Мониторинговое картографирование города Москвы на основе материалов дистанционного зондирования

По результатам мониторинга земель Москвы подготовлены карты фактического изменения свойств земель в виде ареалов с фактическим изменением их использования за год. Эти карты, согласно нашей систематике, относятся к группе карт изменения состояния и использования земель и типу учётных (констатационных) карт. Сформирован перечень частных изменений, составляющих сопряженные пары макропроцессов «застройка - высвобождение» и «нарушение - благоустройство» и выделенных на указанных картах в виде самостоятельных ареалов (Сизов А.П., 2012).

В целях визуализации пространственного распределения показателей годовой динамики землепользования по территории Москвы была подготовлена серия из четырёх соответствующих карг скорости изменения свойств земель. Скорость их застройки, высвобождения, нарушения и благоустройства выражалась с помощью удельных (плотностных) показателей в виде доли земель с изменением использования за год (%/год).

На рис. 15 и 16 приведены карты скорости изменения показателей для пары «застройка - высвобождение», подготовленные по результатам заключительного тура мониторинга земель г. Москвы (2008). Обе эти карты по нашей систематике относятся к группе карт изменения состояния и использования земель и типу оценочных (интерпретационных) карт.

При создании данных карт было необходимо решить, среди прочих, два важных в методологическом отношении вопроса. Первый из них - выбор элементарного объекта картографирования. В качестве вариантов такого объекта выступали планшеты (ячейки площадью 1 кв. км, равномерно покрывающие территорию города сплошной сетью), земельные участки, единицы кадастрового (кадастровые кварталы или районы) или административного (административные районы или округа) деления. По соотношению «детализа- ция/трудоёмкость» оптимальной для картографирования признана модель, основанная на административных районах города (общим количеством 123) в качестве элементарных объектов.

Более детальные карты на основе планшетов (общим количеством 1308) или кадастровых районов (общим количеством 1597) при увеличении общего числа расчётных операций при их подготовке на порядок не дают возможностей для сколь-либо существенного увеличения качества интерпретации результатов.

Второй методологический вопрос - выбор шкалы для отображения скорости изменения свойств земель - связан с различным диапазоном изменения одного и того же картографируемого показателя (%/год) для разных диагностируемых макропроцессов, показываемых на отдельных картах.

Рис. 15. Карта скорости застройки земель г. Москвы (условные обозначения - на рис. 17)

Первый из двух возможных вариантов решения заключался в подготовке самостоятельных шкал для каждой отдельно взятой карты, однако такой подход делает невозможным полноценную сопряжённую визуальную интерпретацию диагностируемых макропроцессов изменения состояния и использования земель по картографическим материалам. Исходя из этого, был реализован второй вариант - подготовка общей шкалы для всей серии из четырёх карт, которая бы полностью включала все градации изменения свойств земель (рис. 17).

Рис. 16. Карта скорости высвобождения земель г. Москвы (условные обозначения - на рис. 17)

При реализации этого варианта возникла проблема, связанная с характером распределения картографируемого показателя по территории города, не подчиняющегося закону нормального распределения случайных величин. Частотные характеристики распределения скорости застройки и высвобождения земель представлены на рис. 18 и 19.

Рис. 17. Условные обозначения к картам скорости застройки и высвобождения земель г. Москвы (диапазон изменения скорости - в %/год)

Рис. 18. Распределение частоты встречаемости величин скорости застройки земель по районам г. Москвы

Рис. 19. Распределение частоты встречаемости величин скорости высвобождения земель по районам г. Москвы

Из них следует, что частота встречаемости признака в равношаговых интервалах изменения его количественной величины неравномерна: она наиболее высока при минимальных значениях признака и резко снижается с ростом его величины.

В силу этого была выбрана неравномерная («квазилогарифмическая») шкала с плавающими интервалами изменения показателя: в диапазоне от 0 до 0.2 %/год - 1/40 (низкая скорость изменений состояния и использования земель); от 0.2 до 1.0 %/год - 1/10 (средняя скорость изменений); от 1.0 до 3.0 %/год - 1/2 (высокая скорость изменений); ситуация свыше 3.0 %/год не дифференцируется (очень высокая скорость изменений). Таким образом достигается учёт тонких изменений показателя и достаточно равномерное покрытие создаваемой карты отдельными тонами используемой цветовой гаммы, холодные тона которой соответствуют минимальным значениям картографируемого показателя, а теплота тона увеличивается с ростом величины показателя.

По итогам визуального анализа карт скорости застройки и высвобождения земель г. Москвы установлено, что наиболее высокой застройкой отличаются активно осваиваемые территории вне пределов МКАД - за редкими исключениями (Новокосино, Митино, Рублёво, Мякинино) скорость изменений превышает 1 %/год. Территория в пределах МКАД делится на две приблизительно равные части дугообразной линией, проходящей с северо-запада на юго-восток: более привлекательный для инвесторов юго-западный сектор г. Москвы, включая большинство районов центра, имеет повышенную относительно северо-восточного сектора скорость застройки. Обычно низкими значениями скорости застройки отмечены районы, включающие крупные массивы лесных, лесопарковых и озеленённых территорий, в том числе особо охраняемые природные территории. Исключениями являются относительно интенсивно застраиваемые районы Ясенево, Сокольники и Богородское, где наличествуют природноисторический парк «Битцевский лес», парк культуры и отдыха «Сокольники» и часть территории национального парка «Лосиный остров» соответственно.

Территории вне пределов МКАД, освоение которых начиналось на незастроенных территориях, характеризуются, как и следовало ожидать, весьма низкими показателями скорости высвобождения земель. Исключения здесь - районы Южное Бутово, Косино-Ухтомский и Северный, где имелись массивы малоэтажной застройки, подлежащей сносу. Строгих закономерностей в распределении скорости высвобождения земель в пределах МКАД не наблюдается, однако обращают на себя внимание два компактных радиально вытянутых территориальных выдела с относительно повышенным высвобождением земель (западный и южный).

Визуальный анализ карт скорости застройки и высвобождения земель был дополнен элементами математической статистики. Графический анализ полей распределения земель районов в координатах «земли застраиваемые» - «земли высвобождаемые» каких-либо статистически значимых зависимостей между застройкой и высвобождением не выявил как для всего массива земель, так и для их различных группировок (по административным округам, по удалённости от центра, по наличию промышленных зон). И площади, и доли застраиваемых и высвобождаемых земель статистически значимо не зависят от размеров района (коэффициенты корреляции г<0.3), что свидетельствует о неслучайном распределении данных показателей: количество застраиваемых и высвобождаемых земель определяется характером землепользования в районах и их конкретными градостроительными особенностями.

Аналогичные карты подготовлены и для сопряженной пары макропроцессов «нарушение - благоустройство», анализ которых также дал содержательные выводы.

Таким образом, описанные процессы изменения состояния и использования земель необходимо исследовать и картографировать при подготовке как среднесрочных, гак и долгосрочных программ развития крупных, сверхкрупных и крупнейших городов. Диагностику характеризуемых процессов в виде комплекса абсолютных (км²/год, га/год) и относительных

(%/год) показателей динамики землепользования, включающего площади и доли земель, на которых в течение определённого отрезка времени (рекомендательно - год) происходили процессы застройки, высвобождения, нарушения и благоустройства, следует осуществлять с применением оперативных данных дистанционного зондирования, включая космическую информацию, а результаты диагностики отображать на картографических материалах.

Картографические способы визуального отображения мониторинговой информации о состоянии и использовании земель представляются весьма перспективными как для осуществления анализа динамики землепользования, гак и для оптимизации принимаемых решений по управлению территориями в части градостроительства и земельных отношений. Мониторинговое картографирование земель необходимо развивать в рамках самостоятельной проблемно ориентированной картографической подсистемы в системе мониторинга земель. Развитие таких работ отвечает потребности общества в наглядной, достоверной и научно обоснованной информации о состоянии земель как важнейшего компонента окружающей природной среды.