Московский экономический журнал 3/2023

PDF-файл статьи

Научная статья

Original article

УДК 528.948:502.1:004.9(571.13)

doi: 10.55186/2413046X_2023_8_3_98

ПРИМЕНЕНИЕ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ КАРТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ

THE USE OF DIGITAL TECHNOLOGIES IN THE FORMATION OF A MAP OF ENVIRONMENTAL RESTRICTIONS

Гилёва Лариса Николаевна, кандидат географических наук, заведующая кафедрой землеустройства, ФГБОУ ВО «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина», E-mail: ln.giljova@omgau.org

Подрядчикова Екатерина Дмитриевна, кандидат технических наук, доцент кафедры геодезии и кадастровой деятельности, ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет», E-mail: podrjadchikovaed@tyuiu.ru

Gileva Larisa Nikolaevna, Omsk state agrarian university named after P.A. Stolypin, Omsk, Russia

Podryadchikova Ekaterina Dmitrievna, Industrial University of Tyumen, Tyumen, Russia

Аннотация. В статье представлена методика формирования электронной цифровой карты экологических ограничений, как информационной основы экологического состояния городских территорий. Авторами статьи разработана электронная цифровая карта экологических ограничений, где в качестве ключевых положений приняты: локализация режимообразующих (производственных) объектов с учетом класса опасности и размер санитарно-защитной зоны в зависимости от класса промышленного предприятия.

Abstract. The article presents a methodology for the formation of an electronic digital map of environmental restrictions as an information basis for the ecological state of urban areas. The authors of the article have developed an electronic digital map of environmental restrictions, where the following key provisions are adopted: localization of regime-forming (production) facilities taking into account the hazard class and the size of the sanitary protection zone depending on the class of the industrial enterprise.

Ключевые слова: экологические ограничения, цифровая карта, функциональное зонирование, промышленные предприятия

Keywords: environmental restrictions, digital map, functional zoning, industrial enterprises

Введение

Современная концептуальная модель развития общества направлена на его цифровизацию. В условиях увеличивающихся информационных потоков о состоянии окружающей среды, требующих пространственного решения, все более возрастает роль экологического цифрового картографирования [1]. Высокая информационная емкость цифровых картографических материалов, достигаемая за счет совершенствования картографической знаковой системы, наглядность и доступность цифровых электронных карт для непосредственного восприятия и пространственного анализа, обуславливают особую значимость применения цифровых технологий в научных и прикладных исследованиях [4,10]. В системе жизнеобеспечения и создания комфортных условий проживания населения на территории городов значительная роль принадлежит формированию электронных цифровых карт охранных зон промышленных объектов, с пространственными данными о территориях, связанных с ограничениями в их использовании [2].

По экспертным оценкам, уже около половины человечества проживает в городах, а к 2050 году этот показатель возрастет до 70% и превысит 80% в промышленно развитых странах [12]. Деятельность человека на городских территориях оказывает влияние на состояние литосферы, гидросфера, биосфера и атмосфера, но именно поверхностный слой испытывает наибольшую антропогенную нагрузку [8]. Увеличение численности промышленных предприятий оказывает значительное негативное влияние на экологическое состояние, а тяжелые металлы, относящиеся к приоритетным загрязняющим веществам, уже сейчас занимают второе место по степени опасности, уступая пестицидам и значительно опережая такие широко известные загрязнители, как двуокись углерода и серы [12].

Объект и методы исследования

Объектом исследования выступает муниципальное образование городской округ город Тюмень, расположенный в южной части западной Сибири на площади на площади 69 848 га. Численность населения по состоянию на 1 января 2023 года – 816,7 тыс. человек. Промышленность города представлена девятью основными отраслями, а по объемам производства наибольший вклад в экономику города вносят предприятия: машиностроения и металлообработки (45%), медицинской (13%), пищевой (16,6%), лесной и деревообрабатывающей (9,4%) промышленностей. Всего в Тюмени сосредоточено более 100 крупных и средних промышленных предприятий. От предприятий металлургической, металлообрабатывающей промышленности с подземным стоком и со сточными водами поступают тяжелые металлы: кадмий, кобальт, хром, цинк, никель, медь, марганец [13].

В качестве информационной основы экологического состояния земель города авторами статьи предложены положения по разработке карт экологических ограничений, в качестве ключевых положений для которых приняты: локализация режимообразующих (производственных) объектов с учетом класса опасности, размер санитарно-защитной зоны в зависимости от класса промышленного предприятия.

Вопросы формирования электронных цифровых карт для различных целей представлены в трудах ученых-практиков. В их исследованиях используются разные термины и цели их разработки: «цифровые тематические карты как информационный ресурс в управлении особо охраняемыми природными территориями» [11], «Система цифровых картографических моделей природных ресурсов (система ЦКМПР) региона» [5], «цифровые геоэкологические карты» [10] «цифровые карты», «электронные карты» [9].

В нашем исследовании мы используем термин «карта экологических ограничений», понятие которого отождествляем с информационной моделью, созданной с использованием цифровых технологий, элементы которой в виде информационных слоев способны обеспечивать визуализацию характеристики среды, которая оказывает влияние как на качество жизни и здоровье населения.

Методика формирования карты экологических ограничений включает три этапа, представленные в виде схемы на рисунке 1.

Карта экологических ограничений создавалась с применением геоинформационной системы ArcGIS, позволяющей создавать, анализировать, накапливать и сохранять информацию для формирования цифровых карт различного назначения, решать сложные задачи пространственного анализа на основе реализации запросов и создания различных тематических слоев карт, осуществлять связь с удаленными базами данных, экспортировать географические объекты в другие программные продукты.

Результаты и обсуждение

На I этапе выполнен сбор и подготовка данных в виде цифровых информационных слоев: границы округов города Тюмени, кадастровое деление на кварталы, улично-дорожная сеть, железная дорога.

Фрагмент цифровой карты на территорию города Тюмени представлен на рисунке 2:

На карте вставке более крупного масштаба показана промышленная зона в Восточном административном округе, в которой сконцентрировано более половины крупных и средних промышленных предприятий. Адресное описание: квартал между улицами Пермякова, Республики, Монтажников, вдоль железнодорожных линий. Здесь же находятся такие важные городские объекты как ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, крупные торговые центры города «METRO» и «Лента».

На II этапе, проведя анализ карты градостроительного зонирования города Тюмени, были выявлены функциональные зоны, для которых документами территориального планирования определены границы и функциональное назначение, представляющие собой участки городской территории, выполняющие заданные функции (размещение жилья, производственных предприятий, объектов сферы обслуживания, рекреация и охрана природы) и результат целостного функционального зонирования городской территории.

Функциональное зонирование необходимо для устойчивого развития любой территории при осуществлении градостроительной деятельности, что должно обеспечивать безопасность и благоприятные условия жизнедеятельности человека, ограничивать негативное воздействие хозяйственной деятельности на компоненты ландшафта, а также рациональное использование и охрану природных ресурсов [3]. Грамотное разделение города на функциональные зоны и тщательное пространственное проектирование – это важнейшие составляющие генерального планирования развития территории урбаноценозов [8].

Большинство промышленных площадок на исследуемой территории города Тюмени расположено вблизи функциональной зоне «Многоэтажная жилая застройка», поэтому большое количество граждан подвержены негативному воздействию со стороны промышленных объектов.

Фрагмент карты города с функциональными зонами представлен
на рисунке 3.

Производственные зоны, на которых расположены производственные объекты с учетом класса опасности сформированы в информационный слой режимообразующих (производственных) объектов с учетом класса опасности.

На рисунке 4 представлен фрагмент цифровой карты размещения производственных объектов, отнесенных к одному из пяти классов опасности на территории города.

На III этапе для производственных объектов устанавливаются зоны экологических ограничений с применением пространственного анализа в ГИС-системах (Mapinfo, ArcGIS), которые имеют специализированные инструменты для геообработки и построения буферных зон вокруг объектов на заданном расстоянии. Именно буферные зоны на тематических картах используют для определения зон защиты окружающей среды, защиты жилых и коммерческих зон от зон промышленных объектов и возможных природных рисков [6].

Для производственных объектов были установлены зоны экологических ограничений в зависимости от класса опасности согласно СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03, но с учетом того, что некоторые производственные зоны включают предприятия различных классов опасности, размер зоны экологических ограничений устанавливался исходя из наиболее опасного класса производственных объектов [7].

Зоны экологических ограничений производственных объектов по всем классам опасности производственных объектов представлены на рисунке 5.

Зоны экологических ограничений производственных объектов для мало опасных и практически неопасных производственных объектов 5-4 классов опасности установлены в радиусе 100 метров, для высоко и умеренно опасных производственных объектов 3-2 классов – 500 метров, для чрезвычайно опасных промышленных объектов 1 класса опасности – 1000 метров.

Выводы

На основе проведенных исследований и экологической оценки состояния земель город Тюмени, была разработана карта экологических ограничений, содержащая информацию о функциональных зонах, расположении производственных объектов и  зон экологических ограничений. Следствием неблагоприятного воздействия от производственных объектов может являться проникновение в почвы города различных тяжелых металлов, а разработанная карта зон экологических ограничений позволит осуществлять мониторинг состояния почв, учитывать результаты мониторинга и почвенного обследования для принятия управленческих решений по обеспечению экологически комфортной и безопасной городской среды.

Список источников

1. Assessment of the conditions for the suitabilityof territories for the development of rural settlements / V. N. Maslyaev, D. A. Batin, A. A. Afonkina, T. V. Guseva // Землеустройство, кадастр недвижимости и мониторинг земельных ресурсов: Материалы международной научно-практической конференции, Улан-Удэ, 26–28 апреля 2021 года / Под общей редакцией Л.О. Григорьевой. – Улан-Удэ: Бурятский государственный университет имени Доржи Банзарова, 2021. – P. 173-178.
2. Глебова О. В. Природный комплекс большого города (Ландшафтно-экологический анализ) / О. В. Глебова, Э. Г. Коломыц, Г.С. Розенберг [и др.]. – Москва: Наука, МАИК: Наука / Интерпериодика, 2000. – 273 с.
3. Дубровский, А. В. Методическое и технологическое обеспечение системы эффективного землепользования / А. В. Дубровский // Естественные и технические науки. – 2022. – № 4(167). – С. 114-120. – DOI 10.25633/ETN.2022.04.11.
4. Курбатова А. С. Экология города/ А. С. Курбатова, В. Н. Башкин, Н.С. Касимов. – Mосква: Научный мир, 2004. – 624 с.
5. Николаева О. Н. Методология геоинформационного моделирования и картографирования состояния природных ресурсов региона для рационального природопользования: специальность 25.00.33 «Картография»: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Николаева Ольга Николаевна. – Новосибирск, 2016. – 22 с.
6. Пошивайло Я. Г. Анализ структурных элементов цифровой тематической карты / Я. Г. Пошивайло // материалы Национальной науч. конф. с международным участием «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия». – Новосибирск: СГУГиТ, 2020. Т. 1. – № 2. – С. 62-67.
7. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов [Электронный ресурс]: СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 (ред. от 28.02.2022) // Информационно-правовая система «Консультант Плюс».
8. Сизов А.П. Мониторинг и охрана городских земель: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. –М.: Изд-во МИИГАиК, 2009. – 264 с
9. Цветков В. Я. Цифровые карты и электронные карты / В. Я. Цветков // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 4-3. – С. 647-648.
10. Цифровые геоэкологические карты и некоторые приемы их построения в среде ГИС ARCGIS / С. В. Лебедев, Е. М. Нестеров, М. А. Кулькова, Л. М. Зарина // ИнтерКарто. ИнтерГИС. – 2015. – Т. 21. – С. 540-547. – DOI 10.24057/2414-9179-2015-1-21-540-547.
11. Цифровые тематические карты как информационный ресурс в управлении особо охраняемыми природными территориями (на примере Брянской области) / Г. В. Лобанов, И. В. Москаленко, А. Ю. Зверева [и др.] // Вестник Брянского государственного университета. – 2015. – № 3. – С. 391-395.
12. Цыплакова Е. Г. Анализ воздействия автотранспорта на воздушную среду северных городов России / Е. Г. Цыплакова, Ю. Г. Янкевич // XXI Царскосельские чтения: материалы международной научной конференции, Санкт-Петербург, 25–26 апреля 2017 года. – Санкт-Петербург: Ленинградский государственный университет им. А.С. Пушкина, 2017. – С. 132-139.
13. Шигабаева Г. Н. Тяжелые металлы в почвах некоторых районов г. Тюмени / Г. Н. Шигабаева // Вестник Тюменского государственного университета. Экология и природопользование. – 2015. – Т. 1. – № 2. – С. 92-102.

References

1. Assessment of the conditions for the suitabilityof territories for the development of rural settlements / V. N. Maslyaev, D. A. Batin, A. A. Afonkina, T. V. Guseva // Zemleustroistvo, kadastr nedvizhimosti i monitoring zemel’nykh resursov: Materialy mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Ulan-Udeh, 26–28 aprelya 2021 goda / Pod obshchei redaktsiei L.O. Grigor’evoi. – Ulan-Udeh: Buryatskii gosudarstvennyi universitet imeni Dorzhi Banzarova, 2021. – P. 173-178.
2. Glebova O. V. Prirodnyi kompleks bol’shogo goroda (Landshaftno-ehkologicheskii analiz) / O. V. Glebova, EH. G. Kolomyts, G.S. Rozenberg [i dr.]. – Moskva: Nauka, MAIK: Nauka / Interperiodika, 2000. – 273 s.
3. Dubrovskii, A. V. Metodicheskoe i tekhnologicheskoe obespechenie sistemy ehffektivnogo zemlepol’zovaniya / A. V. Dubrovskii // Estestvennye i tekhnicheskie nauki. – 2022. – № 4(167). – S. 114-120. – DOI 10.25633/ETN.2022.04.11.
4. Kurbatova A. S. Ehkologiya goroda/ A. S. Kurbatova, V. N. Bashkin, N.S. Kasimov. – Moskva: Nauchnyi mir, 2004. – 624 s.
5. Nikolaeva O. N. Metodologiya geoinformatsionnogo modelirovaniya i kartografirovaniya sostoyaniya prirodnykh resursov regiona dlya ratsional’nogo prirodopol’zovaniya: spetsial’nost’ 25.00.33 «KartografiYA»: avtoreferat dissertatsii na soiskanie uchenoi stepeni doktora tekhnicheskikh nauk / Nikolaeva Ol’ga Nikolaevna. – Novosibirsk, 2016. – 22 s.
6. Poshivailo YA. G. Analiz strukturnykh ehlementov tsifrovoi tematicheskoi karty / YA. G. Poshivailo // materialy Natsional’noi nauch. konf. s mezhdunarodnym uchastiem «Geodeziya, geoinformatika, kartografiya, marksheideriYA». – Novosibirsk: SGUGIT, 2020. T. 1. – № 2. – S. 62-67.
7. Sanitarno-zashchitnye zony i sanitarnaya klassifikatsiya predpriyatii, sooruzhenii i inykh ob»ektov [Ehlektronnyi resurs]: SaNPIN 2.2.1/2.1.1.1200-03 (red. ot 28.02.2022) // Informatsionno-pravovaya sistema «Konsul’tant PlyuS».
8. Sizov A.P. Monitoring i okhrana gorodskikh zemel’: Uchebnoe posobie. 2-e izd., pererab. i dop. –M.: Izd-vo MIIGAIK, 2009. – 264 s
9. Tsvetkov V. YA. Tsifrovye karty i ehlektronnye karty / V. YA. Tsvetkov // Mezhdunarodnyi zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovanii. – 2016. – № 4-3. – S. 647-648.
10. Tsifrovye geoehkologicheskie karty i nekotorye priemy ikh postroeniya v srede GIS ARCGIS / S. V. Lebedev, E. M. Nesterov, M. A. Kul’kova, L. M. Zarina // InteRKarto. InteRGIS. – 2015. – T. 21. – S. 540-547. – DOI 10.24057/2414-9179-2015-1-21-540-547.
11. Tsifrovye tematicheskie karty kak informatsionnyi resurs v upravlenii osobo okhranyaemymi prirodnymi territoriyami (na primere Bryanskoi oblasti) / G. V. Lobanov, I. V. Moskalenko, A. YU. Zvereva [i dr.] // Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta. – 2015. – № 3. – S. 391-395.
12. Tsyplakova E. G. Analiz vozdeistviya avtotransporta na vozdushnuyu sredu severnykh gorodov Rossii / E. G. Tsyplakova, YU. G. Yankevich // XXI Tsarskosel’skie chteniya: materialy mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii, Sankt-Peterburg, 25–26 aprelya 2017 goda. – Sankt-Peterburg: Leningradskii gosudarstvennyi universitet im. A.S. Pushkina, 2017. – S. 132-139.
13. Shigabaeva G. N. Tyazhelye metally v pochvakh nekotorykh raionov g. Tyumeni / G. N. Shigabaeva // Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta. Ehkologiya i prirodopol’zovanie. – 2015. – T. 1. – № 2. – S. 92-102.

Для цитирования: Гилёва Л.Н., Подрядчикова Е.Д. Применение цифровых технологий при формировании карты экологических ограничений // Московский экономический журнал. 2023. № 3. URL: https://qje.su/nauki-o-zemle/moskovskij-ekonomicheskij-zhurnal-3-2023-4/

© Гилёва Л.Н., Подрядчикова Е.Д., 2023. Московский экономический журнал, 2023, № 3.