Ландшафтно-экологические закономерности формирования и развития урбанизированных территорий в степной зоне России

1.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ
ИНСТИТУТ СТЕПИ
УРАЛЬСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
ОТЧЕТ О НАУЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
научного сотрудника отдела степеведения и природопользования
ДУБРОВСКОЙ
Светланы Александровны
ЛАНДШАФТНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ
ТЕРРИТОРИЙ В СТЕПНОЙ ЗОНЕ РОССИИ

2.

ЦЕЛЬ И ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования выбран г. Волгоград – один из
крупных городов Европейской России. Основанный в
конце XVI века как охранный форпост, к настоящему
времени, город протянулся на 60 километров вдоль русла
Волги и достиг миллионных показателей численности
населения. Расположен в степной зоне России, занимая
около тысячи км2, на стыке трёх морфоструктур:
аккумулятивно-денудационные
Приволжская
и
Ергенинская
возвышенности
и
Прикаспийская
низменность.
Цель исследования – на основе цифровой модели рельефа
(ЦМР) топологического уровня (М 1:25000) методом
автоматизированной
классификации
рельефа
по
комплексу морфометрических данных с использованием
искусственной нейронной сети (ИНС) и современной
схемы эколого-функционального зонирования построить
пространственную картографическую модель урбосреды,
детерминирующую состояние природно-антропогенного
комплекса.

3.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Построена урбоэколандшафтная картографическая модель
г. Волгоград с использованием геоморфометрических данных
для выявления пространственно-однородных участков
ландшафтных структур урбогеосистемы. В результате
применения алгоритма обучения Self Organizing Map и
созданной цифровой модели составлена картографическая
схема урболандшафтного районирования. В классификацию
методом искусственных нейронных сетей, основанную на
вертикальной дифференциации, внесена информация,
включающая
особенности
горизонтальных
геоморфометрических показателей. Впервые проведена
интеграция выделенных генетических типов рельефа с
современным
функциональным
назначением
зон
исследуемой урбогеосистемы.
Применение
ИНС-алгоритмов
и
методов
геоинформационного анализа пространственных данных
позволило провести оценку рельефа в качестве основы
функционального зонирования урбогеосистемы Волгограда.
Комплексное
исследование
городского
ландшафта,
учитывающее специализацию планировочной структуры
территории и её морфометрические особенности, отражает
закономерности развития техногенных процессов и
особенности
современного
состояния
городского
пространства.
I – картосхема типов местности (1 – низкая пойма; 2 – высокая пойма; 3 –
надпойменно-террассовый; 4 – склоновый; 5 – водораздельный); II – картосхема
экспозиции склонов; III – картосхема уклонов; IV – схема
функционального зонирования.

4.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Полученные в результате исследования 36 пространственных
объектов характеризуют основные геоморфологические
факторы, воздействующие на городское землепользование.
В первую очередь это развитая сеть эрозионных врезов,
усложняющая хозяйственное освоение территории. Вовторых, наличие абразионной и аккумулятивной террас,
наиболее благоприятных для размещения техногеосистем и
формирующих линейно вытянутую структуру городского
пространства. Территория водораздельного плато достаточно
слабо подвержена антропогенной нагрузке, это связано с
удалённостью основных транспортно-коммуникационных
систем, которые в свою очередь активно развиваются в
надпойменно-террассовомом геоэкологическом районе
Волгограда.
Категории (классы)
1.1
1.2
2
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17
4.18
4.19
4.20
4.21
4.22
4.23
4.24
4.25
4.26
5
Типы рельефа, характеристики геоэкологических районов
Аккумулятивный (долина реки Волга)
Низкая пойма правобережья р. Волга: средний уклон 3°, экспозиция юго-восточная, средняя высота 4.9 м
Низкая пойма р. Волга (в пределах острова Сарпинский): средний уклон менее 1°, экспозиция северо-восточная, средняя высота 6.7 м
Высокая пойма р. Волга (в пределах острова Сарпинский): средний уклон менее 1°, экспозиция восточная, средняя высота 3.1м
Надпойменно-террасовый
Хвалынская абразионная терраса (в пределах Волгоградского вдхрн.): средний уклон 3°, экспозиция восточная, средняя высота 28.5 м
Хвалынская абразионная терраса: средний уклон 2°, экспозиция восточная, средняя высота 28.6 м
Хвалынская абразионная терраса: средний уклон 2°, экспозиция восточная, средняя высота 24.8 м
Хвалынская абразионная терраса: средний уклон 1°, экспозиция северо-восточная, средняя высота 11.6 м
Хвалынская аккумулятивная терраса (Бекетовская низменность): средний уклон 1°, экспозиция южная, средняя высота 8.1 м
Хвалынская аккумулятивная терраса: средний уклон менее 1°, экспозиция юго-западная, средняя высота 12.4 м
Водораздельный (Приволжская возвышенность)
Прибалочный склон р. Мечетка: средний уклон 2°, экспозиция южная, средняя высота 56.8 м
Прибалочный склон р. Мечетка: средний уклон 2°, экспозиция северо-восточная, средняя высота 58.6 м
Прибалочный склон р. Орловка и р. Мокрая Мечетка: средний уклон 2°, экспозиция: южная, средняя высота 56.9 м
Прибалочный склон р. Орловка: средний уклон 3°, экспозиция северо-восточная, средняя высота 65.2 м
Прибалочный склон р. Мокрая Мечетка: средний уклон 3°, экспозиция южная, средняя высота 57.7 м
Прибалочный склон балка Вишнёвая: средний уклон 2°, экспозиция восточная, средняя высота 85.6 м
Прибалочный склон р. Мокрая Мечетка и балка Вишнёвая: средний уклон 2°, экспозиция северная, средняя высота 58.4 м
Приводораздельный склон: средний уклон 2°, экспозиция юго-восточная, средняя высота 67.7 м
Прибалочный склон р. Дубовка: средний уклон 3°, экспозиция северо-восточная, средняя высота 83.9 м
Прибалочный склон р. Дубовка: средний уклон 3°, экспозиция юго-западная, средняя высота 84.8 м
Прибалочный склон р. Царица: средний уклон 3°, экспозиция южная, средняя высота 58.4 м
Прибалочный склон р. Царица: средний уклон 3°, экспозиция северо-восточная, средняя высота 57.8 м
Прибалочный склон балка Ельшанская: средний уклон 2°, экспозиция южная, средняя высота 73.5 м
Прибалочный склон балка Ельшанская: средний уклон 4°, экспозиция северо-восточная, средняя высота 78 м
Приводораздельный склон: средний уклон 3°, экспозиция юго-восточная, средняя высота 68.2 м
Прибалочный склон балка Купоросная: средний уклон 3°, экспозиция южная, средняя высота 77.6 м
Прибалочный склон балка Купоросная: средний уклон 2°, экспозиция северо-восточная, средняя высота 66.9 м
Прибалочный склон балка Горная Поляна: средний уклон 4°, экспозиция юго-восточная, средняя высота 80.6 м
Прибалочный склон балка Горная Поляна: средний уклон 5°, экспозиция северная, средняя высота 84.9 м
Приводораздельный склон: средний уклон 4°, экспозиция восточная, средняя высота 68.3м
Прибалочный склон балка Прудовая: средний уклон 4°, экспозиция южная, средняя высота 73.1 м
Прибалочный склон балка Прудовая: средний уклон 3°, экспозиция северная, средняя высота 68.9 м
Прибалочный склон овраг Капустный: средний уклон 4°, экспозиция юго-восточная, средняя высота 72.9 м
Прибалочный склон овраг Капустный: средний уклон 3°, экспозиция: северо-восточная, средняя высота 69 м
Приводораздельный склон: средний уклон 4°, экспозиция северо-восточная, средняя высота 62.9 м
Приводораздельный склон: средний уклон 2°, экспозиция южная, средняя высота 84м
Водораздельное плато Приволжской возвышенности: средний уклон 1°, экспозиция южная, средняя высота 125.2 м

5.

ПУБЛИКАЦИОННАЯ АКТИВНОСТЬ
1. Дубровская С.А., Ряхов Р.В. Ландшафтно-экологическое картографирование с
применением метода искусственных нейронных сетей // География и природные
ресурсы (Принята к печати)
2. Дубровская С.А. Ландшафтно-экологическое состояние и развитие урбогеосистем
степных регионов России // XIII Международная. ландшафтная конференция
«Современное ландшафтно-экологическое состояние и проблемы оптимизации
природной среды регионов», Воронеж, 14-17 мая 2018. Т.1. – С. 346-348.
3. Дубровская С.А. Применение алгоритмов автоматизированной кластеризации для
анализа данных дистанционного зондирования урбанизированных ландшафтов
степной зоны России // Степи Северной Евразии. Мат-лы VIII межд. симпозиума
(Оренбург, 10-13 сентября 2018). Оренбург: ИС УрО РАН, 2018. C. 347-350.
4. Чибилёв А.А., Дубровская С.А., Ряхов Р.В. Урболандшафтное картографирование
крупного города по синтезированным геоморфометрическим признакам с
применением нейросетевого алгоритма (на примере Волгограда) // Доклады академии
наук (Отправлена в печать)
5. Дубровская С.А., Ряхов Р.В. Картографическое моделирование урболандшафтов
степной зоны России с использованием нейронных сетей // Теоретическая и прикладная
экология (Отправлена в печать)

6.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
© ИС УрО РАН, 2018