Моделирование в картографии - Тикунов В.C.
ISBN 5-211-03346-9
Скачать (прямая ссылка):
Состав, размещение и чередование культур во многом характеризуют степень влияния сельского хозяйства на природную среду. Способы возделывания сельскохозяйственных культур (культуры пропашные, сплошного сева) определяют, насколько не защищена поверхность почвы и может быть подвергнута водной и ветровой эрозии. Это один из первостепенных факторов влияния сельского хозяйства на природную среду в западной интенсивно земледель-чески освоенной части Калмыкии. Поэтому одним из показателей был коэффициент эрозионной опасности сельскохозяйственных культур, который рассчитывался для каждого пахотного угодья, а потом оценивался с экологической точки зрения по методике, описанной в работе (Жаркова, Ларионов, 1986). Вторым значащим фактором
93
является внесение удобрений — азотных и фосфорных (калий здесь не применяется), используемых для компенсации вынесенных эрозионными процессами и культурными растениями питательных веществ. С ними связана проблема загрязнения окружающей среды и продукции земледелия прежде всего нитратами, которые, попадая в организм человека, образуют высокотоксичные вещества. Применение фосфорных удобрений приводит к накоплению в почвах других элементов (фтора, стронция, урана).
Практикующиеся в восточной части Калмыкии системы животноводства таковы, что пастбища подвергаются дигрессии. В результате ухудшаются почвозащитные свойства, что приводит к развитию эрозионных процессов. Поэтому для интегральной экологической оценки использовался показатель пастбищной нагрузки, который также предварительно оценивался с экологической точки зрения. Этот показатель рассчитывался по методике определения экологически допустимых пастбищных нагрузок (Копыл, 1987). Расчеты производились для различных видов выпасаемого скота (овец и крупного рогатого), для пастбищ различных стадий дигрессии, отличающихся как урожайностью, так и качеством кормов. Экологически допустимые нагрузки сравнивались с фактическими. Это соотношение и применялось для расчета интегральной экологической оценки. Усугубляет экологическое состояние природной среды также и ряд природных факторов — активно протекающие здесь засоление и дефляция. Другие факторы, касающиеся системы земледелия, например применение пестицидов, в данном регионе несущественны.
Все вышеохарактеризованные показатели на первом этапе работы рассматривались как равнозначные, без учета степени их влияния на конечный показатель интегральной оценки, которую можно задать системой "весов" в процессе классификации. Для машинной обработки показатели считывались с исходных карт по сетке, размер ячеек которой изменялся в зависимости от пространственной однородности исходных данных. Методика построения таких сетей хорошо разработана и известна под названием квадратомического дерева Mark, Lauzon, 1984; Samet et al., 1986; Samet, 1990; и др.). Так, вначале вся исследуемая территория на исходной карте была разбита на крупные квадраты, которые рекурсивно подразделяются на более мелкие ячейки до тех пор, пока каждая из них не будет содержать однородные данные. Все показатели для последующих математических расчетов приводились к данной сетке. Количество ячеек оказалось равным 1018.
94
Для получения интегральных оценок уровней влияния сельского хозяйства на окружающую среду использовался описанный выше оценочный алгоритм. Путем сравнения показателей всех ячеек с условной единицей, характеризуемой значениями х, произведено ранжирование ячеек по уровню сельскохозяйственного воздействия. Ранжировка осуществлялась с использованием евклидовых расстояний как меры близости ячеек к условной единице, имеющей наихудшие значения (х) по всему комплексу показателей. После вычисления евклидовых расстояний их значения относились к центрам соответствующих ячеек, и по этим значениям интерполировались изолинии. С точки зрения содержания полученную систему изолиний можно трактовать как "рельеф" условной поверхности, отображающей пространственную вариацию сельскохозяйственного воздействия на окружающую среду. Содержательный анализ созданной карты привел нас к выводу о ее неудовлетворительности, что выражалось в размытости и нечеткости картины воздействий сельского хозяйства на природную среду в восточной и западной частях Калмыкии. Объяснить это можно тем, что расчеты для столь различных территорий, для которых значимость разных показателей не одинакова, видимо, следует вести раздельно. Так, для западной зем-ледельчески освоенной зоны прежде всего важны коэффициент эрозионной опасности сельскохозяйственных культур и количество внесенных удобрений. В восточной зоне, где профилирует животноводство, определяющими показателями являются нагрузки на пастбища и засоление.
Поэтому для продолжения эксперимента использовалось выделение однородных в оценочном отношении групп ячеек. Оказалось, что все три использованные нами модификации алгоритма одинаково точно отделяют западную часть Калмыкии от восточной. Более того, замена евклидовых расстояний на другие меры сходства приводит к такому же образованию четкого рубежа, а вот внутри выделяемых двух частей картина лишь ухудшается, поэтому во всех последующих расчетах нами использовались евклидовы расстояния. Основной же вывод, который был сделан после этого этапа работ, заключался в необходимости разделения в последующих расчетах территории Калмыкии на две части, по четко выделяемому рубежу, что в дальнейшем себя полностью оправдало, т.е. было произведено как бы предварительное районирование территории, с последующими вычислениями для двух частей порознь.
