РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ГИС НА ПРИМЕРЕ ОСОБО ОХРАНЯЕМОЙ ПРИРОДНОЙ ТЕРРИТОРИИ МЕСТНОГО ЗНАЧЕНИЯ «ПАРК ДИНАМО» В ХАБАРОВСКЕ

Дебелая И.Д.¹, Морозова Г.Ю.²

¹ORCID: 0000-0002-0191-2306, Кандидат географических наук, Доцент,

Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск,

Институт водных и экологических проблем ДВО РАН,

²ORCID: 0000-0003-1183-3430, Кандидат биологических наук,

Институт водных и экологических проблем ДВО РАН, г. Хабаровск

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ГИС НА ПРИМЕРЕ ОСОБО ОХРАНЯЕМОЙ ПРИРОДНОЙ ТЕРРИТОРИИ МЕСТНОГО ЗНАЧЕНИЯ «ПАРК ДИНАМО» В ХАБАРОВСКЕ

Аннотация

Городские парки как особо охраняемые природные территории имеют большое экологическое, природоохранное, рекреационное и образовательное значение. В статье рассмотрены методические подходы к созданию геоинформационной системы (ГИС) на примере особо охраняемой природной территории местного значения «Парк Динамо» в Хабаровске. Разработана структура ГИС, которая представлена в виде системы модулей: административно-хозяйственный, научный, рекреационный, образовательный и коммерческий. Содержательная часть каждого модуля формируется экспертами рассматриваемой предметной области и адаптируется для различных групп пользователей. Практическое применение результатов исследования: совершенствование планирования городской территории с учетом экологической составляющей, муниципальное управление.

Ключевые слова: планирование городской территории, ООПТ местного значения, городской парк, ГИС, муниципальное управление.

Debelaya I.D.¹, Morozova G.Yu.²

¹ORCID: 0000-0002-0191-2306, PhD in Geography, Associate professor,

Institute of Water and Environmental Problems, FEB RAS, Khabarovsk,

Pacific National University,

²ORCID: 0000-0003-1183-3430, PhD in Biology,

Institute of Water and Environmental Problems, FEB RAS, Khabarovsk

DEVELOPMENT OF GIS STRUCTURE ON EXAMPLE OF SPECIALLY PROTECTED NATURAL TERRITORY OF LOCAL VALUE "DYNAMO PARK" IN KHABAROVSK

Abstract

City parks as specially protected natural areas have great ecological, nature protection, recreational and educational significance. In the article, methodical approaches to the creation of the geoinformation system (GIS) are considered on the example of a specially protected natural area of local significance "Park Dynamo" in Khabarovsk. The structure of GIS is developed, which is presented in the form of a system of modules: administrative-economic, scientific, recreational, educational and commercial. The substantive part of each module is formed by experts in the subject area under consideration and is adapted for different groups of users. Practical application of the research results: improving the planning of urban areas, taking into account the ecological component, municipal management.

Keywords: urban planning, SPNA of local importance, urban park, GIS, municipal government.

Важнейшим критерием качества городской среды является её комфортность – создание оптимальных условий для жизни, труда и отдыха населения. Степень комфортности городов позволяет оценить приоритеты государственной политики не только в сфере экономики, но и в области охраны окружающей среды.  Формирование Хабаровской агломерации и ТОСЭР «Хабаровск» сопровождается организацией новых производств, развитием транспортной и инженерной инфраструктуры, интенсивным землепользованием, что обусловливает ухудшение экологического состояния территории. Для территориального планирования Хабаровска, в условиях активизации хозяйственной деятельности, необходимы исследования по проблемам сохранения, увеличения и расширения спектра земель экологического назначения, в частности, земель особо охраняемых природных территорий (ООПТ) с их управлением на основе современных информационных технологий.

Цель исследований

Разработка структуры ГИС на примере ООПТ местного значения «Парк Динамо» в Хабаровске.

Методы

Анализ опубликованных и фондовых материалов (ИВЭП ДВО РАН, ведомственные организации), данных таксационных исследований 2006–2016 гг., картографических материалов, результатов разновременных маршрутных наблюдений, нормативно-правовых документов. Для систематизации и картографирования данных использована программа MapInfo Professional.

Обсуждение результатов

Территориальное планирование города с учетом экологических факторов – это важнейший элемент его организации, стабилизации и улучшения экологического состояния. ООПТ в городском планировании занимают важное место. В Хабаровске они представлены сохранившимися фрагментами естественной коренной растительности и искусственными древесно-кустарниковыми посадками. В список ООПТ местного значения в Хабаровске включено 24 объекта, общей площадью 292,49 га, краевого значения – 5 объектов общей площадью 210,7 га. Таким образом, общая площадь ООПТ города составляет 503,19 га [1], из них парков и парковых зон – 14. Паркам в Хабаровске до недавнего времени уделялось меньше внимания, чем природным объектам других категорий ООПТ за пределами городской черты. Ситуация изменилась в связи с высокой степенью урбанизации Дальнего Востока, что обусловило необходимость сохранения зеленых массивов в городах. ООПТ местного значения, включая все городские парки, являются основными элементами экологического каркаса [2], [3] и зеленой инфраструктуры городов.

Городские парки, как зелёные насаждения (ЗН) общего пользования, имеют высокое экологическое, природоохранное, рекреационное и образовательное значение. Для горожан при выборе наиболее благоприятных для проживания мест одним из приоритетов становится наличие благоустроенных озеленённых пространств [4], [5], [6], [7]. Отдых в парках является высоко оцениваемой экосистемной услугой зеленой инфраструктуры. Исследования показывают взаимосвязь количества доступных мест отдыха с числом посетителей общедоступных рекреационных участков [8].

Городские парки, испытывают высокую антропогенную нагрузку. Кроме того, парки и парковые зоны – это своеобразные «конфликтные» территории города, земли которых представляют большой интерес для хозяйственных структур. Ценность земель зеленого фонда определяется их местоположением в пределах городской черты. Согласно Постановлению мэра города Хабаровска от 27.03.2007 г. № 399, при определении компенсационной стоимости ЗН были утверждены повышаюшие коэффициенты размещения в зависимости от оценочных зон города от 0,8 (на переферии) до 2,0 (в центре). При этом учитывается и природоохранное значение территории: при наличии статуса ООПТ утвержден коэффициент 3,0 без его детализации по категориям.

В отличие от природных ООПТ (заповедников и др.) городские парки общедоступны для населения и не имеют непосещаемых участков. Несмотря на то, что 70 % территории парка должно быть представлено озелененными площадями, а только 30 % инженерной инфраструктурой, включая дорожно-тропиночную сеть, в последние годы отмечено, что это соотношение меняется в сторону сокращения ЗН за счет коммерциализации работы парковых предприятий.

Паспорта всех ООПТ Хабаровска содержат комплексную характеристику территории в описательной форме, отсутствуют картографические материалы (за исключением фрагментов общегеографической и топографической карт, отражающих самую общую информацию; схем размещения объекта и границ земельного отвода). Остается нереализованным высокий потенциал ГИС для управления городскими парками (объектный уровень). Это обусловлено отсутствием квалифицированных специалистов и финансов, современных данных о структуре использования земель и их качестве, состоянии ЗН, возможных экологических рисках. Для функционирования информационных систем такого ранга необходимо сотрудничество картографов и экспертов различных областей знаний. В дальнейшем ГИС городского парка должна стать составным элементом ГИС более высокого муниципального уровня: «ООПТ города Хабаровска» и ГИС «Зелёная инфраструктура Хабаровска».

К задачам, которые стоят перед парком «Динамо» в Хабаровске как природоохранным объектом относится сохранение природной среды, охрана объектов флоры и фауны, сохранение рекреационного потенциала территории в городе, экологическое просвещение населения. Геоинформационная система «Парк Динамо» должна учитывать все особенности этого общедоступного для горожан объекта, что позволит повысить качество решения природоохранных задач и создать комфортную городскую среду.

Парк Динамо общей площадью 35,1 га, расположенный в транспортно доступном Центральном округе Хабаровска, – любимое место отдыха жителей и гостей города. Согласно функциональному назначению в парке выделено 7 зон: прогулочная, активного отдыха, аттракционов, детская, припрудовая и две зоны покоя, приуроченные к оврагам. В рамках реализации ФЦП «Формирование комфортной городской среды» были проведены исследования на территории парка. Выявлена тенденция сокращения собственно озеленённой части парка по отношению к его общей площади. Согласно данным инвентаризации 2006 г., озеленённая часть составляла 78 % от общей площади парка, а в 2016 г. она снизилась до 63 % [6], что обусловлено изъятием земель под строительство парковой инфраструктуры и вследствие выведения участков из состава парка. Исследования свидетельствуют о сокращении площади земель экологического назначения в центре Хабаровска и необходимости организации их мониторинга.

Традиционные информационные технологии не обеспечивают должный уровень оперативности, полноты передачи экологически и социально значимой информации. Наблюдаемый за последнее время переход муниципальных органов управления на новые технологии обработки информации о состоянии городских земель мало коснулся зелёного фонда. Основная причина заключается в  отсутствии сведений, позволяющих заполнить отдельные слои ГИС, т.е. отсутствие содержания атрибутивных баз [9]. Для эффективного управления земельным фондом города необходима поддержка в развитии информационной инфраструктуры [10], [11]. Современные ГИС обладают значительными преимуществами, такими как быстрота обработки сведений, удобство их использования, хранения, транспортировки, пополнения и воспроизведения.

Городской парк – это обширная территория, используемая для отдыха горожан, поэтому внимание было акцентировано на состоянии и охране её зелёного фонда. Для разработки концепции и структуры ГИС «ООПТ местного значения Парк «Динамо» проанализированы материалы, позволяющие дать комплексную характеристику земель и выделить основные направления видов деятельности, требующих информационного обеспечения.

Накопленный массив данных, запросы администрации Хабаровска и дирекции парка позволили выделить методические и структурно-информационные особенности ГИС городского парка Динамо:

• использование в качестве основы крупномасштабной цифровой карты с различным набором базовых слоев;
• организация и хранение сведений согласно иерархическим уровням (древовидная структура);
• систематизация картографических материалов, позволяющая выполнить пространственное и тематическое согласование информации;
• -интеграции данных из различных источников, позволяющая отобразить их в единой логически выстроенной геоинформационной среде и использования гибкой системы запросов;
• создание условий для визуализации данных;
• модульность структуры, закрепляющая за каждым модулем выполнение актуальных направлений развития объекта;
• интеграция данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) за различные периоды наблюдений;
• системность исследований, рассматривающая природные и антропогенные факторы в их динамике и взаимосвязи;
• принцип единства и соподчинённости, предусматривающий составление карт в различных масштабах по единым правилам;
• выполнение статистических расчётов;
• создание и обновление банков данных мониторинга;
• ориентация на полноту, достоверность, доступность, наглядность и обновляемость информации.

Концептуальная модель ГИС «Парк Динамо» определяет взаимодействие структурных блоков формализованных данных. При построении ГИС используется архитектура трех уровней: – база данных – пользовательское приложение – специализированный, отвечающий за экспорт–импорт данных.

Современные ГИС являются многоцелевыми системами, поэтому особое внимание уделяется выбору базовой карты – каркаса для привязки, совмещения и координирования всех данных.  В качестве основы для ГИС выбрана цифровая модель карты парка Динамо исходного масштаба 1:500, созданная в штатной условной системе координат г. Хабаровска (метры относительно нулевой точки начала координат).

Предложена структура ГИС, которая представлена системой модулей: административно-хозяйственный, научный, рекреационный, образовательный и коммерческий (рис. 1). Содержательная часть каждого из них формируется экспертами, имеет обязательную экологическую составляющую и адаптируется для различных групп пользователей.

Для характеристики ЗН использован набор векторных картографических слоев, созданных на базе полистной растровой топографической основы масштаба 1:500, сопровождающихся необходимой атрибутивной информацией (рис. 2).

Рис. 1 – Структура ГИС «ООПТ местного значения «Парк Динамо»

Рис. 2 – Фрагменты цифровой модели карты «Зеленые насаждения ООПТ местного значения «Парк Динамо» и атрибутивной базы данных

 

Таблица 1 – Фрагмент атрибутивной базы данных «Зелёные насаждения ООПТ местного значения «Парк Динамо»

 

Информационной основой послужили базы данных инвентаризации насаждений парка (2006–2016 гг.). Статистические расчеты выполнены непосредственно в среде созданной ГИС методами географического анализа картографической информации и статистического анализа сопровождающих картографирование атрибутивных данных. Все технические решения основаны на использовании стандартных функций ГИС. Разработаны структуры картографических покрытий ГИС и системы сквозной классификации насаждений парка, входящих в ее состав, что позволяет проводить статистический анализ информации непосредственно штатными функциями геоинформационной системы.

Исходными материалами для формирования базы данных служат топографические и тематические карты, карта функционального зонирования; материалы таксационных и полевых исследований; фондовые и опубликованные сведения организаций; данные ДЗЗ. Структура тематической части базы данных определяется исходя из задач парка, а также наличия исходных материалов, в том числе, картографических. Например в научном модуле в раздел дендрологическое обследование включены слои: число деревьев и кустарников, видовая структура насаждений, растительные сообщества, озеленённость выделов (%), доля хвойных деревьев, молодые посадки, старовозрастные посадки (к сносу), уникальные деревья (редкие, крупные, декоративные).

Атрибутивная база данных объединяет текстовые и табличные описания, нормативно-правовые документы, методические рекомендации, ГОСТы, информацию по научной, образовательной, рекреационной деятельности парка, фотографии и т.д. Например для характеристики ЗН парка используются показатели: видовое название, номер растения на топооснове, диаметр ствола дерева, класс возрастности, категория состояния дерева и кустарника (класс жизненности), тип посадок  (одиночные, рядовые, биогруппы), примечания (уникальные или характерные особенности, повреждения), рекомендации по уходу за ЗН, очаги усыхания, фотографии уникальных растительных объектов (рис. 2).

Интерфейс отражает потребности и специфику работ системного пользователя, обеспечивающего функционирование ГИС, и конечного пользователя, заинтересованного только в получении необходимой информации. Для пользователей разработаны элементы интерфейса: средства навигации; подсистема поиска; дополнительные возможности.

Таким образом, применение современных ГИС-технологий позволяет систематизировать, хранить и предоставлять информацию о городских парках для различных категорий пользователей. Предложенная структура ГИС «Парк Динамо» в Хабаровске может обновляться, дополняться новыми элементами и слоями, что дает возможность корректировать быстро изменяющуюся ситуацию на территории ООПТ местного значения. Использование современных информационных технологий позволит повысить эффективность и качество работы ООПТ по улучшению экологической ситуации в городах.

Список литературы / References

1. Маркелов Г.Я. Исследование города на основе космических снимков / Г.Я. Маркелов, С.М. Бурков, С.А. Тютрин, Е.В. Сомов. – Хабаровск: Изд-во Тихоокеанского гос. ун-та, 2015. – 157 с.
2. Морозова Г.Ю. Концепция озеленения Хабаровска / Г.Ю. Морозова, Н.А. Нарбут, А.А. Бабурин и др. – Владивосток-Хабаровск: ДВО РАН, 2003. – 38 с.
3. Мирзеханова З.Г. Экологические основы организации городских территорий (на примере Хабаровска) / З.Г. Мирзеханова, Н.А. Нарбут // Тихоокеанская геология. – 2013. – Т. 32. – № 4. – С. 111–120.
4. Бобылев С.Н. Устойчивое развитие крупнейших городов и мегаполисов: фактор экосистемных услуг // Вестник Московского университета. – Серия 6. Экономика. – 2016. – № 6. – С. 3–21.
5. Морозова Г.Ю. Охрана зеленого фонда города как одно из направлений реализации муниципальной экологической политики / Г.Ю. Морозова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2014. – Т. 16. – № 1(3). – С. 657–660.
6. Морозова Г.Ю. Формирование комфортной городской среды на примере Хабаровска / Г.Ю. Морозова, И.Д. Дебелая // Известия Самарского научного центра РАН. – 2017. – Т. 19. – № 2-1. – С. 144–150.
7. Климанова О.А. Оценка геоэкологических функций зеленой инфраструктуры в городах Канады / О.А. Климанова, Е.Ю. Колбовский, А.В. Курбаковская А.В. // География и природные ресурсы. - 2016. - № 2. - С. 191-200.
8. Bastian O. Ecosystem properties, potentials and services / O. Bastian, D. Haase, K. Grunewald // The EPPS conceptual framework and an urban application example. Ecological Indicators. – 2012. – № 21. – Р. 7–16. Journal home page: www.elsevier.com/locate/ecolind
9. Алексеенко Н.А. Картографическое обеспечение работы национальных парков России / Н.А. Алексеенко, С.Н. Аршинова // Известия РАН. – Серия географическая. – 2012. – № 1. – С. 91– 95.
10. Новикова О.П. Использование древесных насаждений для мониторинга экологического состояния городских территорий / О.П. Новикова, Н.Б. Куянцева // Проблемы озеленения крупных городов: альманах / Под общ. ред. Х.Т. Якубова, В.А. Чердановой. – Вып. 11. – М. : «Прима-М», 2005. – С. 202–205.
11. Россинина А.А. Картографическое исследование динамики зеленых насаждений промышленного мегаполиса [Электронный ресурс] / А.А. Роснина, В.В. Ничепорчук, С.Л. Шевелева, О.С. Артемьев // URL: https://25-issledovanie-dinamiki.doc (дата обращения 10.03.2017).

Список литературы на английском языке / References in English

1. Markelov G.Y. Issledovanie goroda na osnove kosmicheskih snimkov [Exploring the city on the basis of satellite images] / G.Y. Markelov, S.M. Burkov, S.A. Tyutrin, E.V. Somov. – Khabarovsk: Publisher Pacific State University, 2015. – 157 p. [in Russian]
2. Morozova G.Yu. Kontseptsiya ozeleneniya Khabarovska [The concept of gardening of a Khabarovsk city] / G.Yu. Morozova, N.A. Narbut, A.A. Baburin and others. – Vladivostok–Khabarovsk: DVO RAN, 2003. – 38 p. [in Russian]
3. Mirzekhanova Z.G. Ekologicheskie osnovy organizatsii gorodskikh territorii (na primere Khabarovska) [Ecological foundations for town organization by the example of Khabarovsk]. / Z.G. Mirzekhanova, N.A. Narbut. Tikhookeanskaya geologiya [Russian Journal of Pacific Geology]. – 2013. – V. 32. – № 4. – P. 111–120. [in Russian]
4. Bobylev S.N. Ustoychivoe razvitie krupneyshih gorodov i megapolisov: faktor ekosistemnyh uslug [Sustainable development of largest cities and megalopolises: a factor of ecosystem services]. / S.N. Bobylev, B.N. Porfir^,ev. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 6. Ekonomika. [Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 6. Ekonomika]. – 2016. – № 6. – P. 3–21. [in Russian]
5. Morozova G.Yu. Ohrana zelenogo fonda goroda kak odno iz napravleniy realizatsii munitsipalnoy ekologicheskoy politiki [Protection of green fund of a city as one of directions of realisation of a municipal ecological policy] / G.Yu. Morozova // Izvestiya Samarskogo Nauchnogo Tsentra Rossiyskoy Akademii Nauk [Izvestiya of Samara scientific centre of the Russian Academy of Sciences]. – 2014. – V. 16. – № 1(3). – P. 657–660.  [in Russian]
6. Morozova, G.Yu. Formirovanie komfortnoi gorodskoi sredy na primere Khabarovska [Formation of the comfortable city environment on an example of Khabarovsk] / G.Yu. Morozova, I.D. Debelayа. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy Akademii Nauk [Izvestiya of Samara scientific centre of the Russian Academy of Sciences].  – 2017. – V. 19. – № 2-1. – P. 144–150. [in Russian]
7. Klimanova O.A. Otsenka geoekologicheskikh funktsii zelenoi infrastruktury v gorodakh Kanady [Assessing the geoecological functions of the green infrastructure in cities of Canada]. / O.A Klimanova, E.Yu. Kolbovskii, A.V. Kurbakovskaya. Geografiya i prirodnye resursy [Geography and Natural Resources]. – 2016. – № 2. – P. 165–173. [in Russian]
8. Bastian O. Ecosystem properties, potentials and services / O. Bastian, D. Haase, K. Grunewald // The EPPS conceptual framework and an urban application example. Ecological Indicators. – 2012. – № 21. – Р. 7–16. Journal home page: www.elsevier.com/locate/ecolind
9. Alekseenko N.A. Kartograficheskoe obespechenie rabotyi natsionalnyih parkov Rossii [Cartographical maintenance of national parks of Russia work] / N.A. Alekseenko, S.N. Arschinova // Izvestiya RАN. Seriya geograficheskaya [Izv. RAN. Geographical series]. – 2012. – № 1. – P. 91–95. [in Russian]
10. Novikova O. P. Ispol'zovanie drevesnykh nasazhdenij dlya monitoringa ehkologicheskogo sostoyaniya gorodskikh territorij [The use of trees for environmental monitoring of urban areas] / O.P. Novikova, N.B. Kuyantseva // Problemy ozeleneniya krupnykh gorodov: al'manakh [Greening of large cities: an anthology] / ed. by H. T. Yakubov, V. A. Chertanovo. – Vol. 11. – Moscow: «Prima-M», 2005. – P. 202–205. [in Russian]
11. Rossinina A.A. Karto-graficheskoe issledovanie dinamiki zelenyih nasazhdeniy promyishlennogo megapolisa [Cartographical research of dynamics of green plantings of an industrial megacity] / A.A. Rossinina, V.V. Nicheporchuk, S.L. Shevelev and other // https://25-issledovanie-dinamiki.doc. (accessed: 10.03.2017).