Разработка методологического подхода к оценке состояния качества городской среды с использованием данных дистанционного зондирования Земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИЧЕСКОГО ПОДХОДА К ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ КАЧЕСТВА ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ

Степанов А.С., канд.техн.наук,

заведующий кафедрой геологии

Степанова И.А., канд.биол.наук, доцент

Увеличение площади и плотности застройки городов, появление в них множества экологических проблем (затрудненный автомобильный трафик, сопровождающийся повышенными выбросами в атмосферу; резкий рост объемов твердых бытовых отходов и др.) требуют использования эффективных подходов в рамках деятельности экологов, геологов, градостроителей, экономистов, и инженеров для поддержки устойчивого развития динамично меняющихся городов и регионов. Качество окружающей среды города является сложным и переменным параметром, зависящим от различных параметров.

Среди них можно выделить изменение микроклимата городской среды, распределение и качество зеленых территорий, состояние санитарных зон промышленных объектов, плотность застройки и ее геометрия, плотность улично-дорожной сети, расположение различных объектов городской среды друг относительно друга.

Работа по сбору, систематизации и интерпретации многолетних данных дистанционного зондирования качества городской среды является актуальной и позволит выявить зависимости между определенными группами исследуемых показателей, разработать методологический подход к оценке состояния урбанизированных территорий с целью управления качеством городской среды.

Исследования проводимые в рамках данной работы решают ряд научных задач. Разработка методологического подхода определяет общую стратегию развития городской среды в целом и в отдельных эколого-планировочно-градостроительных и управленческих направлениях. Методика отражает исследования с учётом цели, смысла и понимания вопроса выявления закономерностей развития урбанизированных территорий. Данные исследования способствуют пониманию взаимодействий между явлениями и объектами реальной действительности городской среды.

Работа имеет концептуальную универсальность, так как с ее помощью будет возможным моделирование развития любых городских территорий. Пространственно-временная общность работы подтверждается отслеживанием качества городской на примере крупной территории в динамике. Основой данного исследования является разработка системного подхода по получению и накоплению данных, регулирующих качество городской среды; и выявление зависимостей, позволяющих прогнозировать различные городские ситуации.

Был проведен анализ современного состояния исследований в данной области.

GeoLand Title Limited (http://geolandonline.com/offices.htm) - это компания по управлению земельными ресурсами с полным сервисом, основной функцией которой является доставка и сбор услуг, управление земельными ресурсами, услуги и продукты кадастрового картографирования. Это приложение новейшей технологии GPS и ГИС для обследования земли.

Служба мониторинга земли Коперника разработала Европейский городской атлас (http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/urban-atlas), обеспечивающий надежными сопоставимыми картами землепользования с высоким разрешением по крупным городским зонам и их окрестностям.

Институт землеустройства геологической разведки США (USGS) разработал научно-исследовательский проект динамики развития города Urban Dynamics (http://landcover.usgs.gov/urban/intro.php). Проект Urban Dynamics анализирует изменения в землепользовании в городских условиях.

Методология для городов Восточной Европы и третьего мира MOLAND по Мониторингу мегаполисов, опубликованная Научно-исследовательским институтом социального развития Организации Объединенных Наций (UNRISD) предоставляет подробную территориальную информацию мониторинга экологических и морфологических изменений в городских районах.

Geoland.at - геопортал девяти австрийских провинций (https://www.geoland.at/) с открытыми пространственными экологическими данными для Австрии по десяти различным темам (парки, вода, леса и т.д.).

Центр природоохранных прикладных исследований в области окружающей среды (CESA) Глобального института устойчивости Аризонского государственного университета (http://cssa.asu.edu/urban-systems/100-cities-project) разработал программу для сбора спутниковых данных дистанционного зондирования городов Америки в целях поддержки социально-экономических и биогеографических сравнений и налаживания сотрудничества между городскими практиками и учеными.

Ассоциация компаний «Град» разработала международный проект GEOURBAN (https://www.itpgrad.ru/node/295), направленный на создание прототипа информационной системы (портала) по мониторингу градостроительной ситуации на основе данных дистанционного зондирования Земли. Разработаны классифицированные карты для трех городов: Тюмень (Россия), Базель (Швейцария), Тель-Авив (Израиль).

Данные методологии, службы и компании предлагают чаще мониторинг, реже систематизацию информации по качеству городской среды других стран. Проработанных прогнозных моделей качества городской среды на основе данных дистанционного зондирования земли ограниченное количество.

Целью работы является разработка методологического подхода к оценке и прогнозу качества городской среды

В работе поставлен ряд задач, среди которых можно выявить:

- сбор, систематизация и интерпретация многолетних данных дистанционного зондирования качества городской среды;

- выявление зависимостей между определенными группами данных городской среды;

- разработка комплексного подхода к развитию комфортной городской среды; городской среда дистанционный зондирование

- формирование стратегии развития городской среды.

Объектом исследования явилось качество городской среды. Предметом исследования выбрана городская среда урбанизированных территорий на примере крупных урбанистических центров Оренбургской области.

Увеличение площади и плотности застройки городов, появление в них множества экологических проблем (затрудненный автомобильный трафик, сопровождающийся повышенными выбросами в атмосферу; резкий рост объемов твердых бытовых отходов и др.) требуют разработки и использования эффективных подходов в рамках деятельности экологов, градостроителей, экономистов, и инженеров для поддержки устойчивого развития динамично меняющихся городов и регионов.

Разработка комплекса мер по сбору, систематизации и интерпретации многолетних данных дистанционного зондирования; по выявлению зависимостей между определенными группами данных; по разработке комплексного подхода к развитию комфортной городской среды; и по формированию стратегии развития городов улучшит экологическое качество городское среды.

В работе использовалось экспериментальное оборудование, материалы и информационные ресурсы - автотранспорт, навигационное оборудование, беспилотный летательный аппарат, электронная фотоаппаратура, электронные планшеты для автоматического формирования таблиц атрибутивных данных, обновляемая основа векторных данных OpenStreetMap, спутниковые снимки регулярного мониторинга Landsat и Sentinel и собственная информационная база геоданных.

В работе по сбору, систематизации и интерпретации многолетних данных дистанционного зондирования качества городской среды будут использоваться определенные научные методы:

1. Наблюдение за объектами (городскими территориями) по спутниковым снимкам регулярного мониторинга Landsat и Sentinel.

2. Описание - фиксирование результатов наблюдения с помощью разработки собственной информационной базы геоданных по городским территориям.

Результатом наблюдения является интерпретация его результатов -- расшифровка снимков.

Дешифрирование объектов городской инфраструктуры осуществляется на основе контролируемой и неконтролируемой классификации мультиспектральных изображений.

На основе наблюдений и измерений объектов исследуемых территорий проведится анализ качества городской среды.

На заключительном этапе планируется разработка модели комплексного развития городских территорий.

Собранные и проанализированные данные дистанционного зондирования городской среды будут способствовать пониманию взаимодействий между явлениями и объектами реальной действительности городской среды.

Разработанный методологический подход определит общую стратегию развития городской среды в целом и в отдельных управленческих направлениях [1, 2].

В результате разработан методологический подход к оценке состояния урбанизированных территорий с целью управления качеством городской среды [3,4].

Ожидаемым результатом работы будет формирование комплексного подхода к развитию комфортной городской среды, способствующего экологически сбалансированному развитию городских застроенных и свободных территорий [5].

Значимость результатов работы заключается в разработке стандартной методики комплексного развития территорий, согласно которой должно происходить развитие городов. Данная методика будет стимулировать повышение качества урбанизированных пространств, развитие эффективной и экологически безопасной селитебной, промышленной, рекреационной территорий и улично-дорожной сети.

Список литературы

1 Степанов А.С. Опыт разработки информационного картографического портала данных экологической безопасности Оренбургской области / Панкратьев П.В., Влацкая И.В., Петрищев В.П., Степанов А.С., Баранов Д.А. // Вестник Оренбургского государственного у-та. 2016. № 5 (193). С. 70-73.

2 Степанов А.С. Программная платформа построения интерактивных картографических сервисов / Баранов Д.А., Влацкая И.В., Панкратьев П.В., Петрищев В.П., Степанов А.С. // Вестник Оренбургского государственного университета. 2016. № 4 (192). С. 54-60.

3 Степанов А.С. Оптимизация природно-территориального комплекса восточного Оренбуржья / Гривко Е.В., Степанов А.С., Шайхутдинова А.А. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 2 (58). С. 125-127.

4 Степанов А.С. Информационно-аналитический комплекс «экологический паспорт территории Оренбургской области» / Степанов А.С., Грошев И.В., Степанова И.А., Степанова И.А., Петрищев В.П. // Степи Северной Евразии Материалы VI Международного симпозиума и VIII Международной школы-семинара молодых ученых "Геоэкологические проблемы степных регионов". Российская академия наук, Уральское отделение, Институт степи, Российский фонд фундаментальных исследований, Проект ПРООН/МПР/ГЭФ "Совершенствование системы и механизмов управления ООПТ в степном биоме России", Русское географическое общество; Под научной редакцией А.А. Чибилёва. 2012. С. 694-697.

5 Степанова И.А. Выявление экологических аспектов структурно функциональной организации экосистемы города Оренбурга с применением ГИС / Степанова И.А., Степанов А.С. // Вестник Оренбургского государственного университета. 2011. № 12 (131). С. 248-249.

Размещено на Allbest.ru