Інформаційно-аналітичні технології дослідження озер Шацького НПП

Першочерговими завданнями Шацького національного природного парку (НПП) є збереження озерно-лісового комплексу Шацького приозер'я та розвиток його рекреаційного використання.

Третє десятиріччя функціонування Шацького НПП відзначається активізацією рекреаційних навантажень на озера і прилеглі території, тому застосування інформаційних технологій для оцінки еколого-відновлювального потенціалу водних екосистем та управління природокористуванням у Шацькому НПП [1] є актуальним.

 

 

Важливість належного інформаційного забезпечення управління Шацьким національним природним парком особливо зросла у зв’язку з Рішенням ЮНЕСКО від 30.04.2002 року про включення Шацького НПП та прилеглих до нього територій Транскордонного екологічного коридору у світову мережу заповідників біосфери, зокрема у складі Транскордонного біосферного резервату „Західне Полісся” (Україна, Польща, Білорусія).

Вітчизняний і зарубіжний досвід функціонування природо-заповідних територій показує, що завдання їх збереження і відновлення доцільно реалізувати при застосуванні сучасних інформаційних технологій. Серед технологій екологічного спрямування виділяють: ДЗЗ/ГІС технології, комплексний моніторинг екосистем на основі інформаційноємних екологічних індикаторів, формування комп’ютерних баз даних, технології обробки результатів дистанційного зондування та інші. Цифрові технології обробки космознімків забезпечують необхідною інформацією аналіз екологічної ситуації.

Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України постійно бере активну участь у виконанні низки національних і регіональних програм інформатизації органів державної влади. При цьому накопичений значний практичний досвід розробки і використання сучасних інформаційних технологій збору, обробки і тематичної інтерпретації природоресурсних даних і знань, створення спеціалізованих баз даних і інформаційно-аналітичних систем підтримки природоохоронних рішень, екологічних та природо-ресурсних карт і атласів. Завершуються роботи по проведенню космічного моніторингу морських територіальних вод України Чорного та Азовського морів на основі методів дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) та геоінформаційних систем, створено макет електронної екологічної карти з питань охорони водних ресурсів Азовського і Чорного морів. Для подальшої роботи в завданнях розробки еталону оптичних характеристик поверхневих вод було обрано оз. Світязь та інші озера Шацького національного природного парку (НПП).

Мета роботи – формування інформаційної бази даних впливу антропогенних навантажень на еколого-відновний потенціал озер, а також формування тестових полігонів контролю якості природних поверхневих вод Західного Полісся, на основі технологій дистанційного зондування, геоінформаційних систем та наземних полігонно-калібрувальних робіт для моніторингу озерних екосистем Шацького НПП.

Об’єкт досліджень – озерні екосистеми Шацького НПП.
Предмет досліджень – методи та інформаційні технології наземного і дистанційного моніторингу озерних екосистем Шацького НПП.

Методи досліджень –вимірювання фізичних та хімічних характеристик середовищ і матеріалів озерних і прибережно-водних об’ктів, обробки космознімків, статистичного аналізу і обробки даних, біоіндикації, флуоресцентного тестування, геоінформаційної обробки просторових даних. Методика відпрацювання полягає у наземній прив’язці оптико-спектральних характеристик опрацьованих космознімків до гідроекологічних умов акваторії, а також ландшафтно-екологічних умов пляжних та прибережних територій найбільш рекреаційно навантажених озер Шацького НПП [2].

При проведенні дослідження озер Шацького НПП матеріали космічних зйомок зіставлялися з апріорною та опорною інформацією, основним методом одержання таких даних є проведення підсупутникових експериментів, у ході яких вимірювалися значення досліджуваних показників стану водних ресурсів контактними методами.


Рис.1. Космічний знімок озер Шацького НПП

Для проведення підсупутникових експериментів було організовано аерокосмічний полігон на території НПП «Шацький», у межах якого призначено тестові ділянки для виконання підсупутникових вимірів на оз. Світязь, оз. Пісочне, оз. Перемут та оз. Люцимир.

Початковою інформацією служили космознімки Internet Google Erth., роздільної здатності 0,3 м/піксель у форматі jpeg (рис.1). На космознімку (рис.1) представлено загальний вигляд озер Шацького НПП і територій, яка до них прилягає, що є безпосередньою територією досліджень.

Для порівнюваності результатів досліджень, а також використання розширеної області застосувань вимірювальної техніки, використаної під час експедиційних досліджень нами запропоновано схему точок відбору проб показників якості води, представлену на рис.2.

 Метрологічне забезпечення експериментальних робіт здійснене шляхом використання повірених приладів і відповідних методик виконання вимірювань та опрацювання результатів спостережень.

Було здійснено разовий відбір проб, який застосовується тоді, коли:

  • параметри, що вимірюються, не суттєво змінюються з глибиною, акваторією водойми і в часі;
  • попередньо відомі закономірності зміни параметрів, що визначаються;
  • необхідні лише найзагальніші уявлення про якість води у водоймі.


Рис.2. Схема точок відбору проб показників якості води Шацьких озер, виконаних при експедиційних дослідженнях

Найбільш трудомістким, враховуючи розміри оз. Світязь, виявилося вимірювання глибини, рельєфу дна та структури донних відкладів. Мінімальна з огляду на інформативність кількість точок вимірювань (з віддаллю між ними 500 м) перевищує сотню, робочий шлях без урахування підходів на потрібні курси становить близька 200 км, а кількість проб води вимірюється тисячами.

З огляду на це, було вирішено насамперед здійснювати просторову прив'язку вимірювань, що дає змогу проводити коректне поповнення баз даних та подання результатів вимірювань у форматі, придатному для використання у ГІС.


Рис.3. Ехограма глибин о.Світязь

Для цього було використано ехолот LMS-527cDFiGPS, суміщений із GPS-навігатором та давачем температури поверхневого шару води. Особливістю ехолота є те, що він дає змогу досліджувати структуру донних відкладів, що може бути використано для визначення запасів сапропелю. Така методика дасть змогу не тільки створити загальну ГІС озер ШНПП, а й проводити поглиблене дослідження аномальних зон як природного, так і антропогенного характеру.

Наведено ілюстрації отриманих результатів. На рис. 3 подано результати локації на частоті 200 кГц.

Часто спостерігались дугоподібні позначки, які показують місцезнаходження риби. Смуги біля поверхні води відображають хвилі на поверхні озера та приповерхневі неоднорідності.

Способи опрацювання зібраних даних
1) Перетворення та впорядкування наявних даних (опубліковані дані, протоколи випробувань тощо).
2) Накопичення даних при виконанні незалежних досліджень – тут важливий формат представлення даних (особливо для таких характеристик, опис яких недостатньо формалізований – біоіндикатори, показники рекреаційного навантаження, і т.д.).
3) Автоматизований збір даних з використанням серверних функцій - розробка спеціального програмного забезпечення для перетворення даних у формат бази даних [4].

Обробка отриманих даних з відбору проб проводилась у геоінформаційній системі ArcGis 9.3., в якій створено базу даних за всіма отриманими показниками на озерах Шацького НПП. Всі точки відбору проб відображені на картографічній моделі. Приклад представлення даних вимірювання фізико-хімічних характеристик води в озерах Шацького НПП наведено на рис. 4.

Автоматичний спосіб наповнення баз даних забезпечує найбільшу надійність та об’єктивність зібраної інформації, але вимагає розробки спеціальних апаратно-програмних засобів та створення умов для їх безперебійної роботи [3].

Натурні дослідження у Шацькому національному природному парку проводились на оз. Світязь, оз. Пісочне, оз. Перемут та оз. Люцимир за такими показниками, як температура, окислювально-відновлювальний потенціал, вимірювання рівня pH, загальну мінералізацію, вміст NaCl, KCl, електропровідність тощо. Також проводились дослідження ґрунту вздовж берегової лінії на рівень pH, вологості, температури ґрунту та субстратів і освітленості (рис.4).

За одержаними загальними гідрохімічими показниками, вода в озерах повністю відповідає санітарним та рибогосподарським нормативам. Проаналізувавши отримані результати було встановлено, що вода озер Шацької групи має відновний потенціал, тобто така вода типова для підземних вод де присутні метали низьких ступеней валентності. Також зроблена оцінка якості води за шкалою американської організації по захисту здоров’я і навколишнього середовища (EPA), за якою вода в досліджуваних озерах характеризується, як вода прийнятна для використання.

Проаналізовані дані свідчать, що в досліджуваній групі Шацьких озер відсутні явища техногенного забруднення. Слід зазначити, що проведені дослідження є не систематичними, що не може відображати екологічну ситуацію в цілому, а тільки на момент відбору проб. Враховуючи постійне збільшення рівня антропогенного навантаження на озера Шацького НПП, що характеризується розвитком рекреаційного потенціалу даної території, існує необхідність проведення регулярного й ґрунтовного екологічного моніторингу акваторій і прибережних ділянок озер, який повинен включати в себе визначення інтенсивності процесів самоочищення, вторинного забруднення, розвитку біоти та інших питань.


Рис. 4. База даних фізико-хімічних показників якості води в озерах ШНПП

 

Внаслідок проведеної роботи створено архів космічних знімків за період виконання робіт на озерах Шацького НПП (TERRA, LANDSAT, QUICK BIRD, Envisat). Виконано замір первинних даних параметрів оптичних характеристик і якості поверхневих вод на озерах Шацького НПП та відібрано більше 150 проб за різними показниками.

Враховуючи унікальні можливості ДЗЗ/ГІС-технологій повинні бути задіяні в екологічних програмах на території Західного Полісся для оцінки трофічності, відновлення і розвитку водних екосистем, моніторингу стану природного середовища, планування природоохоронних заходів, прогнозу надзвичайних ситуацій техногенно-екологічного характеру, моделювання екологічних катастроф і аналізу їхніх наслідків.

Територія Шацького НПП межує з природоохоронними територіями сусідніх держав, а саме Польщі та Білорусі. На сьогоднішній день на міжнародному рівні приділяється значна увага питанням транскордонного співробітництва, стабільного розвитку прикордонних територій, що у даному випадку означає зосередження уваги не лише на питаннях охорони природи та збереження біологічного різноманіття на цих територіях, але й на питаннях покращення якості життя населення прикордонних територій, розвитку рекреаційної справи, туризму, тощо.

СПИСОК ЛІТЕРАТРУРИ

  1. Красовський Г.Я., Мокрий В.І. Актуальність інформаційно-технічного забезпечення управління Шацьким національним природ-ним парком // Екологія і ресурси: Збірник наукових праць Інституту проблем національної безпеки. –К.: ІПНБ, 2006. –№13. –с. 101-111.
  2. Науковий вісник Волинського національного університету імені Лесі Українки / Присвячений 25-річчю Шацького НПП. –Луцьк.: Редакційно-видавничий відділ «Вежа» ВНУ ім. Лесі Українки. –2009. –№1, –247 с., –№2, –238 с.
  3. Красовський Г.Я. Космічний моніторинг безпеки водних екосистем із застосуванням геоінформаційних технологій. – К.: Інтертехнологія, 2008. – 480 с.
  4. Красовский Г.Я. Аэрокосмический моніторинг поверхностных вод. – Л. ВНИИКАМ, 1990. – 230 с.

УДК 626:504.064
Трофимчук О.М. Інформаційно-аналітичні технології дослідження озер Шацького НПП [Електронний ресурс]  / [Трофимчук О.М., Красовський Г.Я., Радчук В.В. та ін.] // Збірник наукових статей “ІІІ-го Всеукраїнського з’їзду екологів з міжнародною участю”. – Вінниця, 2011. – Том.1. – С.130–133. Режим доступу: http://eco.com.ua/

Скачати в форматі pdf:

 

Скачати презентацію у форматі pdf

Оцінка: 
0
No votes yet