Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

CARTOGRAPHIC METHODS OF MEASUREMENTS OF ELEMENTS OF THE VEGETATION COVER OF URBAN BUILT-UP AREA MULTI-STOREY RESIDENTIAL BUILDINGS

Kudryashova A.I. 1
1 Volga State University of Technology
Рассмотрены элементы растительного покрова в ГИС «Карта 2011» у 61 кадастрового квартала «Зоны застройки многоэтажными жилыми домами» г. Йошкар-Олы с 6141 земельным участком под древостоями и кустарниками. Суммированием определялась общая площадь элементов растительного покрова для каждого кадастрового квартала. Методика картографических измерений реализуется на существующих методах с использованием ГИС «Карта 2011» и в основном ориентирована на измерения периметра и площади земельных участков различных элементов растительного покрова (газоны, кустарники и древесные насаждения). При этом обвод контуров этих элементов выполняется вручную, поэтому предлагаемая методика пока является весьма трудоемким процессом. Разработана блок-схема процедур методики картографических измерений, содержащая шесть основных процедур, каждая из которых содержит 4–7 действий с объектом в виде элемента растительного покрова. Эти элементы вполне можно принять за объекты кадастрового учета, однако в дальнейшем требуются более точные измерения геодезическими приборами периметра и площади земельных участков газонов, кустарников, древесных насаждений. В будущем необходимы геодезические съемки, например, лучшего кадастрового квартала для определения погрешности картографических измерений.
The elements of vegetation cover in GIS «Map 2011» 61 cadastral quarter «of the built-up Area multistory residential buildings», Yoshkar-Ola with 6141 land under stands of trees and shrubs. Was determined by summing the total area of the elements of vegetation cover for each cadastral district. The method of mapping measurement is implemented on existing practices using GIS «Map 2011» and focus on measuring the perimeter and area of different land elements of vegetation (lawns, shrubs and tree plantings). The bypass circuits of these elements is done manually, so the proposed method is still time consuming. Developed flowchart and procedures, cartographic measurements, containing six main procedures, each of which contains 4 to 7 actions with an object as an item of vegetation. These elements may well be mistaken for the objects of the cadastral account, however further requires more precise geodetic measurement instruments perimeter and area of the land plots of lawns, shrubs, trees. In the future the necessary survey, for example, the best of cadastral quarter to determine the error map measurements.
urban block
housing area
the elements
vegetation
trees and shrubs
cadastre
laws
1. Generalnyj plan gorodskogo okruga «Gorod Joshkar-Ola». Reshenie Sobranija de-putatov gorodskogo okruga «Gorod Joshkar-Ola» ot 14.10.2011 no. 323-V 2. Joshkar-Ola, 2011. 47 р.
2. Geoinformacionnaja sistema «Karta 2011». Rukovodstvo polzovatelja. Versija 11. Noginsk: Panorama, 2011. 141 р. www.gisinfo.ru
3. Mazurkin P.M., Kudrjashova A.I., Fadeev A.N. Raspredelenija kadastrovyh kvarta-lov po podzonam zhiloj zony goroda // Zemleustrojstvo, kadastr i monitoring zemel. 2015. no. 8. рр. 61–70.
4. Mazurkin P.M., Kudrjashova A.I. Zakonomernosti ontogeneza listev derevev. Di-namika rosta listev lipy i berezy v chistoj i zagrjaznennoj avtomobilnymi vyhlopami gorodskoj srede. Germanija: LAB LAMBERT Academic Publishing, 2015. 100 s. ISBN 978-3-659-68893-2.
5. Mazurkin P.M., Kudrjashova A.I. Dinamika ontogeneza listev dereva. Joshkar-Ola: PGTU, 2015. 172 р.
6. Mazurkin P.M., Kudrjashova A.I., Fadeev A.N. Zakonomernosti raspredelenija ka-dastrovyh kvartalov v obshhestvenno-delovoj zone goroda // Upravlenie territoriej: sovre-mennye podhody i metody: mater. mezhdunar. nauchno-prakt. konf. Penza: PGUAS, 2015. рр. 58–62.
7. Mazurkin P.M., Kudrjashova A.I., Fadeev A.N. Zakonomernosti raspredelenija ka-dastrovyh uchastkov goroda Joshkar-Ola // Trudy Povolzhskogo GTU. Ser.: Tehnologiche-skaja. Vyp. 3. Joshkar-Ola: PGTU, 2015. рр. 259–263.
8. Ponjatie ustojchivogo razvitija. URL: http://green-agency.ru/ponyatie-istoriya-i-sfery-ustojchivogo-razvitiya/ (Data obrashhenija 28.02.2015).
9. Sozdanie komfortnoj gorodskoj sredy XXI veka. 23–28 aprelja 2015, Finljandija. URL: http://green-agency.ru/best_urban/ (Data obrashhenija 18.02.2015).

Устойчивое развитие городов для создания комфортной среды обитания является главной тенденцией XXI века. В архитектурном проектировании зеленые насаждения становятся важными элементами городской среды. Под устойчивым развитием понимается такая модель развития общества, в которой удовлетворение потребностей настоящего поколения не ставит под угрозу возможность для будущих поколений удовлетворять в полной мере потребности.

Концепция устойчивого развития формировалась в ходе постепенного осознания обществом природоохранных, экономических и социальных проблем, оказывающих влияние на состояние природной среды. Это – конструктивная реакция общества на наблюдаемые и активно освещаемые в научных публикациях и средствах массовой информации процессы деградации природы под усиленным антропогенным давлением [8].

Финляндия отличается невероятным прогрессом в создании комфортной городской среды. В основе лежит эффективное сотрудничество архитекторов, строителей, органов власти и местных сообществ. В 2012 г. Международный совет по промышленному дизайну назвал Хельсинки «Столицей мирового дизайна». На форуме 23–28 апреля 2015 г. в Хельсинки были рассмотрены меры, могущие сделать городскую среду устойчивой и привлекательной [9].

Для нашей статьи применим девиз «Умный – значит зелёный». Однако на элементы растительного покрова не обращается достаточного картографического внимания.

Цель статьи – показать на примере города Йошкар-Олы, одного из экологических центров Приволжского федерального округа, методику картографических измерений элементов растительного покрова в городской зоне застройки многоэтажными жилыми домами.

В работе использовались картографические данные из www.gisinfo.ru, материалы собственных полевых измерений, факторного анализа статистических данных. В процессе решения теоретических и практических задач применялись методы математического моделирования, статистики, а также программы Table Curve 3D, Curve expert-1.38, Microsoft Excel.

Генеральный план (рис. 1) городского округа «Город Йошкар-Ола» [1] – столицы субъекта Российской Федерации Республики Марий Эл – разработан в 2004–2007 гг., научно-проектным институтом пространственного планирования «ЭНКО» (Санкт-Петербург).

Он был выполнен с учетом Градостроительного кодекса РФ (2004 г.), Земельного кодекса РФ (2001 г.), Федерального закона от 6 октября 2003 г. № 131-ФЗ «Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации», других законов и федеральных нормативных актов.

Из Генерального плана города нами была выделена основная часть в количестве 303 кадастровых кварталов (рис. 2), по которым в ГИС «Карта-2011» [2] были выделены условные координаты, периметр и площадь квартала (таблица) в урезанной местной системе координат МСК-12.

pic_24.tif

Рис. 1. Генеральный план города Йошкар-Олы

pic_25.tif

Рис. 2. Кадастровые городские кварталы Йошкар-Олы в ГИС «Карта-2011»

Данные городских кварталов в зоне застройки многоэтажными жилыми домами

№ п/п

Номер по городу

Код

Координаты центра квартала

Параметры квартала

Параметр формы квартала

x, м

y, м

P, м

S, м2

S/P, м

100S/P2, %

1

2

11

4087

10090

1440

113639

78,94

5,48

2

4

11

8578

10552

1184

80294

67,81

5,73

3

5

11

9335

11373

1475

107570

72,95

4,95

4

9

11

9042

10861

1631

157486

96,56

5,92

5

10

11

4969

10083

2170

164374

75,74

3,49

57

290

11

8657

9728

2789

150242

53,88

1,93

58

292

11

3474

11807

1696

175085

103,23

6,09

59

296

11

4658

10179

1849

186932

101,12

5,47

60

300

11

2311

10773

2944

303212

102,99

3,50

61

302

11

4047

11932

2355

238139

101,11

4,29

Примечание. Из 61 кадастровых кварталов затем три были исключены.

В табл. 1 даны следующие условные обозначения:

x – условная абсцисса центра кадастрового квартала по широте Y, м;

y – условная ордината центра кадастрового квартала по долготе X, м;

P – периметр кадастрового квартала, м;

S – площадь кадастрового квартала, м2;

s – коэффициент абсолютной формы s = S/P;

γ – коэффициент относительной формы объекта γ = 100S/P2.

Дополнительно были рассчитаны предлагаемые параметры формы кадастрового квартала [3, 6]. Для оценки возможности статистического моделирования вначале была рассмотрена совокупность из всех 303 кадастровых кварталов, затем массив исходных данных из 204 кадастровых кварталов, включающая по данным таблицы три городские зоны и 10 подзон.

Процедуры картографических измерений приведены на рис. 3.

pic_26.wmf

Рис. 3. Блок-схема процедур методики картографических измерений

Инструменты «Панорама» используются для улучшения рабочих процессов организации на базе географического подхода (рис. 4).

Для визуализации пространственной информации используются цифровые классификаторы для карт различной тематики. Классификаторы содержат информацию об объектах местности, их атрибутах, порядке группировки объектов в слои и условные знаки для отображения. Траектория движения взгляда оператора при выделении трех видов объекта:

1) газон;

2) кустарник обычный;

3) древесные насаждения.

Вначале в левом верхнем углу выделенного городского квартала располагаются деревья. За первый объект принимается древесное насаждение. Эта траектория принимается по принципу движения стрелок часов слева направо, или по часовой стрелке.

При этом образуется ломаная линия с вертикальными движениями на размер максимального элемента растительного покрова.

Для начала работы с векторными объектами активизируем панель Редактор карты в меню Задачи. Выберем операцию Создание объекта. Окно Создание объекта состоит из разделов:

– окно выбора действующей карты;

– раздел Изображение;

– раздел Слои с перечнем слоёв карты;

– раздел Список объектов с перечнем объектов, принадлежащих каждому слою (вверху предоставлены кнопки с возможностью выбора отображения списка);

– раздел Способ нанесения объекта;

– раздел Поиск, который предоставляет возможность поиска объектов по названию, коду и ключу.

Процесс создания объекта начинается с выбора типа создаваемого объекта. В окне Создание объекта установлена карта, на которую будет наноситься объект. Установлен характер локализации создаваемого объекта. Для данного примера это Площадной объект. Выбран слой отображения, к которому принадлежит создаваемый объект, – Растительность. Выбран сам объект из списка названий объектов – Древесное насаждение (парк). Образец отображения на карте выбранного объекта отображается во вспомогательном окне.

Площадной объект, также как и линейный, может быть создан несколькими разными способами. На примере создания Древесное насаждение (парк) нанесем объекты наиболее удобным способом: режим Описывающий сплайн доступен для создания линейных, площадных объектов. При создании объекта точки указываются на экране курсором, автоматически выстраиваемая плавная кривая пройдет точно через указанные точки, сглаживая их углы.

pic_27.tif

Рис. 4. Выделение измеряемого городского квартала

После выбора нужного объекта нажатием кнопки Выбор рисуем объект на карте. По завершению операции создания объекта появляется диалог со списком всех семантических характеристик, которые могут быть назначены данному объекту карты.

При необходимости пользователи могут заполнить нужные семантики. Элементы растительного покрова (газон, кустарник, древостой) выделяются как списки объектов на каждом кадастровом квартале.

При создании объекта точки указываются на экране курсором, автоматически выстраиваемая плавная кривая пройдет точно через указанные точки, сглаживая их углы. С помощью команды «Выделить указанные» точечная линия границы древостоя была превращена в сплошную линию.

На рис. 5 приведен пример формирования списка элементов растительного покрова [4, 5, 7] по верхней части кадастрового квартала. Общий список объектов на одном кадастровом квартале достигает до 240 штук и более (древостоев и кустарников).

Постепенно формируется список объектов на каждом кадастровом квартале. Дополнительно к основным параметрам (периметр и площадь) рассчитываются другие показатели.

Методика картографических измерений реализуется на существующих методах ГИС «Карта-2011» и в основном ориентирована на измерения периметра и площади земельных участков различных элементов растительного покрова (газоны, кустарники и древесные насаждения). При этом обвод контуров этих элементов выполняется вручную, поэтому предлагаемая методика пока является весьма трудоемким процессом.

На основе накопленного нашего опыта измерений были сформулированы следующие основные выводы:

1) в городе Йошкар-Оле газоны с клумбами представлены только на бульваре поперек реки, а в других местах они в основном заняты автомобильными парковками, которые располагаются среди кустарников и древесных насаждений, в будущем нужно разнообразить газоны, клумбы, цветники и на других улицах;

2) основной причиной отсутствия газонов являются вытоптанные хаотично расположенные тропинки, поэтому фактически площадь под газонами велика, при регулировании их границ появятся и хорошие газоны, которые нужно огораживать бордюрами, бетонными оградками и пр.;

3) при обводе кустарника учитывался каждый куст в отдельности из-за того, что между кустами участок был вытоптан, поэтому в будущем участки кустарника необходимо огораживать для роста и развития травяного покрова, это приведет к симбиозу кустов и газона;

pic_28.tif

Рис. 5. Верхний левый угол городского квартала с выделенными объектами (два древесных насаждения, один газон и несколько кустарников)

4) под множеством деревьев, как правило, присутствует травяной покров, поэтому обвод контура лесного насаждения не представляет затруднений: в итоге может образоваться комплексный элемент, включающий газон с кустами и деревьями;

5) разработана блок-схема процедур методики картографических измерений, содержащая шесть основных процедур, каждая из которых содержит 4?7 действий с объектом в виде элементов РП;

6) при обходе элемента РП по контуру траектория движения взгляда начинается с левого верхнего угла выделенного городского квартала, причем эта траектория продолжается по часовой стрелке с образованием ломаной линии: при этом приходится изменять масштаб изображения, и эта процедура становится сложной;

7) элементы растительного покрова вполне можно принять за объекты кадастрового учета, однако в дальнейшем требуются более точные измерения периметра и площади земельных участков растительности, кустарников, древесных насаждений; в будущем необходимы геодезические съемки, например, лучшего кадастрового квартала для определения погрешности картографических измерений.

Рекомендации производству.

1. В городе Йошкар-Оле газоны с клумбами представлены только на бульваре поперек реки, а в других местах они в основном заняты автомобильными парковками, которые располагаются среди кустарников и древесных насаждений, в будущем нужно разнообразить газоны, клумбы, цветники и на других улицах. Основной причиной отсутствия газонов являются вытоптанные хаотично расположенные тропинки, поэтому фактически площадь под газонами велика, при регулировании их границ появятся и хорошие газоны, которые нужно огораживать бордюрами, бетонными оградками и пр.

2. В будущем необходимы геодезические съемки лучшего кадастрового квартала среди растительности и древостоев № 0303006, а среди кустарников № 0703003. Эти съемки необходимы для определения погрешности картографических измерений.

3. Статистическое моделирование географического расположения центров городских кадастровых кварталов позволяет изучать архитектурные оси и направления застройки, в том числе и в динамике развития города. Наиболее устойчивой оказалась зона делового, общественного и коммерческого назначения. Доля участков, отнесенных к элементам природно-экологического каркаса, на урбанизированных территориях должна составлять 60 %.

4. Без моделирования можно определить рейтинг среди 58 кадастровых кварталов, входящих в подзону 11 «Зона застройки многоэтажными жилыми домами». Первое место получил кадастровый квартал № 21, а последнее 58-е место – кадастровый квартал № 17.

5. На лучшем квартале были рассмотрены элементы РП (древостои и кустарники вместе) с 222 элементами. С экологических позиций лучшим элементом РП стал участок № 203, его необходимо тщательно обследовать геодезическими методами измерений.