Геоэкологическая оценка состояния и динамики лесного фонда субъекта федерации

Актуальность темы

диссертации. Природные экологические системы в настоящее время испытывают постоянно возрастающие антропогенные воздействия, вызванные активизацией не всегда законной хозяйственной деятельности. В результате появляются промышленные предприятия без нормально функционирующих очистных сооружений, вырубаются участки особо ценных и охраняемых насаждений, применяются запрещенные в сельском хозяйстве химикаты. Постоянное и зачастую неконтролируемое развитие производства и нарушения в использовании природных ресурсов создает предпосылки к ухудшению экологической обстановки в Псковской области. Эколого-ресурсная оценка состояния окружающей среды, анализ целостности и устойчивости природных систем, изучение механизмов взаимодействия структурных компонентов ПТК, прогнозирование их развития, определение уровней возможной деградации экосистем и степени ухудшения качества жизни человека — являются важнейшими задачами современной экологии.

Тема диссертационного исследования направлена на изучение одного из важнейших компонентов геокомплексов, во многом определяющих состояние окружающей природной среды — лесных экосистем. Научное обоснование сохранения и рационального использования ресурсов лесных экосистем способно внести существенный вклад в сохранение и улучшение среды, окружающей человека. Результаты исследования и разработанные с использованием ГИС-технологий рекомендации по сохранению исторического облика ландшафтов Псковской области являются актуальными. 4 Научная новизна результатов исследования заключается в том, что впервые для Псковской области был сделан анализ ретроспективы и современного состояния геокомплексов, на основании которого составлен прогноз их развития. В частности, была проанализирована динамика лесного фонда региона с разработкой сценариев его развития на отдаленную (до 2040 г.) и ближайшую (2006 — 2010 гг.) перспективы. При разработке сценариев впервые I были учтены такие факторы, как степень восстановления лесного комплекса региона в настоящее время и возможные инвестиции в экономику области в период прогнозирования. В процессе исследования впервые были использованы совместно картографический метод для анализа состояния геокомплексов и матричная модель долгосрочного прогнозирования динамики лесных экосистем.

Цель работы заключается в исследовании особенностей динамики лесного фонда для разработки рекомендаций устойчивого развития лесного комплекса субъекта федерации. В связи с тем, что экологическая стабильность региона во многом зависит от состояния лесов, одной из целей работы является разработка сценариеввозможного развития лесных ресурсов, в зависимости от интенсивности лесопользования и реорганизованной системы ООПТ, что позволит предложить научно-обоснованные рекомендации, гарантирующие сохранение исторического облика псковских ландшафтов. В основу диссертационного исследования положен ландшафтный подход к классификации земель всех категорий, использование наиболее пригодных для решения поставленных задач статистических методов и ГИС-технологий.

Основные задачи исследования. Для достижения поставленной цели было признано необходимым решить следующие задачи:

— Проанализировать ретроспективу и современное состояние лесного комплекса Псковской области.

Изучить антропогенные и природные предпосылки возникновения острых экологических ситуаций с использованием картографического метода исследования и ГИС-технологий.

Создать модель ¦ динамики лесного фонда Псковской области, на основании которой разработать сценарии возможного развития лесов Псковской области в зависимости от интенсивности лесопользования и государственной лесной политики в области Охраны природы и ООПТ.

— Предложить рекомендации по обеспечению устойчивого развития лесов Псковской области.

Положения, выносимые на защиту:

— Математико-статистическая модель динамики лесных ресурсов региона;

— Сценарии возможного развития лесных ресурсов региона на период до 2040 г. и проект их экологически-безопасного использования;

— Геоинформационная система «Геокомплексы Северо-Запада РФ» с подсистемой «Лесные ресурсы субъекта федерации с особо-охраняемыми природными территориями».

Программа исследования. В процессе исследования предполагалось изучить физико-географическую и эколого-ландшафтную характеристику регионасовременное состояние лесов Псковской области с оценкой уровня защиты природных территориальных • комплексовсоздать автономную региональную геоинформационную систему многоцелевого назначенияразработать сценарии динамики лесного фонда региона на период до 2040 г. в зависимости от объемов лесохозяйственных мероприятий и уровня лесозаготовоксформулировать рекомендации для устойчивого развития лесов Псковской области с сохранением уникальных и защитой (типичных ПТК региона.

Методика работ. В. основу научно-методического подхода к решению задач программы исследования были положены: 1. Матричная математико-статистическая модель 'динамики лесного фонда субъекта федерации «EFISCENSUAS" — 2. Географическая информационная система «Лесные ресурсы», созданная в оболочке ГИС «Maplnfo-б» и базы лесоустроительных данных «Петролеспро». Сбор' и предварительная обработка исходных данных выполнялись: 1. Закладкой постоянных и временных пробных площадей многоцелевого назначения в разных категориях земель лесного фонда Псковской области- 2. Сканированием баз лесоустроительных данных и их группировкой в рекомендованные совокупности с вычислением необходимых статистик. Лесной фонд классифицировался по породам, возрастам, производительности, уровню транспортного освоения и защищенности ОЗУ и ОПТ- 3. Редактированием топографических и тематических картографических произведений на Псковскую область и ее части. :

Практическая значимость результатов исследования. Полученные результаты в виде математико-статистической модели динамики экосистем были переданы для использования в агентства по лесному хозяйству и охране окружающей среды Псковской области. Результаты исследования современного состояния и прогноза динамики лесного фонда используются Северо-Западным государственным лесоустроительным предприятием, для разработки основных положений по ведению лесного хозяйства на текущий ревизионный период. Разработанные сценарии экологически-безопасного использования ресурсов лесных экосистемпереданы соответствующим комитетам правительства Псковской области: для разработки согласованной государственной и: региональной лесной: политики. Рекомендации по улучшению состояния окружающей природной среды использованы при совершенствовании системы особо охраняемых природных территорий региона.

Личный вклад. Разработка методики диссертационного исследования, сбор, обработка и анализ результатов исследования выполнены лично автором.

Обоснованность' и достоверность результатов диссертационного.

• j исследования базируются на большом количестве качественных исходных материалов, собранных. в различных районах Псковской области, верифицированных математико-статистических методах обработки исходных материалов, ГИС-технологии анализа и представления результатов. Для выполнения диссертационного исследования были использованы математико-статистический и картографический метод исследования географически определенный объектов. .

Апробация и публикация результатов работы. Основные результаты опубликованы в 8 работах, обсуждены на 5-ти научно-технических конференциях международного и всероссийского: уровней, а также использованы при чтении курсов «Геоэкология» и «Глобальная экология» в РП1У имени А. И. Герцена и ПГПУ им. С. М. Кирова.

Структура и объем работы. Объем и характеристика исходных материалов. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и.

Выводы.

В целом, для успешного развития и совершенствования сети охраняемых территорий регионов организациям и энтузиастам природоохранного движения необходимо сосредоточиться на решении следующих задач: Создание и развитие сети ООПТ Северо-Запада в целомОценка состояния и мониторинг биоразнобразияна нихОсновные проблемы управленияСовершенствование нормативно-правовой базы;

• Координация деятельностиПрикладные аспекты природоохранной деятельности.

Крайне необходимо создание и внедрение единых методологических подходов к инвентаризации и мониторингу заповедных территорий, а также введение общей системы кадастров на ГИС-основе. Важно определить единую систему определения и классификации краснокнижных объектов, их ценности на федеральном и международном уровнях.

Особое внимание должно быть привлечено к проблемам заказников, которые являются основой сохранения биоразнообразия. Оно является главной целью создания ООПТ, а также первым шагом в создании их сети. Важно также четко определить роль. охотничьих заказников в данной системе.

Территории перспективные с точки зрения сохранения их природных комплексов, находящихся в зоне повышенного антропогенного воздействия (перспективное строительство и т. т), требующие немедленного придания статуса ООПТу необходимо оформлять без1 предварительного включения в планы создания ООПТ или | проводить быстрое резервирование их территорий. Псковская область может служить модельным регионом России для интеграции российских ООПТ в единые европейские и мировые системы.

Необходимо усиление специализированного туризма и его законодательное обеспечение, как для заповедников, так и для учебно-опытных, опытно-показательных лесхозов, модельных лесов и демонстрационных участков. Создание экотроп и маршрутов общеобразовательного экологического и профессионального туризма, которые могут способствовать экологическому образованию и просвещению, и еще привлечению зарубежных инвесторов.

Для подготовки, квалифицированных специалистов в сфере управления ООПТ, проектирования специализированного туризма на охраняемых территориях необходимо разработать и внедрить специальные программы обучения, соответствующие международным стандартам.

ГЛАВА 6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ЛЕСОВ ПСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ.

6.1. Общие положения.

В связи со сложностью комплекса ООПТ и ЛР инвентаризация лесного фонда объектов, отнесенных к данным категориям, выполняется подразделениями специализированных экспедиций по устройству и инвентаризации национальных парков, созданных решением координационного совета по управлению национальными парками при Минлесхозе РСФСР (протокол № 3 от 20.06.91), а также комплексными и парколесоустроительными экспедициями лесоустроительных t предприятий, с привлечением экспертов соответствующего профиля.

Инвентаризация ООПТ низших категорий защитности производится подразделениями лесоустроительных экспедиций в процессе инвентаризации и устройства лесохозяйственных предприятий по специально разработанной методике [Любимов и др., 2001].

Устройство, и инвентаризация геокомплексов ООПТ и ЛР состоит из трех циклов, включающих подготовительные, полевые и камеральные работы с разработкой проекта! создания локальной сети ООПТ и ЛР, организацией территории объекта (коридоры, убежища) и мероприятий по ведению лесного и.

I.. специализированного (НИИОЬСР, туризм, рекреация) хозяйства.

6.2. Подготовительные работы ¦. .1 • !•¦ > -.'-¦<�•. .. •.

Подготовительные работы выполняются в год, предшествующий полевым и.

MCTO !!!'¦<�• I. !<- v Г I' .'('•'! i:. * бывают обычно совмещенными со съемочно-геодезическими работами, ландшафтными и почвенно-типологическими обследованиями. В процессе подготовительных работ должны быть решены следующие вопросы: • Уточнены и согласованы с заинтересованными сторонами границы ООПТ и ЛР. В процессе уточнения границ должна быть создана сеть опорных точек: обычно — совокупность контрольных точек, вертексов и нодов на границах.

ООПТ и J1P с известными географическими координатами, определенными с помощью систем спутникового геопозиционирования — GPS;

• Согласование состава и содержания работ по инвентаризации геокомплексов, включая подготовительные и полевые, проводимые на сопредельных с ООПТ и ЛР территориях (в том числе и других пользователей);

• Согласование границ структурных подразделений ООПТ и ЛР: функциональных зон, лесничеств, дешифровочных и ГИС-полигонов, лесных стационаров многоцелевого использования и т. п.

• Оценка достоверности границ принятой ландшафтной классификации и степени1 их* совмещенности с! административно-хозяйственными границами объекта инвентаризации;

• Сбор и анализ ранее выполненных проектных, научных и опытно-производственных разработок на ООПТ и ЛР;

• Проектирование и согласование квартальной сети, иерархии водосборов и связанных с ними ПТК в рамках принятой ландшафтной классификации;

• Составление планшетов с'-" нанесением опорной сети административно-хозяйственного деления, границ ПТК всех уровней и зон функционального деления-. ' ' ¦ ' .

• Сборо й анш1Йзматёриалов прежней’инвентаризации, оценка их полноты и возможности использования;

• Анализ нормативов по таксации лесов ООПТ и ЛР и разработка предложений по’их совершенствованию- 1.

• Обеспечение объекта и сопредельных территорий материалами ДЗ (аэрофотоснимками и космическими снимками в виде изображений и электронных файлов) 'и топографическими картами, масштабы которых сочетались бы с запланированными лесными картографическими произведениями;

• Оценка!, 'калибровка: и’w настройка аппаратных частей и программного обеспечения компонентов геоинформационных систем заказчика и исполнителя;

• Сбор данных о состоянии экосистем объекта, объемах и размещению всех хозяйственных мероприятий, проведенных со времени последней инвентаризации;

• Сбор сведений о местах проживания и традиционных занятиях коренного населения;

• Составление задания на проектирование. i.

6.3: Технические совещания с представителями общественности.

Современные социально-экономические условия определяют особенности проведения инвентаризации геокомплексов ООПТ и JIP, заставляя отказаться от жестко регламентированных схем. Инвентаризация и устройство ООПТ и ЛР производится в" зависимости от финансовых возможностей заказчика и технических — исполнителя.

При решении вопросов устройства и инвентаризации ООПТ и ЛР должны учитываться интересы ¦ всех заинтересованных сторон: представителей местной, районной и областной администрации, землеустроительных и архитектурно-планировочных организаций, сопредельных предприятий, международных и национальных и общественных природоохранных организаций и энтузиастов природоохранного движения.

1-е техническое: совещание проводится для согласования результатов, полученных в процессе, подготовительных работ. На совещании определяются объемы предстоящих работ и обеспеченность их финансирования. Протокол i совещания является основанием для наряда-задания на все этапы предстоящих работ. • • а.

2-е совещание проводится за 2 месяца до начала полевых работ. Тематика совещания определена.^ действующей, лесоустроительной инструкцией по проведению инвентаризации ООГГГ и ЛР [1995].

В дополнение кперечисленным, на 2-е совещание выносятся вопросы, связанные с содержанием иобъемом хозяйственных мероприятий, которые должны проектироваться в каждой функциональной зоне ООПТ высшей защиты.

ГОН!М|'Г1″ МЧ ч- >}| ч ' Я ni ! -М" Ч I и в других режимных объектахперечень специальных показателей элементов леса, древостоев и лесных экосистем, которые характеризуют рекреационные качества ООПТ и степень их использования, а также перечень участков, наиболее неблагополучных в отношении рекреационной нагрузки и требующих проектирования специальных мероприятий.

3-е совещание подводит итоги полевых работ. На совещании обсуждаются и утверждаются основные направления обработки исходных материалов и проектирования хозяйственной деятельности на следующий межревизионный период. Важнейшим вопросом, от решения которого зависит режим в лесах ООПТ, является допущение возможности ведения традиционного промысла, любительской ¦ охоты i и рыбной ловли. Для оперативного согласования возникающих в процессе лесоустройства вопросов проводятся промежуточные совещания.

4-е совещание проводится! для согласования запроектированных объемов хозяйственных мероприятий в пределах функциональных зон и других единиц зонирования, особенностей организации. территории ООПТ и JTP, рассматриваются. результаты.- предыдущего устройства, решаются задачи взаимодействия ООПТ и JIP с сопредельными землепользователями.

6.4. Полевые работы.

В отличие от, традиционной наземной таксации с применением среднемасштабных цветных спектрозональных аэрофотоснимков, главная цель полевых работ по новор технологии заключается в обеспечении заданного уровня достоверности и точности классификации, дешифрирования и интерпретации материалов ДЗ. Полевые работы включают:

• полевую таксационно-дешифровочную коллективную тренировку;

• камеральную коллективную дешифровочную тренировку («школу»);

• повторную камеральную индивидуальную дешифровочную тренировку под руководством опытного инструктора («повышение квалификации») — 1.

C|>cMl|l" M. lClll 1 Ull. P I 'м! I V I •'! .

• съемочно-геодезические работы с использованием спутниковых систем гепозиционирования (GPS);

• закладка лесных стационаров многоцелевого назначения (пробных площадей, выделов перечислительной и выборочной перечислительной таксации, ландшафтных профилей и др. объектов в природе);

• наземную измерительно-глазомерную таксацию части выделов, выходящих на — - - -ходовые линии, надежно опознаваемые на материалах ДЗ;

• учет посещаемости (в статистической и пространственно определенной форме);

• многоцелевая бонитировка угодий (по кормности, ремизности, устойчивости рекреационным нагрузкам, устойчивости промышленным выбросам и т. п.).

Методы решения перечисленных задач, их объем, точность и обеспеченность финансированием утверждаются на втором совещании. j.

6.5. Камеральные работы 1.

Камеральные работы по новой технологии состоят из:

• составления тематических картографических произведений;

• обработки исходной информации (данных, собранных в период подготовительных камеральных и полевых работ);

• классификации, дешифрирования и интерпретации материалов ДЗ;

• составления таксационных описаний и ведомостей к проекту ведения экологически безопасного хозяйства;

• разработки проекта организации и ведения хозяйства в ООПТ и ЛР с анализом выполнения предыдущего проекта;

6.6. Содержание работ.

Типовой проект организации территории и ведения хозяйства в геокомплексах ООПТ всех уровней состоит из следующих разделов:

• функциональное зонирование территории;

• анализ ландшафтной классификации территории объекта;

• интенсивность и размещение всех видов рубок;

• методика, технология и размещение лесовосстановительных мероприятий;

• природоохранные мероприятия;

• лесозащитные и лесоохранные мероприятия- • особенности организации рекреационного использования лесного фонда ООПТ;

• проект использования лесного фонда ООПТ для общеобразовательного (экологического) и профессионального туризма;

• проект организации лесных стационаров многоцелевого использования;

• проект организации аэрокосмических и ГИС-полигонов России;

• материалы историко-культурного обследованияI.

• схема архитектурно-планировочного решения территории.

Составление тематических картографических произведений.

Тематические картографические произведения ООПТ и ЛР создаются в соответствии с ГИС-технологией [Любимов, 1999; Трейфельд, 1999]. В базе картографических данных ГИС, по мере необходимости, на каждую ООПТ и участок ЛР создаются следующие каталоги:

• Планшеты земельного и лесного фондов главного пользователя в информационном масштабе 1:5000−1:10 000;

Планы-планшеты на фонд других пользователей М 1:10 000;

• Карта лесонасаждений на единицу административного и (или) v. («L'fiti. .ijllt:^ fiiL. h— lUti', L h. i .•'./,•> I ландшафтного деления M 1:25 000- '.

• Карта лесонасаждений мастерского участка М 1:25 000;

• Карта лесонасаждений обхода М 1:25 000;

• Карта ООПТ и участка ЗЗФ М 1:25 000 — 1:100 000;

• Карты маршрутов общеобразовательного, экологического и профессионального туризма М 1:10 000 — 1:100 000;

• Карты экологических троп М 1:10 000 — 1:100 000;

• Карта дорожно-тропиночной сети 1:25 000−1:100 000;

• Карта точек обозрения М 1:25 000−1:100 000;

Реализация тематических картографических произведений выполняется путем простого наложения или синтеза тематических векторных и растровых слоев, накопленных в базе географических данных ГИС. Для удобства пользования и возможности одновременного вывода на экран или печать одноименных файлов, относящихся к различным единицам административно-хозяйственного или ландшафтного деления все объекты ООПТ и ЗЗФ кодируются в пределах региона. '.

Файловая структура базы картографических и атрибутивных данных.

ГИС «геокомплексы ООПТ и ЛР».

Правильно выбранная и организованная географическая информационная система позволяет решить практически все вопросы периодической и непрерывной инвентаризации, устройства, а также оперативного и стратегического планирования хозяйственной деятельности на охраняемом объекте. Для удобства последующей обработки, хранения и тематического.

ХО !И!!С I 1'^тТм Mr. lt чm-i.

Картографическая часть базы данных ГИС должна состоять из топографической и тематической составляющих, классифицированных на следующие векторные, растровые и документальные слои (карта района, области) (табл. 6.1.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Таким образом, в процессе диссертационного исследования были исследованы особенности динамики одного из главных компонентов геокомплексов — лесного фонда Псковской области, который во многом обеспечивает стабильность экологической обстановки, на основе чего была разработана совокупность рекомендаций по обеспечению устойчивого развития.

Современные научно-методические подходы к анализу структуры лесных экосистем (использование математико-статистических моделей, дистанционных методов и ГИС-технологий) позволили доказать, что на территории Псковской области в настоящее время нет биологических ограничений для использования ресурсов лесных экосистем без ухудшения экологической обстановки в регионе. о<-м. Современная система государственного учета лесов базируется на данных, получаемых в результате периодической инвентаризации лесных ресурсов и актуализации (коррекции) данных по материалам учета изменений в лесном фонде, который производится в лесничествах и лесхозах. Если предположить, что периодичность, детальность и точность лесоустроительных работ вскоре могут измениться, то государственному учету лесов может быть нанесен существенный ущерб. Изменение методического > подхода и технологии может привести к несопоставимости вновь полученных данных с материалами предыдущих учетов лесов.. •.

Один из. возможных путей выхода из создавшегося положения заключается в реорганизации существующей лесоустроительной системы на многоуровневую: глобальный, международный, национальный, региональный, локальный (государственный) учет лесов и собственно лесоустройство. Государственный учет лесов должен быть абсолютно независимым и основанным на объективных статистических методах учета лесов с обязательным использованием материалов дистанционных съемок.

Моделирование лесного фонда субъектов РФ предоставляет возможность обоснованно подойти к определению многих важнейших параметров экологически обоснованного пользования лесными ресурсами: размера пользования древесными ресурсами в пределах достаточно крупных единиц административного или ландшафтного деленияопределения объема заготовок по видам пользования (главное, промежуточное, комплексное), а также площадей, которые должны быть выведены из режимов интенсивной хозяйственной деятельности и могут обеспечить практическую реализацию природоохранных программ — гарантировать сохранение биоразнообразия и устойчивое развитие * лесов региона.

Разработанная основа ГИС «Геокомплексы Северо-Запада РФ» с подсистемой «Лесные ресурсы субъекта федерации с особо охраняемыми природными территориями» позволит* обеспечить устойчивое. развитие лесного комплекса с сохранением исторического, облика ландшафтов региона.

ГИС-технологии с использованием картографического метода исследований являются основой для постоянного совершенствования количества и номенклатуры ООПТ и ОЗУ. Исследование позволило придти к выводу о том, что ни ООПТ, ни ОЗУ не в состоянии гарантировать сохранность биоразнообразия из-за их разобщенности. Существенным дополнением к системе охраняемых территорий являютсялесные резерваты, закладка которых обеспечивает свободную миграцию биологических видов, сохраняет ключевые биотопы, не создает серьезных препятствий. для ведения рациональной хозяйственной деятельности и не требует серьезных экономических затрат для их создания.

Таким образом, актуальность данной работы, направленной на сохранение биологического разнообразия* и, исторического облика ландшафтов Псковской области, не вызывает сомнений.

Цель работы, заключавшаяся в исследовании особенностей динамики лесного Г1 фонда?! для разработкиг рекомендаций устойчивого развития лесного комплекса субъекта федерации, достигнута.

Разработанные рекомендации по всем основным факторам, обеспечивающим1 стабилизацию и улучшение окружающей среды, сформулированы в соответствующих разделах. I I >, г 1 t.

Обширный исходный материал и современные верифицированные методики его обработки позволили достичь достоверных результатов. Они нашли практическое применение в таких комитетах и агентствах при правительствах субъектов федерации — агентство по лесному хозяйству, комитеты по природным ресурсам и охране окружающей среды, высшие учебные заведения и администрации ООПТ.