екологічного аналізу, а також
методи ймовірнісного аналізу і геоінформаційного моделювання та експертних
оцінювань в геоекології. За робочий правив ГІС-інструментарій MapInfo
Professional Version 11.5. Крім того, додатково було використано підходи,
методи та прийоми загальнонаукових (аналізу та синтезу, класифікації, аналогії
і системного аналізу, узагальнення, абстрагування тощо), загальногеографічних
(картографічного аналізу) та математико-прикладних (логіко-математичного і
функціонального модельного аналізу) досліджень.
Вихідними матеріалами для розробки та реалізації в роботі методики
аналізу міри антропізації були складники геоінформаційного базису,
сформованого на основі переведення в пошаровий векторний формат для
регіону та заданих просторових об'єктів дослідження сучасних відкритих
джерел цифрових просторових даних: 1) двох інтерактивних растрових карт
земельних покривів (Land Cover), початково отриманих за даними
дистанційного зондування (ДДЗ), а саме: а) програми Climate Change Initiative
(CCI-LC Map) Європейського космічного агентства (European Space Agency,
ESA) (2015); б) картографічного веб-сервісу GlobeLand30 Національного центру
геоматики Китаю (National Geomatics Center of China, NGCC) (2011); 2) даних
картографічного веб-сервісу OpenStreetMap; 3) тематичних растрових карт
електронних версій Атласу та Національного атласу України (ІГ НАНУ, ІС
ГЕО, ДНВП "Картографія", ДСГКК, 2000, 2007); 4) векторних карт об'єктів
природно-заповідного фонду (ПЗФ) України за веб-сайтом МЕПР України та
веб-порталом "Природа України" (А. Грачов); 5) інших допоміжних джерел
(відкритих ДДЗ програми Landsat за веб-каталогом Earth Explorer / USGS,
картографічних веб-сервісів Google Earth і Google Maps).
Наукова новизна отриманих результатів полягає у тому, що вперше
обґрунтовано, розроблено та верифікаційно реалізовано інтероперабельну для
загальноєвропейських і вітчизняних підходів методику аналізу міри
18
антропізації ландшафтів і фізико-географічних таксонів зон мішаних і
широколистяних лісів та лісостепу України. При цьому:
вперше:
– обгрунтовано інтероперабельну категорійно-класифікаційну схему міри
антропізації ландшафтів в залежності від міри антропогенного впливу на них
систем землекористування та/або його наслідків;
– сконструйовано септильно параметризовану нелінійну шкалу міри
антропізації ландшафтів;
– розроблено генералізовані шкали міри антропізації суходільних і акватеральних ландшафтів України;
– побудовано шкалу геоекологічної ситуації в землекористуванні;
– створено робочу шкалу міри антропізації фізико-географічних таксонів
України;
– запропоновано класифікаційні схеми типів таксонного розподілу площ за
домінантними системами землекористування та кумулятивного розподілу цих
площ;
удосконалено:
– систематизацію концепцій ідентифікації міри антропізації ландшафтів;
– робочі інструменти комплексного аналізу міри антропізації фізикогеографічних таксонів;
отримали подальший розвиток:
– підходи до формування сучасного геоінформаційного базису щодо
регіональних систем землекористування та/або його наслідків;
– методичні аспекти аналізу особливостей, наслідків і чинників процесу
антропізації фізико-географічних таксонів на різних територіальних рівнях.
Практичне значення отриманих результатів полягає, по-перше, в тому,
що розроблену методику аналізу міри антропізації та результати її реалізації в
регіоні досліджень може бути використано органами державної влади у галузі
екології та природних ресурсів та органами місцевої влади у регіональних
схемах і проектах природокористування для його оптимізації та реалізації
19
ефективних природоохоронних заходів, спрямованих на регулювання
антропогенного навантаження на ландшафти з метою його зниження, зважаючи
й на транскордонний вимір таких заходів.
По-друге, окремі здобутки дисертації було впроваджено в навчальний
процес на географічному факультеті КНУ імені Тараса Шевченка під час
викладання дисциплін “Географічне моделювання”, “Географічні інформаційні
системи та технології”, "Управління проектами та програмами в сфері
природничої географії" та "Інфраструктури просторових даних".
Особистий внесок автора у роботу полягає в обґрунтуванні та розробці
всіх складників методики аналізу міри антропізації ландшафтів і фізикогеографічних таксонів і верифікаційній реалізації цієї методики в регіоні
досліджень.
Розробку нових і удосконалення чинних способів оцінювання,
класифікаційних схем і шкал міри антропізації ландшафтів, формування
геоінформаційного базису і отримання тематичних картографічно-графічних і
табличних результатів моделювання міри антропізації досліджених фізикогеографічних таксонів, аналіз та узагальнення здобутків дисертації виконано
автором самостійно під керівництвом доктора географічних наук, професора
В.М. Самойленка. Загалом усі надбання дисертації, які характеризуються
науковою новизною, мають практичне значення і правлять за предмет захисту,
належать винятково авторові та є його особистим науковим доробком.
Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації та
результати проведених досліджень було оприлюднено на XVII Міжнародній
науково-практичній конференції "Екологія, охорона навколишнього
середовища та збалансоване природокористування: освіта – наука –
виробництво – 2014" (Харків, 2014); Всеукраїнській науковій конференції
"Конструктивна географія і картографія: стан, проблеми, перспективи" (Львів,
2015); V Всеукраїнському з’їзді екологів з міжнародною участю "Екологія /
Ecology – 2015" (Вінниця, 2015); V Всеукраїнській науково-практичній
конференції "Сучасні проблеми розвитку географічної науки і освіти в Україні"
20
(Київ, 2015); ХІІ з’їзді Українського географічного товариства "Українська
географія: сучасні виклики" (Київ, 2016); XII Всеукраїнській науковопрактичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених "Молоді
науковці – географічній науці" (Київ, 2016), III Всеукраїнській заочній науковопрактичній конференції "Національний науковий простір: перспективи,
інновації, технології" (Харків, 2017); міжнародній науково-практичній
Східноєвропейській конференції "Техніка і технології" (Лодзь, 2017).
Публікації. Матеріали дисертації опубліковано у 18 наукових працях: 7
статтях (у т.ч. 4 одноосібних) у фахових наукових виданнях України, 2 статтях
(у т. ч. 1 одноосібній) у наукових періодичних виданнях інших держав із
напрямку дисертації та 1 науковій статті й 8 публікаціях у матеріалах і тезах
з'їздів і конференцій.
Структура та обсяг дисертації. Основна частина роботи складається з
вступу, 4 розділів, висновків і 3 додатків. Дисертація, повним обсягом 298
стор., містить 148 стор. (6,2 авт. аркуша) основного тексту, 108 рисунків і 14
таблиць. Список використаних джерел налічує 147 найменувань (з них 59
латиницею).

Список литературы

ВИСНОВКИ
У дисертації обґрунтовано, розроблено та верифікаційно реалізовано
інтероперабельну для загальноєвропейських і вітчизняних підходів методику
аналізу міри антропізації ландшафтів і фізико-географічних таксонів зон
мішаних і широколистяних лісів та лісостепу України. Головними висновками
роботи є:
1. На основі синтезу й творчого розвитку європейської концепції
гемеробності і вітчизняної концепції геокологічно-природокористувального
аналізу обґрунтовано концептуальні засади та розроблено інтероперабельну
методику аналізу міри антропізації ландшафтів України за загальнозмістовим,
параметричним, логіко-математичним і верифікаційно-реалізаційним
складниками методики.
2. Інструментом загальнозмістового складника методики є
інтероперабельна категорійно-класифікаційна схема міри антропізації
ландшафтів в залежності від міри антропогенного впливу на них систем
землекористування та/або його наслідків, заданої через відповідні рівні
гемеробності, інтенсивність впливу, геоекологічну позитивність / негативність і
рівні натуральності цих систем.
3. За інструмент параметричного складника методики править септильно
параметризована нелінійна шкала міри антропізації ландшафтів, яка є
наслідком об'єктивного математично-статистичного узагальнення вітчизняних
репрезентативних експертних параметризацій міри антропізації, отримання
усередненого розподілу індексів антропізації та квантування цього розподілу.
4. Логіко-математичний складник методики оперує, по-перше,
генералізованою шкалою міри антропізації суходільних ландшафтів України,
спричиненої різними системами землекористування найвищих рівнів,
узагальненою за європейськими та українськими найбільш типовими
концепціями/підходами та поєднаною з параметричним складником методики.
По-друге, розроблено аналогічну шкалу для аква-теральних ландшафтів русла і
берегів натуральних і штучних водотоків. По-третє, побудовано теж коректно
269
узгоджену з параметричним складником шкалу обґрунтованих діапазонів
значень індексу співвідношення площ геопозитивних і геонегативних
землекористувальних систем, названу шкалою геоекологічної ситуації в
землекористуванні.
5. Верифікаційно-реалізаційний складник методики містить формалізовані
побудови, які передбачають перетин випадкових і детермінованих полів систем
землекористування, перетворених за відповідними індексами антропізації тощо,
з регіоналізованими географічно-детермінованими полями фізико-географічних
областей і районів з метою оцінювання в них інтегральної міри антропізації.
6. Сформовано геоінформаційний базис щодо регіону досліджень на основі
геоінформаційної обробки сучасних відкритих джерел цифрових просторових
даних, серед яких інтерактивні растрові карти земельних покривів
Європейського космічного агентства (2015) та Національного центру геоматики
Китаю (2011), початково отримані за даними дистанційного зондування низки
супутникових програм, дані картографічного веб-сервісу OpenStreetMap,
тематичні растрові карти електронної версії Національного атласу України та
інші репрезентативні джерела.
7. Розроблено робочу шкалу міри антропізації фізико-географічних
таксонів, яка спирається на створений геоінформаційний базис і містить 55
розрахункових систем землекористування, які спричинюють певну міру
антропізації, що подається через відповідні цим системам розрахункові
категорії та індекси.
8. Сформовано робочі інструменти комплексного аналізу міри антропізації
таксонів регіону досліджень. Серед них: робочі варіанти схеми й шкали
інтегральної міри антропізації та геоекологічної ситуації; тематичний набір
цифрових картограм антропізації; квазіспектри індексів і площ антропізації;
класифікаційна схема типів таксонного розподілу площ за домінантними
землекористувальними системами та регіоналізована класифікаційна схема
типів таксонного кумулятивного розподілу площ таких систем, яка
віддзеркалює різний антропогенний вплив на таксони.
270
9. Здійснено верифікаційну реалізацію методики в досліджуваному регіоні
з моделюванням та комплексним аналізом особливостей, наслідків і чинників
процесу антропізації фізико-географічних таксонів на регіональному,
крайовому, обласному та районному рівнях. При цьому лише у двох з 25
областей інтегрально змодельовано помірно-значну антропізацію, а у 18 –
нижньокатегорійну та ще в 5 – верхньокатегорійну значну антропізацію. Три з
130 районів відзначаються помірною, 6 – нижньокатегорійною помірнозначною, 20 – верхньокатегорійною помірно-значною, 64 –
нижньокатегорійною значною, 34 – верхньокатегорійною значною і 3 – вельми
значною антропізацією. Геоекологічна ж ситуація в 3 областях є
несприятливою, в 10 – надзвичайно несприятливою і у 12 – катастрофічною.
Стосовно районів цю ситуацію лише в одному оцінено як надзвичайно
сприятливу, у 5 – сприятливу, у 8 – помірно несприятливу, у 12 – несприятливу,
у 48 – надзвичайно несприятливу, а у 56 – взагалі катастрофічну. Загалом
результати реалізації методики позиційно і змістово адекватно відображають
регіональну специфіку землекористування та його наслідки для довкілля.
10. Верифікаційно-аналогове зіставлення отриманих модельних
індикаторів антропізації регіону із адекватними репрезентативними
зарубіжними європейськими результатами (щодо Німеччини та загалом
рівнинної території центральної та західної Європи) засвідчило їхній змістовий
збіг, що разом з іншими здобутками підтверджує об'єктивність і
інтероперабельність запропонованого апарата модельного оцінювання міри
антропізації та його реалізаційну валідність.
11. У цілому всі результати роботи засвідчили обґрунтованість,
об’єктивність і доцільність застосування запропонованих аналітичних підходів,
які може бути безпосередньо втілено, разом із сформованим геоінформаційним
базисом, у регіональних схемах і проектах природокористування з метою його
оптимізації та реалізації ефективних природоохоронних заходів, у т.ч. в
транскордонному вимірі під час міжнародного геоекологічного
співробітництва.