научная статья по теме КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ТОРФЯНЫХ БОЛОТ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПО ДАННЫМ КОСМИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ТОРФЯНЫХ БОЛОТ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПО ДАННЫМ КОСМИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ»

ЛЕСОВЕДЕНИЕ, 2014, № 5, с. 65-71

_ ОРИГИНАЛЬНЫЕ _

СТАТЬИ

УДК 556:56

КАРТОГРАФИРОВАНИЕ ТОРФЯНЫХ БОЛОТ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПО ДАННЫМ КОСМИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ

ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ1

© 2014 г. А. А. Сирин, А. А. Маслов, Н. А. Валяева, О. П. Цыганова,

Т. В. Глухова

Институт лесоведения РАН 143030 Московская обл., Успенское, ул. Советская, 21 E-mail: sirin@ilan.ras.ru Поступила в редакцию 16.09.2013 г.

Торфяные болота, включая измененные хозяйственной деятельностью (осушение для лесного и сельского хозяйства, добыча торфа), относятся к разным категориям земель. Отсутствует единая система их инвентаризации и учета. Предложена и на примере Московской области апробирована методика использования космической съемки высокого разрешения для картирования торфяных болот разных типов и состояний. Методика может быть использована для решения научных и практических задач, требующих создания привязанной к единой системе координат региональной геоинформационной системы (ГИС) торфяных болот. Показано, что общая площадь торфяных болот и торфяников превышает 6% территории области.

Торфяные болота, торфяники, космическая съемка, картографирование, Московская область, Spot 5, ГИС.

Торфяные болота2 занимают более 8%, а в совокупности с заболоченными мелкооторфованны-ми (мощность торфа < 0.3 м) землями, от которых они экологически и пространственно часто трудноотделимы, - более 20% территории страны [4, 5 и др.]. Их отличает высокое природное разнообразие [3] и во многих случаях - высокая степень

1 Работа проводилась при поддержке проекта "Восстановление торфяных болот в России в целях предотвращения пожаров и смягчения изменений климата", финансируемого в рамках Международной климатической инициативы Федеральным министерством окружающей среды, охраны природы, строительства и безопасности ядерных реакторов Федеративной Республики Германия и управляемого через немецкий банк развития KfW (проект № 11 III 040 RUS K Восстановление торфяных болот), а также Программы Президиума РАН "Живая природа: современное состояние и проблемы развития".

2 Большинство научных направлений и отраслей использует закрепленное ГОСТ [7] определение болота как "природного образования, занимающего часть земной поверхности и представляющего отложения торфа, насыщенные водой и покрытые специфической растительностью". Однако, например, в ботанике наличие торфяной залежи не является обязательным атрибутом болота [15], и для исключения семантических разночтений при межотраслевом взаимодействии было предложено использование термина "торфяное болото" [17], ставшего привычным в последние годы.

облесенности [2]. Древесная растительность присутствует на 38% площади болот страны (17% -лес, 21% - редины) и на 47% заболоченных земель (23 и 24%, соответственно) [2]. В лесной зоне, где сосредоточены основные площади торфопок-рытых земель, их облесенность еще выше. Более половины верховых, переходных и, особенно, низинных болот покрыты сомкнутой или, в меньшей части, редкостойной древесной растительностью. В той или иной степени облесены более 60% мелкооторфованных земель таежной зоны [2]. О высокой заболоченности лесных земель говорит и большая площадь Гидролесомелиоративного фонда страны [6].

Действующее законодательство РФ [1] определяет болота как особые поверхностные водные объекты, однако на практике они продолжают относиться к разным категориям земель. В полной мере это касается мелкооторфованных местообитаний. В лесной зоне большая часть болот и заболоченных земель относится к Государственному лесному фонду, а на севере (в тундре и лесотундре) и в южных лесостепных и степных регионах -землям сельскохозяйственного назначения. Часть болот расположена также на землях промышленности, запаса и других категорий [19]. Исходя

из этого различаются и принципы их учета. При этом для лесного и сельского хозяйства болота и заболоченные местообитания - наименее ценные земли, что, естественно, отражается на качестве и детальности их учета. Сложность инвентаризации торфяных болот - одна из основных проблем организации их рационального использования и охраны не только в нашей стране [17], но и за рубежом [22].

Болота, которые отличает от других угодий особый, почти "организменный" уровень структурно-функционального единства, никогда не являлись объектом инвентаризации как экосистемы, а существующие отраслевые подходы рассматривают их утилитарно как источник одного или нескольких видов ресурсов (торф, земли для хозяйственного использования и пр.) [19]. Тематическое картографирование болот также ориентируется на их отдельные черты, например, растительность. В этом причина несогласованности в оценках площадей болот, их разнообразия и других показателей. В связи с этим в Институте лесоведения РАН была создана ГИС "Болота России", направленная на интеграцию существующих данных, развитие информационной базы, и уже ставшая основой получения ряда общих характеристик болот и заболоченных земель в масштабах Российской Федерации [3], в том числе с привлечением результатов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) [2].

Применение данных ДЗЗ может существенно расширить возможности характеристики болот и заболоченных земель, однако не может заменить информацию, полученную в ходе натурных исследований. Пока нет реальных возможностей прямого определения наличия (а тем более -мощности) торфяной залежи дистанционным путем. Кроме этого, перекрытие спектральных характеристик с характеристиками других угодий исключает возможность достоверной интерпретации материалов ДЗЗ, особенно, - для облесенных болот и заболоченных земель. Неоднозначность дешифрирования усиливается и другими факторами. Так, многие болота отличаются от других объектов разноуровневой пространственной неоднородностью [14]. Их обводненность, растительный покров и другие характеристики могут претерпевать значительные изменения (внутрисе-зонные, межгодичные и др.), что изменяет характеристики данных ДЗЗ. Много болот, особенно на европейской территории страны, были нарушены хозяйственной деятельностью человека, поменяв свои внешние черты. Однако изменение или утрата растительного покрова, осушение и даже потеря части залежи в результате добычи торфа

не привели к полной утрате этими торфяниками3 ряда свойств, специфических для болот, в части запаса углерода, потоков парниковых газов и водообмена. При этом они сохранили способность восстановления болотной растительности и тор-фонакопления при прекращении антропогенного воздействия или целенаправленных мероприятий, например, обводнения. Из этого следует, что картирование болот должно включать как сохранившие естественные черты, так и нарушенные человеком объекты. Это касается, прежде всего, картирования болот и торфяников в рамках области или региона, где требуется более крупный масштаб пространственного рассмотрения.

Только в европейской части России суммарно было осушено для добычи торфа, сельского и лесного хозяйства несколько миллионов гектаров торфяных болот [21]. Несколько сотен тысяч гектаров торфяников были освоены преимущественно для фрезерной добычи торфа; в последние годы многие из них были заброшены без рекультивации. Такие площади плохо зарастают, подвержены водной и ветровой эрозии, характеризуются потерями углерода и наиболее высокой пожарной опасностью [18]. Перестали использоваться обширные площади, осушенные для сельского хозяйства. Заброшены многие объекты лесоосу-шения, где перестойные древостои, ветровалы и другие факторы усиливают вероятность лесо-торфяных пожаров.

Московская область лидирует по площади заброшенных торфяников, ранее освоенных для фрезерной добычи торфа. Их дополняют неиспользуемые осушенные сельскохозяйственные и лесные земли. Пожары 2002 и особенно 2010 г. показали степень пожарной опасности заброшенных осушенных торфяных болот [13, 18]. Стала очевидной необходимость усовершенствования управления торфяниками, регулирование их водного режима и обводнения для снижения опасности торфяных пожаров. В 2010 г. были начаты работы по обводнению торфяников Московской области, а с 2011 г. их частью стал российско-германский проект "Восстановление торфяных болот в России в целях предотвращения пожаров и смягчения изменений климата", направленный в первую очередь на обоснование значимости

3 Используется по аналогии с англоязычными терминами "mire" и "peatland" [22], обозначающими, соответственно, естественное "торфяное болото", где есть условия, и происходит накопление торфа, и "торфяник", атрибутом которого является только наличие торфяной залежи, и относящийся как к естественным, так и в большей степени антропогенно нарушенным объектам.

восстановления болот для снижения выбросов парниковых газов.

В связи с этим возникла необходимость создания ГИС торфяных болот Московской области, так как существующие разносторонние данные имели разный формат, который определялся отраслевыми требованиями. Границы торфяных болот и торфяников были показаны с различной точностью, а их положение не привязано к единой основе. Для решения проблемы было предложено осуществить картографирование торфяных болот и торфяников региона на базе космической съемки высокого разрешения с ручным дешифрированием и оконтуриванием. Отработка и проверка методики стали основной задачей работы, конечной целью которой является создание региональной электронной карты торфяных болот и торфяников для последующего анализа и мониторинга их состояния на основе других данных ДЗЗ и наземных наблюдений.

МЕТОДИКА

В соответствии с решаемой задачей были определены исходные требования к данным ДЗЗ: а) мультиспектральная съемка для синтеза цветных изображений с наличием ближнего инфракрасного канала (БИК, 0.7-1.3 мкм) - наиболее информативного при дешифрировании растительного покрова и состояния поверхности торфяников; б) высокое разрешение съемки для уверенного дешифрирования объектов площадью до 0.5 га; в) сплошное покрытие территории Московской области безоблачной (малооблачной) съемкой в течение вегетационного сезона (май-сентябрь) за несколько лет, предшествующих экстремальным пожарам 2010 г.; г) приемлем

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком