Сд. 02 обследование и экологическая Оценка

СД.02 ОБСЛЕДОВАНИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

ТЕРРИТОРИИ

Методические указания

К практическим занятиям

Специальность 320800 Природоохранное обустройство территорий

Уфа 2011

УДК 378.147.88:574

ББК 74.58:20.1

Л 47

Методические указания по обследованию и экологической оценке

территорий к практическим занятиям

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета землеустройства и лесного хозяйства (протокол №5 от 24 января 2011 г.)

Составитель: доценты кафедры БЖД и экологии, к.б.н. Г.Ф.Латыпова, 

   к.б.н. Т.Л.Леонтьева

Рецензент: профессор, д.б.н. Г.С.Мишуковская

Ответственный за выпуск: зав.кафедрой БЖД и экологии, д.б.н. Н.Г.Курамшина

г. Уфа, БГАУ, кафедра БЖД и экологии

Оглавление

Практическое занятие 1

 Состав картографической и кадастровой информации для предварительной оценки и планирования обследования наземных экосистем. ГИС-системы

Существует множество определений геоинформационных систем, или ГИС-систем, ниже приведены некоторые из них:

ГИС - это такая информационная система, в состав которой входят компоненты для сбора, передачи, хранения, обработки и выдачи информации о территории;

ГИС - это динамически организованное множество данных, соединенное с множеством мо­делей, реализованных на ЭВМ для расчетных, графических и картографических преобразований этих данных в пространственную информацию в целях удовлетворения специфических потребно­стей определенных пользователей в пределах структуры точно определенных концепций и техно­логий;

ГИС - это пространственно определенная система для сбора, хранения, поиска и манипули­рования данными;

ГИС - это система, состоящая из технических, программных, информационных и организа­ционных средств, которые осуществляют сбор, передачу, ввод и обработку данных с целью выра­ботки информации, удобной для дальнейшего использования в географическом исследовании и для ее практического применения.

ГИС - автоматизированная система, имеющая большое количество графических и темати­ческих баз данных, соединенная с модельными и расчетными функциями для выполнения дейст­вий над ними и преобразования их в пространственную картографическую информацию для при­нятия на ее основе разнообразных решений и осуществления мониторинга.

Таблица 1 Классификация ГИС

Сферы применения ГИС:

1. Управление земельными ресурсами, земельные кадастры.

2. Инвентаризация и учет объектов распределенной производственной инфраструктуры и управ­ление ими.

3. Проектирование, инженерные изыскания и планирование в градостроительстве, архитектуре, промышленном и транспортном строительстве.

4. Тематическое картографирование практически в любых областях его применения. Создание те­матических карт и атласов, обновление карт, оперативное картографирование.

5. Морская и навигация.

6. Аэронавигационное картографирование и управление воздушным движением.

7. Навигация и управление движением наземного транспорта.

8. Дистанционное зондирование и космический мониторинг.

9. Использование и управление природными ресурсами (водными, лесными и т.д.)

10. Представление и анализ рельефа местности.

11. Моделирование процессов в природной среде, управление природоохранными мероприятиями.

12. Мониторинг состояния окружающей среды. Оценка техногенных последствий. Реагирование на чрезвычайные и кризисные ситуации.

13. Планирование и оперативное управление перевозками,

14. Геология, минерально-сырьевые ресурсы и горнодобывающая промышленность.

15. Планирование развития транспортных и телекоммуникационных сетей.

16. Маркетинг, анализ рынка.

17. Археология.

18. Комплексное управление и планирование развития территории, города.

19. Безопасность, военное дело и разведка.

20. Общее и специальное образование.

21. Сельское хозяйство.

Основными науками и технологиями, на которых базируются ГИС и с которыми они тесно связаны, являются: география, картография, дистанционное зондирование, геодезия, фотограм­метрия, информатика, математика и статистика.

В настоящее время ГИС - это целая индустрия, в которую вовлечены миллионы людей в мире. Эту технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности: анализ таких глобальных проблем, как перенаселение, загрязнение территории, голод и перепроизводство сельскохозяйственной продукции, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, или реше­ние частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута движения между пунктами, подбор оп­тимального расположения нового населенного пункта, поиск дома по его адресу, прокладка тру­бопровода или линии электропередачи на местности, различные муниципальные задачи по реги­страции земельной собственности или отводу земельного участка и т.д.

Работая с ГИС, вы видите на экране компьютера одну или несколько интересующих вас карт (схем, планов и т.д.). В процессе работы можно легко менять детальность изображения, уве­личивая или уменьшая отдельные элементы карты, например, выбрав на карте города нужное зда­ние, можно вывести его крупным планом и рассмотреть пути подъезда к нему.

ГИС хранит информацию о реальном мире в виде набора тематических слоев, которые объ­единены на основе географического положения тех или иных объектов. Слой составляют объекты, объединенные одной темой, например, элементы гидрографии или дорожная сеть, или лесные массивы и т.д. В традиционной картографии этому соответствуют цветные прозрачные оригиналы карты, выполненные на прозрачных пленках и наложенные друг на друга.

Поскольку каждый слой может содержать информацию по нескольким темам, то для целей изучения земельных ресурсов такими темами могут быть: почвы, их механический состав, исполь­зование земель, агроэкология, оценка земель и т.д. Для задач городского кадастра такой набор может включать данные по улицам, по развитию инфраструктуры населенных пунктов, подземным коммуникациям, зеленым насаждениям, строениям (рис.1).

Дороги

Гидрография

Населенные пункты

Растительность

Рисунок 1. Концептуальная схема организации данных в ГИС.

Возможности различных видов ГИС неодинаковы.

Функции ГИС в свою очередь вытекают из четырех типов решаемых ею задач:

- сбора данных;

- обработки данных (поиск, вычисления, построения и т.п.);

- моделирования и анализа;

- использования результатов моделирования и анализа в процессах принятия решений.

ГИС-процесс

Процесс создания электронной карты состоит из нескольких шагов: Сканирование - получение фотографического изображения планшетов карты (с помощью специ­альных фотографирующих устройств - сканеров) и ввод его в компьютер. Можно сканировать не планшеты, а аэроснимки и снимки, полученные с космических аппаратов. Отсканированные изо­бражения планшетов называются растровой картой. С ней можно делать всё го же, что и с бумаж­ной картой, но только на экране компьютера. Растровое изображение - это изображение, состоя­щее из точек разной градации серого - от белого до черного цвета либо из точек разного цвета (цветные растры). Если Вы посмотрите на рисунок из газеты через увеличительное стекло, то уви­дите его состоящим из точек (пикселов). Отсканированное изображение на экране компьютера вы­глядит так же. О растрах поговорим в следующем разделе.

Векторизация - обрисовка объектов поверх растровых изображений планшетов и, тем самым, указание геоинформационной системе, что понимать под выделенным объектом - здание, земель­ный участок, колодец, кабель или что-нибудь другое. При векторизации изменяется способ пред­ставления карты в компьютере - она заменяется на так называемую векторную или, - как иногда говорят, - цифровую. Далее мы рассмотрим поподробнее, чем отличаются растровые и векторные изображения карты.

Наполнение семантических (смысловых) табличных баз данных. С каждым отвекгоризованным изображением объекта можно связать таблицу характеристик этого объекта, которую (таблицу) всегда можно вызвать на экран, выбрав мышью объект на карте.

После таких подготовительных процессов начинается собственно работа с программой как с пол­ноценной геоинформационной системой; электронная карта создана, и с объектами связаны таб­личные данные. Теперь ГИС можно «спрашивать» с целью получения данных о пространственно распределённых объектах и проводить анализ этих данных.

Все приведённые выше процессы могут развиваться в более свободной последовательно­сти, например, с частью введённой карты уже можно начать выполнять необходимую работу, а пока не введённые планшеты можно продолжать сканировать, векторизовать, а также вводить се­мантические данные, но уже отвекгоризованным объектом. Можно также сначала ввести всю гра­фическую часть карты, а затем начать заполнять таблицы.

Разные системы предоставляют разные возможности в каждом из представленных выше процессов, поэтому выбор той или иной ГИС требуется выполнять внимательно.

Практическое занятие 2

 Определение качества воды открытых водоемов и водопроводной воды по г. Уфе

(по протоколам ЦХБЛ МП «Уфаводоканал»)

Вводные пояснения

В основные фазы водного режима в центральной химико-бак­те­ри­о­ло­ги­чес­кой лаборатории МП «Уфаводоканал» проводится обязательная программа определения качества воды для пунктов I категории контроля согласно ГОСТу 17.4.3.01.86. Результаты определения приведены в раздаточных таблицах.

  Ход работы

Разберите и укажите, сколько и какие группы показателей определяются лабораториями водоканала. Выпишите содержание загрязняющих веществ 1 и 2 класса опасности, оцените степень загрязненности воды в водоеме или водопроводной  воде определенного водозабора согласно правилу суммации:

.

    Сделайте вывод о состоянии исследуемой воды. Укажите, какие 5 веществ вносят наибольший вклад в ее загрязнение и какие меры для улучшения положения вы можете предложить.

Практическое занятие 3

Практическая работа 5

Вводные пояснения

Экологическая оценка степени загрязненности водоемов основана на учете количества органических веществ в разных его формах. Биологическое состояние водоема, определяемое концентрацией органических веществ и интенсивностью процессов их разложения, называется сапробностью. Водоемы или их зоны в зависимости от степени загрязнения органическими веществами подразделяются на 4 группы (таблица):

1) катаробные (от греч. катарос – чистый)

2) лимносапробные (от греч. лимне – озеро, сапрос – гнилой)

3) эусапробные (от греч. еу – хорошо)

4) транссапробные (от лат. транс – через)

1. Катаробная группа включает источники, содержащие чистейшую воду. К ним относятся подземные родниковые воды, талые воды горных ледников, минеральные воды, вода, искусственно приготовленная для питья.

2. Лимносапробная группа (озера, пруды) включает следующие зоны:

а) ксеносапробная (от греч. ксенос – чуждый) – практически чистые воды.

б) олигосапробная (от греч. олигос – немногий)

в) мезосапробная: β – мезосапробная, α- мезосапробная (от греч. мезос – средний)

г) полисапробная (от греч. поли – много).

3. Эусапробная группа – относится к категории сточных вод, содержащих большое количество органических веществ, разложение которых протекает в анаэробных (т.е. без доступа кислорода) или близких к ним условиях с помощью микроорганизмов и биохимическим путем. Включает изо-, мега-, гипер– и ультрасапробные зоны.

4. Транссапробная группа – характеризуется большим количеством токсичных и минеральных веществ, радиоактивных стоков и т.п. биохимический распад органических веществ не происходит, включает антисапробную, радиосапробную, криптосапробную зоны (от греч. криптос – тайный, скрытый).

    ИНДЕКС САПРОБНОСТИ (S)- численное выражение способности сообщества гидробионтов выдерживать определенный уровень органического загрязнения. Тесно коррелирует с величиной биохимического потребления кислорода (БПК)

Индекс сапробности вычисляется по формуле:

где индикаторную значимость (s) принимают у олигосапробов за 1, b-мезосапробов за 2, a-мезосапробов за 3 и полисапробов за 4. Относительное количество особей вида (h) оценивается следующим образом: случайные находки – 1, частая встречаемость 3, массовое развитие – 5. Сумма вычисляется для всех представленных в сообществе групп организмов. Значения индексов сапробности для разных водоемов представлены в таблице.

 Гуднайт и Уитлей предложили оценивать состояние водоема по индексу а, равному отношению численности малощетинковых червей (олигохет) М к общей численности животных бентоса В:

а=М/В*100%.

Если индекс Гуднайта и Уитлея не превышает 60%, состояние водоема хорошее, если 60-80% - он в сомнительном состоянии, а если более 80% - водоем сильно загрязнен.

    Важным показателем качества воды в водоеме является ее трофность (=питательность), определяемая количеством органических веществ: в олиготрофных водоемах их мало, а в эвтрофных - много. при сильной эвтрофикации летом вода зеленеет, зимой происходят заморы рыб, а в бентосе преобладают олигохеты (трубочники), при средней их мало, а ил населен личинками хирономид (мотылем). При слабой эвтрофикации обе группы отсутствуют.

Таблица 5 Классификация водоемов по степени сапробности

Лимносапробная