На правах рукописи

УДК: 55(47+57)

Шурховецкий Антон Владимирович

ИНФОРМАЦИОННО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГЕОПАРКОВ (на примере Александровско-Балыклейского геопарка Волгоградской

области)

Специальность: 25.00.36 – геоэкология (науки о Земле)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата географических наук

Санкт-Петербург 2013

2

Работа выполнена на кафедре экологии и природопользования Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный университет» Научный руководитель:

Сергиенко Любовь Ивановна, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры природопользования Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волжский гуманитарный институт (филиал) Волгоградского государственного университета»

Официальные оппоненты:

Кочуров Борис Иванович, доктор географических наук, профессор, ведущий научный сотрудник Института географии РАН Анохин Владимир Михайлович, доктор географических наук, ведущий научный сотрудник Федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана имени академика И.С. Грамберга»

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н. Г. Столетовых» Защита состоится «___»__________ 2013 года в ___ часов на заседании

Совета Д 212.199.26 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук, созданного на базе Российского государственного педагогическом университете им. А.И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург наб. р. Мойки, 48, корпус 12, ауд. 21

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке

Российского государственного педагогического университета им. А.И. Герцена, 191186, Санкт-Петербург наб. р. Мойки, 48, корпус 5

Автореферат разослан «___»____________2013 г. Ученый секретарь Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций, кандидат педагогических наук, доцент И.П. Махова

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В качестве зримого достижения экологического мышления в ХХ в. можно считать осознание необходимости комплексного сохранения не только непосредственно живых организмов, но также и уникальных объектов «неживой» природы, которые выполняют сразу несколько функций: выступают как биотопы для соответствующих биоценозов, представляют культурную, эстетическую и научную ценность. Поэтому аналогично классическим заповедникам, национальным и природным паркам с 90-х гг. прошлого века во многих странах стали создавать особо охраняемые природные территории (ООПТ) для сохранения уникальных геологических объектов – геологические парки (геопарки).

В российском законодательстве данная категория ООПТ отсутствует, поэтому уникальные геологические объекты включаются в структуру существующих категорий. При этом бóльшая их часть охраняется в качестве памятников природы - единичных объектов, занимающих, как правило, незначительную территорию. В тоже время благодаря огромной площади, разнообразию форм рельефа и геологических условий Россия имеет все возможности для создания геопарков, не уступающих по научному и рекреационному потенциалу геопаркам Германии, Австрии, Греции, Франции, Англии, Португалии, Китая, Вьетнама, Японии и других стран.

Одной из причин, препятствующих созданию геопарков и других геологических ООПТ в России, а также порождающих серьезные проблемы в сохранении геологического наследия, является недостаток или отсутствие информации о статусе, границах, особенностях, уникальности особо охраняемых геологических объектов.

Для успешного решения проблемы информационного обеспечения функционирования существующих геологических ООПТ и проектирования новых предлагается использование геоинформационных систем, применяющихся во всём мире, в том числе, и для управления особо охраняемыми природными территориями.

Цель работы - разработка информационно-географического обеспечения проектирования геопарка как особо охраняемой природной территории (на примере Александровско-Балыклейского геопарка Волгоградской области).

Исходя из поставленной цели, были решены следующие задачи: 1. Рассмотреть теоретико-методологические подходы к выделению, учету и сохранности объектов геологического наследия в системе особо охраняемых природных территорий России и за рубежом; 2. Охарактеризовать систему ООПТ Волгоградской области и состояние геологических памятников природы; 3. Создать специализированную модель ГИС для оптимизации использования и сохранения геологических памятников природы Волгоградской области;

4

4. Обосновать возможность использования и реализации разработанной модели ГИС на примере проектируемого Александровско-Балыклейского геопарка.

Основные положения, выносимые на защиту. 1. Информационная основа ГИС проектируемого геопарка, включающая комплексные эколого-географические исследования природы, хозяйства, населения и истории, картографические материалы, космоснимки, литературные и архивные материалы и источники; 2. Алгоритм разработки ГИС проектируемого Александровско-Балыклейского геопарка, состоящий из следующих последовательно выполняемых операций: проведение полевых и камеральных исследований; разработка картографической основы; создание тематических слоёв и базы данных; разработка системы условных обозначений и элементов пользовательского интерфейса; 3. Предложенная ГИС проектируемого Александровско-Балыклейского геопарка как программно-технический и управленческий инструмент для оптимизации использования и сохранения геологических памятников природы Волгоградской области.

Научная новизна работы заключается в следующем: 1. Доказана необходимость создания и использования качественного информационного обеспечения деятельности ООПТ, основанного на использовании геоинформационных технологий, заключающегося в сборе, хранении и оперативной обработке необходимой для текущей и перспективной деятельности информации; 2. Разработан алгоритм создания ГИС проектируемого Александровско-Балыклейского геопарка, включающий ряд последовательно выполняемых процедур (этапов), имеющих одинаковое целевое назначение и обеспечивающие функционирование геоинформационной системы; 3. На основе комплексных эколого-географических исследований с использованием системы глобального позиционирования (GPS) уточнены границы и расширен список объектов, рекомендуемых к охране в проектируемом Александровско-Балыклейском геопарке; 4. Предложены для включения в состав проектируемого геопарка уникальные геологические разрезы, курганные погребения, места стоянок древних людей, родники, места особо ценных для науки находок, исторические объекты; 5. Создана специализированная ГИС для оптимизации использования и сохранения геологических памятников природы Волгоградской области и на примере проектируемого Александровско-Балыклейского геопарка показана её практическая реализация.

Объект исследования – геосистемы юго-востока Приволжской возвышенности, подверженные длительным систематическим воздействиям природных и антропогенных факторов.

5

Предмет исследования – концептуальные идеи разработки системы информационно-географического обеспечения сохранения территории геологического наследия.

Основными методами исследования являлись: полевые исследования с применением системы глобального позиционирования (GPS), камеральные, методы сравнительного анализа и обобщения, компьютерная обработка данных, метод картографического моделирования. Теоретическая значимость работы заключатся в разработке концептуальных идей информационно-географического обеспечения проектирования геопарков как особо охраняемых природных территорий. Предложенная методика создания специализированной геоинформационной системы может использоваться при проектировании других геологических ООПТ.

Практическая значимость работы: - вносится вклад в сохранение природного и культурного наследия, защиту окружающей природной среды; - решается проблема отсутствия на должном уровне информационной поддержки управления ООПТ; - предотвращаются потери информации при инвентаризации охраняемых объектов и реорганизации всей системы ООПТ; обеспечивается возможность овладеть полной информацией о состоянии геологических памятников природы в кратчайшие сроки для повышения эффективности мероприятий по их сохранению.

Полученные результаты могут быть использованы при проектировании геопарков в России; для повышения эффективности управления геологическими ООПТ; при проведении научных исследований поставленных на охрану территорий; для сбора, систематизации, и анализа собранных данных; при проведении мониторинга; для развития туризма путем составления широкого спектра рекламной продукции: карт, атласов, буклетов; для повышения уровня экологической культуры, путём создания информационного Интернет-ресурса, для экологического образования и воспитания.

Отдельные положения и результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе при преподавании дисциплин «Геология», «Геоинформационные системы», «Заповедное дело», и др. на кафедре природопользования ВГИ (филиала) ВолГУ (г. Волжский, Волгоградская область).

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на региональных, всероссийских и международных научно-практических конференциях: Всероссийской научной конференции «Научная сессия ВолГУ» (Волгоград, 2003-2008); VII Международной научной конференции «Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря» (Астрахань, 2004); Международной научно-практической конференции «Эколого-экономические проблемы экологической политики региона» (Волгоград, 2007,2008); Региональной научно-практической конференции «Проблемы модернизации

6

региона в исследованиях молодых ученых» (Волгоград, 2007-2009); Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные проекты в охране окружающей среды» (Тула, 2008); Международной научной конференции «Туризм и рекреация: инновации и ГИС технологии» (Астрахань, 2009); Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века» (Саратов, 2010) и др.

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации работы опубликовано 18 работ, в т.ч. 2 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК Минобразования и науки России.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 190 страницах машинописного текста и состоит из 3 глав, заключения, списка использованной литературы и приложений; содержит 9 таблиц, из них 4 в приложении, 51 рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обосновывается актуальность темы диссертационного исследования, определены объект, предмет, цель и основные задачи исследования, сформулированы защищаемые положения, обоснована научная новизна, а также теоретическая и практическая значимость результатов проведённого исследования.

В первой главе «Теоретико-методологические подходы к выделению,

учету и сохранности объектов геологического наследия в системе особо охраняемых природных территорий России и за рубежом» описывается история развития взглядов на охрану природы: от сохранения частных охотничьих угодий до понимания необходимости комплексного сохранения не только непосредственно живых организмов, но также и неживой природы – объектов геологического наследия. Приведён обзор осуществления охраны геологического наследия на различных уровнях: на мировом, федеральном и региональном, а также отдельно на примере Волгоградской области. При этом описаны различные подходы к его сохранению.

За рубежом с целью сохранения и изучения природного геологического наследия, а также для туризма и отдыха начиная с 90-х гг. прошлого века организуют геопарки - особый тип охраняемых природных территорий. Являясь основной категорией особо охраняемых природных территорий (ООПТ) во многих странах Европы и Азии, национальные парки постепенно получают статус геопарков и включаются в список ЮНЕСКО.

В российском законодательстве такая категории ООПТ как геопарк отсутствует, поэтому уникальные геологические объекты, включаются в структуру существующих категорий ООПТ, при этом большая часть особо охраняемых геологических объектов относится к категории памятников природы. Такой подход нельзя назвать удачным, так как существует ряд

7

проблем в терминологии, классификации, законодательной сфере, связанных как правило с недостатком или недостоверностью информации об их научной ценности, статусе, границах. Основные из них, а также пути их решения, можно сформулировать следующим образом: - односторонний подход при определении ценности территории – нужна комплексная оценка специалистами из разных областей знаний или сведение результатов всех исследований в единую базу данных; - отсутствие или недостаток информации об особенностях, уникальности объекта, условий пребывания на нём для широких слоёв населения – нужна организация открытого доступа к ней, выпуск соответствующих наглядных пособий, информационных бюллетеней; - проблемы при определении права собственности на территорию – нужна база данных собственников с указанием соответствующих нормативно-правовых актов (НПА), утверждающих право собственности, снабжённая картографическим материалом; - отсутствие чётких границ существующих ООПТ как на бумаге, так и на местности – необходимо обозначить чёткие границы в соответствии с площадью, прописанной в кадастре и обозначить их на местности, и установив информационные щиты; - отсутствие мониторинговых наблюдений за состоянием объектов, которые особенно важно проводить для палеонтологических памятников природы и объектов, расположенных вблизи карьеров, разработок, населённых пунктов и которым грозит разрушение; - недостаток информационной поддержки функционирования ООПТ, рекламы, необходимой для привлечения инвестиций; - необходимо развитие инфраструктуры не наносящее урона геологическим объектам; - у охраняющих органов должна быть однозначная информация о статусе объекта и об устанавливающих этот статус нормативно-правовых актах.

Решению этих проблем может способствовать использование геоинформационных систем, применяемых во всём мире и в России для оптимизации управления процессами, происходящими та той или иной территории.

Кроме того, применение ГИС на этапе проектирования позволит ускорить создание профильных геологических ООПТ, включая геопарки, что является перспективным направлением в сфере охраны геологического наследия России.

Наиболее перспективным для организации таких форм ООПТ как геопарк является юго-восток Приволжской возвышенности, где встречаются редкие для Русской равнины системы тектонических разрывных нарушений. Он интересен, прежде всего, наличием значительного количества палеонтологических памятников природы и классических геологических обнажений. Особенно ярко они выражены в границах Волгоградской области (Дубовский и Камышинский районы). Поэтому для создания модели ГИС и её апробации предлагается проводить исследования на данной территории.

8

Во второй главе «Характеристика территории Александровского-Балыклейской системы разломов. Уникальные культурно-исторические и геолого-палеонтологические особенности территории» даётся характеристика района исследования, его природные особенности и история изучения.

Территория Александровско-Балыклейской сети разломов к настоящему времени хорошо изучена, однако у учёных имеются разногласия относительно границ грабена и времени его образования. Ряд авторов называют Александровским грабеном территорию от станицы Суводской, до с. Белогорки и даже дальше на север, в то время как другие располагают его только к югу от Суводской, а остальную область называют Балыклейским грабеном. Мы в свою очередь разделяем последнюю точку зрения.

Изучением этого района в своё время занимались П.С. Паллас, Р.И. Мурчисон, К.М. Бэр, А.П. Павлов, А.Д. Архангельский, А.В. Павлов, Н.С. Шатский, Б.А. Можаровский, Е.В. Милановский, В.М. Кашлев. В 1953 г. сотрудники Института географии АН СССР Ю.А. Мещеряков, Г.В. Обедиентова, М.М. Шукевич проводили специальные исследования по геоморфологическому анализу разрывных нарушений Нижнего Поволжья с целью оценки неотектонической активности.

Как памятник природы, Александровский грабен был описан в 1982 г. ведущим специалистом по геоморфологии Волгоградской области В.А. Брылевым. С 1968 г. геолого-палеонтологические исследования в районе Александровско-Балыклейской сети разломов проводил А.А. Ярков, который предложил идею создания в этом районе провинциального парка. Среди уникальных объектов предложенного провинциального парка следует назвать памятники природы: «Александровский грабен», «Полунино», а также предложенные к постановке на учёт предполагаемые памятники природы «Караваи», «Балыклейский грабен», «Черный рынок», «Суводской Яр», Шиханы «Два Царя», «Суводской барак», «Расстригин», «Гора Лысая», «Чухонастовка» (рис.1).

В 1997 г. в рамках диссертационного исследования Н.О. Рябининой были разработаны ландшафтные, геоэкологические карты района. В 2007 г. А.В. Арестовым созданы объемные цифровые модели территории грабена.

С 2005 по 2010 гг. на территории Александровско-Балыклейской сети разломов проводились совместные с А.А. Ярковым палеонтологические и эколого-географические исследования, а также осуществлялся сбор материала с использованием системы глобального позиционирования (GPS) для получения точных координат расположения уникальных геологических объектов и их границ. По результатам проведённых исследований предлагается расширить список объектов, имеющих научное, культурное и эстетическое значение.

К таким объектам следует отнести показательные геологические разрезы, среди которых стоит отдельно выделить геологическое обнажение, находящееся в 3 километрах к западу от с. Липовка, а также в 2,5 километрах севернее с. Чухонастовка, где представлены все стратиграфические слои от альбского яруса до эоценового.

9

Рис. 1. Существующие и предполагаемые памятники природы и ландшафты в границах рассматриваемой территории: I - Ландшафт приволжских крутых сильноэродированных склонов; II – Ландшафт Волго-Балыклейских эродированных плато дизъюнктивной зоны Балыклейского грабена; III - Полунинско-пролейский дизъюнктивный ландшафт; IV – Балыклейский меловой ландшафт. 1 «Черный рынок»; 2. «Суводской Яр»; 3. «Александровский грабен»; 4. Шиханы «Два Царя»; 5. «Суводской барак»; 6. «Караваи»; 7. «Расстригин»; 8. «Полунино»; 9. Гора «Лысая»; 10. «Чухонастовка».

10

Кроме геологических разрезов к достопримечательностям проектируемого Александровско-Балыклейского геопарка следует отнести археологические и историко-культурные ценности: курганные погребения, места стоянок древних людей, станица Суводская и относящиеся к ней хутора. Исторический интерес представляют сохранившиеся фундаменты и труба кирпичного завода, построенного в устье Балыклейки в 1913г.

Среди природных объектов заслуживают внимания и охраны также родники, места особо ценных для науки находок и другие достопримечательности, например, Шихан, в районе с. Липовка, являющийся самой высокой точкой в этом районе (213м.).

Для проведения исследований нами использовались космические снимки и четыре топографические карты: «M-38-078 Ольховка», «M-38-079 Быково», «M-38-090 Горная Пролейка», «M-38-091 Балыклей», а также различные схемы. Так как, на исследуемой территории активно ведётся хозяйственная деятельность, то при изучении вопроса возможности организации новых ООПТ следует учитывать категорию земель и объекты, находящиеся на них. Для этого использовались: - схема границ муниципальных образований; - схема границ земель лесного фонда, особо охраняемых природных территорий, земель обороны и безопасности; - схема земель сельскохозяйственного назначения; - схема границ территорий объектов культурного наследия и границ зон с особыми условиями использований территории; - схема границ зон планируемого размещения объектов капитального строительства: производственная и социальная сфера, транспорт. - схема границ зон планируемого размещения объектов капитального строительства: электроснабжение; - схема границ зон планируемого размещения объектов капитального строительства: газоснабжение.

Таким образом, к настоящему времени была накоплена значительная информация о территории, и уникальных объектах, расположенных на ней и очень важно суметь эту информацию сохранить. Соответственно, информационную основу ГИС проектируемого геопарка составляют комплексные эколого-географические исследования природы, хозяйства, населения и истории, картографические материалы, космоснимки, литературные и архивные материалы и источники, что является первым защищаемым положением.

На следующем этапе основной предполагается систематизация пространственно координированных данных для удобного их отображения, анализа, распространения, утверждения и мониторинга конкретных границ охраняемых участков во избежание потерь информации и появления необходимости проведения повторных исследований.

11

В третьей главе «Концепция создания, принципы организации, цели и задачи геоинформационной системы проектируемого Александровско-Балыклейского геопарка» приводится история краткая история использования геоинформационных систем в природоохранной сфере, алгоритм создания ГИС и приводятся примеры по её использованию.

Появившись для управления лесными и земельными ресурсами, природные ГИС и сейчас занимают важное место наравне с другими видами - экономическими, социальными, транспортными. Вполне естественно их широкое внедрение в такую сферу как защита окружающей среды. Данное направление, в свою очередь также подразделяется на составляющие. Одним из компонентов в деле охраны природы является создание особо охраняемых природных территорий (ООПТ) для сохранения в первозданном виде нетронутых или слабоизменённых участков ландшафта имеющих значительную ценность.

За рубежом, в первую очередь США и странах западной Европы, их применение для управления ООПТ началось середины 80-х гг. XX в. Функционируют они в США, Канаде, Франции, Бельгии, и других странах. В странах СНГ использование геоинформационных систем в сфере охраны природы с недавнего времени активно развивается. В частности ГИС ООПТ начали разрабатываться сравнительно недавно. Однако, несмотря на все возникающие трудности, работа по внедрению ГИС-технологий в странах ближнего зарубежья всё же ведётся, например, в Белоруссии в Березинском биосферном заповеднике и национальном парке «Беловежская пуща».

В России внедрение ГИС-технологий в природоохранную деятельность также идёт быстрым темпом, и что особенно важно, что работы ведутся, в том числе, и на государственном уровне. Созданы федральные ГИС «Особо охраняемые территории», ГИС «Север», ГИС «Байкал» и другие. Как часть геоинформационной системы органов государственной власти, ГИС «Особо охраняемые природные территории» создаются во многих субъектах Российской Федерации. Созданы ГИС ООПТ Красноярского края, Иркутской, Муромской, Читинской, Пермской областей. ГИС успешно применяют для повышения эффективности управления во многих ООПТ России, направленных, в основном, на сохранение биоразнообразия, а потому созданных с учетом этой специфики. Разработке геоинформационных систем для управления территориями, на которых расположены интересные для науки геологические объекты, как правило, не уделяется должного внимания, либо данный аспект слабо выражен.

В Волгоградской области единой ГИС для всех ООПТ не создано, хотя некоторые работы в этом направлении велись. Поэтому использование ГИС-технологий представлено лишь в отдельных ООПТ, например, ГИС «Волго-Ахтубинская пойма». В тоже время в этом регионе расположен целый комплекс уникальных геологических объектов, на примере которого возможна разработка ГИС, специализированной для охраны геологического наследия.

12

В этой же главе последовательно описана методика создания ГИС для геологических особо охраняемых природных территорий, на примере проектируемого Александровско-Балыклейского геопарка, обоснованы последовательность и содержание ее этапов, состав и методы составления тематических карт.

Целью работы является создание такой ГИС, которую можно применять в различных сферах: для оптимизации управления ООПТ, для осуществления научных исследований, а также образовательно-воспитательной сфере, для развития туризма. Поэтому выделяются следующие задачи, которые предстоит решить при её разработке: 1. ГИС должна создаваться в общепринятой международной системе координат; 2. информация, которая содержится в атрибутивных таблицах, должна, во-первых, соответствовать Правилам ведения государственного кадастра особо охраняемых природных территорий, а во-вторых, максимально полно отражать уникальность, богатство данной территории, и при этом для каждой категории пользователей следует определить объём доступной информации; 3. необходимо корректно обозначить границы особо охраняемых геологических объектов; 4. условные обозначения должны быть «интуитивно понятны».

Разработка картографической основы. Для визуальной проверки точности добавления объектов в ГИС, анализа

пространственных данных, а также во избежание ошибочного нанесения информации и для дальнейшего использования при создании компоновок предлагается использовать растровую карту местности. Для этого было произведено объединение карт «M-38-078 Ольховка», «M-38-079 Быково», «M-38-090 Горная Пролейка», «M-38-091 Балыклей».

При этом растровая карта должна быть привязана к международной системе координат. В работе использовалась международная система координат WGS-84, так как она является наиболее распространённой и применяется для обработки спутниковых измерений GPS.

Предлагается также использовать координатную сетку на базе поперечной проекции Меркатора - UTM (Universal Transverse Mercator). Такие координаты показывают отклонение в метрах от экватора и нулевого меридиана. Координаты UTM удобно использовать, если объект исследования находится целиком в одной из зон. Вся система разломов полностью расположена в зоне U38, а потому использование этой сетки вполне оправдано. Так как координаты выражаются в метрах, то упрощается подсчет пространственных характеристик объектов, например, площади ООПТ.

Помимо растровой карты в ГИС включён также привязанный космический снимок, импортированный из программы Google Earth в ArcView GIS 3.2. Благодаря этому снимку, в частности, можно точно обозначить

13

границы Александровско-Балыклейской системы разломов и конкретных памятников природы.

При обозначении границ необходимо учитывать следующие особенности. Во-первых, необходим так называемый «геосистемный» подход в

противоположность к существующему сегодня «биоцентрическому», когда охраняется только ареал распространения какого-либо вида. Предлагается проводить границу по границе распространения сети разломов, таким образом охватив всю геосистему в целом. В том случае, если дистанционными методами мы чётко определить границу не можем, то предлагается в процессе полевых исследований оконтуривать интересующий нас участок с помощью GPS-навигатора. В частности нами использовался GPS-навигатор Etrex Legend C фирмы Garmin, точность определения координат которого, в идеальном случае, составляет три метра, а в худшем из допустимых – пять метров.

Во-вторых, при отображении границ конкретных участков, необходимо учитывать, что точное их указание в общедоступных бумажных и электронных формах — на картах, в буклетах, на Интернет-сайтах может негативно сказаться на состоянии природных объектов. Это справедливо в том случае, если на интересующем участке встречаются скопления костей мозазавров и плезиозавров, зубов акул, или, например, месторождения полудрагоценных камней, а для объектов живой природы — ареалы обитания исчезающих видов животных и растений, которые могут сильно пострадать при массовом посещении. В то же время природоохранные организации должны иметь точные сведения об их истинном расположении. Решается данная проблема разделением доступности информации для разных категорий пользователей в процессе создания тематических слоёв и базы данных.

Создание тематических слоёв и базы данных. Персональная характеристика каждого из охраняемых объектов хранится

в атрибутивной таблице, а также в дополнительных текстовых и графических файлах. Сложность состоит в том, что при её внесении мы должны учитывать специфику исследуемых объектов. Необходимо использовать такой подход к организации информации, чтобы максимально полно раскрыть их уникальность.

При составлении базы данных за основу были взяты нормативные документы, регламентирующие ведение кадастра ООПТ (Административный регламент Федеральной службы по надзору в сфере природопользования по исполнению государственной функции по ведению государственного кадастра особо охраняемых природных территорий федерального значения), проектная документация (Проект на проведение тематической работы «Ревизионное обследование и паспортизация геологических памятников природы на территории Волгоградской области» Гос. Рег. № 66-00 22/1, Волгоград, 2000 г.) научные работы (Д.А. Рубман и др.).

Путём объединения требований к описанию особо охраняемых геологических объектов были составлены электронные таблицы. В связи с тем, что для каждой категории пользователей следует определить объём доступной

14

информации, предлагается создание двух тематических слоёв и соответствующих им атрибутивных таблиц.

Первая тема содержит точечные объекты, а соответствующая ей атрибутивная таблица (краткая) включает следующую информацию, доступную широкому кругу пользователей, например, в рамках учебно-воспитательного процесса или в туристической сфере: - тип пространственных данных (точечный); - название объекта; - тип объекта (геолого-геоморфологический; палеонтологический; геолого-палеонтологический; скульптурно-палеонтологический); - широта (UTM), м; - долгота (UTM), м; - легенды (легенды, народные предания об объектах и связанные с ним исторические события); - режим охраны, охранные зоны (конкретные мероприятия по сохранению и охране объекта); - Hot link (ссылка на расположение графического файла - «визитной карточки», содержащей литературные и другие источники дополнительных сведений об объекте).

Вторая тема содержит интересующие нас объекты в виде полигонов, а атрибутивная таблица (полная) - полную информацию для управления территорией, включая содержимое первой таблицы: - тип пространственных данных (полигональный); - название объекта; - ценность объекта (экологическая, научная, просветительская, рекреационная, экономическая, историческая и культурная); - ранг объекта (глобальный, национальный, региональный, локальный); - обоснования статуса охраны, НПА; - административное положение; - ведомственная принадлежность; - географическая привязка; - широта, (градусы / минуты); - долгота, (градусы / минуты); - высота над уровнем моря, м; - площадь, м2; - периметр, м; - тектоническая привязка; - современное состояние территории (степень её сохранности, угрозы сохраняющимся в естественном состоянии, разрушаемым в настоящее время, повреждённым (ранее частично уничтоженным, но в настоящее время не деградирующим) и разрушенным частично или полностью); - дата последнего обследования; - направленность работ (работы, проводившиеся при последнем обследовании);

15

- организация, которой может быть поручена охрана объекта и его научный куратор, информация о лицах и организациях, которые могут быть привлечены в качестве экспертов для оценки ситуации на ООПТ и вокруг неё; - Hot_link (путь к файлу с текстовым описанием, детальной геологической характеристикой объекта).

Помимо тем и соответствующих им атрибутивных таблиц, хранящих информацию о конкретных предполагаемых и существующих памятниках природы, в состав базы данных мы включили и другие, путём перевода графической информации в векторный формат. Сводный состав базы данных ГИС, представлен ниже виде таблицы (табл. 1).

Таблица 1 - Состав базы данных ГИС Александровско-Балыклейского геопарка.

Кроме перечисленных составляющих, возможно также добавление

дополнительной базы данных, содержащей полную характеристику местонахождений палеонтологических остатков для дальнейшего использования ее в научных целях, например для построения палеогеографических реконструкций, для обоснования необходимости охраны данного участка и т.д.

Включение всех вышеописанных объектов в ГИС позволяет раскрыть всё богатство территории и использовать ГИС в различных сферах (рис. 2).

Тематический блок Название карты

Геологический

Геологические памятники природы (точечные) Геологические памятники природы (полигональные) Геологические разрезы Рельеф Места особо ценных находок Достопримечательности (геологические)

Гидрографическая сеть

Водотоки Реки Озёра Водохранилище Родники

Административно-хозяйственный

Населённые пункты Дороги Триангуляционные пункты

Историко-Археологический

Курганы Стоянки древних людей Достопримечательности (исторические)

16

Рис. 2. Отображение тематических слоёв ГИС в программе ArcView 3.2

Разработка системы условных обозначений и элементов пользовательского интерфейса.

Предлагается использовать собственную систему условных обозначений геологических памятников природы различных типов (табл. 2) и геологических разрезов. При этом цвет значка геологического разреза соответствует возрасту пород согласно стратиграфической шкале.

Таблица 2 - Условные обозначения памятников природы

символ тип памятника природы

палеонтологический

геолого-геоморфологический

геолого-палеонтологический

скульптурно-палеонтологический

Кроме системы условных обозначений была функционально

усовершенствована программа, путём написания соответствующих скриптов на языке Avenue.

Первая добавленная функция заключается в отображении диалогового окна при нажатии соответствующей кнопки. В нём мы можем выбрать любую тему и просмотреть информацию из атрибутивной таблицы. При этом объекты выбранной темы будут выделены жёлтым цветом в окне вида. После просмотра следует нажать кнопку «очистить список» и после этого можно выбирать

17

другую тему для просмотра. Таким образом, упрощается процедура отображения информации.

Вторая функция заключается в том, что при нажатии другой кнопки отображается диалоговое окно выбора темы для редактирования. Что также упрощает работу с программой и ускоряет процесс занесения новых данных.

Таким образом, описанные выше действия по созданию ГИС позволяют сформулировать второе защищаемое положение о том, что алгоритм разработки ГИС проектируемого Александровско-Балыклейского геопарка включает следующую последовательность проводимых операций:

a. Проведение полевых и камеральных исследований; b. Разработка картографической основы; c. Создание тематических слоёв и базы данных; d. Разработка системы условных обозначений и элементов

пользовательского интерфейса. Полученные результаты могут быть использованы для инвентаризации

особо охраняемых геологических объектов и других достопримечательностей территории, которые в настоящее время ещё не поставлены на охрану. В перспективе созданная ГИС, возможно, упростит создание здесь геопарка и управление им.

Удобство использования ГИС для утверждения и будущего управления ООПТ заключается в возможности иметь под рукой всю информацию об интересующем нас объекте, которую можно выразить в виде текста, карты, таблицы, диаграммы, а также выполнение определённых задач. Например, с помощью встроенных функций мы можем определить расположение водоохранных зон и зон разной степени охраны вокруг памятников природы.

Другим примером является осуществление функционального зонирования территории. С целью выявления возможных ограничений для организации геопарка, а так же для выделения функциональных зон было проведено наложение границ парка на следующие картосхемы перечисленные ранее.

На основании проведенного наложения разнообразных схем территориального планирования Волгоградской области и выделения границ геопарка предполагается разделение территории парка на следующие функциональные зоны:

1)хозяйственная; а) агрохозяйственная зона; б) административно-хозяйственная зона; 2) природоохранная зона; а) особо охраняемая территория; б) территория с ограниченной хозяйственной деятельностью; 3) рекреационная зона.

18

Использование ГИС расширит возможности проведения научных исследований поставленных на охрану территорий. С помощью цифровой модели рельефа, полученной при оцифровке топографической карты, мы можем проводить моделирование природных процессов. Например, используя условную линию уровня моря, смоделировать историю затопления или наоборот установление континентального режима развития.

Так, зная, что в районе горы Лысой была прибрежная зона, можно в цифровой модели рельефа отобразить уровень Хвалынского моря на той же высоте и получить представление о площади затопления того времени. А также отслеживать её изменение с регрессией моря. Однако нужно учитывать, что рельеф этой территории претерпел изменения, в виду того, что подвижки по сбросам ещё продолжались, а возможно и продолжаются до сих пор.

После создания ГИС появляется возможность для осуществления мониторинга. Обычно геологические объекты не претерпевают существенных изменений в течение длительного времени. Но ряде случаев отслеживать происходящие процессы все же необходимо. Как правило, это связано с антропогенным воздействием, проявляющимся в разработке полезных ископаемых, создании водохранилищ, размещении дачных участков и объектов сельского хозяйства, деятельности так называемых «черных палеонтологов».

Созданные средствами ArcView компоновки могут быть основой для изготовления широкого спектра рекламной продукции: буклетов, карт, схем, тематических Интернет-сайтов с целью развития туризма.

А создание на основе разработанной ГИС информационного Интернет-ресурса, для экологического образования и воспитания с опубликованным на нём тематическими картами территории, способен наглядно и подробно рассказать всем желающим, какие природные богатства хранит родной край и почему так важно их сохранить.

Показанные примеры использования созданной геоинформационной системы позволяют сформулировать третье защищаемое положение о том, что разработанная ГИС проектируемого Александровско-Балыклейского геопарка является программно-техническим и управленческим инструментом для оптимизации использования и сохранения геологических памятников природы Волгоградской области.

В заключении приведены основные выводы и результаты, полученные в

ходе проделанной работы, которые сводятся к следующему: 1. В России основная часть геологических особо охраняемых природных

территорий имеет статус геологических памятников природы, однако такой подход нельзя назвать удачным, так как существует ряд проблем в терминологии, классификации, законодательной сфере. Среди них: односторонний подход при определении ценности территории; разрозненность или противоречивость информации об охранном статусе объекта; отсутствие чётких границ существующих ООПТ как на бумаге, так и на местности; проблемы при определении права собственности на

19

территорию; отсутствие мониторинговых наблюдений за состоянием объектов; отсутствие или недостаток информации об особенностях, уникальности объекта, условий пребывания на нём для широких слоёв населения; отсутствие необходимой инфраструктуры; недостаток информационной поддержки функционирования ООПТ, рекламы, необходимой для привлечения инвестиций.

2. В Волгоградской области состояние охраны геологических особо охраняемых природных территорий нельзя назвать удовлетворительным в связи с происходящей реорганизацией системы ООПТ и, в частности, памятников природы. Из девяти существовавших в 1993 году геологических памятников природы, в 2013 году лишь четыре имеют официальный статус. Ещё пять находятся в списке потенциально охраняемых для проведения дополнительных исследований и сбора информации.

3. Одним из путей совершенствования существующей системы охраны объектов геологического наследия, на наш взгляд, является развитие информационного обеспечения их функционирования, а также создание геопарков, представляющих собой особый тип охраняемых природных территорий, успешно используемых во всём мире.

4. Проведённые комплексные эколого-географические исследования с использованием системы глобального позиционирования (GPS) позволили расширить список объектов, рекомендуемых к охране в проектируемом Александровско-Балыклейском геопарке с включением в него показательных геологических разрезов, курганных погребений, мест стоянок древних людей, родников, мест особо ценных для науки находок, исторических объектов.

5. Разработанный алгоритм создания геоинформационной системы для геологических ООПТ, удовлетворяет следующим требованиям: - ГИС должна создаваться в международной системе координат; - информация, которая содержится в атрибутивных таблицах, должна

соответствовать Правилам ведения государственного кадастра особо охраняемых природных территорий и максимально полно отражать уникальность, богатство данной территории, и при этом для каждой категории пользователей следует определить объём доступной информации;

- особенно важно корректно обозначить границы геологических ООПТ; - условные обозначения должны быть «интуитивно понятны».

6. Созданная специализированная ГИС проектируемого «Александровско-Балыклейского» геопарка может быть использована для создания на данной территории геологической ООПТ; для повышения эффективности управления геологическими ООПТ; при проведении научных исследований поставленных на охрану территорий, для сбора,

20

систематизации, и анализа собранных данных; при проведении мониторинга; для развития туризма путем составления широкого спектра рекламной продукции: карт, атласов, буклетов; для повышения уровня экологической культуры, путём создания информационного Интернет-ресурса, а также для развития экологического образования и воспитания.

Основное содержание диссертации отражено в следующих

опубликованных работах: 1. Шурховецкий, А.В. Особенности геоинформационного обеспечения

геобиосистемных ООПТ / А.А. Ярков, А.В. Шурховецкий // Естественные и технические науки. – 2008. – № 4 (36). – С. 230 – 238 (0,6/0,3 п.л.).

2. Шурховецкий, А.В. Применение геоинформационных систем для информационного обеспечения функционирования геологических особо охраняемых природных территорий // А.В. Шурховецкий // Экология урбанизированных территорий. – 2011. – № 1. – С. 34 – 39 (0,4 п.л.).

3. Шурховецкий, А.В. Применение ГИС для особо охраняемых природных территорий / А.А. Ярков, А.В. Шурховецкий // Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности и экологии : Всероссийская научн. техн. конф. – Тула : Изд-во ТулГУ, 2007. – С. 82–83 (0,1/0,05 п.л.).

4. Шурховецкий, А.В. Актуальность создания ГИС особо охраняемых природных территорий Волгоградской области / А.А. Ярков. А.В. Шурховецкий // Современные проблемы экологии и безопасности : Третья Всероссийская научно-техническая Интернет-конференция : сб. матер. конф. – Тула : изд-во ТулГУ, 2007. – С. 252–253 (0,1/0,05 п.л.).

5. Шурховецкий, А.В. Актуальность создания ГИС географо-палеонтологических памятников природы / А.В. Шурховецкий // Экологические и экономические составляющие устойчивого развития региона : материалы круглого стола. – Волгоград : Изд-во ВолГУ, 2008. – С. 109–111 (0,1 п.л.).

6. Шурховецкий, А.В. Возможности ГИС-технологий в управлении особо охраняемыми природными территориями / А.В. Шурховецкий // XIV межвузовская научно-практическая конференция молодых ученых и студентов. – Волгоград : Волгоградское научное издательство, 2008. – С. 100 –101 (0,1 п.л.).

7. Шурховецкий, А.В. Применение ГИС-технологий для информационного обеспечения географо-геологических ООПТ (на примере Волгоградской области) / А.А. Ярков, А.В. Шурховецкий // Инновационные проекты в охране окружающей среды : доклады Всероссийской науч.-техн. конф. – Тула : Изд-во ТулГУ, 2008. – С. 260–269 (0,6/0,3 п.л.).

8. Шурховецкий, А.В. Перспективность создания ГИС для географо-

21

геологических памятников природы (на примере Волгоградской области) / А.В. Шурховецкий // Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах : материалы III Международной научной конференции. – М.-Белгород : ИПЦ «ПОЛИТЕРРА», 2008. – В 3. ч. – Ч. 3. – С. 85–87 (0,2 п.л.).

9. Шурховецкий, А.В. Преимущества использования ГИС для охраны геологического наследия / А.В. Шурховецкий // Приоритетные направления развития науки и технологий : доклады всероссийской научн.-техн. конференции. – Тула : Изд-во ТулГУ, 2008. – С. 20–21 (0,1 п.л.).

10. Шурховецкий, А.В. Особенности разработки ГИС для геобиосистемных ООПТ / А.В. Шурховецкий // Эколого-экономические оценки регионального развития : материалы круглого стола. – Волгоград : Изд-во ВолГУ, 2009. – С. 196–199 (0,2 п.л.).

11. Шурховецкий, А.В. // Применение ГИС для организации геопарков и сохранения геологического наследия /А.В. Шурховецкий // Туризм и рекреация : инновации и ГИС-технологии : материалы II Международной научно-практической конференции. – Астрахань : Изд. дом «Астраханский университет», 2009. – С. 45–47 (0,1 п.л.).

12. Шурховецкий, А.В. Особенности создания ГИС для информационного обеспечения геобиосистемных ООПТ / А.В. Шурховецкий // Современные проблемы экологии : докл. Всероссийской научн.-техн. конф. – М. – Тула : Изд-во «Инновационные технологии», 2009. – С. 8–9 (0,05 п.л.).

13. Шурховецкий, А.В. Особенности создания ГИС для геобиосистемных ООПТ / А.В. Шурховецкий // Проблемы модернизации региона в исследованиях молодых ученых : материалы V Межрегион. науч.-практ. Конференции. – Волгоград : Изд-во Волгу, 2009. – С. 134-137 (0,1 п.л.).

14. Шурховецкий, А.В. Применение геоинформационных систем для информационного обеспечения функционирования особо охраняемых геологических объектов / А.В. Шурховецкий // Экология России : на пути к инновациям : межвуз. сборник научных трудов. Вып. 1. – Астрахань : Изд. дом «Астраханский университет», 2009. – С. 80-83 (0,1 п.л.).

15. Шурховецкий, А.В. Применение геоинформационных систем для решения проблемы информационного обеспечения особо охраняемых геологических объектов / А.В. Шурховецкий // Эколого-экономические проблемы Южного макрорегиона : материалы круглого стола.– Волгоград : Изд-во ВолГУ, 2010. – С. 116–119 (0,17 п.л.).

16. Шурховецкий, А.В. Применение геоинформационных систем для сохранения объектов геологического наследия / А.В. Шурховецкий // Геологи XXI века : материалы XI Всероссийской науч. конф. студентов, аспирантов и молодых специалистов. – Саратов : Изд-во СОЕАГО, 2010. – С. 65–66 (0,1 п.л.).

17. Шурховецкий, А.В. Применение ГИС для развития геологического и

22

палеонтологического туризма / А.В. Шурховецкий // Туризм и рекреация : инновации и ГИС-технологии : материалы III Международной науч.-практ. конференции. – Астрахань : Издатель : Сорокин Роман Васильевич, 2010. – С. 86–88 (0,1 п.л.).

18. Шурховецкий, А.В. Применение геоинформационных систем для охраны объектов геологического наследия Волгоградской области // Проблемы охраны производственной и окружающей среды : сборник материалов и научных трудов инженеров-экологов. Вып. 4 / М-во образования и науки Росс. Федерации ; Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т ; Союз предприятий и организаций, обеспечивающих рациональное использование природных ресурсов и защиту окружающей среды «Экосфера» ; Российский союз научных инженерных общественных организаций Волгоградское областное отделение ; сост В.Н. Азаров. Волг. : ВолгГАСУ, 2012. – C.105-109 (0,3 п.л.)