Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоэкологическая оценка урбанизированных территорий для целей градостроительного планирования

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Геоэкологическая оценка урбанизированных территорий для целей градостроительного планирования"

На правах рукописи

ПАСХИНА МАРИЯ ВАЛЕРЬЕВНА

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ГРАДОСТРОИТЕЛЬНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ

25.00.36 - геоэкология (Науки о Земле)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

г Я СЕН 2013

Москва-2013

005533483

Работа выполнена на кафедре географии естественно - географического факультета Ярославского государственного университета имени К.Д. Ушинского

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор

Колбовский Евгений Юлисович

Официальные оппоненты: доктор географических наук, профессор

Лихачева Эмма Александровна,

Институт географии РАН, заведующая лабораторией геоморфологии

кандидат географических наук, Король Татьяна Олеговна, МГУ имени М.В. Ломоносова, старший научный сотрудник кафедры рационального природопользования, лаборатории общей физической географии

Ведущая организация: Государственное бюджетное учреждение

Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан

Защита состоится «17» октября 2013 г. в_на заседании диссертационного совета Д 501.001.13 в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д. 1, МГУ имени М.В. Ломоносова, географический факультет, 18-й этаж, аудитория 1807.

С диссертацией можно ознакомиться в отделе диссертаций Научной библиотеки МГУ имени М.В. Ломоносова по адресу: Ломоносовский проспект, д.27, А8. Автореферат размещен на сайте Географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова (http://www.geogr.msu.ru/'). а также на официальном сайте ВАК ("http://www.vak.ed.gov.ru).

Автореферат разослан «_» сентября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета /fy — Горбунова И.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Геоэкологическая оценка урбанизированных территорий - одно из важных направлений исследования городской среды. Рост численности городского населения, отчуждение новых территорий под застройку, необходимость поиска компромисса между градостроительным развитием и обеспечением людей комфортными условиями проживания делают актуальным учет результатов геоэкологической оценки при планировании городского пространства. Однако в современном российском территориальном планировании содержание раздела охраны окружающей среды (ООС) задается законом в самом общем виде, вследствие чего на практике раздел «ООС» редуцируется до схемы ограничений градостроительного использования территорий, что приводит к формализму и отрыву собственно правоустанавливающего результата от экологического анализа как такового. С другой стороны территориальное планирование должно опираться на широкое использование актуальных геопространственных данных и это обстоятельство требует встраивания геоэкологических оценок в технологию геоинформационных систем. Диссертационное исследование посвящено разработке комплексного подхода к геоэкологической оценке городской среды для целей территориального планирования на основе пространственной матрицы морфотипов с использованием технологии геоинформационных систем.

Объект исследования - урбанизированные территории Ярославской области.

Предмет исследования - содержание и алгоритм геоэкологической оценки городской среды для целей территориального планирования.

Цель работы - комплексная геоэкологическая оценка урбанизированных территорий с использованием инновационной матрицы морфотипов и ГИС-технологий для целей градостроительного планирования и оптимизации город-сксй среды.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи: 1) анализ и обобщение существующих подходов к оценке экологической ситуации в городах с целью обоснования геоэкологической трактовки понятия «морфотип» как пространственной единицы дифференциации, оценки и оптимизации городской среды,

2) исследование истории формирования и трансформации морфотипов городской среды и характера их обусловленности природными и культурными ландшафтами посредством разработки исторического блока ГИС для города Ярославля;

3) интеграция существующих методик оценки состояния урбанизированных территорий посредством приведения экологических параметров к матрице морфотипов в рамках территории города Ярославля;

4) моделирование инженерно-геологических условий территории города Ярославля для определения показателей устойчивости зданий и сооружений, значимых для выбора направления дальнейшего использования территории и регламентирование нагрузок на городскую среду;

5) разработка логической структуры многоуровневой проблемно-ориентированной экологической геоинформационной системы (экоГИС) на примере г. Ярославля как инструмента анализа и планирования устойчивого развития городских территорий;

Теоретическую и методологическую основу исследования составляют работы отечественных и зарубежных ученых в области геоэкологии (Г.Н. Голубе-ва, С.П. Горшкова, А.Г. Исаченко, Б.И. Кочурова, А.Ю. Ретеюма, Б.Б. Родома-на, В.Б. Сочавы и др.); исследования городских систем (Н.С. Касимова, М.А. Глазовской, Б. Мурганте, Ж. Боруссо, А. Лапуччи, П.Янковски и др.); ландшафтного планирования (A.B. Дроздова, Е.Ю. Колбовского и др.); экологического проектирования (A.C. Курбатовой); медико-географического изучения урбанизированных территорий (A.C. Куролапа, С.М. Малхазовой), геоинформационных технологий (B.C. Тикунова, Де Мейерс, М.Ф. Мэнфилд, и др.); исторической географии (В.В. Владимирова, В.А. Низовцева, И.Н. Грегори, Ш. Паула).

При выполнении работы применялись сравнительно-географический, геоинформационный, дистанционного зондирования, исторический, статистический, социологический методы исследования и использовались программные пакеты Maplnfo, Global Mapper, Surfer,BentleyMicrostation, MS Excel, MS Access, Adobe Illustrator.

Информационной основой работы послужили результаты экспедиционных исследований на территории городов Ярославской области, проведенные в

4

процесс разработки генеральных планов для городских округов и поселений, данные социологических опросов, проведенных автором в 2009-2011 гг.; фондовые материалы Ярославской Общественной Экологической Организации Ландшафт; а также литературные, фондовые и картографические материалы «Ярославского музея-заповедника», «Музея истории города», библиотеки им.

H.A. Некрасова и данные, предоставленные администрациями городов Ярославской области.

Научная новизна диссертационного исследования. В работе решена актуальная научная и практическая задача в области геоэкологии - определен и обоснован набор параметров для оценки геоэкологической ситуации, позволяющей оперативно и достоверно определить степень нагрузки на территорию в процедуре градостроительного планирования.

Для г. Ярославля впервые проведена комплексная геоэкологическая оценка: проанализирована пространственная структура загрязнения атмосферного воздуха, снега, почв, медицинские показатели состояния здоровья, социально-экономическая комфортность проживания на данной территории; проведена историческая реконструкция развития города; исследованы ландшафтные и техногенные факторы, влияющие на экологическое состояние среды и комфортность проживания в ней; впервые составлена карта геоэкологического зонирования территории Ярославля.

Практическая значимость. Предложенная матрица дифференциации городской среды предлагается дли использования на всех этапах территориального планирования - от этапа геоэкологической оценки до этапа разработки проектных предложений по оптимизации городской среды. Полученные данные по устойчивости зданий и сооружений могут быть использованы при реконструкции и экореабилитации отдельных планировочных районов. Предложенная структура городской экоГИС позволяет вести комплексный межведомственный мониторинг состояния урбанизированных территорий.

Положения, выносимые на защиту:

I. В качестве геоэкологической матрицы урбанизированных территорий целесообразно использовать морфотипы как типологические единицы дифференциации, объединенные относительной общностью происхождения и историей формирования, современной функциональной нагрузкой и экологическими па-

5

раметрами.

2. Реконструкция истории городской среды средствами геоинформационных систем дает возможность проследить возникновение морфотипов, трансформацию их внутренней структуры, изменение основных параметров, что в свою очередь позволяет оценить характер и направление трансформации основных компонентов ландшафта урбанизированных территорий.

3. Моделирование устойчивости зданий и сооружений позволяет получать интегральные оценки уровня и характера проявления неблагоприятных экзогенных процессов, что является существенным дополнением к нормативным инженерно-геологическим и инженерно-экологическим изысканиям.

4. Приведение геоэкологических параметров к матрице морфотипов средствами многоуровневой проблемно-ориентированной экологической геоинформационной системы (экоГИС) может быть использовано как инструмент анализа и разработки проектных предложений раздела «Охрана окружающей среды» в составе градостроительного планирования.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены автором на I Международной научно - практической конференции «Научно - техническое творчество молодёжи - путь к обществу, основанному на знаниях» (г. Москва, 2009); IV Международной конференции по исторической географии «Глобальные и региональные проблемы исторической географии» (г. Санкт-Петербург, 2011 г.); Всероссийской научной конференции «Инновации в геоэкологии: теория, практика, образование» (г. Москва, 2010 г.); Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед» (г. Москва, 2011 г.); семинарах во время обучения во Всероссийской молодёжной научной школе «Перспективы геоэкологии после Рио+20» (г. Москва, 2012); X областной научно - практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных высших учебных заведений «Ярославский край. Наше общество в третьем тысячелетии» (г. Ярославль, 2009 г.); на семинарах научно-практических конференций «Чтения Ушинского» (г. Ярославль, 20092012 гг.) и др.

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 23 работы, из них 12 статей в издании перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения; содержит: 142 страницы текста, 22 рисунка, 21 таблицу, 6 приложений и список литературы из 132 наименований, в т.ч. 11 иностранных.

Благодарности. Автор выражает сердечную благодарность своему научному руководителю Колбовскому Е.Ю. и Брагину П.Н. Автор благодарит Климанову O.A., Горшкова С.П., Романову Э.П. за конструктивную критику и моральную поддержку. Автор признателен инженерам-экологам Ленжену Б.Б. и Ленжен Т.А. за ценные консультации и предоставленные материалы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во Введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи, охарактеризованы научная новизна и практическая значимость работы.

Глава 1. Проблемы адаптации интеграции и алгоритмизации покомпонентных геоэкологических оценок

Разработкой подходов к оценке качества городской среды занимаются многие ученые. В нашей стране наибольшее распространение получили методики Н.С. Касимова, A.C. Курбатовой, A.B. Дроздова, Колбовского Е.Ю. и многих других. В нашем исследовании мы подходили к геоэкологической оценке территории города Ярославля с точки зрения применимости её в процедуре территориального планирования, главная цель которого - комфортное проживание населения.

Разработка экологического раздела документов территориального планирования, предусмотренное градостроительным кодексом Российской Федерации - на сегодняшний день единственный и обязательный способ обобщения представлений об экологическом состоянии территорий, нашедший отражение в законодательстве. Однако, как показывает осуществленный нами обзор документов территориального планирования в рамках разделов «охрана окружающей среды», в настоящее время нельзя говорить о существовании общепринятого алгоритма комплексной интегральной геоэкологической оценки территории, которая предусматривала бы не только исследование экологических параметров (состояние атмосферы, почв, воды и т.д.), но и градостроительных компонентов среды (архитектурная оценка), а также показателей здорового обитания человека (медицинские оценки, комфортность проживания).

7

Ярославль - город, находящийся в верхнем течении р. Волги. Территория характеризуется умеренно континентальным климатом: t июля= +18, 9°С, t„IBap„= -9,9°С. Преобладающая скорость ветров 2-5м/с. Увлажнение достаточное (в среднем 575 мм/год). Рельеф равнинный, слабо холмистый. В пределах города выделяется три террасы и пойма р. Волги и Которосли.

Микроклиматические условия территории города формируются под влиянием рельефа местности, водных поверхностей Волги и Которосли, разного типа застройки. Влияние рек сказывается, преимущественно, в полосе шириной до 500 м от уреза воды. На основе проведенного анализа рельефа местности и степени его воздействия на микроклимат территорий выделены 3 типа территорий:

1) выровненные пониженные (соответствующие в основном пойме р. Волги и первой надпойменной террасе), абсолютная высота 84-100м. Для этих территорий характерны: наибольшее выхолаживание воздуха в ночные часы, более высокая влажность воздуха, наиболее частое туманообразование и образование росы, наибольшая глубина инверсионного слоя, некоторое снижение скорости ветра. На этих территориях, имеются предпосылки формирования неблагоприятных санитарно-гигиенических условий.

2) выровненные территории среднего уровня с отметками высот от 100м до 110м (соответствующие, в основном, второй надпойменной террасе), на которых расположена центральная часть города и северный промрайон. Характеризуются средними микроклиматическими показателями.

3) повышенные территории, расположенные в юго-западной части города с отметками высот до 160-180 и уклонами до 10 . Они характеризуются: меньшей суточной амплитудой колебания температуры воздуха, чем на пониженных территориях; меньшей влажностью воздуха, хорошей проветриваемостью территории.

Среди экологических параметров, связанных с фактическим загрязнением окружающей среды, нами были отобраны следующие: загрязнение атмосферного воздуха; загрязнение депонирующих сред - снега и почв; шумовое загрязнение; инженерно-геологические условия; состояние ландшафтов ( по материалам Генерального плана г. Ярославля).

Наибольший вклад в загрязнение атмосферы Ярославля вносят оксиды азота (N02 и N0) и бензапирен (превышают ПДК соответственно в 1,1; 1,3 и 3,5 раза). Основными источниками выбросов данных соединений являются различные предприятия и автомобильный транспорт. Причём, доля последнего сравнима с промышленными выбросами, а иногда даже превышает их. В общей сложности в воздухе отслеживается 23-25 веществ: соединения серы, оксид углерода, фенолы, формальдегиды и т.д.

Основным источником шума в жилой зоне является транспорт. В настоящее время эквивалентные уровни звука на фасадах домов, выходящих на проезжую часть улиц с интенсивным движением транспорта, превышают предельно-допустимый уровень на 10-23 дБА. Источником вибрационной нагрузки на здания и сооружения в городе также является транспорт. Превышение предельно допустимого уровня вибрации создает трамвай.

Значительный техногенный пресс на ландшафты города привел к формированию геохимических аномалий - ареалов загрязнения депонирующих сред -почвенного и снегового покровов. Исследования показали, что депонирующим средами свойственен кумулятивный эффект накопления, вследствие чего картина загрязнения отражает не только актуальную ситуацию, но и всю полутора-вековую историю промышленной и транспортной эксплуатации территории города. В частности некоторые аномалии загрязнения почв (например ртутью) имеют историческое происхождение, связанное с деятельностью ремесленных цехов и первых мануфактур.

В целом ареалы распространения висмута, кобальта, марганца, хрома, никеля, меди, цинка, свинца укладываются в шлейфы, трассирующие направление от промышленных предприятий в южной части города. Северная промзона характеризуется аномалиями кадмия и ванадия. Заметен в конфигурации ареалов загрязнения почв и снегового покрова след автотранспорта, что приводит к вытягиванию шлейфов вдоль основных магистралей, а также мостов через реки Волгу и Которосль.

Покомпонентное загрязнение атмосферы (брались 9 веществ, концентрация остальных весьма мала), уровень шумового и вибрационного загрязнения, характер подстилающей поверхности, тип растительности и концентрации эле-

ментов депонирующих сред путем получения взвешенных баллов легли в основу интегральной экологической оценки состояния территории.

Вышеперечисленные показатели экологического состояния среды мы соотнесли с субъективными оценками горожан, а также с медицинскими данными (как объективными показателями состояния здоровья людей). Так как все они являются основными составляющими понятия комфортность, под которым подразумевают удобство, здоровое обитание, а также благоприятное эмоциональное действие данного ландшафта на жизнь людей (медико-биологическое и социально-психологическое).

Но в нашем исследовании мы столкнулись с проблемой выбора единицы членения городской среды. Жители делят город на бытовые районы, архитекторы - на кварталы, географы выделяют урбанизированные ландшафты и т.д. Эта задача была решена благодаря использованию понятия морфотип.

Глава 2. Морфотип застройки: понятие, свойства, история формирования

Территориальная и функциональная реорганизация пространства и интенсификация землепользования в урбанизированных зонах определяют необходимость поиска особых подходов к изучению их пространственного воплощения. Подобная работа актуальна как для целей геоэкологической оптимизации среды, так и прогноза дальнейшего развития, особенно в зонах жилой застройки. Для алгоритмизации исследования городской среды целесообразно использовать более или менее однородные типологические единицы, сочетающие природную и градостроительную составляющую - так называемые морфотипы, появившиеся как самостоятельное понятие в начале 1980-х гг. в работах архитекторов и градостроителей А. Э. Гутнова и В. Л. Глазычева, а сейчас разрабатываемое Л.Ю.Кожаевой.

Морфотип - это эволюционно сложившаяся разновидность планировочно-пространственной организации городской застройки. Морфотип отражает функциональную наполненность застройки, конкретизирует пространственную организацию территории.

В рамках данной работы предпредпринята попытка исследования геоэкологического содержания понятия «морфотип» с целью увязать в единое целое исторически сформировавшиеся фрагменты городского культурного ландшафта (для

10

каждого из которых характерны те или иные унаследованные элементы условно-коренных экосистем), с архитектурно-композиционными и объемно-пространственными формами планировки и застройки. В такой расширенной трактовке понятие «морфотип» отражает не только функциональные, но (через историю места, понимаемую как историю культурного ландшафта) - но ланд-шафтно-географические и гуманитарно-культурологические аспекты.

На территории города Ярославля нами было выделено 20 морфотипов, названия которым были даны исходя из исторического периода их застройки (аналогом послужило постановление правительства Москвы № 78 от 1 августа 2001 г. «Об утверждении методического пособия по применению МГСН 1.01-99 при проектировании на территории исторических морфотипов застройки»).

Для геоэкологической оценки урбанизированных территорий автором разработаны и использованы следующие показатели морфотипов:

1. Коэффициент озеленённости, рассчитанный как отношение площади, занятой зелёными насаждениями, к общей площади.

2. Коэффициент градостроительной нагрузки (застроенности территории), рассчитанный как отношение площади строений, находящихся внутри квартала, к площади квартала.

3. Коэффициент запечатанности (закрытости квартала), рассчитанный как отношение полупериметра всех зданий внутри квартала к периметру самого квартала.

4. Интегральный коэффициент морфотипа, рассчитанный как отношение объема рельефоида к площади квартала, и другие коэффициенты.

По значениям интегрального коэффициента морфотипа в программе «статистика» они разделились на 5 естественных групп (таблица 1) с выделением следующих градиентов градостроительной нагрузки на территорию: 1)0- 0,36 низкая степень; 2) 0,36-0,63 - средняя; 3) 0,64-1 - нагрузка выше среднего; 4) 1-2 - высокая степень нагрузки; 5) выше 2 - крайне высокая.

Самыми благоприятными морфотипами с точки зрения градостроительной ситуации оказались историческая усадебная застройка, дачные массивы в черте города (в том числе и коттеджные) и невысокие (в 1-2 этажа) кварталы.

Характеристика основных параметров некоторых морфотипов

Морфотипы застройки города Ярославля Коэффициент озеленённое™ Коэффициент застроенности территории Коэффициент запечатан ности кварталов Коэффициент мор-фоти па Градостроительная нагрузка

Историческая деревянная усадебная застройка 0-0,16 0-0,08 0-0,78 0-0,8 низкая

Дачные участки в черте города. 0-0.4 0-0,8 0-0.52 0-0,8 низкая

Двухэтажная деревянная застройка жилых заводских посёлков 1930-х годов. 0,05-0,14 0,11-0,14 0,62-0,89 0,22-0,28 низкая

Кварталы ценной застройки «купеческих» двух- и трёхэтажных домов в исторических центрах городов. 0-0,03 0,37-0,39 0,88-2,45 0,91-0,98 выше среднего

Жилые посёлки улучшенного типа конца 1930-х годов (дома «краснокирпичной архитектуры»). 0,04-0,06 0,2-0,29 1,45-1,68 0,79-1,15 высокая

Малоэтажная каменная послевоенная застройка - «немецкие кварталы» 0,11-0,34 0,2-0,31 0,62-0,65 0,41-0,61 средняя

Кварталы «сталинских» домов эпохи конца 1940-х - 1950-х гг. 0-0,33 0,3-0,66 0,82-2,92 1,19-2,63 крайне высокая

Кварталы «хрущёвок» 0-0,43 0,16-0,44 0,33-1,36 0-0,82 выше среднего

Многоэтажное домостроение. 0-0,23 0-0,16 0,33-1,36 0-1,32 высокая

Коттеджная застройка 0-0,04 0-0,06 0-0,66 0-0,09 низкая

ГИС-интеграция различных аспектов комфортности городской среды.

Полученные выше результаты мы сравнили с экологической, социально - психологической, медицинской и архитектурно-градостроительной оценками, о которых речь шла в главе 1.

Исходя из определения комфортности, довольно сложно подойти к её объективной оценке. Главные слова в определении «комфорта» - это здоровое обитание и благоприятные эмоции. В работе была реализована попытка объединения существующих оценок с целью создания интегрированных показателей комфортности.

Для достижения этой цели полученные нами в результате социологического опроса оценки субъективной комфортности были сопоставлены с результатами экологической оценки, (таблица 2).

В результате сравнительной характеристики выяснилось, что степень комфортности в представлении населения, не всегда совпадает с реальной экологической ситуацией и интегральными показателями заболеваемости.

Сравнительная характеристика бытовой и экологической комфортности неко-__торых морфотипов города__

Морфотипы Бытовая комфортность Основания субъективных оценок Экологическое состояние окружающей среды Основания экологической оценки

Частный сектор Может быть как комфортно, так и крайне дискомфортно много «природы», тихо, но в тоже время - криминогенная обстановка плохая, много старых зданий благоприятное Отсутствие промышленных зон и крупных магистралей; присутствие зелёных насаждений

Многоэтажное домостроение. Может быть как комфортно, так и крайне дискомфортно Транспортная доступность, наличие торгов о-развл екател ьных центров, степень удаленности от центра удовлетворительное Наличие рядом крупных промышленных площадок, интенсивная транспортная нагрузка

Купеческая застройка Очень комфортно Много исторических памятников, Набережная, скверы Относительно благоприятное Практически отсутствует промзона, сокращено движение автотранспорта; есть зелёные зоны

«Немецкие кварталы» Очень комфортно Тихий зелёный район неудовлетворительное Близость к промышленным зонам, транспортная нагрузка

Шлакоблочная застройка Негативный район Криминальный район неудовлетворительное Промышленные площадки

Коттеджная застройка Негативный район Наличие СИЗО, частного сектора Относительно удовлетворительное Небольшое количество производства, слабая транспортная загруженность

Так, транспортные магистрали, которые вносят весомый вклад в загрязне-

ние окружающей среды и негативно влияют на здоровье людей, в представлении горожан являются благом, потому что обеспечивают оперативное передвижение в пространстве. Районы частного сектора, более «чистые» в экологическом плане, при оценке респондентами оказываются «грязными, серыми, неуютными».

Самыми неблагоприятными как в медицинском, так и архитектурно-градостроительном плане, являются морфотипы современного многоэтажного строительства (рисунок 1). С одной стороны, это связано с большим скоплением людей (следовательно, и количество болезней здесь будет выше), с другой -высокой плотностью застройки, запечатанностью кварталов. При этом бытовая комфортность таких морфотипов оценивается максимальными баллами, так как они обеспечены необходимой инфраструктурой и располагаются недалеко от мест работы.

В итоге можно утверждать что наибольшую роль в определении комфортности играют всё-таки социальные аспекты: криминогенная обстановка района; транспортная доступность; наличие объектов сервисного обслуживания.

Историко-экологический анализ моделирования урбанизированных территорий. Выявление трендов развития городской среды -важная составляющая геоэкологического анализа, позволяющая проследить историю возникновения основных экологических проблем, характер приуроченности морфотипов к матрице условно коренных ландшафтов, а также выявить основные этапы трансформации городской сре-

Рис. 1. Карта-схема интегральной комфортности морфотипов г. Ярославля ды. Для реализации поставленных задач был разработан исторический блок ГИС города Ярославля в программе Мар1пйэ, с использованием картографических материалов начиная с последней четверти XVIII в до середины XX в., которые были подвергнуты процедуре геопривязки, и коррекции растра, и затем оцифрованы. Обработка включала также дешифрирование контуров основных типов использования земель: селитьбы, пашен, сенокосов, различных видов лесов и болот. Исторические карты накладывались на карту геоморфолитосистем условно-коренных ландшафтов (рисунок 2).

Проведённый анализ позволил выявить следующие закономерности наследования матрицей морфотипов границ природных экосистем и культурного ландшафта. На протяжении всего периода своего существования городская территория постоянно изменялась, демонстрируя два основных тренда. Первый -увеличение площади города за счёт «поглощения» деревень с примыкающими

к ним сельскохозяйственными угодьями. Второй тренд - трансформация функций, внутренней структуры и уровня градостроительной нагрузки морфотипов при движении от исторического ядра к городским окраинам.

Рис. 2. Фрагмент карты Менде (1857 г.) и аэрофотоснимка Люфтваффе (1942 г.)

Природная ландшафтная структура оказала определяющее влияние на конфигурацию (форму, характер границ) и размерность исторически закладывавшихся морфотипов только в пределах долинно-речного комплекса, где чётко выражены несколько уровней пойм и террас.

На слабо дифференцированной поверхности моренного водораздела города Ярославля конфигурация морфотипов в большей степени обусловлена контурами культурных ландшафтов. Некоторые кварталы современного строительства унаследовали границы бывших деревень, некоторые оказались вписанными в границы бывших полевых участков.

В пределах долинно-речного комплекса реки Волги контуры исторически закладывавшихся морфотипов определялись не столько содержанием условно-коренных урочищ (или их групп), сколько пластикой рельефа - морфолитоген-ной основы ландшафта. Фронтальные части кварталов формировались вдоль уступов террас, задние границы часто отсекались тыловыми швами тех же террас. В роли боковых границ выступали элементы овражно-балочной сети - короткие ручьевые водотоки, с глубоким эрозионным врезом, выработанным, как правило, в результате предыдущего земледельческого этапа освоения территории.

Современные кварталы, наложенные на карту Менде, 1857 г._

Современные кварталы, наложенные на аэрофотоснимок Люфтваффе, 1942 г.

Несмотря на выявленные закономерности приуроченности морфотипов к пластике рельефа и матрице культурного ландшафта феномен «палимпсеста» морфотипов проявляется в очень разной степени. Так, при градостроительном освоении территории в советскую эпоху господствовала тенденция приспособления рельефа под план застройки, сопровождавшаяся планированием поверхности под заданный уровень, перемещением гигантских объемов грунта, в результате чего была практически полностью уничтожена естественная ложбин-но-лощинная сеть. Обнаружен сценарий развития, при котором матрица культурного ландшафта предыдущей доиндустриальной эпохи освоения стиралась полностью. Это особенно характерно для заводских районов середины XX в. (1930-е - 1950-е гг.), в этих случаях структура деревенской селитьбы и нарезки сельхозугодий не может быть прочитана в крупных членениях территорий заводских цехов и кварталах застройки примыкавших барачных поселков. Такова, например вся юго-западная промзона Ярославля с гигантскими площадями нефтеперерабатывающего завода.

Конфигурация морфотипов также менялась с течением времени: в результате постоянных перестроек и перепланировок, общего выравнивания рельефа и засыпки элементов эрозионной сети. Изначально неровные и изогнутые границы, унаследованные от природных бровок и уступов, заменялись спрямленными линиями кварталов. Наибольшая трансформация очертаний совпадала с эпохами радикальных реконструкций городов: реализацией первых регулярных планов на рубеже ХУШ-Х1Х-х вв., индустриализацией середины и масштабной жилой застройкой последней четверти XX-го века.

До реализации регулярного плана (до 1778 года) вся застройка представляла собой купеческие дома вперемежку с усадебной деревянной, поэтому классификацию морфотипов мы провели на основании функционального зонирования, а именно: купеческие, торговые, ремесленные, сельскохозяйственные. Предложенные ранее геоэкологические параметры были использованы нами и для исторических морфотипов (рисунок 3), что позволило выделить пять градиентов нагрузки на среду (низкая, средняя, выше среднего, высокая и крайне высокая). При этом интегральные коэффициенты нагрузки оказались гораздо ниже современных, поскольку степень закрытости кварталов была тогда гораз-

до меньше, здания не превышали трех этажей, а большую часть территории занимали зелёные насаждения (сады, цветники, огороды, картофельники и т.д.).

Карта-схема типологии морфотипов XVIII века

Условные пботячсшш:

Н 0,3 — 0,52 крайне высокая степень (17) Н 0,21 -0,3 высокая степень нагрузки (31) Э 0,14 —0,21 нагрузка выше среднего (36)

I_; 0.04 — 0,14 срыгняя нагрузка (24)

О — 0,04 нюквя степень нагрузки (46)

Рис. 3. Карта -схема типологии морфотипов XVIII века Трансформация функций, внутренней структуры и уровня градостроительной нагрузки морфотипов, происходившая на протяжении веков имела свой пространственный вектор, в целом, направленный от исторического ядра к городским окраинам. Общий характер смен функций морфотипов может быть описан последовательностью: «пригородная деревенская застройка» - «посадская застройка» - «ремесленная застройка» - «купеческая застройка» - «городские усадьбы» - «ранне-промышленная застройка» - «хрущевская среднеэтаж-ная застройка» и т.д. (таблица 3) В этой же последовательности нарастала и градостроительная нагрузка морфотипа на среду.

В процессе трансформации менялись значимые параметры морфотипов, среди них композиция и парцеллярность (внутренняя ячеистость) морфотипа. На ранних этапах кварталы морофтипов включали отдельные крестьянские дома по периметру и удлиненные полосы земельных наделов во внутренней части. При трансформации функциональной нагрузки внутреннее пространство также дифференцировалось по-новому и полосы заменялись более-менее не-

правильными дробными многоугольниками, примыкающими к домам посадских людей и ремесленников.

Таблица 3.

Реконструкция последовательности смен морфотипов застройки города __Ярославля_

№ Карта Менде, 1857 г. Аэрофотоснимок Люфтваффе, 1942 г. Морфогип (состояние на 2012 год)

1 Деревни, сёла, слободы Деревянная застройка Историческая деревянная усадебная застройка из первоначально бревенчатых срубов и слегка (иногда - сильно) изменённых деревенских пятистенков - так называемый частный сектор.

2 Сенокосы Дачи Дачные участки в черте города.

3 Леса Деревянная застройка вблизи заводов Двухэтажная деревянная застройка жилых заводских посёлков 1930-х годов.

4 С/х поля вокруг слобод Шлакоблочная застройка Двухэтажные заводские бараки конца 1930-х -начала 1950-х годов.

5 Кварталы купеческой застройки Кварталы купеческой застройки Кварталы ценной застройки «купеческих» двух- и трёхэтажных домов в исторических центрах городов.

6 Деревянная усадебная застройка Жилые посёлки улучшенного типа конца 1930-х годов (дома «краснокирпичной архитектуры»). Жилые посёлки улучшенного типа конца 1930-х годов (дома «краснокирпичной архитектуры»).

7 Огороды С/х поля Малоэтажная каменная послевоенная застройка -«немецкие кварталы»

8 Деревянная усадебная застройка Деревянная усадебная застройка, но уже с отдельными зданиями сталинской эпохи Кварталы «сталинских» домов эпохи конца 1940-х -1950-х гг.

9 Деревянная усадебная застройка Деревянная усадебная застройка Кварталы «хрущёвок»

10 Деревни, сенокосы, лес Деревни, с/х поля Многоэтажная застройка

На следующем этапе купеческой застройки кварталы морфотипов замыкаются по периметру (с сохраняющимися единичными проездами) а внутреннее пространство почти полностью запечатывается складами и подсобными строениями (рисунок 4). Таким образом, парцеллярность морфотипов трансформируется вместе с изменением функций - от изначальной «полосчатой» (огороды) до прямоугольно ячеистой (дворы посадских людей и ремесленников) и ломано-секторной (морфотипы деловых и ранне-промышленных кварталов), что сохранилось до настоящего времени.

Таким образом, морфотипы могут рассматриваться одновременно и как единицы дифференциации городской среды, которые могут быть содержательно охарактеризованы с использованием всего комплекса традиционных геоэкологических оценок, и как объекты планирования и реконструкции, и как формы оперативного управления. Немаловажно и то обстоятельство, что морфоти-

пы являются территориями проживания городского социума и как таковые могут являться матрицей социологических оценок.

Рис. 4. Парцеллярность кварталов г. Ярославля в XVIII в.

Глава 3. Инженерно — экологическая оценка морфотипов через выявление параметров и факторов устойчивости зданий и сооружений

Традиционно оценка морфолитогенной основы территории в градостроительном планировании велась чисто геологическими методами (бурение и описание инженерно-геологических элементов). При этом микрорельеф, оказывающий значительное влияние на условия застройки, оставался без должного внимания, поскольку отсутствовали адекватные методы анализа. В условиях сильно измененного рельефа города, выявление границ даже крупных генетических поверхностей литогенной основы ландшафта представляет собой весьма сложную и затратную задачу. Многовековое выравнивание, осуществлявшееся на разных стадиях освоения, сопровождавшееся накоплением культурного слоя, уничтожением положительных и засыпкой отрицательных форм рельефа, а также погребением элементов естественной дренажной сети привело к ситуации, когда на местности границы между морфолитосистемами могут быть трассированы лишь на основе применения метода морфодинамического анализа.

С точки зрения градостроительного планирования представляет интерес инженерно-геоэкологическая оценка морфотипов, которая была реализована для территории Ярославля через выявление параметров и факторов устойчивости зданий и сооружений. Для этой цели был проведен морфодинамический анализ территории города по оцифрованному рельефу с выявлением структурных линий (гребне-килевых, выпуклых и вогнутых

перегибов) и элементарных геоморфологических поверхностей -морфолитосистем (привершинных, склоновых и др.).

Наиболее ярким индикатором протекающих экзогенно-геодинамических процессов являются здания и сооружения города, так как они являются преобладающими элементами среды современных городов. В рамках данного исследования была создана модель комплексной устойчивости зданий и сооружений г. Ярославля. На полученную карту морфодинамического анализа территории была наложена карта повреждений зданий и сооружений (рисунок 5).

В результате последующего оверлея слоев было проведено исследование устойчивости относительно целого ряда факторов: 1) время постройки; 2) тип фундамента; 3) материал постройки; 4) функциональное назначение здания или сооружения; 5) этажность постройки; 6) наличие рядом с сооружениями транспортных путей; 7) наличие креплений тросов растяжек транспортных путей на стенах зданий; 8) наличие в непосредственной близости строительных площадок; 9) наличие под основанием зданий погребённой гидросети, 10) пересечение оснований зданий линиями ребер, и тальвегов, 11) расположение зданий на определенном типе морфолитосистем, 12) наличие под основаниями зданий бытовых коммуникаций.

Если вынести за скобки фактор времени (который является главной причиной разрушения), то наиболее значимым (более 70%) из оставшихся выступает наличие элементов погребенной гидросети, вызывающих подтопление, заболачивание, пучение грунтов, активизируют суффозионные процессы, что приводит к серьезным повреждениям зданий. Наличие крепления тросов растяжек транспортных путей к стенам зданий в общей сложности дает 67 % повржденных зданий, вибрационное поле здесь сочетается с механическим воздействием, в результате чего нарушается сплошность стен.

Немаловажным фактором является и «скульптурность» рельефа. Так, микроформы приводят к значительной дестабилизации зданий и сооружений (более 50%). Среди зданий разного функционального назначения наибольший процент повреждений (почти 60%) имеют многофункциональные строения, что связано , в первую очередь, с особенностями эксплуатации, в частности - с большей частотой ремонтных работ.

Рис.5. Фрагмента карты влияния подстилающей поверхности на состояние целостности обследованных зданий

Таким образом, благодаря морфодинамическому анализу мы смогли выявить основные неблагоприятные факторы, влияющие на целостность зданий и сооружений, а соответственно и на безопасность среды обитания (и степень её комфортности для проживания).

Глава 4. Моделирование структуры ГИС для целей геоэкологической оценки морфотипов

Все геоэкологические оценки, представленные в рамках данного исследования, были направлены на то, чтобы лучше изучить данную территорию и предложить варианты корректировки сложившейся экологической ситуации, или оптимизации городской среды, под которой понимают разработку и внедрение комплекса мероприятий по обеспечению комфортных условий труда, быта и отдыха населения города с учетом современных социально-экологических требований.

Данная задача может быть содержательно решена только с использованием инструментария геоинформационных систем. В рамках данного исследования нами была разработана модель городской среды и предложена структура ЭКО-ГИС, которая позволяет отобразить элементы городской среды и оценить их взаимодействия, упростить процедуру комплексной геоэкологической оценки и сравнивать различные сценарии дальнейшего развития территории.

Алгоритм создания ГИС для целей экологического проектирования (и создания ЭКО-ГИС) выглядит следующим образом:

1. Выявление блоков ГИС (ландшафтный план, инженерно-геологические условия, объекты охраны и т.д.) и интеграция их в рамках единой цифровой картографической модели города.

2. Создание БД различных блоков ГИС (исторического, инженерно-геоморфологического, ландшафтно-экологического, и др.) с разработкой необходимых атрибутов данных и метаданных объектов по отдельным слоям.

3. Фиксация зон с особыми условиями градостроительного использования.

4. Приведение всего комплекса геоэкологических оценок к матрице мор-фотипов городской среды. Моделирование интегральных свойств морфотипов посредством оверлея слоев и расчета характеристик и реализации 8С>Ь-запросов

5. Разработка комплекса мероприятий по оптимизации экологических параметров морфотипов (реконструкция исторической застройки, изменение схем функционального зонирования придомовых пространств с фиксацией целевых рекреационных ареалов, реабилитация зеленых насаждений) в процессе моделирования различных сценариев градостроительного развития.

В рамках проведённого исследования, мы пришли к заключению, что исходя из самой сущности понятия «морфотип» возможны четыре направления оптимизации городской среды: градостроительное регулирование, инновационное функциональное зонирование, ландшафтное планирование и архитектурное обустройство.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Проведенное исследование позволило сделать следующие выводы: 1. Исследование дифференциации городской среды позволяет прийти к выводу о том, что в пределах урбанизированных территорий формируется особая матрица, обладающая одновременно свойствами урбоэкосистемы и архитектурно-планировочного выдела, которая может быть названа морфотипом городской среды. В пределах г. Ярославля было выделено 20 морфотипов, охва-

тывающих территорию 1524 кварталов, общей площадью 126 686 482,79 м2.

2. На примере 154 исторических выделов на территории города Ярославля средствами ГИС проведена реконструкция история формирования морфотипов, выявлены: время возникновения и последовательность формирования кварталов жилой и промышленной застройки, установлены территории, никогда не занимавшиеся под строительство и на данный момент выполняющие функции экологического каркаса города. Проведен ретроспективный анализ экологических проблем, позволивший установить зависимость между ареалами неблагоприятных экзогенных процессов (подтопление, суффозия, эрозия) и элементами погребенной гидрографической сети 17-19 века и реконструированным микро -и мезорельефом пойм и надпойменных террас.

3. Анализ существующих подходов к геоэкологической оценке позволил выявить четыре аспекта понятия комфортности: экологический, архитектурно-градостроительный, медицинский и бытовой. Проецирование данных оценок на матрицу морфотипов г. Ярославля и их последующая интеграция дают представление о комфортности проживания на территории города и являются основой для разработки предложений по оптимизации городской среды.

4. Проведенная инженерно-геологическая оценка территории позволила выявить неблагоприятные процессы экзогенной геодинамики для г. Ярославля (погребение различных элементов гидрографической сети, подтопление, оползни различных типов и линейная эрозия и т.д.). В результате были получены комплексные показатели устойчивости зданий и сооружений (проанализировано 1280 архитектурных построек), значимые для выбора направления дальнейшего использования территории и регламентирования нагрузок на городскую среду.

5. На основе полученных данных разработана пилотная ГИС-модель г. Ярославля в качестве геоэкологического блока системной модели городской среды, на выходе которой предложены четыре направления оптимизации городской среды: градостроительное регулирование, инновационное функциональное зонирование, ландшафтное планирование, архитектурное обустройство.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных для опубликования основных результатов диссертаций:

1. Пасхина М.В., Кондакова Т.Ю., Колбовский Е.Ю. Социальная география и экология сельской местности в зеркале территориального планирования // Ярославский педагогический вестник. -2010 - №3. - С. 94-99

2. Пасхина М.В. ГИС в географических исследованиях: проблемы использования и адаптации //Ярославский педагогический вестник. 2010 - №4. - С. 159166

3. Пасхина М.В. Пространственный анализ в ГИС-системах:сущность, направления, возможности // Ярославский педагогический вестник .2011 - №1. -С. 156-163

4. Пасхина М.В. , Брагин П.Н. «Гадания» по картам Менде // Ярославский педагогический вестник. - 2011 - №2. - С. 127-132

5. Пасхина М.В. Современные подходы к оценке комфортности городских территорий // Ярославский педагогический вестник. - 2011 - №2. - С. 148-153

6. Пасхина М.В., Брагин П.Н. Картографическое исследование истории административно-территориального деления России в связи с потребностями анализа социальной географии регионов // Ярославский педагогический вестник. -2011 - №3. - С. 132-137.

7. Пасхина М.В. Моделирование комплексной устойчивости зданий и сооружений в городской среде средствами ГИС (на примере Ярославля) // Ярославский педагогический вестник. 2011 - №3. - С. 138-143

8. Пасхина М.В. Разработка объектной структуры ГИС для задач экологического проектирования городской среды (на примере МарМо.) // Ярославский педагогический вестник . - 2011 - №4. - С. 181-186

9. Пасхина М.В., Пухова Т.Г., Спивак Е.М., Брагин П.Н. Влияние антропогенного загрязнения окружающей среды на состояние мочевой системы у детей

//Ярославский педагогический вестник. - 2011 - №4. - С. 144-147.

24

10. Пасхина M.B. Выявление, типология и оценка городских морфотипов (на примере г. Ярославля) // Ярославский педагогический вестник. - 2012 - №4. - С. 245-250

11. Пасхина M.B., Колбовский Е.Ю. Формирование исторических морфотипов застройки в истории культурного ландшафта города (на примере Ярославля) // Ярославский педагогический вестник. - 2013 - №1. - С. 146-149

12. Пасхина M.B., Климанова O.A., Колбовский Е.Ю. Морфотипы городской среды как объект геоэкологической оценки. Экология урбанизированных территорий. - 2013 - №2.

Подписано в печать 30.08.2013. Формат 60x90/16. Объем 1 печ. л Тираж 100 экз. Заказ № 3527

Отпечатано ООО «Канцлер» 150008г. Ярославль, ул. Клубная 4-49 Тел.: (4852)58-76-33,58-76-37

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Пасхина, Мария Валерьевна, Москва

Ярославский Государственный Педагогический Университет

имени К.Д. Ушинского

04201361500 На правах рукописи

ПАСХИНА МАРИЯ ВАЛЕРЬЕВНА

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ

25.00.36 - геоэкология (Науки о Земле)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель:

доктор географических наук, профессор

Е.Ю. Колбовский

Москва-2013

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................................................4

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ АДАПТАЦИИ ИНТЕГРАЦИИ И АЛГОРИТМИЗАЦИИ ПОКОМПОНЕНТНЫХ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ

ОЦЕНОК.................................................................................................................8

1.1. Сущность экологического анализа в составе раздела охраны

окружающей среды.........................................................................................8

□ □ Определение содержания интегральных показателей состояния

окружающей среды.......................................................................................10

□3. ГИС-анализ медико-экологических и социальных факторов

комфортности городской среды.................................................................19

1.3.1. Обзор современных методик комплексной оценки городской среды ......................................................................................................................19

1.3.2. Оценки комфортности городской среды по архитектурно-градостроительным критериям (на примере г. Ярославля)................25

1.3.3. Анализ заболеваемости как одного из ведущих параметров комфортности...........................................................................................27

1.3.4. Анализ социально-психологических аспектов комфортности проживания................................................................................................30

1.3.5. Интеграция различных аспектов комфортности городской среды

......................................................................................................................34

ГЛАВА 2. МОРФОТИП ЗАСТРОЙКИ: ПОНЯТИЕ, СВОЙСТВА, ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ.........................................................................41

2.1. Морфотипы городских ландшафтов города Ярославля..................41

2.1.1. Понятие морфотипа, свойства, виды..........................................41

2.1.2. Характеристика количественных параметров морфотипов г. Ярославля....................................................................................................47

2.2. ИСТОРИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МОДЕЛИРОВАНИЯ

УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ................................................................56

2.2.1. Исторические ГИС: определение понятия и специфика создания56

2.2.2. Разработка алгоритма формирования ИГИС (на примере г.

Ярославля)...................................................................................................57

Расшифровка..........................................................................................................66

2.2.3 История формирования различных видов морфотипов на

территории города Ярославля.................................................................69

ГЛАВА 3. ИНЖЕНЕРНО - ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МОРФОТИПОВ ЧЕРЕЗ ВЫЯВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ФАКТОРОВ

УСТОЙЧИВОСТИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ..........................................77

ЗЛ. Конструирование блока «рельеф» для морфодинамического анализа

урбанизированных территорий..................................................................77

3.2. Инженерно Геологическая оценка морфолитосистем

урбанизированных территорий..................................................................79

1_1Ш1 ИСIIIоделирование комплексной устойчивости зданий и

сооружений в городской среде....................................................................83

3.3.1. Разработка методики исследования устойчивости зданий и сооружений городской среды....................................................................83

3.3.2. Моделирование комплексной характеристики устойчивости

зданий и сооружений в городской среде..................................................86

ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ГИС ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ МОРФОТИПОВ...................................97

4.1. Общие подходы к конструированию городского экокаркаса.........97

4.2. Разработка структуры ЭКО-ГИС для задач экологического планирования..............................................................................................103

4.3. Отличительные особенности ЭкоГИС от ИСОГД..........................111

4.4. Потенциал оптимизации морфотипов..............................................112

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................117

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ.................................................119

Список иллюстративного материала:............................................................133

ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................................................135

Приложение №1..........................................................................................136

Приложение №2..........................................................................................137

Приложение №3 .....................................................................................139

Приложение №4..........................................................................................140

Приложение №5..........................................................................................141

Приложение №6..........................................................................................142

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации. Геоэкологическая оценка урбанизированных территорий - одно из важных направлений исследования городской среды. Рост численности городского населения, отчуждение новых территорий под застройку, необходимость поиска компромисса между градостроительным развитием и обеспечением людей комфортными условиями проживания делают актуальным учет результатов геоэкологической оценки при планировании городского пространства. Однако в современном российском территориальном планировании содержание раздела охраны окружающей среды (ООС) задается законом в самом общем виде, вследствие чего на практике раздел «ООС» редуцируется до схемы ограничений градостроительного использования территорий, что приводит к формализму и отрыву собственно правоустанавливающего результата от экологического анализа как такового. С другой стороны территориальное планирование должно опираться на широкое использование актуальных геопространственных данных, и это обстоятельство требует встраивания геоэкологических оценок в технологию геоинформационных систем. Диссертационное исследование посвящено разработке комплексного подхода к геоэкологической оценке городской среды для целей территориального планирования на основе пространственной матрицы морфотипов с использованием технологии геоинформационных систем.

Объект диссертационного исследования - урбанизированные территории Ярославской области.

Предмет исследования - содержание и алгоритм геоэкологической оценки городской среды для целей территориального планирования.

Целью диссертации является комплексная геоэкологическая оценка урбанизированных территорий с использованием инновационной матрицы морфотипов и ГИС-технологий для целей градостроительного планирования и оптимизации городской среды.

Для достижения цели были поставлены и решены следующие основные задачи:

1) анализ и обобщение существующих подходов к оценке экологической ситуации в городах,

2) обоснование геоэкологической трактовки понятия «морфотип» как пространственной единицы дифференциации, оценки и оптимизации городской среды,

3) исследование истории формирования и трансформации морфотипов городской среды и характера их обусловленности природными и культурными ландшафтами посредством разработки исторического блока ГИС;

4) интеграция существующих методик оценки состояния урбанизированных территорий посредством приведения экологических параметров к матрице морфотипов;

5) разработка логической структуры многоуровневой проблемно-ориентированной экологической геоинформационной системы (экоГИС) как инструмента анализа и планирования устойчивого развития городских территорий;

Исходные методологические позиции исследования.

В ходе разработки диссертации комплексно использовались картографический и статистический методы исследования, велись работы с фондовыми материалами, выполнялись экспедиционные исследования и дешифрирование космических снимков, применялись геоинформационные технологии. Использовались следующие аналитические методы: сравнительно-географический, геосистемный, визуальный, экспертных оценок, математический, комбинаторики.

Научная новизна. В работе решена актуальная научная и практическая задача в области геоэкологии - определен и обоснован набор параметров для оценки геоэкологической ситуации, позволяющей оперативно и достоверно определить степень нагрузки на территорию в процедуре градостроительного планирования.

Для г. Ярославля впервые проведена комплексная геоэкологическая оценка: проанализирована пространственная структура загрязнения атмосферного воздуха, снега, почв, медицинские показатели состояния здоровья, социально-экономическая комфортность проживания на данной территории; проведена историческая реконструкция развития города; исследованы ландшафтные и техногенные факторы, влияющие на экологическое состояние среды и комфортность проживания в ней; впервые составлена карта геоэкологического зонирования территории Ярославля.

Практическая значимость. Предложенная в ходе работы матрица дифференциации городской среды предлагается дли использования на всех этапах территориального планирования - от этапа геоэкологической оценки до этапа разработки проектных предложений по оптимизации городской среды. Полученные данные по устойчивости зданий и сооружений могут быть использованы при реконструкции и экореабилитации отдельных планировочных районов. Предложенная структура городской экоГИС позволяет вести комплексный межведомственный мониторинг состояния урбанизированных территорий.

Защищаемые положения:

1. В качестве геоэкологической матрицы урбанизированных территорий целесообразно использовать морфотипы как типологические единицы дифференциации, объединенные относительной общностью происхождения и историей формирования, современной функциональной нагрузкой и экологическими параметрами.

2. Реконструкция истории городской среды средствами геоинформационных систем дает возможность проследить возникновение морфотипов, трансформацию их внутренней структуры, изменение основных параметров, что в свою очередь позволяет оценить характер и направление трансформации основных компонентов ландшафта урбанизированных территорий.

3. Моделирование устойчивости зданий и сооружений позволяет получать интегральные оценки уровня и характера проявления

неблагоприятных экзогенных процессов, что является существенным дополнением к нормативным инженерно-геологическим и инженерно-экологическим изысканиям.

4. Приведение геоэкологических параметров к матрице морфотипов средствами многоуровневой проблемно-ориентированной экологической геоинформационной системы (экоГИС) может быть использовано как инструмент анализа и разработки проектных предложений раздела «Охрана окружающей среды» в составе градостроительного планирования.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, содержит: 142 страницы, 22 рисунка, 21 таблицу, 6 приложений и список литературы из 132 наименований, в т.ч. 11 иностранных.

Апробация и внедрение результатов исследования.

Основные положения и результаты работы были доложены автором на I Международной научно - практической конференции «Научно - техническое творчество молодёжи - путь к обществу, основанному на знаниях» (г. Москва, 2009); IV Международной конференции по исторической географии «Глобальные и региональные проблемы исторической географии» (г. Санкт-Петербург, 2011 г.); Всероссийской научной конференции «Инновации в геоэкологии: теория, практика, образование» (г. Москва, 2010 г.); Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед» (г. Москва, 2011 г.); семинарах во время обучения во Всероссийской молодёжной научной школе «Перспективы геоэкологии после Рио+20» (г. Москва, 2012); X областной научно - практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных высших учебных заведений «Ярославский край. Наше общество в третьем тысячелетии» (г. Ярославль, 2009 г.); на семинарах научно-практических конференций «Чтения Ушинского» (г. Ярославль, 20092012 гг.) и др.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ АДАПТАЦИИ ИНТЕГРАЦИИ И АЛГОРИТМИЗАЦИИ ПОКОМПОНЕНТНЫХ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОЦЕНОК

1.1. Сущность экологического анализа в составе раздела охраны окружающей среды

Качество городской среды в последние десятилетия очень широко обсуждается в обществе. Многие отечественные (Касимов Н.С., Курбатова А.Н., Дьяконов К.Н. и др.) и зарубежные учёные (Л. Сандерс, Б. Мурганте, Ж. Боруссо, П.Ф. Даунтон и пр.) занимаются данным вопросом ([2], [15], [17], [27], [29], [32], [33], [41], [52], [54], [83], [107], [109], [110]), на разных уровнях предлагаются варианты решения экологических проблем. Одним из способов изучения данного вопроса в региональном масштабе является создание экологического раздела при территориальном планировании. В последнее время данное направление всё чаще стали называть экологическим проектированием:

Экологическое проектирование представляет собой процесс, предусматривающий анализ, обоснование, планирование и оценку влияния человеческой деятельности на окружающую среду. В процессе экологического проектирования разрабатывается документация, анализируется влияние отдельных факторов на состояние окружающей среды и рассчитывается проект деятельности, предусматривающий минимизацию негативного влияния на экологическую обстановку. При этом специалисты берут во внимание экологическое нормирование, подразумевающее соблюдение размеров установленных нормативов, в соответствии с законодательством РФ и международными стандартами. [127]

На практике экологическое проектирование осуществляется как выполнение раздела охраны окружающей среды, предусмотренное градостроительным кодексом Российской Федерации в составе документов

территориального планирования.

В процессе территориального планирования экологические параметры состояния среды отражаются «номинально»: посредством отображения санитарно-защитных зон (далее СЗЗ), к определению которых подходят с двух сторон:

а) Санитарно-защитная зона - это территория, отделяющая предприятия, их отдельные здания и сооружения с технологическими процессами, являющимися источниками воздействия на среду обитания и здоровье человека, от жилой застройки, ландшафтно-рекреационной зоны, зоны отдыха, курорта. Санитарно-защитная зона является обязательным элементом любого объекта, который является источником воздействия на среду обитания и здоровье человека.

б) Санитарно-защитная зона - это особая функциональная зона, отделяющая предприятие от селитебной зоны либо от иных зон функционального использования территории с нормативно закрепленными повышенными требованиями к качеству окружающей среды.

Источниками воздействия на среду обитания и здоровье человека (загрязнение атмосферного воздуха и неблагоприятное воздействие физических факторов) в соответствии с СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 являются объекты, для которых уровни создаваемого загрязнения за пределами промплощадки превышают ПДК и/или ПДУ и/или вклад в загрязнение жилых зон превышает 0,1 ПДК.

Территория СЗЗ предназначена для:

- обеспечения снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха, уровней шума и других факторов негативного воздействия до предельно допустимых значении за ее пределами на границе с селитебными территориями;

- создания санитарно-защитного и эстетического барьера между территорией предприятия (группы предприятий) и территорией жилой застройки;

- организации дополнительных озелененных площадей, обеспечивающих экранирование, ассимиляцию, фильтрацию загрязнителей атмосферного воздуха и повышение комфортности микроклимата.

Граница санитарно-защитной зоны определяется линией, ограничивающей территорию, за пределами которой нормируемые факторы воздействия не превышают установленных гигиенических нормативов. [123]

В идеале каждое предприятие на территории города должно иметь проект организации санитарно-защитной зоны, но на деле таких документов может не оказаться, в результате чего при генеральном планировании данных о реальных рисках для окружающей среды не наблюдается, поэтому и границы СЗЗ проводятся условно по классам опасности от ограждения предприятия.

Все промышленные предприятия и другие источники выбросов объединяются в 5 классов опасности, каждый из которых имеет соответствующую зону отчуждения. В результате такого подхода архитекторы и планировщики обозначают на генеральных планах СЗЗ без учёта реального положения вещей, так как корректировка размеров СЗЗ, предусмотренная СанПиНами, не проводится из-за отсутствия единой информационной базы (существующие источники воздействия, осуществляемые ими виды работ и связанные с этим негативные последствия в виде сливов, отстойников, выбросов, складирования ТБО и т.д.) и формального подхода к выполнению экологического раздела.

□2. Определение содержания интегральных показателей состояния окружающей среды

Для того, чтобы создать эко город, или, как его ещё называют жизнеспособный город, необходим системный по