ПРИКЛАДНОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ

Наука » География » Геоэкологическое картографирование
Подавляющее большинство экологических карт в той или иной степени могут быть использованы для решения конкретных практических задач. В то же время выделяется группа специализированных карт, имеющих выраженный прикладной характер. Для прикладных карт характерно сочетание высокого научного уровня с наглядностью изображения и доступностью содержания.

Практическое использование геоэкологических карт началось почти одновременно с процессом становления и развития экологического картографирования. В настоящее время экологические карты наиболее активно используются при экологическом обосновании инвестиций, в градостроительном проектировании и кадастровой оценке городских территорий.

В меньшей степени экологические карты задействованы, например, в решении актуальных проблем сельского хозяйства, хотя здесь основные направления их использования просматриваются довольно четко. Так, очевидна необходимость применения карт экологических проблем и ситуаций при выборе территорий для выращивания экологически чистой продукции.

Не менее важным представляется привлечение экологических карт для решения практических задач землепользования и агрохимии. Правовое регулирование землепользования, внедрение прогрессивных сельскохозяйственных технологий, проведение агрохимических мероприятий и мелиорации должно осуществляться с учетом ситуаций, зафиксированных на экологических картах разной тематики, пространственного охвата и уровня обобщения [17]. Экологические карты, прежде всего, комплексные, могут использоваться в качестве информационного обеспечения рационального размещения сельскохозяйственных угодий, выбора севооборотов, разработки систем удобрения и т.д.

Комплексное районирование территории по экологической и социально-экономической ситуациям

Наука » География » Геоэкологическое картографирование
Комплексное районирование, основным объектом которого выступают целостные природно-хозяйственные образования (современные природно-антропогенные ландшафты или геосистемы), оцененные либо по степени антропогенного влияния и преобразованности природных ландшафтов, либо по характеру и степени экологического неблагополучия по отношению к человеку, названо экологическим, или геоэкологическим, районированием. Оно отличается от существующего эколого-экономического тем, что последнее опирается на административное деление территории и рассматривает экологическую и социально-экономическую ситуацию как объект управления в рамках административной единицы, а комплексное геоэкологическое районирование базируется на природно-ландшафтной дифференциации территории и определяет экологическую ситуацию в пределах природно-хозяйственных ареалов, не зависящих от административных границ [15].

Этот принцип положен в основу районирования территории России по степени экологической напряженности. Его результатом стала сравнительная характеристика различных регионов страны по уровню остроты их экологической ситуации. На карте выделены пятьдесят шесть экорегионов, отнесенных к семи рангам экологической напряженности. При выделении этих геоэкологических районов учитывались не только определенные сочетания и соотношения ареалов экологических ситуаций, но и то, что экологическое состояние территории – результат сложного и специфического взаимодействия природных, исторических, этнических, хозяйственных и социальных факторов.

Проведенные в 2000 г. работы по комплексному геоэкологическому районированию России значительно расширили представление о геоэкологическом районе как о крупном природно-хозяйственном регионе – экорегионе.

Антропоэкологическое районирование России по природной, эколого-гигиенической, социально-экономической и саноэкологической ситуациям

Наука » География » Геоэкологическое картографирование
Антропоэкологическое районирование, по мнению Б.Б. Прохорова [14] – важный метод изучения территории с позиций экологии человека, анализа различных проблемных ситуаций и последующего упорядочивания полученной информации – деление территорий по признакам их воздействия на жизнедеятельность, демографическое поведение и здоровье населения. Антропоэкологическое районирование – всегда результат детального исследования территории, тщательного рассмотрения всех ее особенностей. Это особый вид пространственной систематизации, при которой целью ставится членение изучаемой территории на равнозначные или иерархически соподчиненные территориальные ячейки – районы (или таксоны), отличающиеся внутренней однородностью и разнородностью признаков с соседними территориями.

Таким образом, основной таксономической единицей антропоэкологического районирования служит антропоэкологический район – пространственное подразделение антропоэкосферы с однородным сочетанием на единой территории групп населения со сходными демографическим поведением, уровнем здоровья, характером заболеваемости, обычаями, традициями, верованиями, стилем мышления, что обусловлено внутренней однородностью природных, историко-культурных, хозяйственно-бытовых, эколого-гигиенических особенностей жизни людей в пределах каждого района.

Антропоэкологический район обладает определенной структурой – вертикальной и горизонтальной. Вертикальная структура, или структура компонентов, образована сочетанием взаимодействующих между собой компонентов (природа, население, хозяйство, продукты техногенеза, образ жизни и пр.), набор и свойства которых, а также характер взаимодействия друг с другом создают неповторимый облик каждого района.

АТЛАСЫ ГОРОДОВ

Наука » География » Геоэкологическое картографирование
Первые разработки в области картографирования городской среды появились в конце 80-х гг. XX в. В основном, они были представлены комплектом эколого-геохимических карт (например, «Эколого-геохимический атлас Кишинева»). В дальнейшем появились комплексные экологические атласы многих крупных городов (Санкт-Петербурга, Иркутска, Москвы и др.). Обобщая существующий опыт атласного картографирования городской среды, следует сослаться на разработки В.З. Макарова с соавторами [12]. Решая проблему эколого-географического картографирования города, авторы придерживались определенных методологических установок и методических подходов. В общем плане они сформулировали их как набор следующих принципов: геосистемность, экосистемность, историзм, географичность.

Принцип геосистемности предполагает представление города как сложной геотехнической территориальной системы (урбогеосистемы), включенной в ландшафтную структуру окружающей город территории. Город предстает как системное единство природного ландшафта, техногенного покрова и населения.

Отсюда следует, что геосистемный подход требует создания трех тематических блоков карт:

– отражающих природно-ландшафтные особенности территории города;

– показывающих его инженерно-технические и архитектурно-планировочные особенности;

– рассматривающих демографические и социально-экологические аспекты городского бытия.

НАЦИОНАЛЬНЫЕ И РЕГИОНАЛЬНЫЕ АТЛАСЫ

Наука » География » Геоэкологическое картографирование
В 2002 г. вышел в свет первый научно-справочный Экологический атлас России [7]. Он создавался в рамках программы «Экологическая безопасность России» Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов, принятой в 1993 г. Атлас разработан коллективом географического факультета МГУ при участии специалистов из других научных организаций.

Работе над атласом предшествовало определение его научной концепции, в соответствии с которой атлас определяется как фундаментальное научно-справочное картографическое произведение, синтезирующее обширную и многостороннюю информацию по всем основным аспектам экологических отношений в системе «природная среда – общество» и раскрывающее экологические проблемы России.

Атлас включает 68 основных карт России и 32 дополнительных в виде карт-врезок и анаморфоз. Основные карты составлены в масштабе 1:20 000 000 и 1:30 000 000, дополнительные – в масштабах 1:6 000 000, 1:6 500 000 и 1:8 000 000. В пояснительных текстах к картам раскрывается методика их создания, и анализируются причины и следствия размещения картографируемых объектов и явлений. Атлас содержит большое количество фотографий, иллюстраций, диаграмм. В справочном разделе помещены пояснения к картам в виде таблиц, перечней и списков.

Атлас состоит из шести разделов:

1) условия формирования экологической обстановки;

АТЛАСНОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТОГРАФИРОВАНИЕ

Наука » География » Геоэкологическое картографирование
Эколого-географический атлас – не просто набор различных карт, не механическое их объединение; он включает в себя систему карт, органически увязанных между собой и друг друга дополняющих; систему, обусловленную назначением атласа и особенностями его использования. Такие атласы могут и должны включать в свой состав самые разнообразные карты экологической тематики, а также базовые карты природного и социально-экономического содержания. В них могут быть использованы и частные сюжеты, показывающие и/или оценивающие экологические состояния отдельных элементов природной среды, и отраслевые, отображающие экологические проблемы отдельных отраслей народного хозяйства (сельского, лесного, промыслового и т.п.) [1].

Комплексный эколого-географический атлас может использоваться как источник систематизированной информации о состоянии среды, факторах ее изменения, об условиях жизни и здоровья населения, как инструмент проведения экологической политики, а в научных исследованиях – для выявления закономерностей формирования территориальных экологических проблем в системе «общество-природа».

Требования, предъявляемые к экологическим атласам, в наиболее полном виде раскрыты разработчиками «Экологического атласа России» [2], однако их можно считать обязательными для всех подобных картографических произведений. Экологический атлас должен обеспечивать:

1) максимально полное и детальное для данного масштаба и уровня изученности отображение фактической экологической информации;

2) тематическую полноту и достоверность экологической характеристики всей территории и отдельных регионов;

КАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ГРАДУСНЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ

Наука » География » Геодезическая основа карт
Градусными измерениями называют геодезические измерения длины дуги Земного меридиана для определения формы Земли и ее полярного и экваториального радиусов.
О том, что Земля имеет форму шара люди узнали в глубокой древности. Первые предположения о шарообразности земли были высказаны Пифагором около 530 лет до нашей эры.
Известно также, что еще в XI – X веках до н.э. в Китае проводились большие работы по определению размеров Земли. К сожалению, подробных сведений об этих работах не сохранилось.
Впервые в истории размеры Земли были определены греческим ученым Эратосфеном, жившем в Египте. Эратосфен измерил длину дуги земного меридиана между г. Александрия и г. Сиеной (район Ассуана) и получил длину окружности Земли, равную 39 500 км, а величину радиуса 6 320 км. Эратосфен получил весьма приближенные результаты, но вполне удовлетворительные для того времени.
В VII веке н.э. по измерениям арабских ученых окружность Земли была получена равной 40 255 км, а радиус – 6 406 км.
Сравнивая результаты определения размеров Земли, выполненные Эратосфеном и арабскими учеными, нетрудно заметить, что расхождения между ними весьма значительны. Все это объясняется прежде всего тем, что линейные измерения производились примитивными способами весьма низкой точности.
В Европе первым измерил длину дуги меридиана между Парижем и Амьеном француз Жан Фернель в 1528 году. Для этого он сконструировал специальный счетчик, который укреплялся на колесе кареты. Проехав по дороге от Парижа до Амьена, он вычислил расстояние между пунктами. В своих расчетах Фернель сильно ошибался, его данные были весьма приближенными. Он не учитывал того, что карета двигалась по извилистым дорогам, а не по прямой.

ЗОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КООРДИНАТ (СИСТЕМА ГАУССА – КРЮГЕРА)

Наука » География » Геодезическая основа карт
В СССР[7] с 1932 года была введена единая общесоюзная система зональных прямоугольных координат. Авторами этой системы являются немецкие ученые К. Гаусс и Ф. Крюгер.
Проекция была предложена К. Гауссом в 30-х годах прошлого века и получила название поперечно-цилиндрической. Эта проекция является равноугольной или конформной. В этой проекции не искажаются углы, т.е. углы фигур на эллипсоиде и их изображение на плоскости равны.
Подробно об этой проекции будет сказано ниже.
В 1912 году геодезист Крюгер в своей работе «Konforme Abbildung der Erdellipsoids in der Erde» применил проекцию К. Гаусса для построения системы прямоугольных координат. С тех пор эту систему стали называть системой координат Гаусса-Крюгера.
Сущность этой системы координат заключается в следующем:
1. Земной эллипсоид разбивается на зоны. В странах ННГ и России применяются шести- и трехградусные зоны. Средний меридиан зоны называется осевым. Номера зон идут от Гринвичского меридиана на восток. При шестиградусных зонах таких зон будет 60.
2. Координатными осями в каждой зоне являются осевой меридиан и экватор (рис. 12). Начало координат находится в точке пересечения осевого меридиана и экватора. В северном полушарии абсциссы «х» положительные, в южном – отрицательные. Ординаты у могут иметь как положительные, так и отрицательные значения.
Чтобы не иметь отрицательных ординат «у» в странах ННГ и России к началу ординат условно прибавляется 500 км. Тогда все точки в пределах зоны будут иметь положительные ординаты «у».

ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ

Наука » География » Геодезическая основа карт
Прямоугольные плоские координатыбыли предложены французским философом и математиком Декартом. Descartes латинизированное имя Картезий Рене (Cartesius).
Родился в Лаэ на юге Франции 31 марта 1556 года, умер 11 ноября 1650 года. Учился в иезуитской коллегии Ла Флеш.
В 1637 году в книге «Геометрия» изложил способ прямоугольных координат.
Система координат состоит из двух взаимно перпендикулярных прямых: оси абсцисс «х» и оси ординат «у», делящих плоскость на четыре четверти. Направлениям осей от начала координат «0»- нульпункт приписываются знаки плюс «+» и минус «-» .
Положение точки А на плоскости определяется двумя координатами: отрезком «х» и «у». В геодезических работах в России применяется в виде зональной системы координат.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРОТЫ И ДОЛГОТЫ

Наука » География » Геодезическая основа карт
Сущность определения долгот заключается в следующем. Земля, вращаясь вокруг своей оси, совершает полный оборот в 3600 за 24 часа. Таким образом, любая точка Земли проходит путь в 150 за 1 час или 10 за 4 минуты.
Для определения долготы нужно иметь на корабле часы, которые в любой точке океана показывали бы точное время того порта, откуда вышел корабль.
Определив время в данной точке (по солнцу или звездам) и сличив его с показаниями часов, определяют разность часовых углов.
Зная долготу порта по разности часовых углов, вычисляют долготу данной точки в градусах.
Для решения этой задачи нужны были точные часы. Маятниковые часы обладали высокой точностью, но установить и на корабле было нельзя.
Усилия всех часовых мастеров были направлены на то, чтобы создать часы высокой точности.
Первые карманные часы были изобретены жителем г. Нюрнберга Петром Генлейном в 1510 году. На его часах была только одна часовая стрелка.
В 1550 году появляются часы с минутной стрелкой, а в 1860 – с секундной стрелкой.
Бурное развитие мореплавания и связанное с ним открытие новых земель требовали точных способов определения географических координат.
Для решения этой задачи в 1714 году английский парламент учредил специальную комиссию долгот, куда вошли выдающиеся ученые того времени - Ньютон, Кларк и Уистон.
В этом же году были назначены премии в сумме 10 000, 15 000 и 25 000 фунтов стерлингов ученым, решившим эту задачу.
Кроме английского правительства премии были назначены Испанией – в 1000 экю и Голландией – 30 000 флоринов.
В 1735 году английский механик Джон Гаррисон предложил часы, ошибка хода которых в месяц не превышала 1 секунды.
В 1758 году, в возрасте 65 лет, Гаррисон создал четвертую модель часов, которые назвал хронометром.

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ

Наука » География » Геодезическая основа карт
Для определения положения точек на Земном шаре широко применяется географическая система координат.
Принцип определения географических координат ввел в употребление египетский астроном Гипарх (190 – 125 г.г. до н.э.). Для этой цели он изобрел первый угломерный инструмент астролябию.
О том, что Земля – шар, впервые высказал мысль знаменитый Пифагор. Он говорил: «Все в природе должно быть гармонично и совершенно. Но совершеннейшее из геометрических тел есть шар. Стало быть Земля – шар»[3].
В географии и картографии довольно часто при решении практических задач Землю принимают за шар и предполагают, что отвесная линия в каждой точке совпадает с радиусом Земли. Координатными осями географической системы служат начальный меридиан и экватор.
Меридианом точки называется дуга большого круга, проходящего через полюсы Земли и данную точку.
Параллелью называется дуга малого круга, проходящая через точку параллельно экватору. Папскою буллою в 1493 году за начальный меридиан был принят меридиан острова Ферро (Канарские острова).
В 1884 году на Международной конференции в Вашингтоне за начальный меридиан был принят Гринвичский.
Долготою точки (λ) называется двугранный угол между плоскостью начального меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через данную точку.
Долготы точек бывают восточные и западные, в зависимости от того, в каком полушарии находится точка. Долготы точек отсчитываются от 00 до 1800 к востоку и к западу[4].
Широтой точки (φ) называется угол между радиусом Земли, проходящим через данную точку и плоскостью экватора.
Широта бывает северная и южная. Широта отсчитывается от 00 до 900 к северному или южному полюсу.

ЗАМЕНА ЗЕМНОГО ЭЛЛИПСОИДА ШАРОМ

Наука » География » Геодезическая основа карт
Земной эллипсоид в практической деятельности и случаях невысокой степени точности расчетов часто заменяют шаром, что особенно актуально при мелкомасштабном картографировании. В этой связи необходимо выбрать подходящий радиус шара (R) и перейти от геодезических широт (В) и долгот (L) земного эллипсоида к широтам (φ) и долготам (λ) на шаре.
P.S. Нормали на поверхности шара совпадают с его радиусами.
Часто сферические широты (φ) и долготы (λ) приравнивают к соответствующим широтам (В) и долготам (L) земного эллипсоида.
φ = В и λ = L (24)
При картографировании малых территорий радиус шара R3 приравнивают к среднему радиусу Rс центральной точки карты. При замене планеты шаром радиус последнего вычисляют как среднее из трех значений:
1 – радиус шара, равный среднему из трех полуосей эллипсоида (2α, 1в);
2 – радиус шара, площадь поверхности которого равна площади поверхности эллипсоида;
3 – радиус шара, объем которого равен объему эллипсоида.
Среднее из этих трех значений составляет Rш = 6 371 110 м. Шар такого радиуса по размерам близок к земному эллипсоиду.
При картографических и геодезических работах невысокой точности Землю часто принимают за шар с радиусом R3ш = 6 371,1 км.
P.S. При линейных измерениях пользуются длиной метра, полученной по данным измерений Ж. Деламбра, равного 1/40 000 000 длины Парижского меридиана.