автореферат диссертации по геодезии, 05.24.03, диссертация на тему:Исследование динамики распространения лесов по космическим снимкам и старым картам

МОСКОВСКЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Ы. В. ЛОМОНОСОВ А

Географический факультет

На правах рукописи

КУКСА Иветта Владимировна

УЖ 528.946:681.3

ИССЛШВАНИЕ ДИНАМИКИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛЕСОВ ПО КОСМИЧЕСКИМ СНИМКАМ И СТАШМ КАРТАМ

05.24.03 - Картография

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёней степени кандндата географических наук

МОСКВА - 1993

Работе выполнена на кафедре картографии и геоинформатики географического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова.

Научный руководитель:

ведущий научный сотрудник, доктор географических наук В.И.КРАВЦОВА

Официальные оппоненты:

ведущий научный сотрудник,

доктор технических наук А.В.ПОСТНИКОВ

старший научный сотрудник,

кандидат географических наук Т.В.К0ТСВА

Ведущая организация - Всероссийский научно-информационный центр по лесным ресурсам (ВНИИЦ лесресурс)

Защита состоится "¿^"¿рсЛ рилЯ 1993 г. в /5" часов на заседании специализированного совета по геоморфологии, эволюционной географии, мерзлотоведению и картографии (Д 053.05.06.) при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСВ-З, Ленинские горы, МГУ, географический факультет, 21 этаж, ауд. 2109.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке географического факультета ЫГУ на 21 этаже.

Автореферат разослан " г.

Учёный секретарь Специализированного Совета,

доктор географических наук

Ю.Ф.КНИШКОВ

Общая характеристика работы

Диссертационное исследование посвящено изучению и картографированию динамики распространения лесов Европейской России по современным космическим снимкам и старка картографическим материалам.

Актуальность работы обусловлена тем, что процессы антропогенного обезлесения вышли в настоящее время на первый план в ряду глобальных экологических проблем. Выработка мер по предотвращению негативных последствий, к которым приводит сокращение лесных площадей, требует определения масштабов изменений, происшедших за период активного воздействия человека на леса, т.е. за последние 100 - 200 лет, и выявления причин изменений. Эти проблемы в значительной степени могут быть решены на основе создания карт динамики .распространения лесов, дающих наглядную картину изменений лесных площадей. Получение карт динамики распространения лесов особенно важно для районов Европейской России, лежащих к югу от границы массового земледелия, которые длительное время подвергались интенсивному антропогенному воздействию,-обусловившему разнонаправленную динамику лесных площадей.

Цель работы состоит в разработке методики создания карт динамики распространения лесов для выявления на их основе главных закономерностей изменений в распространении лесов Европейской территории России за вековые интервалы времени.

Задачи доследования. В соответствии с основной целью в работе требуется решить следующие задачи:

- проанализировать накопленный опыт изучения динамики распространения лесов по космическим снимкам и картографическим источникам прошлого;

- разработать методику создания карт динамики распростране-

ния лесов на основе использования современных космических снимков и старых карт; оценить возможности применения для этих целей средств автоматизации; составить карты динамики распространения лесов для эталонных участков в различных природно-хозяйственных районах Европейской России;

- выявить основные закономерности в изменении распространения лесных площадей на Европейской территории России и проанализировать их причины.

Материалами для исследования динамики распространения лесов за периоды - ЬО, 100 и 200 лет служили цветные синтезированные, спектрозональные и черно-белые космические снимки со спутников "Космос" и "Ландсат" масштабов 1:200 ООО - I ООО ООО, полученные в зимний, а таете весенне-летний период съемки. В качестве исходных картографических источников использовались: уездные планы Генерального межевания (I: 42 ООО - I: 84 ООО), составленные в период с 1765 по 1888 год;"Специальная карта Европейской России" (1:420 000), созданная под руководством И.А.Стрельбицкого в период с 1865 по 1871 год и обзорно-топографические карты (1:300 ООО), создание которых относится к 50-м годам нашего столетия. Для определения степени влияния обезлесения на почвенный покров использовались материалы полевых наблюдений.

Методика работ. Для решения поставленных задач проведено визуально-инструментальное дешифрирование лесов на космических снимках, выполнен анализ исходных картографических материалов и оценка точности отображения на них лесных контуров. Создание карт динамики распространения лесов велось как на основе традиционной (визуально-инструментальной) технологии, так и технологии с использованием средств автоматизации. Картометрический анализ поз-

волил получить статистические характеристики для определения общих закономерностей в динамике распространения лесов исследуемой территории. Выявление причин сокращения или увеличения лесных площадей осуществлялось на основе совместного анализа карт динамики распространения лесов и дополнительных картографических и литературных источников.

При создании карт динамики распространения лесов за период 100 и 200 лет учитывался опыт использования старых картографических источников для исследования изменений в распространении лесов, накопленный в работах Ф.Ф.Бойко, А.В.Гедшина, М.А.Цветкова. Разработанная методика автоматизированного сопоставления разновременных картографических и съемочных материалов базируется на программном обеспечении, разработанном к.г.н. И.К.Лурье в лаборатории аэрокосмических методов.

Научная новизра работы. В итоге проведенного исследования по изучению динамики распространения лесов Европейской России на основе совместного использования съемочных и картографических материалов получены следующие новые результаты:

- впервые разработана методика создания карт динамики распространения лесов на основе визуально-инструментальной и автоматизированной технологии;

- составлена серия оригинальных карт динамики распространения лесов за период 100 и 200 лет для 14 эталонных участков, лежащих в пределах Европейской территории России юкнее северной границы кинотаежной подзоны;

- получены новые количественные данные об изменении лесных площадей для исследуемых эталонных участков и установлено, что общая площадь сократившихся лесов на них приблизительно соответсчч вует площади появившихся;

- выявлены основные закономерности в изменении лесных площадей на всей Европейской территории России, заключающиеся

в сокращении лесных площадей в северной и средней тайге, а также в лесостепной зоне и в их увеличении в западных и центральных частях южнотаёжной подзоны и зоны смешанных и широколиственных лесов;

- определено, что на изменение лесных площадей в наибольшей степени влияет сведение лесов в связи с промышленными лесозаготовками и расширение с/х площадей, а также их появление, вызванное исключением из с/х использования ранее окультуренных зе-ыель.

Практическое значение. Данные о лесистости, полученные путем подсчета площадей различных категорий объектов по составленным картам динамики распространения лесов, могут быть использованы организациями Госкомлеса РСФСР, занимающимися учетом лесного фонда. Контурная информация о распределении лесов, полученная по современным космическим снимкам, позволит специалистам Росгипро-лесхоза провести корректировку лесных контуров на Государственной карте лесов (1:2 500 ООО). Составленные карты динамики распространения лесов могут использоваться в качестве исходной информации при изучении процессов антропогенного обезлесения и моделировании глобального углеродного цикла в рамках МГБП и других международных программ.

Материалы диссертации используются в учебном процессе - на их базе подготовлены и проведены лабораторные работы по курсу "Космические методы изучения природной среда" на кафедре картографии и геоинформатики.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на региональной научно-технической конференции по тематическому

картографированию "Картография и экология Сибири" (Иркутск, 1989), Всесоюзной научной конференции "Аэрокосмический мониторинг таежных лесов" (Красноярск, 1990), ХУ Научных чтениях по космонавтике (Москва, 1990), Всесоюзном научно-техническом совещании "Дистанционные методы учета и оценки состояния лесосырье-вых ресурсов" (Москва, 1991).

Основные положения диссертации долонены и обсуадены на семинаре лаборатории аэрокосмических методов кафедры картографии и геопнформатики Географического факультета МГ7 и на заседаниях кафедры картографии и геоинфорыатики.

По результатам проведенных исследований опубликовано 5 работ (4 в соавторстве).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит .из введения, заключения, 3 глав, списка литературы и содержит ¿.кУ страниц машинописного текста, включая "7 таблиц, рисунков. Список литературы включаетч <(-£4 наименований, из них X/ на иностранных языках.

Автор считает своим долгом выразить особую благодарность научному руководителю доктору географических наук Ё.И.Кравцовой за постоянную помощь и поддержку при подготовке диссертации. Автор благодарит доцента кафедры геохимии и географии почв к.г.н. М.И. Герасимову за оказанные консультации и помощь в проведении экспериментальных работ.

Содержание работы

I. Общие вопросы изучения динамики распространения лесов.

Одна из основных экологических проблем, обусловленных антропогенной деятельностью - обезлесение, причем шсштаб последствий уничтожения лесов имеет глобальный характер. Катастрофическое сокращение лесных площадей сказывается на содержании оси

в атмосфере, вызывает нарушение теплового баланса Земли, снижение воздухоочищающей, водоохранной и рекреационной роли лесов, уничтожение многих водов животных и растений, возрастание масштабов эрозии почв и потерю их плодородия.

Анализ литературных материалов показывает, что космические снимки успешно используются для контроля за текущей динамикой лесного покрова. Можно выделить два основных направления таких исследований. Это, во-первых, слежение за текущей динамикой лесов на локальном уровне через контроль за рубкой леса и изучение лесовосстановления на вырубках (Брейдо и др., 1991) и, во-вторых, исследование динамики лесов на глобальном уровне через создание по данным спутника^ОАА карт вегетационного индекса, которые регулярно получают с конца 1970-х годов ( Jowr/she/vci' ; 1983;

Мс. Giv/v/S , , 1985; /Soo , 1989).

Однако, до сих пор мало изучены долговременные изменения лесных территорий, в том числе на региональном уровне.

Использование только космической информации для исследования долговременной динамики распространения лесов приводит к ограничению возможного периода исследования тремя последними десятками лет, прошедших со времени появления первых космических снимков. Поэтому целесообразно использовать имеющийся фонд картографических материалов, отражающих распространение лесов на ту или иную дату. Особое место среди них занимают старые карты, которые позволяют увеличить исследуемый период до 200 лет. Наиболее достоверные и информативные картографические источники на территорию Европейской Россий стали появляться лишь со времени Генерального межевания. Его материалы, относящиеся приблизительно к 1800 г., являются основой для заключения о распределении лесных площадей 200 лет назад. В то же время их крупный масштаб

и невысокая точность вызывает определенные трудности в их использовании, вынуждая предварительно переносить старые контуры лесов на современную более мелкомасштабную основу. Более точны сведения о границах распространения лесов 100 лет назад. Их источником является'Специальная карта Европейской Россш!п(1:420000) И.А.Стрельбицкого , созданная Корпусом военных топографов на высоком научно-техническом уровне. Экспериментальное исследование точности отображения лесных контуров на этой карте показало, что она соответствует современным требованиям* Расховдения в координатах идентичных точек неизменившихся лесных контуров на старой и современной топографической карте для 93$ точек не превышают 0,5 мм (250 м на местности).

Несмотря на ценную информацию, содержащуюся в картографических произведениях прошлого, на их основе выполнено относительно немного исследований, посвященных изучению изменений природной среды, в том числе залесенности. Ряд исследователей (Цветков, 1967, Тарасенко, 1972), получая лишь количественные показатели об изменении лесных площадей, не реализовали основное достоинство исторических карт - возможность показать пространственное размещение лесов в разное вреда. Другие же исследователи, создавая разновременные карты (Бойко, 1976, Гедымин, 1960), не предприняли попытки передать единую картину динамики распространения лесов с отображением перехода земель, занятых лесами, в. категорию нелесных и наоборот.

До настоящего времени изучение динамики распространения лесов по космическим снимкам и картографическим материалам велось в основном раздельно. Для создания наглядной картины изменений площадей лесов за последние столетия необходимо соединить ценную информацию, содержащуюся на старых картах, с данны-

ив о современном размещении лесных площадей, получаемыми из коо-ыоса, создавая на основе их комплексирования карты динамики распространения лесов.

П. Экспериментальное исследование вековой динамики распространения лесной растительности Европейской ТвРРИХРРИВ, РРРШ. Мв19Д№ Р^ОТ.

Исследование опирается на систему эталонных участков, расположенных на юге лесной и севере лесостепной зоны Европейской России. Выбор эталонных участков в этой полосе Европейской России, обусловлен рядом обстоятельств; важнейшие из них:

- динамичность природных условий в историческом аспекте, неоднократное наступление лесов на юг и их отступание на север, определившие особенности современного облика территории;

- длительное антропогенное влияние на леса, главным образом в связи с сельскохозяйственным и лесохозяйственным освоением территории;

- обеспеченность территории достоверными картографическими источниками прошлого и современными космическими снимками -исходным материалом для исследования динамики распространения лесов за период 100 и 200 лет.

Для того, чтобы проследить особенности динамики распространения лесов при изменении географических условий в широтном и меридиональном направлении выбраны четырнадцать эталонных участков в различных природных зонах и районах с разным типом хозяйства. В результате каждая из пяти лесорастительных провинций (Курнаев, 1973), располояенных на Европейской территории России, характеризуется несколькими эталонными участками (Рис.1).

Исследование динамики распространения лесов потребовало разработки методики составления карт динамики распространения

250

500ки

Рис.1 Размещение эталонных участков. Лесорастительные провинции (по Курнаеву, 1973): 1-Среднеевролейская;11-Скандинавско-Русская,Ш-Вост очно-Русская;17-Юнно-Русская; У-Западно-Казахстанская. Эталонные участки:1-Калининградский,2-Вологодский.З-Ленинградский,4~Новгородский, 5-Московско- Окский, 6-Брянский, 7-Верхне-Камский, 8-Киров скяй, 9-Удмурт с кии, 10-Марийский, II-Ульяновский, 12-Мордовский, 13-Кузнецкий, 14-Центрально-Татарский.

лесов на основе использования разновременных старых карт и кос-шпесккх снимков. Предложены два технологических варианта этой методкки - визуально-инструментальный и с использованием сред-отв автоматизации.

Использование среднемасштабных источников прошлого в качестве исходного материала в проводимых исследованиях предьяв-яяв" определенные требования к подбору основных съемочных материалов. Хотя сканерные и фотографические снимки со спутников. "Ландсат" и "Космос" имеет более мелкий по сравнению с используемыми картами масштаб (1:1 ООО ООО), при достаточно высоком разрешении - 80 м и 15-30 ы соответственно, они обеспечивают более высокую детальность отображения лесных площадей.

В качестве исходного материала при использовании визуально-инструментальной технологии составления карт динамики лесов подходят снимки любого сезона.

Технология с использованием средств автоматизации предполагает использование снимков, полученных лишь в зимний период времени, на которых темные контуры лесов четко выделяются на заснеженной территории.

Основой сопоставления разновременных съемочных и картографических материалов служит приведение их к одному масштабу и проекции. В рамках визуально-инструментальной технологии эта проблема решается двумя путями. При сопоставлении материалов в масштабе карты (I: 420000), первоначально изготавливается выко-пировка с её исходного оригинала на прозрачной основе, которая затем совмещается со снимком, увеличенным фотопутём до масштаба карты. Если же сопоставление ведётся в масштабе снимка (1:1 ООО ООО), то карта уменьшается фотопутем до его масштаба и печатается на прозрачную пленку, что делает возможным её со-

доставление со снимком. В первом и во втором случае совмещение карты и снимка осуществляется по отдельным участкам изображения размером 10x10 см. Внутри такого участка точность совмещения не меньше 0,5-1 мм (соответственно 0,21 - 0,42 км и 0,50 - I км на местности).

Преимуществом сопоставления материалов в масштабе карты (I: 420 ООО) служит получение более детальных результатов (размер контуров леса 0,5 кь?), в то время как составление карт динамики в масштабе снимка (1:1 ООО ООО) позволяет учитывать изменения контуров лесов лишь начиная с I км^. Однако второй вариант требует в 2-3 раза меньших затрат времени на составление карты на один и тот же участок. Разумеется модно вести состав- . ление и в других масштабах, например I: 500 ООО, но это требует перевода в этот масштаб обоих источников, один из которых следует изготовить на прозрачной основе.

Технология с использованием средств автоматизации предусматривает следующие этапы: цифрование исходных материалов, их трансформирование и совмещение с помощью ЭВМ, получение экранных карт динамики, вывод карт на печать.

Основной объем работ по автоматизированному составлению карт динамики распространения лесов выполнен на комплексе автоматизированного дешифрирования (КАД), созданном в лаборатории аэрокосмических методов и лаборатории математического моделирования Географического факультета МГУ. Для этой цели использовались специально разработанные программы (Космические ..., 1990).

Первоначальный этап включает цифрование отредактированного космического снимка и специально подготовленных копий разновременных карт, на которые с исторического источника переносятся и заливаются тушью контуры лесов и обозначаются выбранные опорные

точки (8-12 точек), необходимые для трансформирования карты в проекцию снимка. При трансформировании реализуется способ, основанный на аппроксимации зависимости между координатами на риимке и координатами на карге степенными полиномами. Для нахождения неизвестных коэффицеыгов полиномов определяются координаты опорных точек, идентичных на снимке и копиях карт.

Разделение лесных и нелесньсс территорий по зимним снимкам можао осуществить путем яркостного квантования их на два уровня ярвости. При квантовании снимка выбор уровня яркооти осуществляется на основе измерения яркости характерных участков изображения заведомо относящихся к категории "лес" и "безлесные территории". Такие участки могут быть выбраны по данным полевых наблюдений, а таете на основе анализа дополнительных картографических и съемочных материалов.

Для получения карты динамики распространения лесов квантованный трансформированный снимок и карта совмещаются на экране дисплея при окрашивании их в разные цвета на основе синтеза по ним цветного изображения. Получаемая в результате экранная карта отображает четыре категории объектов: неизменившиеся леса, появившиеся леса, исчезнувшие леса, неизменившиеся безлесные участки. Завершается анализ карты автоматическим подсчетом площадей исчезнувшего и появившегося леса.

Поскольку КАД не включает периферийных устройств, дающих возможность получать результирующие карты динамики распространения лесов в виде твердых копий на бумаге, вывод полученных карт осуществлялся на системе обработки изображений РЕК1С01.(Ж-2000 в лаборатории автоматизации кафедры картографии и геоинформатики.

Основными критериями сравнения использованных нами технологий служит время, затрачиваемое на создание результирующих карт динамики распространения лесов, а такие их точность. По параметру временных затрат технология с использованием средств автоматизации имеет несомненное преимущество перед визуально-инструментальной. Она требует в 10 раз меньше времени, чем ручное составление в масштабе карты (1:420 ООО) и в 5 раз меньше времени, чем составление в масштабе снимка (1:1 ООО ООО). Кроме того, она обеспечивает аналогичную ручному составлению точность а детальность. Размер минимального контура лесов на тех и других картах составляет 0,5 км^ при составлении в масштабе I: 420 ООО и I при составлении в масштабе 1:1 ООО ООО.

На основе предложенных технологий создано два типа карт динамики распространения лесов, - для разной продолжительности изучаемого периода и количества анализируемых временных срезов. Это карты, показывающие динамику распространения лесов за две даты (с интервалом 100 лет) (рис.2) и карты, показывающие динамику распространения лесов за несколько дат (с интервалом 200, 100, 50 лет) (рис.3). Первый тип представлен в виде карты замещений, второй - в виде сочлененной серии разновременных карт, достаточная наглядность которой обеспечена благодаря однонаправленной динамике распространения лесов.

Ш. Результаты картографического анализа динамики распространения лесов

Анализ составленной серии карт четырнадцати эталонных участков и полученных по ним нартометрических данных при сопоставлении с другими картографическими и литературными материалами дал возможность определить особенности и причины происшедших изменений для кадцого эталонного участка.

КАРТА ДИНАМИКИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛЕСОВ МОРДОВСКОГО ЭТАЛОННОГО УЧАСТКА С 1 8 70 ПО 1 9 76 ГОД

СОХРАНИВШИЕСЯ ЛЕСА ПОЯВИВШИЕСЯ ЛЕСА СВЕДЕННЫЕ ЛЕСА БЕЗЛЕСНЫЕ ТЕРРИТОРИИ

О

Рис.2

-15-

КАРТА ДИНАМИКИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛЕСОВ ЦЕНТРАЛЬНО-ТАТАРСКОГО ЭТАЛОННОГО УЧАСТКА С 1800 П01981 ГОД.

0 10 20 30 40км

1

iVol СОХРАНИВШИЕСЯ С 1800г. ЛЕСА

®8 ПОЯВИВШИЕСЯ В ПЕРИОД С 1870 ПО 19S0 г. ЛЕСА

Ш ПОЯВИВШИЕСЯ В ПЕРИОД С 1950 ПО 1981 г.ЛЕСА

{==1 СВЕДЕННЫЕ В ПЕРИОД С 1800 ПО 1870г ЛЕСА

IIII1II1II СВЕДЕННЫЕ В ПЕРИОД С J 870 ПО 1950 г. ЛЕСА

ИШ СВЕДЕННЫЕ В ПЕРИОД С 1950 ПО 1981 г. ЛЕСА

Ш ЛЕСА.ПОЯВИВШИЕСЯ В ПЕРИОД С 1800 ПО 1870 г. И ЗАТЕМ ИСЧЕЗНУВШИЕ

ЁЗ БЕЗЛЕСНЫЕ ТЕРРИТОРИИ Рис.3

Полученные результаты (табл.1) свидетельствуют о том, что вопреки установившемуся мнению о повсеместном обезлесении, на самом деле процесс сведения лесов всегда сопровождается одновременным появлением новых лесных площадей. Сравнивая особенности динамики распространения лесов эталонных участков, расположенных в разных лесорастительннх провинциях, можно сказать, что в Скаадинавско-Русской провинции тенденция увеличения лесных площадей преобладает над обезлесением, а для Восточно-Русской провинции характерно преобладание сокращения лесных площадей над ех увеличением. Большинство эталонных участков, лежащих в пределах Евно-Русской провинции характеризуются малыми изменениями лесистости. В целом, по данным эталонных участков, общая площадь появившихся лесных массивов приблизительно равняется площади сведенных лесов. Однако необходимо отметить, что в пределах исследуемой территории лесовозобновление идет в основном за счёт вторичных мелколиственных пород, преобладающих на новых деоннх площадях, и в существенной мере замещающих хвойные на площадях сохранившихся лесов.

Подробный анализ причин, вызывавших сокращение и увеличение лесных площадей в пределах эталонных участков, позволил выявить наиболее масштабные из них, оказывающие определяющее влияние на изменение лесных площадей в пределах всей Европейской территории России. Ведущее место среди причин, вызывающих сокращение лесных площадей, занимает заготовка леса для промышленных нужд, а также расчистка лесов под пашню. Среди менее масштабных, но тоже широко распространенных причин обезлесения можно назвать: торфоразработки, промышленное строительство, непродуманную мелиорацию.

Основная причина появления новых лесных площадей - забра-

Таблица I

СООТНОШЕНИЕ 1Ш0ЩШ1 ЛЕСОВ И БЕЗЛЕСНЫХ ТЕРРИТОРИЯ И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ С 1870-х ГОДОВ ПО 1970-е ГОДУ (в процентах)

Эталонные Лесис- Лесис- Сохра- Появившие Сведен Безяео-

тость в тость в нившиеся ся леса ные с ные с участки 1870-х 1970-х с 1870-х на месте 1870-х 1870-х годах годах годов безлесных годов годов леса террито- леса террария 1870- тории _х годов_

I. Среднеевропейская лесорастительная провинция

I.Калининградский 21,0

22,0 18,0

4,0

3,0 75,0

П. Скандинавско-Русская лесорастительная провинция

2. Вологодский 67,0 65,0 55,0 10,0 12,0 23,0

3. Ленинградский 76,0 62,0 54,0 8,0 22,0 16,0

4. Новгородский 47,0 78,5 43,5 35,0 3,5 18,0

5. Московско-Окский 35,1 40,4 26,0 14,4 9,1 50,5

6. Брянский 47,8 51,6 22,7 18,9 15,1 33,3

Ш. Восточно-Русская лесорастительная провинция

7. Верхне-Кам-ский 71,4 84,4 83,4 1,0 12,0 3,6

8. Кировский 43,0 37,0 28,0 9,0 15,0 48,0

9. Удмуртский 56,0 53,0 33,0 20,0 23,0 24,0

10. Марийский 60,7 66,7 47,4 19,3 13,3 20,0

1У. Южно-Русская лесорастительная провинция

II. Ульяновский 23,0 37,0 21,0 16,0 2,0 61,0

12. Мордовский 34,2 33,0 27,0 6,0 7,2 59,8

13. Кузнецкий 14,0 21,5 19,0 2,5 5,0 73,5

У. Западно-Казахстанская лесорастительная провинция

14. Центрально-

Татарский 30,6 18,1 17,1 1,0 13,5 68,4

сывание ранее окультуренных земель, на месте которых вырастают леса. К нему приводит:

- снижение плотности сельского населения, что может быть связано с последствиями войн, репрессий, оттоком населения в крупные города и промышленные центры,

- исключение из сельскохозяйственного использования малоплодородных и истощенных земель,

- невозможность обработки мелкоконтурных полей, приуроченных к возвышенному и сильнорасчлененному рельефу, современными средствами механизации. В ряде случаев появление лесов вызвано изменениями гидроклиматических условий, к которым приводит строительство крупных водохранилищ.

Дополнительная статистическая" информация о лесистости Европейской России (по областям) за 1868, 1914 и 1978 годы (по Цветкову, 1957, и монографии "Лесной фонд СССР", 1978 г.) подтверждает вывода об особенностях изменения лесистости различных физико-географических районов Европейской России, сделанные на основе анализа эталонных участков и позволяет провести районирование ее территории в зависимости от основных причин, определяющих характер динамики распространения лесов. Выделено четыре типа районов (рис.4):

1. Районы уменьшения лесистости в связи с промышленными лесозаготовками. К ним относятся северные многолесные области, в которых начиная с 1868 г. шло интенсивное сокращение лесных площадей. И в настоящее время они служат основной базой лесной промышленности.

2. Районы сведения лесов в связи с расширением сельскохозяйственных площадей. К ним относятся малолесные лесостепные области с благоприятными природными условиями для развития сель-

КАРТА ДИНАМИКИ ЛЕСИСТОСТИ ЕВРОПЕЙСКОЙ РОССИИ С 1868ПО 1978г.

1-УМЕНЬШЕНИЯ ЛЕСИСТОСТИ В СВЯЗИ С ПРОМЫШЛЕННЫМИ

ЛЕСОЗАГОТОВКАМИ

2-СВЕДЕНИЯ ЛЕСОВ В СВЯЗИС РАСШИРЕНИЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙ-

СТВЕННЫХ ПЛОЩАДЕЙ

3-ПОЯВЛЕНИЯ ЛЕСОВ В СВЯЗИ СЗАБРАСЫВАНИЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПЛОЩАДЕЙ

4-СОВМЕСТНОГО ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ УВЕЛИЧЕНИЯ И УМЕНЬШЕНИЯ ЛЕСИСТОСТИ

ДИНАМИКА ЛЕСИСТОСТИ

ОБЛАСТИ,В КОТОРЫХ СНИЗИЛАСЬ ЛЕСИСТОСТЬ ОБЛАСТИ, В КОТОРЫХ ВОЗРОСЛА ЛЕСИСТОСТЬ

Рис.4

ского хозяйства в большинстве которых за исследуемый период сокращение лесных площадей незначительно преобладало над их увеличением.

3. Районы расширения лесных площадей в связи с забрасыванием сельскохозяйственных угодий. Это центральные, юго-западные и северо-западные районы Европейской России, лесистость которых сейчас больше, чем ПО лет назад. В период после 1914 года увеличение лесных площадей здесь устойчиво преобладало над обезлесением. Для этих районов характерно малоэффективное сельское хозяйство, вынуждающее большинство сельского населения искать ра-! боту в крупных городах. Это районы, население и хозяйство которых сильно пострадало в период Гражданской и Великой Отечественной войны, испытало на себе последствия голода и массовых репрессий.

4. Районы совместного действия Факторов уменьшения и увеличения лесистости. После 1914 года увеличение лесных площадей здесь преобладало над их сокращением, но это не позволило им достичь уровня лесистости 1868 года. В восточных частях Русской равнины таежная -$она дальше проникает на юг, чем в западных, и

в ее пределах ведутся активные лесозаготовки, которые сводят на нет изменения лесистости, связанные с появлением лесов на забрасываемых сельскохозяйственных землях.

Так как в основе выполненного нами районирования лежали данные о лесистости в пределах областей, границы между районами на приведенной схеме совпадают с административными, хотя между районами безусловно должны лежать природные рубежи. Очевидно, что первый район совпадает с подзонами северной и средней тайги, а второй с лесостепной зоной. Граница между западными районами с возросшей лесистостью и восточными с сократившейся лесистостью в

значительной мере совпадает с границей лесорастительных провинций (Скандинавско-русской и Востока Русской равнины).

В ходе выполненного исследования была предпринята попытка выявить влияние сведения лесов на почвенный покров. Первоначальное сопоставление космического снимка и карты динамики распространения лесов позволяет высказать предположение, что более светлый тон изображения свойственен почвам, недавно освободившимся из-под леса, а более темный -почвам, давно лишенным лесного покрова. Однако полевые и аэровизуальные наблюдения на территории Центрально-Татарского и Московско-Окского эталонного участка показали, что различия в тоне изображения почв на снимке объясняются естественными сменами почв, сформировавшихся в различных геоморфологических условиях. Полученные результаты подтверждают трудность изучения динамики почвенного покрова по космическим снимкам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе диссертационного исследования получены следующие новые результаты:

анализ опыта использования космической информации для изучения процессов обезлесения показал, что она используется для слежения за текущей динамикой лесов на основе картографирования изменений вегетационного индекса в глобальном масштабе и контроля за рубкой леса и лесовозобновлением на локальном уровне. В то зе время для представления масштабов антропогенной трансформации лесов необходимо исследовать их долговременную динамику за временной интервал, соизмеримый с периодом активного влияния человека на леса, т.е. за последние столетия;

- для проведения таких исследований предложено соединить достоверную и оперативную информацию космических снимков с ценной информацией картографических источников прошлого-, составляя на их основе карты динамики распространения лесов;

- в результате проведенного экспериментального исследования установлено, что'Специальная карта Европейской России"(1:420 ООО) И.А.Стрельояцкого является достоверным источником сведений о распределении лесных массивов;

- на основе проведенного иссл&дования установлено, что вопреки установившемуся мнению о повсеместном глобальном обезлесении, на Европейской территории России процесс сокращения лесных площадей в течение исследуемого периода сопровождался их одновременным появлением. По данным картометрического анализа эталонных участков доля сократившихся лесных площадей приблизительно равна доле появившихся;

- разработана методика составления карт динамики распространения лесов на (^сиове автоматизированной и визуально-инструментальной технологии. Первая основывается на использовании ЭВМ для приведения съемочных и картографических материалов к одному масштабу и проекции и предполагает использование снимков, полученных в зимний период времени. Приведение материалов к одному масштабу в рамках визуально-инструментальной технологии осуществляется фотопутем, а непосредственное их совмещонзе ведется йо отдельным участкам изображения. В зависимости от того, к масштабу какого из источников приводятся исходные материалы, возмогши два варианта технологической ц^пи, сущес-лзеннч влияющие но оперативность соз.'.ашш и результирующую детальность кппт /:::нл1.::п;:: распространен:!'! лесов;

- прьало::звц ;®а типа каст ,г.::::;:~лг/:!; реса^'~стпт.'емпл л'-о-т:

карты замещений для картографирования динамики распространения лесов за два срока наблюдений (100 лет) и серия разновременных карт для картографирования динамики распространения лесов за четыре срока наблюдений (200 лет), либо ее сочлененный вариант при условии однонаправленности процесса динамики распространения лесов;

- на основе анализа причин, определяющих характер динамики распространения лесов и особенностей изменения лесистости за последнее столетие, проведено районирование Европейской территории России. Установлено, что район сокращения лесных площадей в связи с промышленными лесозаготовками совпадает с подзоной северной и средней тайги, а район сокращения лесных площадей в связи с расширением сельскохозяйственных угодий - с лесостепной зоной. Граница между западными районами Европейской России, в которых лесистость возросла в связи с забрасыванием ранее окультуренных земель, и восточными,в которых лесистость сократилась, совпадает с границей между лесорастительными провинциями.

На защиту выносятся одедтоиие основные результаты:

- методика составления карт динамики распространения лесов на основе использования современных космических снимков и старых карт;

- составленные карты динамики распространения лесов для 14 эталонных участков, расположенных на Европейской территории России юнее северной границы шнотаезгной подзоны и характеризующих изменения лссных площадей при различных типах природных и хозяйственных условий;

- выявлены закономерности динамики распространения лесов: процесс сокращения лесных площадей компенсировался их одновременны!.' появление!« при преобладании тенденции сокращения лесов в се-ви'пои а^ о;«, тайге и тенденции увеличения лесных площадей в

центральных районах южной тайги и зоны смешанных и широколиственных лесов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

1. Картографирование почв залесенного района Приленского плато на основе эколого-индикационного анализа многозональных космических снимков // Тезисы докладов 1У Региональной научно-технической конференции по тематическому картографированию " Картография и экология Сибири", Иркутск, 1989, с.192-193 (соавтор -В.И.Кравцова).

2. Картографирование динамики распространения лесов по космическим снимкам и старым картам (на примере Центральной Татарии) // Исследование Земли из космоса, № 6, 1990, с.37-43 (соавторы - Ф.Ф.Бойко, В.И.Кравцова).

3. Использование космической инфорлации для изучения процессов антропогеавого обезлесения // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Аэрокосмический мониторинг таенных лесов", Красноярск, 1990, с.61-63 (соавтор - В.И.Кравцова).

4. Изучение по космическим снимкам динамики распространения лесов и почвенного покрова Центральной Татарии // Вестник Московского Университета, серия Ь, География, й 3, 1991, с.65-73 (соавторы - В.И.Кравцова, М.И. Герасимова).

5. Исследование динамики распространения лесов Русской

. равнины за период в 100 лет по космическим снимкам и старым картам (на примере эталонных участков) // Тезисы докладов конференции "Леса Русской равнины", Москва, 1933 (В печати).