III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

КАК НАМ ДЫШИТСЯ В РОДНОМ КРАЮ?
Мазура А.С.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Я родился и живу в деревне Кипень. Именно такой статус имеет административный центр нашего Кипенского сельского поселения. Кипень расположена в 12 км от границы г. Санкт – Петербурга (г. Красного Села).

В рассказах о природе, которые мы изучаем на окружающем мире, деревня олицетворяется с лесом, лугом, рекой и чистым воздухом. Я решил разобраться – хорошо ли дышится в моей деревне или по-научному: какова экологическая ситуация моего поселения?

Мы с моим руководителем решили провести маленькое исследование и методом вычисления площади земель лесных массивов, пашни, лугов, жилищной застройки выяснить: какой категории земель больше? Справляется ли лес с очисткой воздуха? Или лесных массивов в Кипенском сельском поселении недостаточно?

Мы выдвинули гипотезу: на территории Кипенского сельского поселения преобладают земли, занятые лесными массивами, поэтому экологическая ситуация довольно благоприятная.

Чтобы доказать данную гипотезу мы поставили перед собой задачи:

- изучить экологическое значение лесных массивов;

- изучить границы моего поселения;

- изучить, что такое космический снимок и найти КС Кипенского сельского поселения для выделения ареалов земель различного назначения;

- научиться дешифрировать космический снимок;

- научиться векторизовать космический снимок в программе AutoCAD и создать векторную схему Кипенского сельского поселения с выделенными границами земель различных категорий;

-сравнить площади земель различных категорий;

-доказать верность или ложность нашей гипотезы.

  1. Исследуем.

2.1 Экологическое значение лесных массивов.

Леса покрывают около 30% поверхности суши Земли. Деревья называют "легкими" планеты, так как они - источник кислорода в атмосфере, без которого не было бы привычной жизни на Земле.

Лес имеет огромное санитарно-гигиеническое и целебное значение. В воздухе природных лесов присутствует более 300 наименований различных химических соединений. Леса активно преобразовывают атмосферные загрязнения, особенно газообразные. Наибольшей окисляющей способностью обладают хвойные (сосна, ель, можжевельник), а также некоторые сорта лип, берёз. Лес активно поглощает промышленные загрязнения, в частности пыль, углеводороды. Леса, особенно хвойные, выделяют фитонциды — летучие вещества, обладающие бактерицидными свойствами. Фитонциды убивают болезнетворные микробы. Многие из них являются врагами возбудителей инфекционных заболеваний, но только если их немного. Фитонциды почек тополя, антоновских яблок, эвкалипта губительно действуют на вирус гриппа. Листья дуба уничтожают бактерии брюшного тифа и дизентерии. В лесу воздух содержит в 300 раз меньше бактерий, чем в городе.

Лес - это не только универсальное сырьё, но и важнейший компонент природы. За последние 100 лет углекислоты в атмосфере добавилось 360 млрд. тонн и концентрация её выросла на 13%. Процесс этот продолжается. Автомашина за тысячу километров пробега съедает кислорода столько, сколько составляет годовая норма потребления кислорода человеком. Воздушный лайнер, перелетев океан, выбрасывает в атмосферу 100 тонн углекислоты. Лес пытается справиться с загрязнением воздуха. За один тёплый солнечный день гектар леса поглощает из воздуха 220 – 280 кг углекислого газа и выделяет 180 – 200кг кислорода.

Для сравнения: один человек потребляет в сутки 350г кислорода, а одно дерево за 1час вырабатывает 43,75 г кислорода, т.е одно дерево выделяет столько кислорода, сколько необходимо для дыхания 3 человек. Один гектар (участок площадью 100х100 метров) леса обеспечивает кислородом 200 человек.

Трудно переоценить роль леса в очистке воздуха от пыли и вредных газов, а воду – от загрязнения. Летом деревья улавливают на свои кроны 50% пыли, содержащейся в воздухе. Способность их в этом просто удивительная: на деревьях оседает пыли больше, чем на оконном стекле в 30 – 60 раз и в 10 раз больше, чем на лужайках. Один гектар деревьев хвойных пород задерживает за год до 40 т пыли (сосна - до 36 т, ель – 30 т, бук – 65 т), а лиственных до 100 тонн. Лес - "шумовой барьер". Можно создать зеленый заслон из деревьев, кустарников, трав, поглощающий 80 - 90% шума, доносящегося с проезжей части дороги. Лес служит домом для огромного числа животных и растений. (Рис.1.)

Рис.1

2.2 Кипенское сельское поселение. Как хорошо я знаю те места, где я родился и живу?

Когда я начал заниматься проектом, мне казалось, что я очень хорошо знаю свое поселение, но… оказалось что это не так. Я затруднялся ответить: сколько населенных пунктов входит в наше поселение, какое количество жителей проживают на нашей территории? Я обратился к справочной информации и узнал следующее.

Кипенское сельское поселение — муниципальное образование в южной части Ломоносовского района Ленинградской области.

Административный центр — деревня Кипень.

Граничит:

на северо-западе — с Гостилицким сельским поселением

на северо-востоке — с Ропшинским сельским поселением

на востоке — с Русско-Высоцким сельским поселением

на юге — с Гатчинским муниципальным районом

на западе — с Волосовским муниципальным районом

В состав сельского поселения входят 11 населённых пунктов: (Таб.1). Данные по численности населения взяты из Всероссийской переписи населения 2010 года.

Население Кипенского сельского поселения на 2014 год – 5101 человек. Средняя плотность 54 чел./кв.км. (Табл.1)

Населённый пункт

Тип населённого пункта

Население

1

Витино

деревня

236

2

Волковицы

деревня

114

3

Глухово

деревня

91

4

Глухово

посёлок

124

5

Дом Отдыха «Волковицы»

посёлок

16

6

Келози

деревня

1233

7

Кипень

деревня, административный центр

↘3076

8

Трудовик

деревня

39

9

Черемыкино

деревня

85

10

Черемыкинская Школа

посёлок

26

11

Шундорово

деревня

62

Табл.1

2.3 Рассмотрим космический снимок территории Кипенского сельского поселения.

Для изучения своего поселения мы решили найти современный космический снимок и самостоятельно определить соотношение земель различного назначения.

а. Принцип космического сканирования местности.

Как правило, под понятием космические снимки в широких массах понимают обработанные данные, полученные со спутников дистанционного зондирования Земли, представленные в виде изображений.

Исходная информация космических снимков представляет собой зарегистрированное определённым видом сенсоров электромагнитное излучение. А уже обработанные данные со спутников представляют собой, по сути, обычную фотографию. (Схема 1)

Схема 1

Спутники делают фотографии Земли по заказу, а не снимают все подряд. Спутник не фотографирует ночью. Если на момент съемки в нужном регионе обещают большую облачность, его тоже стараются не снимать. Однако понять, соответствует ли получившийся снимок требованиям заказчика, сам спутник не может. Это определится после того, как спутник передаст снимки на Землю. Если фотографии оговоренным условиям не соответствуют, спутник продолжит фотографировать. Некоторые города очень трудны для съемки, и ждать хороших кадров иногда приходится долго. Космические снимки Земли и других небесных тел могут использоваться для самой различной деятельности: оценка степени созревания урожая, оценка загрязнения поверхности определённым веществом, определение границ распространённости какого-либо объекта или явления, определения наличия полезных ископаемых на заданной территории, в целях военной разведки и многое другое.

б. А знают ли мои друзья о том, что узнал я?

На этом этапе познания мне захотелось узнать, что же знают мои одноклассники по данной теме? Я составил вопросник по уже изученному материалу и на классном часе предложил ребятам ответить на мои вопросы.

в. Результаты опроса.

Всего было протестировано 28 учащихся из 6б класса. Ребята с удовольствием отвечали на вопросы и с нетерпением ожидали представления завершенного проекта. (Диаграмма 1, Диаграмма 2, Диаграмма 3)

Диаграмма 1

Диаграмма 2

Диаграмма 3

2.4 Дешифрирование космических снимков.

а. Откуда взялись космические снимки на портале Яндекс – карты?

Спутники летают по орбите вокруг Земли. Одни передают телесигналы, вторые определяют местоположение объектов, третьи — выполняют другие задачи. Есть и аппараты ДЗЗ (дистанционного зондирования Земли) — такие спутники помогают в мониторинге чрезвычайных ситуаций, прогнозировании погоды или урожая.Для российских и крупных зарубежных городов Яндекс приобретает изображения с самым высоким разрешением — со спутников Ikonos, QuickBird и WorldView2. На таких снимках можно разглядеть даже дорожную разметку.Европейская часть России — спутником IRS.

Исходные снимки со спутника отличаются от обычных фотографий, потому что космические фотоаппараты воспринимают цвета не так, как земные. Цвет искажается из-за особенностей атмосферы, высоты орбиты, по которой летает спутник, и технических возможностей камер. Чтобы цвета на снимке выглядели естественно, делают цветокоррекцию.

Спутник снимает под углом, и некоторые объекты на снимке могут быть искажены. Чтобы решить поставленные задачи, возьмем КС Кипенского сельского поселения, проведем дешифрирование и векторизацию.

б. Основы дешифрирования.

Дешифрирование космических снимков (КС) — выявление, опознавание на снимках земной поверхности, получаемых с космических аппаратов (пилотируемых или беспилотных).

Дешифрирование КС является в настоящее время подсистемой, включенной в огромное количество программ, проектов, начинающихся с запусков разнообразных искусственных спутников Земли и кончающихся получением как новых данных (в том числе и военных), так и научной и производственной продукции (например, разнообразных карт). (Фото 1)

Фото 1. Пример дешифрирования Кипенского пруда.

Мы разработали уловные обозначения каждой категории земель. (Рис.2)

 

лес

 

 

луг

 

 

пашня

 

 

жилая застройка

 

Рис.2

в. AutoCAD —трёхмерная система автоматизированного проектирования и черчения, разработанная компанией Autodesk.

Для следующего этапа: получения схемы Кипенского сельского поселения , методом дешифрирования космического снимка, нам пришлось познакомиться с программой AutoCAD, которую мы совершенно бесплатно скачали на официальном сайте http://www.autodesk.ru/ (30 – дневная бесплатная версия.)

г. Учимся векторизовать космический снимок на примере пришкольной территории.

Векторизация – это процесс получения векторного изображения. Для этого в программу AutoCAD мы подгрузили растр (космический снимок) и, используя созданные нами условные обозначения (Рис 3.) распознавали территории, выделяли контуры и закрашивали каждую территорию в свой цвет.

Рис.3

2.5 Вычисляем соотношение земель различных категорий и даем экологическую оценку.

После окончания векторизации у нас получилось векторное изображение (Фото 2)

Фото 2

Следующий этап работы – подсчет площадей. (Фото 3)

Фото 3

Результат:

Лес

Луг

Пашня

Жилая застройка

Гидрография

45,9 кв.км

16,0 кв.км

20,3 кв.км

11,8 кв.км

0,4 кв.км

Исходя из вышеприведенных данных мы видим:

Один гектар (участок площадью 100х100 метров, 10000кв.м) леса обеспечивает кислородом 200 человек.

Скольких человек могут обеспечить наши лесные массивы?

S кв.м. / 10000кв.м. * 200 = 45900000/10000*200=918000 чел.

Сравним с количеством населения Кипенского сельского поселения?

По данным 2014 года в Кипенском сельском поселении проживает 5 101 человек.

Исходя из приведенных расчётов можно сделать вывод, что экологическая ситуация в Кипенском сельском поселении довольна благоприятная.

Гипотеза доказана.

  1. Заключение.

В ходе проекта мы рассмотрели только один из параметров, влияющих на экологию поселения – наличие и площадь лесных массивов. Чтобы дать более точную оценку, надо учесть такие факторы как близость загрязняющего производства, крупные автомобильные магистрали и многое другое, но, это тема следующего проекта. Напоследок хочется сказать: берегите лес, ведь лес – это основа здоровой жизни людей.

  1. Список литературы.

1) Влияние леса на окружающую среду / [И.И. Ханбеков, Н.А. Недведцкий, В.Н. Власюк и др.]. – М. : Лесная промышленность, 1980. – 133 с.

2) Артюховский А.К. Санитарно-гигиенические и лечебные свойства леса /

А.К. Артюховский. – Воронеж : Изд-во Воронежского университета, 1985. – 103 с.

3) Смирнов И.И. Охрана биосферы и лесная растительность / И.И. Смирнов. – М. : Лесная промышленность, 1977. – 80 с.

4) http://big-archive.ru/biology/forest_and_people/4.php- Лес и здоровье человека. В.В Никитин; статья.

5) http://foto-planeta.com/np/3997/kipen.htp- Кипенское сельское поселение.

6) http://www.scanex.ru/ru/data/applications_scanex-2005.pdf– Изображения Земли из космоса. СканЭкс.

7) https://ru.wikipedia.org/wiki/Дешифрирование_космических_снимков- Дешифрирование космических снимков.

  1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Космические_снимки- Космические снимки

  1. http://www.autodesk.ru– бесплатная версия трёхмерной системы автоматизированного проектирования и черчения, разработанная компанией Autodesk.