МОНИТОРИНГ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (НА ПРИМЕРЕ ЕВРЕЙСКОЙ АВТОНОМНОЙ ОБЛАСТИ) | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

МОНИТОРИНГ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (НА ПРИМЕРЕ ЕВРЕЙСКОЙ АВТОНОМНОЙ ОБЛАСТИ)

Научная статья

Липина Л.Н.¹, Трофимов И.Ю.^2, *, Кононов Ю.В.³, Кожевникова И.В.⁴

² ORCID: 0000-0003-1327-4601;

^{1, 2, 3} Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск, Россия;

⁴ Калининградский государственный технический университет, Калининград, Россия

* Корреспондирующий автор (trofimov_ivan_92[at]mail.ru)

Аннотация

В статье проведён анализ обращения с отходами на территории Еврейской автономной области. Среди стихийных, трудноуправляемых антропогенных факторов, оказывающих негативное влияние на земельные ресурсы, можно выделить складирование несанкционированных отходов, которые являются основной проблемой в регионе. Отходы практически не перерабатываются, и поэтому площадь захваченных ими территорий постоянно растет.

В работе рассмотрена принципиальная технология организации мониторинга нарушенных земель несанкционированными отходами, которая будет иметь большое значение для контроля экологического состояния не только на территории Еврейской автономной области, но и на всей территории российского Дальнего Востока.

Ключевые слова: геоинформационные технологии, мониторинг земель, отходы, нарушенные земли.

MONITORING DISTURBED LANDS USING GEOINFORMATION TECHNOLOGIES
IN THE JEWISH AUTONOMOUS OBLAST

Research article

Lipina L.N.¹, Trofimov I.Yu.^2, *, Kononov Yu.V.³, Kozhevnikova I.V.⁴

² ORCID: 0000-0003-1327-4601;

^{1, 2, 3} Pacific National University, Khabarovsk, Russia;

⁴ Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad, Russia

* Corresponding author (trofimov_ivan_92[at]mail.ru)

Abstract

The article analyzes waste management on the territory of the Jewish Autonomous Oblast. Among the natural, difficult-to-control anthropogenic factors that have a negative impact on land resources, it is possible to single out the storage of unauthorized waste, which is the main problem in the region under study. Waste is practically not recycled, and therefore the area of the territories it is located in is constantly expanding.

The paper examines the fundamental technology of organizing the monitoring of disturbed lands by unauthorized waste, which will be of great importance for monitoring the ecological state not only in the Jewish Autonomous Oblast but also throughout the Russian Far East.

Keywords: geoinformation technologies, land monitoring, waste, disturbed lands.

Введение

Земля имеет особую ценность, выполняет экологическую и ресурсную функцию – как объективно существующий природный объект, социальную функцию – как место и условие жизни человека, пространственно-политическую функцию – как территория государства, экономическую функцию – как объект хозяйствования. Из чего появляется необходимость особого, рационального использования земельных ресурсов и их охраны.

Среди стихийных, трудноуправляемых антропогенных факторов, оказывающих негативное влияние на земельные ресурсы, можно выделить складирование несанкционированных отходов, которые является проблемой не только в Дальневосточном регионе, но и в Российской Федерации (РФ). Отходы в РФ практически не перерабатываются, и поэтому площадь захваченных ими территорий постоянно растет. Для решения этих проблем необходимо сформировать систему мониторинга с применением информационных технологий.

На сегодняшний день в России существует система мониторинга окружающей среды, научные основы которой были заложены и развиты в научных трудах ведущих ученых – М.Е. Берлянда, А.А. Варламова, В. С. Тикунова,
Г.В. Калабина, Б.И. Кочурова, Саксина Б.Г. и др. Вместе с тем, действующая система мониторинга не достаточно конкретизирована для локального уровня, особенно применительно к задачам, связанным с выявлением антропогенного изменения состояния природных и природно-техногенных систем.

В связи с постоянным ростом значения земельных ресурсов целесообразно проведение мониторинга использования земель в пределах отдельных районов и городских округов для получения наиболее полного и достоверного анализа использования земель. До настоящего времени не разработаны научные подходы к созданию и использованию геоинформационной системы (ГИС) для мониторинга земель, нарушенных несанкционированными отходами, которая способствовала бы принятию решений, но предотвращению захламления земель. Ключевым аспектом разработки ГИС мониторинга земель, нарушенных несанкционированными отходами, является всестороннее изучение феномена захламления земель с целью определения того, какая именно информация должна собираться и генерироваться в рамках функционирования данной ГИС.

В связи с этим необходимо определить структуру и содержание мониторинга нарушенных земель при помощи информационных технологий в южных районах российского Дальнего Востока. Для решения поставленной цели рассмотрен один из регионов юга Дальнего Востока – Еврейская автономная область (ЕАО). Кроме того, намечены ряд основных задач:

– рассмотреть теоретические и методологические основы мониторинга земель, нарушенных антропогенной деятельностью;

– определить влияние на трансформацию и экологическое состояние земель,

– определить этапы разработки ГИС мониторинга нарушенных земель несанкционированными отходами на территории ЕАО.

Территория ЕАО – 36,3 тыс. км2 (рисунок 1). На западе и северо-западе область граничит с Амурской областью, на севере, северо-востоке и востоке – с Хабаровским краем. На юге на протяжении более чем 500 км по реке Амур граница области проходит по государственной границе Российской Федерации с Китайской Народной Республикой. Протяженность ЕАО с запада на восток составляет около 330 км, с севера на юг около 200 км [1]. Численность населения – 158,3 тыс. человек, из них сельское население составляет 49,6 тыс. человек (на 01.01.2020). Плотность населения – 4,36 чел./ км2. Территория области разделена на 5 муниципальных районов (Биробиджанский, Ленинский, Облученский, Октябрьский, Смидовичский) и 1 городской округ (город Биробиджан).

Рис. 1 – Карта Еврейской автономной области

 

Теоретической и методологической основой исследования являются основополагающие законы развития природы и общества, труды отечественных и зарубежных ученых в области кадастра, мониторинга земель, их информационного обеспечения.

Анализ обращения с отходами в Еврейской автономной области

С развитием промышленности появились новые материалы, разложение или переработка, которых естественным путем может длиться не одну сотню лет, а такие антропогенные нагрузки на экосистемы огромные, что приводит у деградации этих систем. Немало важный фактор – это современный объем, производимых отходов. На количество и состав образующихся отходов влияют различные факторы, связанные с экономическим развитием региона. Состав отходов, поступающих от предприятий различных форм собственности, влияют тип предприятия, его мощность, а также используемые технологии. Источниками образования отходов являются технологическое оборудование, технологический процесс, и др. На количество и состав отходов (твердых коммунальных), поступающих из жилищного фонда, влияют такие факторы, как уровень экономического развития населенных пунктов, степень благоустройства жилищного фонда, культура торговли, образ жизни и степень благосостояния населения.

Динамика образования, использования, обезвреживания, размещения отходов по видам экономической деятельности в Еврейской автономной области показана в таблице 1.

Анализируя сложившуюся систему обращения с отходами на всей территории ЕАО, можно сказать, что за последнее время резкий скачок образования отходов произошёл у предприятий различных форм собственности, особенно на предприятиях по добыче полезных ископаемых. Общее количество отходов в 2019 году выросло более, чем на 15 тонн по сравнению с 2017 годом. Основная часть отходов размещена в природной среде, в результате более 60 га земель выведены из оборота.

 

Таблица 1 – Динамика образования, отходов по видам экономической деятельности
в ЕАО за период с 2017 по 2019 гг.

Вид экономической деятельности	2017	2018	2019
	тонны
Сельское хозяйство, охота и лесное хозяйство, рыболовство и рыбоводство	33 196,068	33 227,084	33 549,064
Добыча полезных ископаемых	3 376,132	3 447,160	3 457,150
Обрабатывающее производство	14 029,829	14 053,227	14 063,261
Обеспечение электрической энергией, газом и паром, кондиционирование воздуха	53 621,239	53 789,336	53 823,133
Строительство	11 399,587	12 359,144	13 159,112
Оптовая и розничная торговля; ремонт автотранспортных средств, бытовых изделий и предметов личного пользования	1 928,829	1 947,967	1 989,698
Гостиницы и рестораны	47,147	47,499	48,110
Транспортировка и хранение	2 212,743	2 455,699	2 456,712
Финансовая деятельность	199,211	199,747	199,932
Операции с недвижимым имуществом, аренда и предоставление услуг	2 391,194	2 568,286	2 689,296
Государственное управление и обеспечение военной безопасности, социальное страхование	1 492,845	1 532,682	1 663,426
Образование	704,719	724,728	751,982
Здравоохранение и предоставление социальных услуг	16,637	16,864	17,132
Предоставление прочих коммунальных, социальных и персональных услуг	433,584	434,106	434,953
Водоснабжение; водоотведение, организация сбора и утилизации отходов	567,950	594,950	694,120
Всего	126 157,1	127 632,2	127 845,3

 

В соответствии с ФЗ «Об отходах производства и потребления» запрещается размещение отходов на объектах, не внесенных в государственный реестр объектов размещения отходов. Однако на сегодняшний день на территории области в государственный реестр включены только 2 объекта, которые находятся в муниципальном образовании (город Биробиджан) и полигон ТКО в районе пос. Николаевка (Смидовичский муниципальный район).

В основном сложившаяся система обезвреживания отходов в регионе основана на захоронении в отведенных и несанкционированных местах размещения, обустроенных не в соответствии с санитарно-эпидемиологическими и экологическими требованиями, и представляют большую опасность для городских и сельских поселений [2], [3]. Расчёт уровня антропогенного воздействия на административные районы ЕАО (таблица 2) показал, что наименьшую нагрузку несёт Ленинский район области. Величина отрицательного воздействия (ОВ) рассчитывалась с учётом уровня отрицательного воздействия промышленности по бальной оценке. Биоклиматический потенциал (БКП) области применялся для этой местности – 1,56.

Ленинский район характеризуется, как район с низкой плотностью населения и малой долей промышленности, относительно других четырех районов и города Биробиджан, которые несут высокий уровень антропогенной нагрузки.

Следовательно, интенсивное воздействие на природные почвенно-растительные компоненты природной среды в районах может вызвать их полную деструкцию и последующую активизацию природных экзогенных процессов, а в сочетании с высокой степенью антропогенной нагрузки к полной деградации.

 

Таблица 2 – Уровень антропогенного воздействия на административные районы ЕАО

Район	Величина отрица-тельного воздействия (ОВ)	Экологи-ческая плотность населения (p)	Степень антропо-генного воздействия (А)=ОВ*(p)	Биокли-матический потенциал (БКП)	Уровень антропо-генной нагрузки (УАН) = А/БКП	Класс
Биробиджанский район, город Биробиджан	78	1,5	117	1,56	75,0	3
Ленинский район	42	1,0	42	1,56	26,9	1
Облученский район	52	1,3	67,6	1,56	43,3	2
Октябрьский район	69	1,0	69	1,56	44,2	2
Смидовичский район	55	1,3	71,5	1,56	45,8	2

 

Мониторинг земель

Мониторинг земель – одна из составляющих мониторинга окружающей среды и представляет собой систему наблюдений за состоянием земельного фонда для своевременного выявления изменений, их оценки, предупреждения и устранения последствий негативных процессов и непосредственно входит в состав Единой государственной системы экологического мониторинга [4].

При мониторинге нарушенных земель с использованием материалов дистанционного зондирования земли (ДЗЗ) необходимо руководствоваться рядом определенных требований к выбору показателей состояния земель, чтобы не ставить под сомнение эффективность проводимого мониторинга. Показатели должны достоверно определяться материалами многозональной космической съемки, включая материалы аэросъемки и съемки с беспилотных летательных аппаратов.

Блок исходных данных мониторинга содержит архивные данные, актуальные пространственные данные, геоинформационные сервисы (рисунок 2).

Рис. 2 – Блок-схема исходных данных мониторинга

 

Принципиальная технология организации мониторинга земель нарушенных земель должна включать в себя шесть блоков, функционально связанных друг с другом: исходных данных мониторинга; подготовки данных мониторинга; исследования территории нарушенных земель; картографического обеспечения; геоинформационного обеспечения [5].

В настоящее время, мониторинг земель без применения геоинформационных систем (ГИС), сложно представить. Геоинформационные технологии – процесс организации, связи, манипулирования, анализа и представления пространственных данных. Проблема аккумуляции и систематизации этих данных решается путем формирования банка метаданных, структурированных, кодированных данных, которые описывают характеристики объектов-носителей информации, способствующие идентификации, обнаружению, оценке и управлению этими объектами. Современные ГИС-приложения позволяют работать со всеми видами данных: векторными, растровыми и базами данных [6].

Рассматривая территории ЕАО, а именно Биробиджанский район и городской округ Биробиджан, Октябрьский район, Смидовичский район по картографическим материалам состояния земель масштаба 1:100000, материалам космической съёмки: установлено, что изменения, связные с нарушением поверхности, отрицательно сказываются на биологических характеристиках, приводящих к гибели или деградации растительности и почвенного покрова. Сведения о развитии негативных процессов на объектах работ по видам негативных процессов представлены в таблице 3. В числителе приведена площадь в гектарах, в знаменателе % от общей площади негативных процессов на объекте работ.

 

Таблица 3 – Сведения о развитии негативных процессов на объектах работ

Наименование объекта работ в Еврейской автономной области (ЕАО)	Забола-чивание	Пере-увлажнение	Подтопле-ние	Водная эрозия	Обвально-осыпные и оползневые процессы	Затопле-ние	Абразивные процессы	Нару-шенные земли
Биробиджан-ский район и городской округ Биробиджан	158779	46846	2132	60334	–	86101	–	10200
	43,6	12,9	0,6	16,5	–	23,6	–	2,8
Октябрьский район	66618	70159	113	82176	–	59903	–	4205
	23,5	24,8	<0,1	29,0	–	21,2	–	1,5
Смидовичский район	336426	18182	764	6305	–	160849	–	14902
	62,6	3,4	0,1	1,2	–	29,9	–	2,8

 

Помимо этого, отработанные карьеры при добыче полезных ископаемых и овраги зачастую становятся местами несанкционированных свалок, куда поступают не только отходы органического происхождения, но и вместе с пищевыми отходами, бумагой, стеклянной, полимерной и металлической тарой, выбрасываются разбитые ртутьсодержащие люминесцентные лампы и термометры, тара с остатками лаков, красок, химикатов и т.п.

Учитывая вышеизложенное, в ЕАО назрела необходимость формирования и ведения геоинформационной базы данных о нарушенных землях, которая позволит выявить неучтенные, фактически используемые земельные участки хозяйствующими субъектами и включить их в налогооблагаемую базу, создать систему мониторинга нарушенных земель с использованием ГИС-технологий, сформировать обоснованную систему мероприятий по рациональному использованию земель и выработке механизмов регулирования эффективного использования земель на территории Еврейской автономной области.

Причем в такую базу данных может входить информация не только о землях, нарушенных антропогенным воздействием, но и нарушенных различными природными процессами и явлениями.

Как показывает практика, обычно у каждого ведомства есть своя геоинформационная система и различные элементы, требуемые для ГИС мониторинга несанкционированных свалок, уже есть, но они разрознены и находятся в ведении разных структур:

– детальная топооснова находится у Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии;

– кадастровая информация и сведения о нарушенных землях находятся в управлениях также у Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии;

– оперативная съёмка высокого разрешения на лесные земли у различных лесничеств;

– сведения об экологических правонарушениях в органах Федеральной службы по надзору в сфере природопользования;

– сведения о местонахождении новых свалок на картографических страницах сайтов общественных организаций (TrashOut, kartasvalok.ru и т.п.), и т.д.

Поэтому нет никакого смысла отдельно дублировать информацию, собранную вышеуказанными организациями, эффективнее получать от них нужную информацию и непосредственно подключать к БД определённого региона. Дополнительным источником информации о несанкционированных свалок отходов может служить местное население, как самое заинтересованное лицо в этом вопросе. Однако, население с большей готовностью размещает информацию на сайтах общественных организаций, в частности пользуясь перечисленными выше интернет-сервисами, где просматривается один общий минус – односторонняя связь по линии местный житель → администрация (и наоборот). Поэтому ГИС мониторинг нарушенных земель несанкционированными отходами необходимо определить содержание и этапы разработки ГИС.

Разработку ГИС мониторинга нарушенных земель на территории ЕАО предложено проводить поэтапно (таблица 4), определены задачи для каждого этапа.

 

Таблица 4 – Этапы разработки ГИС мониторинга нарушенных земель несанкционированными свалками ТКО на территории ЕАО

Наименование этапа	Задачи этапа
Определение целей и задач ГИС и требований к ней	1. Определение цели ГИС. 2. Определение основных задач ГИС. 3. Определение Требования, предъявляемых к содержанию и функциям ГИС.
Разработка структуры	1. Определение необходимых геоинформационных моделей. 2. Определение состава признаков, характеризующих объекты, способов их идентификации и пространственной регистрации. 3. Подбор, а при необходимости разработка математико-картографического обеспечения геоинформационного моделирования. 4. Определение картографической основы и информационных ресурсов для ведения базы данных. 5. Формирование структуры базы данных. 6. Разработка системы методов работы с данными (включая взаимодействие с уже существующими базами данных, содержащими необходимую информацию). 7. Выбор программного и аппаратного обеспечения.
Ввод данных	1. Наполнение ГИС данными. 2. Интеграция с другими информационными системами, системами ДЗЗ, электронными приборами.
Апробация и коррекция системы	1. Подготовка к использованию. 2. Выявление ошибок при работе с ГИС. 3. Редактирование проблемных зон ГИС.

 

Заключение

Разрабатываемая ГИС планируется к использованию отделом мониторинга земель Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии по Еврейской автономной области и другими ведомствами. В качестве программной части ГИС мониторинга нарушенных земель следует использовать кроссплатформенное программное обеспечение с открытым исходным кодом так как благодаря такому подходу можно избежать излишних затрат, связанных с необходимостью использования программных продуктов только определённого поставщика, а также в целях лучшей совместимости различных компонентов ГИС.

Геоинформационная система мониторинга земель, нарушенных несанкционированными отходами, имеет огромное значение для контроля экологического состояния территорий не только на территории Еврейской автономной области, но и на всей территории российского Дальнего Востока.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.