Валерий Гохман, DATA+
Раздробленность и разобщенность территории в результате реализации проектов строительства объектов, площадных и, в особенности, протяженных, является существенным фактором ухудшения качества природной среды, неблагоприятного влияния на растительные и животные сообщества. Основными линейными объектами инфраструктуры, воздействующими на единый природный комплекс, являются автомагистрали, железные дороги, наземные трубопроводы, а также водные объекты. К другим важным факторам фрагментации природного каркаса территории можно отнести интенсивное сельское хозяйство, индустриализацию (промышленное производство) и урбанизацию (расширение и развитие городов).
Фрагментацию среды обитания можно определить как процесс дробления природных экосистем на более мелкие и более изолированные участки (фрагменты). Изоляция природных резерватов сопровождается угнетением популяций и гибелью животных на дорогах. Не менее важным аспектом является снижение безопасности дорожного движения и рост угроз жизни водителей и пассажиров. По мере усиления раздробленности природной среды представители дикой природы все в большей мере нуждаются в подходящих и безопасных местах в пределах естественных зон обитания. Кроме того, им необходимы экологические коридоры для общения с себе подобными.
Многие европейские страны осознали необходимость проведения исследований влияния создаваемой человеком инфраструктуры на биоразнообразие, практического использования результатов этих исследований в целях минимизации такого воздействия.
Объединение в ГИС данных и имитационных программ открывает широкие возможности для пространственного моделирования, позволяет анализировать сложившую ситуацию, загодя рассматривать различные сценарии изменения ландшафта и отображать их в 2D и 3D форматах.
Такие исследования ведутся, например, в Институте картографии и геоинформатики при Технологическом университете г. Хельсинки (www.hut.fi). Целью выполняемого здесь проекта «Планирование и отображение экологических сетей с помощью ГИС» является разработка и практическая проверка методики применения инструментов пространственного анализа для визуализации экологических барьеров, выявления и показа дополнительной связанной с ними информации. Поставленная задача решается с использованием средств ArcGIS и дополнительного модуля 3D Analyst.
Рис. 1. Модель по району города Ярвенпяа.
Создаваемые модели позволяют наглядно увидеть фрагментацию среды обитания, барьеры и «узкие места» в современных и планируемых на будущее ландшафтах. Примеры моделей на районы нескольких городов Финляндии приведены на рисунках. На них степень экологического воздействия барьеров показана цветом: от красного (высокая), через желтый и до зеленого (низкая), синим показаны водные объекты. 3D – модель, показывающая барьеры и представляемую ими угрозу по территории города Ярвенпяа, сопровождается рядом фотографий реальной ситуации в некоторых местах в пределах этого района (рис. 1). На рис. 2 вверху дано 2D представление экологических барьеров в городе Вянтаа. Как показано в нижней части этого рисунка, приписав барьерам соответствующие Z- значения, полученные в результате экспертной оценки, можно представить эту территорию в 3D виде. Аналогичное 3D представление экологического воздействия барьеров в городе Юваскула иллюстрирует рис. 3. В основу моделей положены генеральные планы или карты городов и карты дорожной сети.
Рис. 2. Два варианта представления данных по району города Вянтаа.
Рис. 3. Экологическая роль барьеров в городе Юваскула.
Качество модели и ее соответствие реальности определяется ресурсами программного обеспечения и аппаратных средств, а также объемом доступных данных. Маршруты и районы перемещения животных, а также барьеры не являются строго определенными территориями, которые можно точно измерить. Поэтому модель строится, исходя из общих посылок и предположений. Чтобы определить, что является труднопреодолимым препятствием или помехой для животных, обычно привлекается группа консультантов, которые дают свои экспертные оценки. На их основе барьерам приписываются определенные весовые значения, характеризующие ограничения для перемещения животных, связанные с типами землепользования и расположенными на местности хозяйственными структурами и объектами.
Визуализация функциональных пространственных взаимосвязей может также включать четвертое измерение. Одним из перспективных направлений таких исследований является анализ изменений экологических сетей во времени, например, в разные сезоны года.
Упрощая и, в то же время, обобщая реальную обстановку, эти модели могут помочь определить критически важные моменты процесса фрагментации территории. Они также могут помочь выявить пробелы в наших знаниях об экологии различных представителей дикой природы и найти ответы на вопросы, которые с трудом поддаются эмпирическому изучению.
Идентификация и визуализация изменений в передвижении животных, выявление структур и объектов, которые могут препятствовать таким перемещениям, являются первым шагом к планированию мер, позволяющих в той или иной мере сгладить последствия дефрагментации ландшафтов. В конечном итоге такие исследования призваны содействовать созданию полнофункциональных экологических коридоров или хотя бы коридоров устойчивости — меньших по размерам связей между ведущими природно-антропогенными составляющими ландшафта, соединяющих их в единую сеть. К ним можно отнести лесозащитные полосы, охранные полосы вдоль дорог, водоохранные зоны и другие преимущественно линейные структуры, демпфирующие антропогенные воздействия. По мнению ряда экологов, такие связи должны накладываться на общий фон деградированных территорий и создавать своеобразную пространственную инфраструктуру устойчивости. Результаты подобных разработок могут быть использованы для адаптации существующих транспортных систем под экологические требования. Они также должны быть напрямую интегрированы в процесс планирования экологической инфраструктуры ландшафта.
Подобные исследования важны для изучения влияния человеческой деятельности и создаваемой людьми хозяйственной инфраструктуры на биоразнообразие и стабильность природных сообществ, а также для принятия мер с целью минимизации этих эффектов. Карты и созданные на их основе трехмерные имитационные модели обеспечивают наглядное, привлекающее внимание общественности отображение общей картины состояния окружающей среды, способствуют повышению интереса людей, их более активному участию в обсуждении перспектив развития территорий. Результаты такой работы могут широко использоваться для адаптации проектов строительства, например дорожного, под экологические требования, для их интеграции и учета при планировании размещения новых объектов инфраструктуры.
