Методологические аспекты экологической оценки состояния урбанизированных территорий Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

Людмила Константиновна Трубина

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Новосибирск, Плахотного, 10, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой экологии и природопользования, (383) 361-09-11, e-mail: lab.ite@ssga.ru

В статье рассматриваются методологические аспекты экологической оценки состояния урбанизированных территорий на основе учета морфологии геопространства. Отмечается, что существующая практика сбора и последующего отображения интегральных показателей изолиниями равных значений, не учитывает в полной мере взаимодействие природных и антропогенных факторов. Избежать этого позволит системный подход, который может быть реализован через учет морфологии рельефа, во многом с помощью трехмерного моделирования, четко выделяющего и определяющего распределение потоков минеральных, водных, воздушных масс и других компонентов.

Ключевые слова: морфология рельефа, экологическая оценка, потоки вещества.

METHODOLOGICAL ASPECTS OF URBAN LANDS STATE ECOLOGICAL ASSESSMENT

Lyudmila K. Trubina

Ph.D., Prof., head of the department of Ecology and Land Management, Siberian, State Academy of Geodesy, 8 Plakhotnogo st., 630108 Novosibirsk, phone: (383) 361-09-11, e-mail: lab.ite@ssga.ru

Methodological aspects of urban lands state ecological assessment, taking into account geospace morphology, are considered. It is noted that current practice of integral indicators collection and further representation by equal values isolines does not fully take into consideration natural - anthropogenic factors interrelation. This can be improved through the system approach, i.e. by taking into account the relief morphology, mostly based on 3D modeling. The model makes it possible to mark out and determine the distribution of mineral-, water- and air flows as well as other components.

Key words: relief morphology, ecological assessment, substance flows.

Особенностью информации о состоянии окружающей среды является ее геопространственный характер. При этом, данные о загрязнении разных природных сред обеспечиваются, как правило, стационарными постами наблюдений, расположенными практически произвольно на исследуемой территории, либо «выборкой» на ключевых ее участках. Показатель загрязнения конкретным веществом одного компонента получается непосредственно в результате наблюдений или измерений, может являться интегрированным в пространстве или во времени для одной территориальной единицы (точки отбора пробы).

Обобщение показателей осуществляется разными методами. Переход от значений, определенных в точке, к пространственному отображению

распределения влияния того или иного показателя осуществляется методами интерполяции и экстраполяции. Часто используют матрицы, которые заполняются по каждому ингредиенту загрязнения, для последующего определения суммарного значения на основе тех или иных аналитических зависимостей. Во всех случаях интегральные показатели получают в результате преобразования первичных данных, измеренных в дискретных точках пространства.

Отображение интегральных показателей реализуется на экологических картах в виде статистических поверхностей изолиниями равных значений -изоплетами, известными способами. Следовательно, изолинейная поверхность (либо ее послойная раскраска, типа гипсометрической) отображает практически равномерное распределение влияния фактора по условной поверхности. В то время как, распределение загрязнений урбанизированной территории характеризуется пространственной неоднородностью, связанной с локальными природными условиями, точечным антропогенными воздействиями и сформировавшейся структурой жилой застройки. Так, например, на уровень загрязнения воздуха в черте города влияет не только сочетание

метеорологических факторов, но и состояние инверсии воздушного бассейна, определяемого особенностями рельефа. В частности, возможен сток воздушных загрязнений по склону при неблагоприятной метеорологической обстановке, накопление выбросов в замкнутых понижениях рельефа и др.

При наложении интегральных экологических карт, отображающих степень загрязнения в виде статистических поверхностей, на другую карту, например, рельефа, или кадастрового плана прослеживается явная несовместимость по границам информационных слоев.

В тоже время, следует отметить, например, что составленная

специалистами, карта лесов или почвенная карта отлично согласуется с топографической картой, в частности, с изображенным на ней рельефом и гидрографией, подчеркивает прямую взаимосвязь пространственного

распространения природных объектов со структурными линиями рельефа.

Легко сопоставить и карту распространения клещевого энцефалита с картой растительности того же масштаба. В тоже время, получить, например, корректную карту заболеваемости населения, в сложившихся условиях городской среды, опираясь только на расположение неблагоприятных объектов на плане города без учета его морфоструктуры, невозможно. По этой же причине слабо коррелируются экологические карты городской среды с его топографией. Хотя город в начале своего рождения практически стихийно, а позднее и планово, но развивается с учетом особенностей рельефа, направленности имеющихся на территории водных потоков, экспозиции склонов, инсоляции селитебных зон. Следовательно, формирование градостроительной структуры идет с учетом морфологии земной поверхности.

Без учет этих условий при сборе данных невозможно объективно оценить, а затем отобразить экологическую компоненту районов города, или в частности, кадастровой зоны, квартала и т.д.

Таким образом, принципиальным должно стать положение: изучению состояния урбанизированных территорий должен предшествовать анализ морфологии рельефа, как совокупности упорядоченных форм земной поверхности, созданных гравимагнитными полями, которые прослеживаются в виде потоков природного вещества. Они (потоки), в свою очередь, определяют направление движения техногенного вещества, образующегося в результате воздействия тех или иных источников загрязнения.

Такой геоморфологический подход для конкретных территорий позволит реализовать полное и, вместе с тем, детальное представление структуры его геоэкологического пространства. Это может служить основанием для дифференциации городской территории на участки с принципиально разной инсоляционной экспозицией, обеспечивающей различную освещенность, конкретной величиной физиологически активной радиации, а также направленность распределения потоков по уровням, соответствующим разной степени их циркуляционной и гравитационной составляющей, с включенными в них техногенными компонентами.

При переходе от одного такого участка к другому происходит смена структуры пространства, следовательно, меняется баланс любого вещества, поэтому для объективности геоэкологической оценки требуется адаптированный к этим выделенным категориям набор показателей.

В отличие от традиционных методов оценки экологического состояния территории, в которых преобладают статические характеристики состояния вещества, полученные путем статистической выборки в целом по территории исследуемого пространства, при данном подходе распределение точек отбора проб должно осуществляться направленно с учетом движения потоков вещества.

Только тогда связав воедино пространство и его состояние, т.е. процессы, происходящие в нем, возможен системный подход в изучении распределения потоков минеральных, водных, воздушных масс вместе с вредными и полезными для человека компонентами. Таким образом, через всестороннее познание морфологии, во многом с помощью трехмерного моделирования, четко выделяющего и определяющего эти потоки по элементам рельефа и ландшафта, возможно подготовить объективную систему сбора показателей и создать карту экологической обстановки исследуемой территории.

Анализ морфологии городской территории может быть реализован по цифровым моделям рельефа (ЦМР), широкие функциональные возможности для этого предоставляет современный инструментарий геоинформационных технологии.

В целом геометрия реальной земной поверхности достаточно сложна, и при рассмотрении тех или иных процессов велика роль масштаба, т.е. степень подробности отображения топографии поверхности. Последнее, в свою очередь, зависит от исходных материалов для получения данных о рельефе.

Во-первых, это топографические карты разных масштабов с отображением рельефа в виде горизонталей. Формирование ЦМР по горизонталям - один из широко используемых методов при анализе природной среды. Кроме того, разработан метод пластики рельефа, основанный на геометрическом

преобразовании горизонталей, выделению некоторых форм рельефа, в частности выпуклых и вогнутых элементарных форм [3]. В результате создается «карта пластики рельефа» с естественными ареалами - «динамическими потоками». Реализация подобных преобразований на основе 3Б-модели «пластики рельефа» открывает новые возможности.

Несомненным преимуществом по сравнению с топографическими картами имеют методы дистанционного зондирования и лазерного сканирования. Поскольку, в этом случае, используются непосредственно измеренные данные для формирования цифровых моделей рельефа, тогда как горизонтали получают в результате преобразований исходных данных (интерполяция по точкам), что приводит к сглаживанию деталей рельефа. Правда существенность этих искажений может проявиться только при крупномасштабных исследованиях.

Таким образом, современные методы получения информации о рельефе на основе анализа распределения потоков вещества по элементам рельефа и ландшафта могут способствовать актуализации предлагаемых подходов к экологической оценке урбанизированных территорий.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кравец Е.А. Картографическая логика (анализ вопросов состояния и охраны окружающей среды): монография.- М.:Изд-во МИИГАиК, 2010.-160 с.

2. Ласточкин А. Н. Общая теория геосистем. - СПб.: Изд-во «Лема», 2011.- 980 с.

3. Степанов И.Н. пространство и время в науке о почвах. Недокучаевское почвоведение.- М.:Наука, 2003.-184 с.

© Л.К. Трубина, 2012