Диссертация (1154476), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Бобылев (Максимова и др., 2012) создал гидроэкологическую геоинформационную систему малого водохранилища на примере Шершневского водохранилища.Что касается Куйбышевского водохранилища, то в разные периоды по немусоставлялись отдельные тематические карты с указанием результатов тех илииных исследований. Карты эти несложного содержания, на которых водохранилище характеризуется по одному-двум признакам и выполнены в упрощенном,схематическом виде (Новоселова, 1993). Например, Иватин А.В.
(2012) в своейработе по изучению бактериопланктона и бактериобентоса Куйбышевского водохранилища (Иватин, 2012) приводил схему, на которой указаны районы работ иполученные в этих местах результаты исследования в виде диаграмм.Первая и на сегодняшний день единственная комплексная экологическаякарта состояния Куйбышевского водохранилища была создана в 1995 г. в Казани,при участии большого авторского коллектива из 13 человек. Основной вклад в еесоздание внесли Министерство охраны окружающей среды Татарстана, Экологический фонд республики, Институт экологии природных систем АНТ, Центральный НИИ геологии нерудных полезных ископаемых.Основная карта сопровождается рядом картографических врезок и весьмаобстоятельным текстом на ее обороте.Одно из ведущих мест на карте и в сопроводительном тексте занимают сведения об источниках загрязнения.
Представлены «объемы сбросов и состав сточных вод крупных населенных пунктов, доли отраслей промышленности в загрязнении воды» (Петров, 2004).Так же представлены разделы по экологическому состоянию донных отложений, экологическое состояние береговой зоны, радиационная экологическая ситуация и районирование водохранилища по гидрологическим и гидрохимическимпоказателям (Коронкевич, 1996).На основе накопленного опыта применения ГИС в экологическом картографировании (Стурман, 2003; Огурева и др., 2010; Востокова и др., 2002; Пьянков, 2006; Шавнина, 2009; Петина, 2012; Ступин, 2011; Геоинформационные тех-97нологии…, 2015; Раклов, 2003; Шамова, 2010; ГИС для устойчивого…, 1999; Бухарин, 2012; Геоинформационные технологии…, 2012; Николаева, 2011; Никитенков, 2002; Куракина и др., 2014; Моисеенко и др., 2006; Яковенка др., 2015;Кокорина, 2011 и многие другие), литературных данных, а так же результатовсобственных исследований, были разработаны подходы к созданию серии тематических карт состояния Волжского плеса Куйбышевского водохранилища, которая включает в себя:- антропогенное воздействие (сточные воды и загрязнения);- гидрологическую и гидрохимическую характеристику;- тип береговой линии водохранилища;- распределение количественных показателей фитопланктона, зоопланктонаи бентоса;- зимовальная яма и нерестилище промысловых видов рыб;- рыбопромысловые участки;- условное районирование по гидрохимическим показателям.Основная карта современного экологического состояния Волжского плесаКуйбышевского водохранилища, представленная в Приложении 4, строилась вмасштабе 1:100 000, с проекцией WGS84/World Mercator и распечатана на бумагев формате А0.Для оцифровки береговой линии водохранилища, рек, островов и границнаселенных пунктов использовалась ГИС Google Earth Pro с космоснимками от2017 года.
Созданные в Google Earth полигоны сохранялись в формате KML длядальнейшей работы с ними в среде ArcGIS.Масштаб 1:100 000 для общей карты Волжского плеса водохранилища былвыбран как наиболее оптимальный для точного отображения береговой линии исистемы островов. Экологическая карта состояния водохранилища, созданная в1995 году, имеет масштаб 1:200 000.Для описания каждого из изученных участков, был выбран масштаб 1:25000.
Станции, на которых проводились исследования, намечались таким образом,чтобы расстояние между ними, при масштабе 1:25 000, не составляло более 2 - 498см. Сетка станций устанавливалась таким образом, чтобы при будущих исследованиях влияния добычи нерудных строительных материалов на сообщества гидробионтов на лицензионных участках, охватывала как фоновые значения, так изначения непосредственно в зоне добычи и зону после, на которую распространяется шлейф мутности вниз по течению.
Так же, установленная сетка станцийохватила максимум глубин на участках, начиная от 0,5 и заканчивая 20 м.В экологических исследованиях обычно используется регрессионный анализ.«Во-первых, приемы регрессионного анализа позволяют выявить и графическиотобразить зависимость изменения одного признака от изменения другого. Вовторых, на основе составления и решения уравнений регрессии становится возможным выравнивание эмпирических линий регрессий, т.е.
моделированиенаблюдений зависимости путем подбора соответствующей функции, график которой и представляет собой теоретическую линию регрессии. В-третьих, если подобранная функция не только формально описывает связь в интервале интерполяции эмпирических данных, но отражает биологическую сущность явления, то открывается перспектива прогнозирования значений признака в зоне экстраполяции, т.е.
за пределами ряда фактически сделанных наблюдений» (Дулепов и др.,2004).Для решения этой задачи – предсказание значений в неисследованных точках и построения распределения количественных показателей организмов (интерполяция) – программный комплекс ArcGIS предлагает множество методов, каждый из которых имеет ряд преимуществ и недостатков.«Существует две основные группы методов интерполяции: детерминированные и геостатистические. Методы детерминированной интерполяции создаютповерхности из измеренных точек, основываясь или на степени схожести (обратные взвешенные расстояния), или уровне сглаживания (радиальные базисныефункции).
Геостатистические методы интерполяции (кригинг) используют статистические свойства измеренных точек. Геостатистические методы измеряют пространственную автокорреляцию в измеренных точках и рассчитывают пространственную конфигурацию опорных точек вокруг интерполируемого местоположе-99ния»(СправкаArcGIS10.1URL:http://resources.arcgis.com/ru/help/main/10.1/index.html#//00qn0000001p000000).Детерминированные методы интерполяции можно разделить на две группы:глобальные и локальные. Глобальные методы вычисляют проинтерполированныезначения на основании всего набора данных.
Локальные методы вычисляют проинтерполированные значения на основании измеренных точек в пределах окрестностей, которые являются меньшими пространственными областями внутрибольшей изучаемой территории. ArcGIS Geostatistical Analyst Extension предоставляет глобальный полином в качестве глобального интерполятора, а так же обратные взвешенные расстояния, локальные полиномы, радиальные базисныефункции, сглаживание ядра и ядро диффузии в качестве локальных интерполяторов.Обратные взвешенные расстояния и радиальные базисные функции являются точными интерполяторами, тогда как глобальный полином, локальный полином, интерполяция ядра с барьерами и интерполяция диффузии с барьерами —это нежесткие интерполяторы.Для выбора конкретного инструмента интерполяции, необходимо определить цель, которую будут нести построенные карты распределения. В нашем случае, нам необходимо точное понимание того как распределялись организмы впространственном отношении и как изменялись их количественные характеристики во временном аспекте для того, чтобы при дальнейшем использовании картдля планирования и разработки хозяйственной деятельности, было четкое понимание того, какие величины были в том или ином месте во время наших исследований.В связи с вышеизложенным и целью картографирования исследованныхнами параметров, была выбрана модель «обратно взвешенных расстояний» (ОВР).Метод ОВР лучше всего применим, если опорные точки равномерно распределены по области и не сгруппированы, как в случае с нашей сетью наблюдений.100Метод обратных взвешенных расстояний (ОВР) однозначно предполагает,что объекты, которые находятся поблизости, более подобны, чем объекты, удаленные друг от друга.
Чтобы проинтерполировать значение для неизмеренногоположения, ОВР использует измеренные значения вокруг интерполируемого местоположения. Наиболее близкие к проинтерполированному местоположениюизмеренные значения оказывают большее влияние на прогнозируемое значение,чем удаленные от него на значительное расстояние. ОВР предполагает, что каждая точка с известным значением оказывает локальное влияние, которое уменьшается с увеличением расстояния. Это придает больший вес точкам, расположенным ближе всего к интерполируемому местоположению.
Вес точки уменьшаетсякак функция от расстояния. Поэтому метод носит название обратных взвешенныхрасстояний.Поверхность, рассчитанная с помощью ОВР, зависит от выбора степени (p)и стратегии поиска окрестности. ОВР — это жесткий интерполятор, в которомминимальные и максимальные значения на интерполированной поверхности могут встречаться только в опорных точках (Справка ArcGIS 10.1 URL:http://resources.arcgis.com/ru/help/main/10.1/index.html#//00qn0000001p000000).С помощью метода ОВР были построены карты распределения численностии биомассы зоопланктона, фитопланктона и мягкого (кормового) зообентоса накаждом из участков за 2014 и 2015 год. Всего построено 36 карт с распределениемэтих параметров.При выборе цветовой раскладки проинтерполированных значений, руководствовались минимальными и максимальными значениями на станциях и подбирали интенсивность цвета таким образом, чтобы можно было сделать сравнение техили иных параметров в пространственном и временном аспекте (сравнить количественные значения организмов между участками исследований и выявить участкис максимальными и минимальными значениями изученных параметров).Построенные карты приведены в Приложении 5.
Группировка карт в приложении, с помощью Adobe Photoshop, происходила таким образом, чтобы можно101было визуально оценить отличие количественных показателей одного участка отдругого.Помимо исследованных нами количественных характеристик гидробионтов,на карте экологического состояния Волжского плеса Куйбышевского водохранилища (Приложение 6) были отображены глубины (данные русловой съемки, принадлежащие ООО «Волжская судоходная компания), загрязняющие вещества(Государственный доклад…, 2015; 2016), зарегулированные стоки (данные предоставленные Росводресурсами по Республике Татарстан), крупные промышленныепредприятия (Шагидуллин и др., 2011), сбрасывающие сточные воды в водохранилище, концентрация хлорофилла «а» на один период исследований, фосфаты(Рахуба, 2016), биогены (Урбанова и др., 2015), тип береговой линии (Карта…,1995 г.), рыбопромысловые участки (Постановление Правительства Ульяновскойобласти от 2 апреля 2007 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
