6.2 Эколого-геологическое картографирование городов
В настоящее время особое внимание ученых сконцентрировано на изучении урбанизированных территорий. В ряду антропогенно-измененных территорий городские территории занимают своеобразное, даже уникальное положение - они техногенно преобразованы как промышленные или горнодобывающие, но сложны и разнообразны как естественные. Городская среда включает весь искусственный мир, созданный человеком в городе, т. е. техносферу. Он не имеет аналогов в естественной среде и, как правило, либо совсем не вписывается в природные циклы, либо входит в них с большим трудом.
Урбанизированная среда насыщена промышленными предприятиями, транспортными средствами, объектами жилищно-коммунального хозяйства, которые воздействуют на природный ландшафт и человека, определяя обострение всех проблем: ресурсно-хозяйственных, природно-ландшафтных, социально-демографических. Проблемы и пути ее развития нельзя понять, оценить и решить в рамках какой-либо одной области знания, сколь бы обширной она ни была. Зарождение, специфика становления, особенности проявления экологических проблем связаны с географическим положением города, природным ландшафтом, геологическим строением, функциональной структурой, градостроительной планировкой, уровнем социально-экономического развития. Важным является изучение взаимосвязи между экологической ситуацией, сложившейся в городе, и здоровьем его жителей. Следовательно, изучение городской территории требует интегрированного подхода, т. е. использования закономерностей, принципов, концепций, методов, разработанных в экологии, геологии, биологии, географии, градостроительстве, гигиене, медицине, эстетике, истории.
Важное место в исследовании городов отводится эколого-геологическому картографированию. Обширность и разнородность исходной информации накладывает отпечаток на возможности ее обработки, создание единых методов ее учета и картографирования. Несмотря на четкую переориентацию многих исследований с глобальных на региональные и муниципальные проблемы, в настоящее время отсутствуют общепринятые концепции картографирования территории крупных городов, недостаточно разработаны критерии оценки различных ее компонентов, методические приемы создания инвентаризационных, оценочных и прогнозных эколого-геологических карт, отсутствуют унифицированные легенды и макеты карт различного содержания и масштаба, инструктивные документы по содержанию и организации работ. Разработка методики создания подобных карт - актуальная и перспективная задача картографии для повышения эффективности работ по информационной поддержке решений по управлению городской территорией.
Эколого-геологическое картографирование под влиянием времени и запросов общественной практики развивается как комплексное направление, в задачу которого входит многостороннее отображение структуры, связей, динамики геосистем как целостных природных и социально-экономических образований. Поэтому эколого-геологическое картографирование и понимается сейчас как системное картографическое моделирование (отображение, анализ, оценка и прогноз развития) геосистем.
Тематика техногенно-экологических карт необъятна, но прежде всего изучение и картографирование техногенных факторов и условий городской среды должно развиваться в 2-х направлениях:
I. Выявление и отражение на картах всех источников техногенного воздействия на городскую среду с их количественной характеристикой:
• очаговых, сопровождаемых выбросами, сбросами производственных и других отходов в точно фиксируемых «точках» и «линиях» (промышленные предприятия, автомагистрали, коммунально-бытовая канализация и др.);
• фоновых (площадных), связанных с использованием земель (жилая и промышленная застройка, транспортные зоны, открытые горные выработки, свалки и др.).
II. Оценка прямых и косвенных последствий влияния источников загрязнения на геосистему и на отдельные ее компоненты:
• степень трансформации литогенной основы;
• ухудшение качества почв (химическое загрязнение, эрозия, плоскостной смыв, дефляция, вторичное засоление и заболачивание, изменение физических свойств, потеря плодородия);
• изменение биоты;
• загрязнение поверхностных и подземных вод, нарушение режима стока, тепловое загрязнение водоемов;
• потеря продуктивных земель из-за расширения застройки, площадей под отвалами, карьерами, свалками вследствие вторичной эрозии, дефляции, засоления, создания водохранилищ и других причин.
К основным принципам эколого-геологического картографирования городов относятся геосистемность, экосистемность, историзм (рис. 26).
Каждый объект на Земле (растения, животные, человек, рельеф, почва, порода, вода и др.) может рассматриваться с позиции системного анализа. Принцип геосистемности предполагает представление города как сложной геотехнической территориальной системы (урбогеосистемы), включенной в окружающую геологическую структуру. Город предстает как системное единство природных условий, техногенных систем и населения. Эколого-геологическое картографирование включает в себя различные отраслевые направления тематического картографирования: геологическое, почвенное, социально-экономическое и др. Геосистемный поход требует создания трех тематических блоков карт: 1) геологические особенности территории города (результат геологической природы); 2) инженерно-технические особенности (результат техногенеза); 3) демографические и социально-экологические аспекты городского бытия (результат социогенеза).
Урбогеосистемы относятся к открытым системам, т. е. они тесным образом связаны с окружающей их средой. Закон развития таких систем говорит, что они могут развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей их среды; абсолютно изолированное саморазвитие невозможно. Поэтому весьма важно показать город как часть окружающей его территории, т. е. реализовать принцип экосистемности. Исходя из принципа экосистемности, город рассматривают как некого «хозяина» по отношению к окружающему город пространству, и соответственно окружающие город природные и геотехнические комплексы также должны оцениваться с позиций их возможного влияния на городские территории. Экосистемный принцип требует определенной методологической схемы в содержании и структуре эколого-географического картографирования городской среды:
1) создание карт показывающих город и окружающую его пригородную территорию - основной рекреационный потенциал города (в зависимости от размеров города это могут быть 15-30-километровые зоны);
2) выделение и оценка так называемого экологического каркаса города, степень организации сплошности и средовоспроизводящего и природоохранного потенциала;
3) «хозяином» и «страдательным» объектом на картах должно быть население города.
Принцип историзма требует включения карт, отражающих не только современную урбоэкологическую ситуацию, но и ее становление и развитие во времени на разных этапах и возможное состояние в будущем, что
требует реализации цепочки «ретроспектива - современное состояние - прогноз». Взгляд на исторические этапы развития города позволит лучше понять и современную ситуацию, и, что особенно важно при выдаче рекомендаций, проследить возможное развитие ситуации в городе в будущем.
Основными задачами эколого-геологического картографирования городской среды являются:
1) разработка перечня показателей, оптимально характеризующих природные, техногенные и социальные условия городской среды, их картографирование;
2) создание оценочных карт состояния компонентов урбогеосистемы;
3) выявление факторов и условий, определяющих качество жизни городского жителя;
4) картографический прогноз развития неблагоприятных и опасных ситуаций в пределах городской и прилегающей территории;
5) разработка рекомендательных карт для принятия управленческих решений.
В зависимости от целевой установки и задач картографического обеспечения исследований проектируются и создаются констатационные, оценочные, прогнозные и рекомендательные карты. Большинство констатационных карт уже несут в себе какую-либо оценочную информацию по территориальной локализации. В то же время прогнозные и рекомендательные карты могут отражать как констатационные, так и оценочные аспекты. При изучении самых разных сторон жизни любой территории интересны, прежде всего, три вопроса: «что было?», «что есть?» и «что будет?». И отдельно стоит, пожалуй, самый важный вопрос: «что делать?». Его решение возможно лишь при решении предыдущих трех. Поэтому возможно выделить ретроспективные, современного состояния, прогнозные и рекомендательные карты, призванные ответить на все поставленные вопросы.
Общая схема последовательности изготовления карт городской среды обычно включает следующие этапы.
1. Первоначально создается цифровая модель топографической карты территории города. Базовый масштаб дополняется отдельными слоями с топографических карт других масштабов. Актуализация картографических слоев производится с использованием аэро- и космических данных и полевых исследований.
2. Создание картографических и атрибутивных баз данных (фондовые картографические материалы, данные по выбросам и сбросам промышленных предприятий, информация по заболеваемости городского населения и др.).
3. Создание покомпонентных базовых карт природы, техносферы и социосферы. Эти карты являются исходными для создания последующих карт. Источниками для создания этих карт являются фондовые картографические материалы; материалы первичных наблюдений и измерений по теме карты. Это могут быть тематические съемки, маршрутные и стационарные наблюдения и измерения, в том числе автоматические.
4. Составление карт, производных от базовых, дополняющих и перерабатывающих их содержание и карт синтетических (ландшафтная, функционального зонирования, урболандшафтное районирование).
5. Разработка серии оценочных эколого-геологических карт природы, техносферы и социальной среды (потенциальная устойчивость территории, карты оценки техногенной нагрузки, заболеваемость населения и др.). Оценка параметров, характеризующих экологическое состояние городов, производится с учетом общегосударственных и отраслевых нормативов.