CC BY
6
68 ••• Известия ДГПУ. Т. 17. № 2. 2023 ••• DSPU JOURNAL. Vol. 17. No. 2. 2023
Науки о Земле / Earth Science
Оригинальная статья / Original Article
УДК 504.3
DOI: 10.31161/1995-0675-2023-17-2-68-73
EDN: QSRYIS
Геоэкологические проблемы роста города Ставрополя
© 2023 Лебедев А. А.и
Грозненский государственный нефтяной технический университет им. акад. М. Д. Миллионщикова Грозный, Россия, lebedev_anton@l¡st.ruн
РЕЗЮМЕ. Цель. Рассмотреть возможность изучения городской застройки Ставрополя на основе данных дистанционного зондирования Земли и определить возможность развития геоэкологических проблем при сохранении текущих темпов роста городской застройки и численности населения г. Ставрополя. Методы. Структура и границы городской застройки определены на основании данных дистанционного зондирования Земли в оптическом и радиоволновом диапазонах. Результаты. Согласно полученным данным площадь городской застройки с 1985 по 2022 г. увеличилась более чем на 44 %, при этом основной прирост территории пришелся на юго-западную и северную части города. Вместе с этим, несмотря на значительный прирост площади, отмечается увеличение плотности населения более чем на 6 %. Вывод. Применение предлагаемого метода изучения городской застройки, используя общедоступные данные дистанционного зондирования Земли, позволяет изучить ее развитие и состав. На основе полученных результатов определены основные геоэкологические проблемы, связанные с увеличением границ и плотности городской застройки. Сделан вывод о возможности возникновения геоэкологических проблем при сохранении существующих темпов строительства и увеличении плотности застройки и населения города.
Ключевые слова: геоэкологические проблемы, городская застройка, Ставрополь, урбанизация, численность населения, дистанционное зондирование.
Формат цитирования: Лебедев А. А. Геоэкологические проблемы роста города Ставрополя // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2023. Т. 17. № 2. С. 68-73. 10.31161/1995-0675-2023-17-2-68-73. БОИ: <Э8РУ!8
Geoecological Issues of Stavropol City Growth
© 2023 Anton A. Lebedev®
Millionshchikov Grozny State Oil Technical University Grozny, Russia, lebedev_anton@list.ruH
ABSTRACT. The aim of the paper is to consider the possibility of Stavropol urban development studying based on Earth remote sensing data and determine the possibility of geoecological issues developing while maintaining the current growth rate of urban development and the population of Stavropol. Methods. The structure and boundaries of urban development are determined on the basis of Earth remote sensing data in the optical and radio wave ranges. Results. According to the data obtained, the urban built-up area from 1985 to 2022 increased by more than 44%, with the main increase in territory is in the south-western and northern parts of the city. At the same time, despite the significant increase in area, there is an increase in population density by more than 6 %. Conclusion. The proposed method for studying urban development using publicly available Earth remote sensing data makes it possible to study its development and composition. Based on the results obtained, the main geo-ecological problems associated with the increase in the boundaries and density of urban development are identified. A conclusion is made about the possibility of geoecological issues arising while maintaining the existing pace of construction and increasing the building density and population of the city.
Keywords: geoecological issues, urban development, Stavropol, urbanization, population, remote sensing.
Естественные и точные науки ••• 69
Natural and Exact Sciences •••
For citation: Lebedev AA. Geoecological Issues of Stavropol City Growth. Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2023;17(2):68-73 (In Russ). DOI: 10.31161/1995-06752023-17-2-68-73. EDN: QSRYIS
Введение
По мнению Леггета Р. «при планировании города или района площадь, намеченную к застройке, нельзя уподоблять чистому листу бумаги, на котором возможна материализация любых идей строителя» [1]. Любой город, а тем более крупный, в процессе своего существования и развития изменяет практически все компоненты природной среды (атмосферу, рельеф, гидрографическую сеть и др.).
К основным проблемам крупных городов можно отнести:
- уплотнение грунтов;
- подтопление территорий;
- оседание местности вследствие откачки грунтовых вод, их загрязнение;
- деградация почвенного покрова;
- ухудшение геоэкологической обстановки;
- изменение микроклимата;
- загрязнение атмосферного воздуха;
- загрязнение водных ресурсов;
- шумовое и электромагнитное загрязнение;
- ухудшение санитарно-эпидемиологической ситуации.
Цель статьи - рассмотреть возможность изучения городской застройки Ставрополя на основе общедоступных данных дистанционного зондирования Земли и определить возможность развития геоэкологических проблем при сохранении текущих темпов роста городской застройки и численности населения г. Ставрополя.
Рис. 1. Определение границ городской застройки
Fig. 1. Determination of urban development boundaries
••• Известия ДГПУ. Т. 17. № 2. 2023
••• DSPU JOURNAL Vol. 17. No. 2. 2023
Материалы и методы исследования
Темпы роста г. Ставрополя в течение исследуемого периода (1985-2022 гг.) определены по границе городской застройки. Городской застройкой в данном случае следует считать территорию города, с расположенными на ней зданиями жилого фонда различной этажности, административными, общественными, промышленными объектами и другими капитальными строениями, в том числе окруженные ими участки незастроенной территории (земли лесного фонда, водные объекты, территории городского озеленения, рекреационные объекты, особо охраняемые природные территории), а также объекты транспортной инфраструктуры и коммунальных систем, на которых отмечается регулярное присутствие городского населения [2].
Изучение границ и состава городской застройки проведены на основе материалов съемки аппаратов Landsat-4,5,7 и Sentinel-2. Предлагаемый метод обработки данных дистанционного зондирования Земли для изучения городской застройки (последовательность проводимых операций) приведен на рисунке 1, а также подробно рассмотрен ранее [3].
Результаты и их обсуждение
Территориальная структура города планируется и размещается в естественных природных системах. Город как ландшафт изменяется, растет, адаптируется, реагирует и подражает экосистеме. В то же время в современных городах эволюционные изменения протекают быстрее, чем в природе. Человек делает природные системы в пределах городской территории нестабильными, изменяя их и одновременно помогая приспосабливаться к новым условиям [4]. При этом не следует забывать, что многие процессы, не представляющие угрозу для неосвоенных территорий, могут стать источником больших проблем для городских территорий.
Ожидаемое сокращение территорий пригодных и «удобных» для строительства и роста города определяет тенденцию высотного строительства, обозначающую очередную геоэкологическую проблему -неравномерное использование городского пространства. Хаотичность застройки и избирательная скученность населения в центральных и периферийных частях города ведет к изменению естественной сре-
ды, и определяет необходимость, с одной стороны, комплексной оценки геологического и экологического факторов проектирования, с другой - совершенствования нормативных изыскательских и градостроительных документов [5].
При этом не следует забывать, что одним из сильнейших факторов, оказывающих прямое влияние на природную среду города, является концентрация недвижимости и плотность застройки. Таким образом, безобидные и ничем непримечательные спальные районы города могут оказывать не меньший ущерб окружающей среде, чем промышленные предприятия. По мнению Пряхина В. Н. и Большерото-ва А. Л., концентрация недвижимости на урбанизированных территориях является главным негативным фактором воздействия на окружающую человека среду [6].
Город Ставрополь расположен на юго-западном склоне Ставропольской возвышенности. Абсолютные отметки возвышенности постепенно изменяются к северо-востоку и северо-западу: от 325 м в восточной части города до 660 м в западной. В застроенной части города преобладают перепады высот более 50 м на 1 км. Пла-тообразные участки, сколы долин с различной крутизной, большая изрезанность балками и оврагами, оползневые участки - характерные черты рельефа г. Ставрополя. Тектоника г. Ставрополя сравнительно простая, сейсмичность до 7 баллов. Следует учитывать, что на участках развития песчано-глинистых водона-сыщенных грунтов балльность землетрясений увеличивается на 1-2 единицы. Такими грунтами сложено 50 % территории города, значительная часть которой испытывает прогрессирующее подтопление. В геологическом отношении Ставрополь расположен на юго-западном склоне Ставропольской возвышенности, которая представляет собой сводовое поднятие с пологими северными и крутыми южными склонами. Гидрографическую сеть территории города составляют мелкие речки и ручьи балочных систем Егорлыкского и Калаусского бассейнов, которые распределяется относительно равномерно. Бассейны водотоков характеризуются значительной вытянутостью. По характеру и степени извилистости русел реки г. Ставрополя весьма сходны. Территория г. Ставрополя приурочена к лесостепной
Естественные и точные науки •
Natural and Exact Sciences •••
зоне. Основными типами растительности здесь являются леса и луговые степи. В городской черте достаточно хорошо сохранились лесные массивы (лес Круглый, частично Русская лесная дача, Таманский лес, Члинский лес, Мамайский лес) [7; 8].
Согласно статистическим данным численность населения города с 1985 по 2022 г. выросла более чем на 50 % (табл.), при этом площадь городской застройки г. Ставрополя (рис. 2), выделенной согласно ранее предложенной методике [2], увеличились с 71,5 км2 в 1985 г. до 103,2 км2 в 2022 г. (+44,3 %).
Заключение
Проведенный анализ увеличения городской застройки с 1985 по 2022 г. показал, что основной прирост территории произошел за счет юго-западной и северной частей города. Данная тенденция в первую очередь связана с особенностями рельефа - эти территории представляют собой плато с относительно небольшим перепадом высот. Это является основной
причиной, по которой застройка происходит именно в этом направлении. Вместе с этим развитие современных технологий строительства позволяет проводить точечную застройку в более престижных частях города, уже с меньшим вниманием к рельефу и геологии территории. Это отмечается не только в изменении геометрических границ застройки, но и в изменении внутренней структуры города [16]. При этом плотность населения, исходя из материалов статистики проведенных исследований, составляет 4 153,8 чел./км2 в 1985 г. до 4 440,2 чел./км2 (не согласуется)
Таким образом, можно сделать вывод о том, что впоследствии, при сохранении существующих темпов застройки и типов строительства плотность застройки и населения города только увеличатся, а, следовательно, риски возникновения геоэкологических проблем, влияющих на безопасность и комфорт проживания, только возрастут.
Таблица. Численность населения г. Ставрополя 1985-2022 гг. [9-15]
_Table. Population of Stavropol 1985-2022 [9-15]_
Численность населения г. Ставрополя
Population of Stavropol
1985 1990 2000 2005 2010 2015 2020 2021 2022
чел. % чел. % чел. % чел. % чел. % чел. % чел. % чел. % чел. %
297 000 0 о 324 000 9 о 342 000 LO 356 000 0 Оч1 398 539 4 СО 425 853 3 450 680 2 LO 454 488 3 LO 458 233 4 LO
Рис. 2. Границы г. Ставрополя: а) - 1985 г.; б) - 2022 г.
Fig. 2. Borders of Stavropol: a) is 1985; б) is 2022
••• Известия ДГПУ. Т. 17. № 2. 2023
••• DSPU JOURNAL. Vol. 17. No. 2. 2023
Список источников
References
1. Леггет Р. Города и геология / пер. с англ.
B. З. Махлина. М.: Мир, 1976. 559 с.
2. Лебедев А. А., Братков В. В. Применение оптических и радарных снимков для повышения точности выделения функциональных зон городской застройки (на примере Ставрополя) // Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2021. Т. 65. № 4. С. 426-435. 001: 10.30533/0536-101Х-2021-65-4-426-435. БО^ VNCMSL
3. Лебедев А. А., Братков В. В. Алгоритм определения площади селитебных ландшафтов на основе данных дистанционного зондирования (на примере г. Ставрополя) // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2015. № 4 (33).
C. 86-93. БО^ V0DYYD
4. Заиканов В. Г., Минакова Т. Б., Булдакова Е. В. Геоэкологическая безопасность урбанизированных территорий: подходы и пути реализации // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2019. № 1. С. 17-23. 001: 10.31857^0869-78092019117-23.
ZFDDYA
5. Минакова Т. Б., Заиканов В. Г. Проблемы геоэкологической безопасности урбанизированных территорий // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2018. № 3. С. 18-26. D0I: 10.31857^0869-78092019117-23. D0I: 10.7868^086978031803002Х. EDN:
хдкд1и
6. Большеротов А. Л., Пряхин В. Н. Экологические проблемы плотно застроенных урбанизированных территорий // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: экология и безопасность жизнедеятельности. 2009. № 3. С. 72-76. EDN: KVUXEV
7. Карта: Ставропольский край [Карты]. М.: ДИ ЭМ БИ, 2001.
8. Экологический паспорт г. Ставрополя / под ред. С. И. Пахомовой. Ставрополь, 1995. 78 с. EDN:UVUYLX
9. Малков П. В. Российский статистический ежегодник. М.: Росстат, 2021. 692 с.
10. Народное хозяйство РСФСР в 1989 г.: статистический ежегодник. М.: Госкомстат РСФСР, 1990. 692 с.
11. Народное хозяйство СССР за 70 лет: юбилейный статистический ежегодник / Гос. ком. СССР по статистике. М.: Финансы и статистика, 1987. 765 с.
12. Российский статистический ежегодник: статистический сборник. М.: Гос. ком. Рос. Федерации по статистике, 2001. 679 с.
13. Суринов А. Е. Российский статистический ежегодник: статистический сборник. М.: Гос. ком. Рос. Федерации по статистике, 2017. 686 с.
1. Leggett R. Cities and geology / trans. from English by V. Z. Makhlin. Moscow: Mir, 1976:559. (In Russ).
2. Lebedev AA, Bratkov VV. Optical and radar images for improving accuracy in the allocation of functional areas of urban development (the case of Stavropol). Izvestia Vuzov. Geodesy and Aerophoto-surveying. 2021;65(4):426-435. DOI: 10.30533/0536-101X-2021-65-4-426-435. (In Russ). EDN: VNCMSL
3. Lebedev АА, Bratkov VV. The area determining algorithm of residential landscapes on the basis of remote sensing data (by the example of Stavropol). Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2015(4(33):86-93. (In Russ). EDN: VODYYD
4. Zaikanov VG, Minakova TB, Buldakova EV. Geoenvironmental safety of urban areas: approaches and implementation. Geoekologiya. In-zheneraya Geologiya, Gidrogeologiya, Geokriologi-ya. 2019(1):17-23. DOI: 10.31857/S0869-78092019117-23. (In Russ). EDN: ZFDDYA
5. Minakova TB, Zaikanov VG. Problems of geo-ecological security in urban territories. Geoekologiya. Inzheneraya Geologiya, Gidrogeologiya, Geokri-ologiya. 2018(3):18-26. DOI: 10.31857/S0869-78092019117-23. (In Russ). DOI: 10.7868/S086978031803002X. EDN: XQKQIH
6. Bolsherotov AL, Pryakhin VN. Environmental issues of densely built-up urban areas. RUDN Journal of Ecology and Life Safety. 2009(3)72-76. (In Russ). EDN: KVUXEV
7. Map: Stavropol Territory [Maps]. Moscow: DI EM BI, 2001.
8. Pakhomova SI. (ed.) Ecological passport of Stavropol city. Stavropol, 1995:78. (In Russ). EDN: UVUYLX
9. Malkov PV. Russian statistical yearbook. Moscow: Rosstat, 2021:692. (In Russ).
10. National economy of the RSFSR in 1989: statistical yearbook. Moscow: Goskomstat of the RSFSR, 1990:692. (In Russ).
11. National economy of the USSR for 70 years: anniversary statistical yearbook / USSR State Committee on Statistics. Moscow: Finansy i statis-tika, 1987:765. (In Russ).
12. Russian statistical yearbook: statistical collection. Moscow: Goskomstat Rossii, 2001. 679 a (In Russ).
13. Surinov AE. Russian statistical yearbook: statistical collection. Moscow: Goskomstat Rossii, 2017:686. (In Russ).
14. The permanent population of the Russian Federation by municipalities as of January 1, 2021: information and analytical materials. URL: https://rosstat.gov.ru/compendium/document/13 282 (accessed 12.04.2023). (In Russ).
Естественные и точные науки •
Natural and Exact Sciences •••
14. Численность постоянного населения Российской Федерации по муниципальным образованиям на 1 января 2021 года: информационно-аналитические материалы. URL: https://rosstat.gov.ru/compendium/document/13 282 (дата обращения: 12.04.2023).
15. Численность постоянного населения Российской Федерации по муниципальным образованиям на 1 января 2022 года: информационно-аналитические материалы. URL: https://rosstat.gov.ru/compendium/document/13 282 (дата обращения: 12.04.2023).
16. Лебедев А. А. Геоэкологический мониторинг городской застройки с помощью совместного использования космических снимков оптического и радиолокационного диапазонов // Современные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии северного Кавказа. М.: Институт истории естествознания и техники им. С. И. Вавилова РАН, 2022. С. 484-491. EDN: HGGOIH
15. The permanent population of the Russian Federation by municipalities as of January 1, 2022: information and analytical materials. URL: https://rosstat.gov.ru/compendium/document/13 282 (accessed 12.04.2023). (In Russ).
16. Lebedev AA. Geoecological monitoring of urban development using the joint use of space images of the optical and radar ranges. Current Issues of Geology, Geophysics and Geoecology of the North Caucasus. Moscow: S. I. Vavilov Institute for the History of Natural Science and Technology of Russian Academy of Sciences, 2022:484-491. (In Russ). EDN: HGGOIH
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Принадлежность к организации Лебедев Антон Андреевич, соискатель кафедры экологии и природопользования, Грозненский государственный нефтяной технический университет им. Акад. М. Д. Миллионщикова, Грозный, Россия, lebedev_anton@list.ru
Научный руководитель: Братков В. В., доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой географии, Московский государственный университет геодезии и картографии, Москва, Россия.
Статья поступила в редакцию 11.05.2023 Одобрена после рецензирования 15.05.2023 Принята к публикации 23.05.2023
INFORMATION ABOUT TNE AUTHORS Affiliations
Anton A. Lebedev, Ph.D. student, Department of Ecology and Environmental Management, Million-shchikov Grozny State Oil Technical University, Grozny, Russia, lebedev_anton@list.ru ORCID
Scientific Supervisor: Bratkov V. V. Doctor of Science (Geography), Professor, Head of the Department of Geography, Moscow State University of Geodesy and Cartography, Moscow, Russia.
The article was submitted 11.05.2023 Approved after reviewing 15.05.2023 Accepted for publication 23.05.2023
