Моделирование экологического состояния антропогенных ландшафтов на основе космического геомониторинга

Abstract

Рассмотрены результаты использования космической информации дистанционного зондирования Земли на основе системных методов и моделей для исследования экологического состояния окружающей среды. Выполнена адаптация метода адаптивного баланса влияний (АВС-метода) на примере двух антропогенных ландшафтов, различных по структуре составляющих и состоянию развития. Детально описаны результаты моделирования экологического состояния урболандшафта территории г. Киева и прогнозирования качества воды Киевского водохранилища в зависимости от последующих изменений составляющих водно-болотного антропогенного ландшафта. В результате оценки возникших изменений за последние 20 лет на территории г. Киева построена модель, адекватно реагирующая на изменение состояния составляющих урболандшафта. По результатам прогнозирования состояния Киевского водохранилища АВС-методом получены прогнозные значения индекса сапробности на последующие 10 лет при стабильном протекании процессов зарастания водоема высшей водной растительностью. На примере водохранилища прослеживается обратный процесс трансформации антропогенно измененного аквального ландшафта рек Днепр и Припять в природный путем восстановления утраченных аквальных ландшафтных комплексов при отсутствии регуляторной деятельности человека после аварии на ЧАЭС.

Розглянуто результати використання космічної інформації дистанційного зондування Землі на основі системних методів і моделей для дослідження екологічного стану навколишнього середовища. Виконано адаптацію методу адаптивного балансу впливів (АВС-методу) на прикладі двох антропогенних ландшафтів, які відрізняються за структурою складових і станом їх розвитку. Детально описано результати моделювання екологічного стану міського урболандшафту території міста Києва та прогнозування якості води Київського водосховища залежно від послідовних змін складових його водно-болотного антропогенного ландшафту. В результаті оцінки змін, що виникли за останні 20 років на території м. Києва, побудовано модель, яка адекватно реагує на зміну стану складових урболандшафту. Так, збільшення площ зеленої зони приводить до значного поліпшення екологічного стану території міста, а підвищення техногенного навантаження і зростання території забудови, в свою чергу, спричинює погіршення. За результатами прогнозування стану Київського водосховища АВС-методом отримано прогнозні значення індексу сапробності на наступні десять років за стабільного перебігу процесів заростання водойми вищою водною рослинністю. На прикладі водосховища простежується зворотний процес трансформації антропогенно зміненого аквального ландшафту річок Дніпро і Прип’ять у природний через відновлення втрачених аквальних ландшафтних комплексів за відсутності регуляторної діяльності людини після аварії на ЧАЕС.

Purpose. The purpose of the article is to describe the results of using remotely sensed data based on system methods and models to assess and simulate the development of the ecological state of the environment. Adaptation of the method of adaptive balance of causes is done on the example of two anthropogenic landscapes that differ in the components structure. The authors present the results modeling of the ecological state of the urban landscape of the city of Kiev and the forecasting of the water quality of the Kiev reservoir, depending on the subsequent changes in the components of the wetland anthropogenic landscapes. Design/methodology/approach. The Adaptive Balance of Causes model (ABC-method) allows us to simulate and predict the development of complex systems and perform computation with all the modules, interacting each of which is in a state of dynamic equilibrium. The influence functions maintain the balance they connect this module with the other modules of the system. This technique consists in developing a conceptual model and creating a scheme of causal relations between system elements, from which permits to construct a system diagram of the model. Findings. Based on the result of the assessment of the changes of the last 20 years on the territory of Kiev, a model was built, which responds adequately to changes in the state of components of the urban landscape. Thus, the increase of green zones leads to a significant improvement in the ecological state of the city, and the increase of anthropogenic impact and construction expansion cause deterioration. Predicted values of the saprobity index of the Kiev reservoir based on a steady flow of processes of eutrophication of aquatic vegetation for the next ten years were obtained using the ABC method. An example is given of a reverse process of transformation of anthropogenically changed aquatic landscapes of the Pripyat and Dnipro river to the natural state, by restoring the lost aquatic landscapes in the absence of man's activity after the Chernobyl disaster. Practical value/implications. The proposed approach provides an opportunity not only to conduct a qualitatively new level of monitoring of the impact of landscape elements on the territory state, but also to predict changes in the ecological situation with minor errors and develop a sustainable management plan and public services.