Методы_геоэкол_исследований_практ

"УТВЕРЖДАЮ"
зав. кафедрой
естественнонаучных дисциплин
____________ А.В.Земоглдячук
"__28__"___мая____2015 г.
МАТЕРИАЛЫ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ
по дисциплине «Физическая география мира»
для студентов специальности: 1-33 01 02 Геоэкология
группы ГЭз-31
(3 курс, 5,6 семестр)
5 семестр
Тема 1. Приемы оценки антропогенной преобразованностигеосистем методом взвешенных
баллов (2 часа)
Цель: выработать навыки анализа структуры земельных угодий с использованием расчетных
коэффициентов.
Форма проведения:индивидуальная письменная практическая работа
Исходные данные:
1. Группировка земель по степени антропогенной преобразованности со
значениями весовых коэффициентов.
2. Перечень ключевых административных районов.
3. Площади земель ключевых административных районов.
Методы
выполнения:
математический, оценочный,
картографический,
сравнительно-географический.
Основные положения:Важнейшей составляющей геоэкологических исследований
является оценка антропогенного воздействия, которое рассматривают через различные
формы, масштаб и интенсивность влияния деятельности человека на природу. Под
антропогеннойпреобразованостью понимается изменение строения природных геосистем
в результате антропогенного воздействия. Оценка преобразованности может проводится
на основе анализа распространения различных видов земельных угодий. В основу
методики
оценки
эколого-хозяйственного
баланса
земель,
разработанную
Б.И. Кочуровым, положено представление о ранжировании земель на 4 типа по
принципиально различным характеру и степени антропогенного воздействия и связанных
и ними экологических проблем. С застроенными землями, занятыми населенными
пунктами, транспортом, гидротехническими сооружениями, связано разрушение
локальных природных геосистем, загрязнение атмосферы, вод, почв. Для возделываемых
земель − пахотных, осушаемых, орошаемых, характерны деградация и истощение
земельных ресурсов. Экологические проблемы земель, используемых в естественном
состоянии, главным образом лесном и охотничье-промысловом хозяйстве, связаны с
истощением и деградацией биоты. Но эти земли, также как и неиспользуемые,
выполняют важнейшие средостабилизирующие функции.
Более детальное изучение характера антропогенного воздействия, экспертно
позволило ранжировать земли на 6 групп по степени антропогенной преобразованности:
от очень низкой до высшей. Каждая степень соотносится с определенным весовым
коэффициентом, который учитывается при расчете коэффициентов преобразованности
территории. Общий прием расчета методом взвешенных баллов заключается в умножении
площади каждого вида угодья на соответствующий ему весовой коэффициент. Для
устойчивого функционирования геосистемы должны иметь определенное соотношение
сильно и слабо преобразованных земель, которое определяется путем расчета
коэффициентов абсолютной и относительной напряженности эколого-хозяйственного
состояния земель и естественной защищенности территории. Данная методика применима
при исследованиях регионального уровня, когда территориальными единицами
выступают административные районы, но может быть адаптирована и для изучения
локальных природно-антропогенных геосистем.
Форма отчетности:
1 Расчетные данные, заполненные таблицы 1 – 2, диаграммы.
2. Характеристика территориальных различий в использовании земель,
антропогенной преобразованности и естественной защищенности ключевого района.
Вопросы для повторения
1.
Типизация антропогенных воздействий.
2.
Критерии классификации трансформированных хозяйственной деятельностью ландшафтов.
3.
оценка антропогенной трансформации локальных и региональных геосистем при различных
видах использования земель.
4.
особенности сбора и обработки картографической и статистической информации.
5.
Оценка эколого-хозяйственного баланса земель.
6.
Приемы расчета коэффициента напряженности территории
7.
Приемы расчета коэффициента естественной защищенности территории.
8.
Приемы определения типов и видов антропогенной трансформации ландшафтов Беларуси.
Литература
1. Гагина Н.В., Методы геоэкологических исследований: учебное пособие для
студ. спец. «Геоэкология» / Н.В. Гагина, Т.А. Федорцова. – Мн.: БГУ, 2002. – 97 с.
2. Государственный земельный кадастр Республики Беларусь (по состоянию
на1.01.2006 г.). Комитет по земельным ресурсам, геодезии и картографии при Совмине
Республики Беларусь. Мн., 2006. – 98 с.
3. Кочуров Б.П. Геоэкология: экодиагностика и эколого-хозяйственный баланс
территории. Учебник для вузов / Б.П. Кочуров. – Смоленск: Изд-во СГУ, 1997. – 203 с.
4. Природно-хозяйственные регионы Беларуси: монография / под.науч. ред. А.Н.
Витченко. Мн.: БГПУ, 2005. – 278 с.
Практическая работа №1
Тема: Приемы оценки антропогенной преобразованностигеосистем методом
взвешенных баллов(2 часа)
Цель: выработать навыки анализа структуры земельныхугодий с использованием
расчетных коэффициентов.
Форма проведения: индивидуальная письменная практическая работа
Исходные данные:
4. Группировка земель по степени антропогенной преобразованности со
значениями весовых коэффициентов.
5. Перечень ключевых административных районов.
6. Площади земель ключевых административных районов.
Методы выполнения:математический, оценочный, картографический,
сравнительно-географический.
Ход работы
1.
Для ключевых административных районов рассчитать следующие
показатели:
1) Процентное соотношение угодий района и построить диаграмму структуры
земельных угодий.
2) Средневзвешенный балл антропогеннойпреобразованности.
3) Коэффициент абсолютной напряженности эколого-хозяйственного состояния
земель районов.
4) Коэффициент относительной напряженности эколого-хозяйственного состояния
земель районов.
5) Коэффициент естественной напряженности.
2.
Сделать вывод о территориальных различиях в использовании земель,
антропогенной преобразованности и естественной защищенности.
На первомэтапе выполнения задания нужно рассчитать процентное
соотношениевсех угодий в ключевом районе. Полученные данные заносят в табл. 1.
Таблица 1 – Структура земельных угодий ключевого района
Площадь
Вид угодий
Пашня
Залежные
Под постоянными культурами
……
Всего:
тыс. га
…
…
…
…
…
…
%
…
…
…
…
…
100
После заполнения таблицы, по данным столбца 3, строится круговая структурная
диаграмма, на которой доли площади разных видовугодий показываются в порядке их
убывания(рис. 1).
Рис. 1. Образец диаграммы структуры земельных угодий ключевого района
Для расчета средневзвешенного балла антропогенной преобразованности и
коэффициентов абсолютной и относительной напряженностиэколого-хозяйственного
состояния земель, необходимо провести ранжирование всех видов угодий на группы, по
степени одинаковой антропогенной преобразованности. Каждой выделенной степени
преобразованности присваивают свои весовые коэффициенты (ki) и (рi). Чем вышестепень
преобразованности, тем больше значение весового коэффициента преобразованности (ki)
и меньше – защищенности(рi). Затем суммируют площади угодий каждой группы и
данные заносят в табл. 2.
Таблица 2 – Группировка угодий ключевого района по степени антропогенной
преобразованности
Степень
антропогеннойпреобразованности
Значения коэффициентов
ki
pi
высшая
6
-
…
…
…
…
…
…
Группа угодий
нарушенные
земли, под
дорогами
Общая
площадь, тыс.
га
…
…
…
Полученные суммарные площади умножают на соответствующиевесовые
коэффициенты, согласно формулам расчета. В зависимости от методики расчета,
учитывают либо отношение«взвешенных» площадейк общей площади территории, либо
их соотношение между собой.
Средневзвешенный балл антропогенной преобразованности учитывает все виды
земельных угодий и отражает средний балл преобразованности территории, значения
которого находятся в диапазоне от минимального балла, равного1, до максимального −6.
Средневзвешенныйбалл преобразованности(БАП) рассчитывается по формуле (1):
(1)
где Si– площадьi –го вида угодья, ki − весовой коэффициент антропогенной
преобразованности i –го вида угодья, Sn − общая площадь территории.
Коэффициент абсолютной напряженности эколого-хозяйственногосостояния
земель(Ка) показывает отношение площади всех сильнопреобразованных угодий к
слабопреобразованным, рассчитывается по формуле(2):
(2)
где Si- площадьi –го вида угодья, k6 , - соответствующие весовыекоэффициенты
антропогеннойпреобразованности.
Коэффициент относительной напряженности эколого-хозяйственногосостояния
земель(Ко) отражает среднююпреобразованность территории, так как учитывает
соотношение всех видов угодий в районе и рассчитывается по формуле (3):
(3)
где Si– площадьi –го вида угодья, k6 … k1- соответствующие весовые
коэффициенты антропогеннойпреобразованности.
Для расчета естественной защищенности территории учитывается наличие всех
угодий, выполняющих средостабилизирующие функции, находящихся в естественном
состоянии или слабо преобразованных. Поэтому при расчете коэффициента естественной
защищенности(Кез) вводятся весовые коэффициенты (pi), значения которых обратны
значениям(ki). Коэффициент(Кез) рассчитывается по формуле (4):
(4)
где Si– площадьi –го вида угодья, р1,0…р0,4- соответствующие весовые
коэффициенты защищенности; Sn- общая площадь территории.
Пример. Площадь района100 км2, площадь сельскохозяйственныхугодий
составляет75 км2(из них пашни −45 км2 , сенокосов и пастбищ−20 км2), лесов −15 км2,
болот5 км2, земель под хозяйственными постройками и населенными пунктами−5 км2.
Ка= ((5·6)+( 45·4)) : ((35·2)+( 5·1) = 2,8
Кез= ((5·1)+( 35·0,8) + (45·0,4) : 100) = 0,51
Методические рекомендации
Важнейшей составляющей геоэкологическихисследований является оценка
антропогенного воздействия, которое рассматривают через различные формы, масштаб и
интенсивность
влияниядеятельности
человека
на
природу.
Под
антропогеннойпреобразованостью понимается изменение строения природных геосистем
в результатеантропогенного воздействия. Оценка преобразованности может проводиться
на основе анализа распространения различных видов земельныхугодий. В основу
методики
оценки
эколого-хозяйственного
баланса
земель,
разработанную
Б.И. Кочуровым, положено представление о ранжировании земель на4 типа по
принципиально различным характеру истепени антропогенного воздействия и связанных
и ними экологическихпроблем. С застроенными землями, занятыми населенными
пунктами,
транспортом,
гидротехническими
сооружениями,
связано
разрушениелокальных природных геосистем, загрязнение атмосферы, вод, почв.
Длявозделываемых земель − пахотных, осушаемых, орошаемых, характерныдеградация и
истощение земельных ресурсов. Экологические проблемыземель, используемых в
естественном состоянии, главным образом лесном и охотничье-промысловом хозяйстве,
связаны с истощением и деградацией биоты. Но эти земли, также как и неиспользуемые,
выполняютважнейшие средостабилизирующие функции.
Более детальное изучение характера антропогенного воздействия, экспертно
позволило ранжировать земли на 6 групп по степени антропогенной преобразованности:
от очень низкой до высшей. Каждая степеньсоотносится с определенным весовым
коэффициентом, который учитывается при расчете коэффициентов преобразованности
территории. Общий прием расчета методом взвешенных баллов заключается в умножении
площади каждого вида угодья на соответствующий ему весовой коэффициент. Для
устойчивого функционирования геосистемы должныиметь определенное соотношение
сильно и слабо преобразованных земель, которое определяется путем расчета
коэффициентов абсолютной иотносительной напряженности эколого-хозяйственного
состояния земельи естественной защищенности территории. Данная методика
применимапри исследованиях регионального уровня, когда территориальными единицами
выступают административные районы, но может быть адаптирована и для изучения
локальных природно-антропогенных геосистем.
Материалы: группировка земель по степени антропогенной преобразованности со
значениями весовых коэффициентов(табл. 3), переченьключевых административных
районов(табл. 4), площади земель ключевых административных районов(табл. 5).
Таблица 3 – Группировка земель по степени антропогенной преобразованности
Таблица 4 – Ключевые административные районы в границах физико-географических
провинций и округов
Таблица 5 – Площадь земель ключевых районов (по состоянию на 1.01.2006 г.) тыс.га
Форма отчетности:
1 Расчетные данные, заполненные таблицы 1 – 2, диаграммы.
2. Характеристика территориальных различий в использовании земель,
антропогенной преобразованности и естественной защищенностиключевого района.
Литература
5. Гагина Н.В., Методы геоэкологических исследований: учебное пособие для
студ. спец. «Геоэкология» / Н.В. Гагина, Т.А. Федорцова. – Мн.: БГУ, 2002. – 97 с.
6. Государственный земельный кадастр Республики Беларусь (по состоянию
на1.01.2006 г.). Комитет по земельным ресурсам, геодезии и картографии при Совмине
Республики Беларусь. Мн., 2006. – 98 с.
7. Кочуров Б.П. Геоэкология: экодиагностика и эколого-хозяйственный баланс
территории. Учебник для вузов / Б.П. Кочуров. – Смоленск: Изд-во СГУ, 1997. – 203 с.
8. Природно-хозяйственные регионы Беларуси: монография / под.науч. ред. А.Н.
Витченко. Мн.: БГПУ, 2005. – 278 с.
6 семестр
Практическая работа №2
Тема: Методика геоэкологической оценки состояния окружающей среды
природно-хозяйственныхгеосистем(2 часа)
Цель: сформировать практические навыки разработки методики геоэкологической
оценки природно-хозяйственныхгеосистем (ПХГ) регионального уровня.
Форма проведения: индивидуальная письменная практическая работа
Исходные данные: статистические данные о состоянии окружающей среды
административных областей Республики Беларусь (таблица 3).
Методы выполнения:математический, моделирования.
Ход работы
1. Разработать методику геоэкологической оценки ПХГ и представить схему
исследования в форме графической модели.
2. Выполнить геоэкологическую оценку ПХГ, результаты отразить на
картограмме.
3. Определить приоритетные геоэкологические проблемы каждой области.
4. Дать письменный анализ полученным результатам.
Методические рекомендации
Изучение состояния окружающей среды требует применения комплексных
геоэкологических исследований, базирующихся на принципах системности, приоритета
экологической
безопасности
населения,
экологически
обоснованного
природопользования. Объектом исследований выступают природно-хозяйственные
геосистемы, включающие взаимодействующие вих границах элементы природы,
населения и хозяйства. Операционнойединицей оценки ПХГ могут рассматриваться
единицы
административно-территориального
деления,
обладающие
тесным
взаимодействиемприродных и хозяйственных элементов, организационным и
территориальным единством управления.
На первом этапе исследования необходимо проанализировать статистические
данные и определить показатели, которые в дальнейшем будутиспользоваться при оценке
ПХГ соответственно триаде«природа – население – хозяйство».
Раздел«природа» включает характеристику природных условий и ресурсов,
экологического состояния природных сред.
Раздел«население» содержит информацию о демографической структуре,
трудовых ресурсах, здоровье населения.
В разделе«хозяйство» приводятся данные о структуре земельных угодий,
эффективности хозяйственной деятельности, развитии социальной сферы, антропогенном
воздействии.
База данных служит основой для сопоставления частных характеристик отдельных
блоков оценки, для этого абсолютные значения данныхпереводятся в относительные
единицы. Возможно использовать различные приемы оценок: расчета простых,
средневзвешенных, нормированных баллов. После выполнения балльной оценки по
каждому показателю проводится комплексная оценка ПХГ по блокам. На этом этапе
возможно применение приемов суммирования баллов, расчета средних, расчета индексов
относительно базовых величин, построение матриц взаимодействия.
Важнейшим этапом исследования является визуализацияполученных результатов
при помощи построения картограмм или картодиаграмм и выявление закономерностей
территориальной дифференциации оцениваемых явлений. На заключительном этапе
выявляются приоритетные геоэкологические проблемы и их территориальные сочетания.
Все основные элементы методики должны быть представлены в форме
графической модели, которая включает показатели оценки состоянияокружающей среды,
логическую
последовательность
приемов
обработкиинформации,
нахождения
эмпирических зависимостей и представленияконечного результата исследований. Образец
построения основных элементов модели приведен на рис. 1.
Рис. 1. Образец составления схемы геоэкологической оценки состояния
окружающей среды ПХГ
Примером геоэкологической оценки качества окружающей среды (ГОКОС) ПХГ
регионального уровня является разработанная базоваядинамико-статистическая модель,
построенная на принципах координации и агрегирования информации. База
данных«природа– население −хозяйство» включает более100 исходных показателей и
служит основойдля расчета30 комплексных показателей в нормированных баллах от0,0
до10,0. Показатели агрегировались как средние арифметические нормированных баллов
по группам природно-экологического, природно-ресурсного, социально-экономического
геоэкологических потенциалов, природно-экологического, социально-экологического
рисков и антропогенного воздействия, составляющих геоэкологический риск для
ПХГ(рис. 2).
Рис. 2 Показатели ГОКОС применительно к оценке районов Минской области
Агрегированные показатели принимались за равнозначные и их балльные
выражения ранжировались по уровням геоэкологического потенциала и риска по общей
шкале (таб.1)
Таблица 1 – Пример построения оценочной шкалы для нормированных баллов
Уровни агрегированных
Уровни геоэкологическогопотенциала и риска, в том числе
показателей
отдельных групп
≤ 1,00
1,01 – 2,00
2,01 – 3,00
3,01 – 4,00
4,01- 5,00
5,01 – 6,00
6,01 – 7,00
≥ 7,01
очень низкий
низкий
относительно низкий
средний
относительно высокий
высокий
очень высокий
исключительно высокий
Итоговым расчетным показателем является индекс геоэкологическойоценки
благоприятности
качества
окружающей
среды,
выражающий
соотношение
геоэкологического потенциала и риска(табл. 2).
Таблица 2–Пример построения оценочной шкалы благоприятности окружающей среды
Значение индекса ИГОКОС
Соотношение величин геоэкологического потенциала в
геоэкологического риска
≤ 0,51
0,51 – 1,00
1,01 – 1,00
≥ 1,51
неблагоприятное
относительно неблагоприятное
относительно благополучное
благоприяное
На заключительном этапе оценки определены приоритетные геоэкологические
проблемы и их острота. К проблемным отнесены районы сочень высоким, высоким и
относительно высоким уровнями антропогенного воздействия и составляющими
геоэкологического риска, а такжеочень низким, низким и относительно низким уровнями
частных потенциалов. Острота геоэкологических проблем определяется по
шкаламбалльных значений агрегированных и комплексных показателей.
Методика реализована применительно к административным районам Минской
области. Пример визуализации результатов представлен накартограммах(см. рис. 3),
картодиаграмме(рис.3).
Рис. 3 Геоэкологическая оценка качества окружающей среды районов Минской
области
Соотношение геоэкологического потенциала и геоэкологического риска:
1 – благоприятное, 2 – относительно благоприятное,
3 – относительно неблагоприятное.
Приоритетные геоэкологические проблемы, связанные с низким уровнем:
4 – природно-экологического, 5 – природно-ресурсного, 6 – социальноэкономического потенциалов; высоким уровнем: 7 – антропогенного воздействия,
8 – природно-экологического, 9 – социально-экологического рисков.
Острота геоэкологических проблем:
10 – умеренно острая, 11 – острая, 12 – очень острая.
Материалы для выполнения работы
Таблица 3 – Данные о состоянии окружающей среды в разрезе административных областей, 2004 год
Форма отчетности:
1 Разработанная схема геоэкологической оценки состояния окружающей среды
ПХГ ключевого региона.
2. расчет агрегированных показателей.
3. картограммы, картодиаграммы.
Литература
9. Гагина Н.В., Методы геоэкологических исследований: учебное пособие для
студ. спец. «Геоэкология» / Н.В. Гагина, Т.А. Федорцова. – Мн.: БГУ, 2002. – 97 с.
10.
Государственный земельный кадастр Республики Беларусь (по состоянию
на1.01.2006 г.). Комитет по земельным ресурсам, геодезии и картографии при Совмине
Республики Беларусь. Мн., 2006. – 98 с.
11.
Кочуров Б.П. Геоэкология: экодиагностика и эколого-хозяйственный баланс
территории. Учебник для вузов / Б.П. Кочуров. – Смоленск: Изд-во СГУ, 1997. – 203 с.
12.
Природно-хозяйственные регионы Беларуси: монография / под.науч. ред.
А.Н. Витченко. Мн.: БГПУ, 2005. – 278 с.
13.
Регионы Беларуси. Статистический сборник. Т1 :Социально-экономический
показатели. – Минск : Национальный статистический комитет Республики Беларусь, 2012.
– 702 с.
14.
Справочно-статистическое материалы по состоянию окружающей среды и
природоохранной деятельности в Республике Беларусь (на 01.01.2005). Минприроды
Республики Беларусь. Мн., 2005. -53 с.
Рассмотрено и утверждено
на заседании кафедры
естественнонаучных дисциплин
Протокол № _6_ от “_28__”__мая__ 2015 г.
Составитель: А.И.Базык