|
Радиационное загрязнение оценивается по эффективной дозе излучения (мЗ/год) и сравнивается с установленными нормами. Для оценки акустического загрязнения можно использовать эквивалентный уровень шума (дБА), замеряемый на территории города. Эквивалентный уровень шума сравнивается с нормами на различных тинах зон инфраструктуры (территории жилой застройки, территории предприятий и др.). Для всех критериев должны быть данные о соответствии нормам. Некоторые расчетные данные могут быть получены от экологических организаций города. Оценка опасности основных видов загрязнений проводится по оценочной шкале комплексных показателей, в соответствии с утвержденными законодательством градациями (загрязнения атмосферы, почвы, водных объектов, радиационное загрязнение). Нами разработана и предлагается градация всех основных видов загрязнений окружающей среды по баллам в соответствии с утвержденными оценками опасности. Таблица 2.3.3 93 Оценочная шкала основных видов загрязнений окружающей среды по баллам КРИТЕРИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИИ БАЛЛ 1 2 3 4 5 За1рязнение атмосферы (ИЗА) 0-5 5-7 7-14 14-21 >21 Загрязнение почвы (Zc) 0-16 16-32 32-64 64-128 > 128 Загрязнение питьевой воды (по отклонению количества показателей от норм, %) <20 20-40 40-60 60-80 80-100 Загрязнение водных объектов (ИЗВ), (острая токсичность, %) 1-2,5 <20 2,5-4 20-40 4-6 40-60 6-10 60-80 > 10 80-100 Загрязнение твердыми отходами (Кон) 0-4 4-3 8-12 12-16 16-20 Радиационной загрязнение (эффективная эквивалентная доза излучения, мЗ/год) 0-1 1-5 5-20 20-50 >50 Акустическое загрязнение (эквивалентный уровень шума, превышение нормы, дБА) на 2 на 4 на 6 на 8 На 10 |
Автореферат диссертации по теме "Оценка экологического состояния территорий в системе кадастра городских земель" направахрукописи КРАСНОЩЁКОВ Алексей Николаевич ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕРРИТОРИЙ В СИСТЕМЕ КАДАСТРА ГОРОДСКИХ ЗЕМЕЛЬ Специальность 25.00.36 Геоэкология Специальность 25.00.35 Геоинформатика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2004 Диссертация выполнена на кафедре экологии факультета химии и экологии Владимирского государственного университета. Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Т. А. Трифонова Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В. И. Горелов доктор географических наук, профессор Б. И. Кочуров Ведущая организация: Московский государственный университет геодезии и картографии Защита диссертации состоится « {3 » М&РТ&._2004 г. в /6 . 00 на заседании диссертационного совета Д 212.203.17 на экологическом факультете Российского университета дружбы народов по адресу: 113093, г. Москва, Подольское шоссе, д. 8/5, экологический факультет РУДН. С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке (ком. 4) Российского университета дружбы народов по адресу: 117923, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6. Автореферат разослан 2004 г. Учёный секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук Н. А. Черных ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Земельная политика города тесно связана с экономической, экологической, градостроительной и социальной политикой. Соответственно должно быть обеспечено согласование процессов создания и .развития городского земельного кадастра с системами описания, оценки и регистрации всех видов недвижимости, Генеральным планом развития города, градостроительным кадастром, всеми информационными системами, обеспечивающими управление городом, в том числе и экологическими управленческими структурами. Оценка-экологического состояния урбанизированных территорий должна занимать одно из важнейших мест при кадастре городских территорий (Прорвич В.А., 1998; Final Report of FIG Commission 7 Years 1994-98 и др.). Кадастровая оценка земель является основой налогообложения. Кадастр — это банк данных в картографическом и семантическом отображении, сформированный как система информации о территории, материальных элементах, населении, инфраструктурах и других характеристиках населенного пункта. Эта система информации позволяет органам местного самоуправления осуществлять принятие управленческих решений, направленных на устойчивое развитие урбанизированных территорий (Севостьянов А.В., 2001 г.). Анализ соответствующей литературы и документальных данных показывает, что в настоящее время при кадастровой оценке территорий городов необходимость учета экологического состояния продекларирована, однако до сих пор утвержденной методики расчета не существует. Поэтому вопрос решения данной проблемы является весьма актуальным. В настоящей работе представлены результаты исследований по оценке экологического состояния при разработке кадастра урбанизированных территорий на примере промышленного центра. Цели и задачи исследований. Цель исследований заключается в выработке научно-обоснованных принципов для оценки экологического состояния урбанизированных территорий в системе кадастра земель на основе комплексного анализа состояния окружающей среды и рекреационных зон, находящихся в промышленных центрах. Поставленная цель определила следующие задачи: 1. Провести ранжирование параметров, характеризующих экологическое состояние территории городов. 2. Разработать методику интегрированной оценки и алгоритм расчета коэффициентов экологического состояния. 3. Исследовать состояние окружающей среды и рекреационных зон на территории промышленного центраг. Владимира. 4. С использованием ГИС-технологий создать экологическую кадастровую базу данных и информационную систему для территории города. 5. Провести оценку экологического состояния территории г. Владимира. Научная новизна работы. Впервые предложена оригинальная методика оценки экологического состояния урбанизированных территорий в системе кадастра земель. Составлены компьютерные программы для оценки экологического состояния по разработанной методике. Разработана экологическая кадастровая база данных территории г. Владимира и создана информационная система, с помощью которой с применением разработанных встроенных программ составлены карты районирования по экологическому состоянию для кадастровой оценки исследуемой территории. Защищаемые положения: 1. Информационно-аналитическая система для кадастровой оценки урбанизированных территорий должна основываться на базах данных по состоянию окружающей среды (различным видам загрязнений) и рекреационной ценности. 2. Для расчета коэффициента загрязнения окружающей среды необходимо учитывать инфраструктуру заданного участка, так как для различных типов зон инфраструктуры приоритетность загрязнений различна. 3. Разработанная методика расчета коэффициентов экологического состояния урбанизированных территорий в системе земельного кадастра позволяет прогнозировать экономический эффект при внедрении различных природоохранных мероприятий. Практическое значение работы. Использование результатов исследования для кадастровой оценки урбанизированных территорий с целью наиболее адекватной экономической оценки земель, и в конечном счете для наилучшего обеспечения баланса расходов города на воспроизводство комплекса земельной недвижимости и доходов от ее коммерческого использования. Разработанная методика апробирована на территории промышленного центра и вполне может быть применена для кадастровой оценки земель. Также экологическая кадастровая база данных территории города может быть использована для выбора наилучшего решения проблем загрязнения окружающей среды. Пример такого выбора приведен в главе технических рекомендаций, где предложена усовершенствованная технологическая схема очистки питьевой воды в г. Владимире и проанализировано снижение коэффициента загрязнения окружающей среды. Данная работа апробирована в учебном процессе. Она используется в курсах «Основы кадастров и бонитировки», «Информационные системы в экологической деятельности», «Моделирование процессов окружающей среды» и «Геоинформационные системы в экологии» для специальностей 013100 «Экология» и 320800 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». Апробация работы. Основные научные и практические результаты докладывались: на восьмой конференции пользователей программных продуктов ESRI & Leica Geosystems в России и странах СНГ (Московская обл., п. Голицыно, 2002 г.), на третьей выставке-ярмарке «Современная образовательная среда» (Москва, 2001 г.). По материалам диссертации опубликовано 11 работ. Объём и структура работы. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста, включает 18 таблиц и 30 рисунков. Работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Список литературы содержит 150 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Литературный обзор Государственный земельный кадастр это установленная государством система учета, оценки земель и регистрации прав на землю, направленная на регулирование и совершенствование земельных отношений и включающая сведения о правовом, хозяйственно-экономическом, экологическом и природном состоянии городских земель (Прорвич ВА, 1998). В настоящее время в России ведутся и разрабатываются кадастры городских территорий, сельскохозяйственных угодий, лесных земель, земель водного фонда, особо охраняемых территорий, промышленности, транспорта и др. Но особое внимание уделяется оценке городских территорий (Кочуров Б.И., 2002; Сладкопевцев С.А., 2002 и др.). Анализ литературы и документальных данных показывает, что в настоящее время в России работы по экономической оценке земель динамически развиваются, хотя и существуют определенные трудности становления рыночных земельных отношений в крупных городах и необходимость создания наиболее адекватной системы экономической оценки городских земель (Кабакова С, Д973; Крюков Ю.А., Сизов А.П., Прорвич В.А., 1996; Макаров ОА, 2002 и др.). Одним из факторов, влияющих на кадастровую оценку городских территорий, является экологическое состояние.. Необходимость, учета данного фактора продекларирована в «Методике государственной кадастровой оценки городских земель» (1999 г.), а также комиссией объединенных наций на 7-ой Международной Федерации Инспекторов (FIG-commission). В настоящей работе рассмотрены различные методики расчета коэффициентов экологического состояния в различных городах России (Сургут, Самара, Тольятти, Комсомольск-на-Амуре, Таганрог и др.). Все методики различны по составу, поэтому назрела необходимость создания универсальной методики для городских территорий. Многие исследователи, проводившие комплексный анализ состояния окружающей среды и рекреационных зон в различных городах России, указывают на следующие приоритетные виды загрязнений окружающей среды: загрязнение атмосферы, почвы, питьевой воды, водных объектов, загрязнение твердыми отходами и физические загрязнения, также были выявлены основные типы рекреационных зон, располагающихся на территории городов (Макаров О.А.; 2002; Парахонский Э.В., Парахонский М.Э., 1997; Ромм А.П., 1999). В условиях новых рыночных отношений, складывающихся в стране, этот фактор играет важнейшую роль в системе налогообложения земельных ресурсов. Стоимость земельного участка может быть резко снижена вследствие неблагоприятной экологической ситуации. Глава 2. Объекты и методы исследований В соответствии с Федеральным законом «Об охране окружающей среды» (№7-ФЗ от 10.01.2002) объектами охраны окружающей среды от загрязнения, истощения, деградации, порчи, уничтожения и иного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности являются: — земли, недра, почвы; — атмосферный воздух, озоновый слой атмосферы и околоземное космическое пространство; — поверхностные и подземные воды; — леса и иная растительность, животные и другие организмы и их генетический фонд. Поэтому в настоящей работе предлагается экологическое состояние окружающей среды при кадастровой оценке урбанизированных территорий охарактеризовывать 2-мя группами факторов: первая показывает состояние окружающей среды и степень подверженности техногенному загрязнению, вторая рекреационные ресурсы территории (рис. 1). Факторы первой группы оценивают степень загрязнения окружающей среды по различным видам загрязнений, а факторы второй группы -рекреационную ценность территории, которая количественно выражает способность территории обеспечивать населению психофизический комфорт для отдыха и оздоровления. Первая группа факторов может содержать и иные виды загрязнений, такие как электромагнитное излучение, инфразвуковое, вибрационное, тепловое загрязнения и др., характерные для данного региона. Вторая группа «рекреационная ценность» характеризуется следующими факторами: наличием в черте города природно-заповедных зон (национальные парки, биосферные заповедники, заказники, охраняемые урочища, памятники природы), рекреационно-природных территорий (курортные и туристские зоны, зоны отдыха и озеленения), заповедных и защитных лесных территорий (леса зеленых лесных зон, почвозащитные и полезащитные леса, прочие леса 1 -ой группы, парки и скверы), санитарно-защитных природных территорий (зоны санитарной охраны водных объектов, санитарные зоны по берегам водохозяйственных водоемов). Исходя из вышеприведенной схемы, качество экологического состояния при кадастровой оценке урбанизированных территорий должно быть выражено через два коэффициента: коэффициент загрязнения окружающей среды и коэффициент рекреационной ценности. Результатом оценки экологического состояния могут быть, как карта зонирования территории города по степени ценности отдельных участков в зависимости от состояния окружающей среды (загрязнения территории и рекреационной ценности), так и степень ценности отдельного индивидуального участка. Второе является наиболее точным, так как карта степени ценности охватывает большие зоны, а степень ценности отдельного участка рассчитывается индивидуально для него. Коэффициент загрязнения территории суммируется из всех видов загрязнений, характерных для данного региона. Для каждого вида загрязнения рассчитывается комплексный показатель. Для интегральной оценки уровня химической загрязненности атмосферы используется индекс загрязнения атмосферы (ИЗА), который позволяет учитывать вклад в загрязнение многих веществ и выразить уровень загрязнения одним числом (Временная методика расчета комп лексного индекса загрязнения атмосферы. Утверждена Госкомгидрометом. 1988). При этом учитывается класс опасности химического вещества, а фактическая среднегодовая концентрация приводится к степени загрязнения воздуха диоксидом серы, исчисляясь в долях ПДК диоксида серы. Химическое загрязнение почв оценивается по суммарному показателю химического загрязнения 7л, который характеризует степень химического загрязнения почв обследуемых территорий (Методика определения критериев оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. Минприроды России). Для оценки загрязнения водных объектов можно использовать два интегральных показателя: индекс загрязненности воды (ИЗВ), который рассчитывается как сумма приведенных к ПДК фактических значений 6 основных показателей качества воды (Методические рекомендации по формализованной комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимическим показателям. Госкомгидромет. 1996), и токсичности воды. Токсичность — это степень проявления ядовитого действия разнообразных, соединений и их смесей, которые повреждают, ингиби-руют, стрессируют, вызывают генетические изменения или убивают организмы в воде. Токсичность определяется-методами биотестирования (Методика определения токсичности воды по смертности и изменению плодовитости дафний. Загрязнение крупных водных объектов целесообразно оценивать по ИЗВ, а малых по токсичности, из-за дороговизны проведения химического анализа воды. Загрязнение питьевой воды оценивается по гидрохимическому и бактериологическому составу и сравнивается на соответствие нормам (СНИП 2.1.4.559-98). Загрязнение территории населенного пункта твердыми отходами сводится к обнаружению несанкционированных свалок и оценке их по коэффициенту опасности. Предлагается рассчитывать коэффициент опасности свалки (Коп. свалки) по следующей формуле: Коп. свалки = 5 • V • Котх / Бразд Таблица 1 Значения коэффициента (Котх.) с учетом опасности отходов по их виду Вид отходов Котх., балл Промышленные отходы 4 Отходы от гаражей 3 Бытовые отходы 2 Строительные отходы 1 где 5 коэффициент, который состоит из коэффициента горизонтальной миграции вредных веществ в поверхностном слое почвы = 0,05 (5 %) и вспомогательного коэффициента, принимаемого равным 100 для удобности численного выражения коэффициента опасности свалки, который варьируется от 0 до 20; V объем свалки (м ); Котх коэффициент, учитывающий опасность отходов по их виду (табл. 1); Бразл —площадьливневого стока со свалки (м2), определяется с применением ГИС. Площадь ливневого стока свалки определяется с применением географической информационной системы (ГИС) Arc View и дополнительных модулей Spatial Analyst и. 3D Analyst. Для этого строится TIN-слой рельефа территории города, на который накладываются ливневые стоки, как линейные объекты с применением разработанного скрипта (программы, написанной на встроенном в ГИС ArcView языке программирования Avenue). Скрипт создает новый линейный слой, в который вносит линии стоков, рассчитывая их по TIN-слою рельефа (рис. 2). Точки выхода стоков задаются через определенное расстояние, определяемое пользователем. Далее скрипт по линиям стока рассчитывает площадь стока от каждой свалки и заносит зоны «разлива» свалки в новый полигональный слой, к которому привязывается атрибутивная информация и рассчитывается Коп. свалки. Радиационное загрязнение оценивается по эффективной дозе" излучения и сравнивается с нормами (нормы радиационной безопасности НРБ-99 СП 2.6.1,758-99). Для оценки акустического загрязнения можно использовать эквивалентный уровень шума (дБА), замеряемый на территории города (ГОСТ 20444-85 (1994) Шум. Транспортные потоки. Методы измерения шумовой характеристики). Эквивалентный уровень шума сравнивается с нормами на различных типах зон инфраструктуры (территории жилой застройки, территории предприятий и др.). Для всех критериев должны быть данные о соответствии нормам. Некоторые расчетные данные могут быть получены из природоохранных организаций города. Оценка опасности основных видов загрязнений проводится по оценочной шкале комплексных показателей, в соответствии с утвержденными законодательством градациями (загрязнения атмосферы, почвы, водных объектов, радиационное загрязнение). В данной работе разработана и предлагается градация всех основных видов загрязнений окружающей среды по баллам в соответствии с утвержденными оценками опасности (табл. 2). Экологическое состояние урбанизированных территорий при кадастровой оценке зависит от типа инфраструктуры заданного участка, так как, например, на территории сельскохозяйственных предприятий загрязнение почвы является наиболее весомым, чем акустическое загрязнение, а на территории многоэтажной жилой застройки акустическое загрязнение превалирует над загрязнением почвы. По-видимому, целесообразно ранжировать загрязняющие вещества по степени их опасности в различных типах городской инфраструктуры. Пример такого ранжирования приводится в табл. 3. Таблица 2 Система оценки загрязнений окружающей среды , Критерии экологического состояния <■ Уровень загрязнения / Балл низкий средний высокий опасный критический 1 г 3 4 5 Загрязнение атмосферы (ИЗА) 0-5 5-7 7-14 14-21 >21 Загрязнение лочвы (¿с) 0-16 16-32 32-64 64-128 >128 Загрязнение питьевой воды« (по отклонению количества показателей от норм, %) * <20 20-40 40-60 60-80 80-100 Загрязнение водных объектов (ИЗВ), (острая токсичность, %) 1-2,5 <20 2,5-4 20-40 4-6 40-60 6-10 60-80 >10 80-100 Загрязнение твердыми отходами (Коп свалки, балл) 0-4 4-8 8-12 12-16 16-20 Радиационное загрязнение (эффективная • эквивалентная доза излучения, мЗв/год) ' 0-1 1-5 5-20 20-50 >50 Акустическое загрязнение (эквивалентный уровень шума, превышение нормы, дБА) на 2 на 4 на 6 на 8 на 10 * если при анализе воды бактериологические показатели или общая минерализация отклоняется от нормы, то оценка загрязнения питьевой воды принимается за 5 баллов. Таблица 3 Приоритетность загрязнений на различных типах зон инфраструктуры Типы зон инфрастуктуры < Приоритетность заг] (по убыванию шзнений 1 2 3 4 5 б 7 8 Промышленные предприятия 6 1 2 4 5 7 3 Многоэтажная жилая застройка 6 1 3 7 2 5 4 Парки, скверы 6 1 2 7 4 5 Сельскохозяйственные предприятия 6 2 1 4 5 7 3 Окончание табл 3 1 2 3 4 5 6 7 8 Социально-бытовой сектор 6 1 3 7 5 2 4 Частный сектор 6 1 2 3 5 4 7 Гаражи 6 1 2 5 4 7 3 Садовые участки 6 1 2 5 4 7 Транспортные магистрали 6 1 7 2 4 5 Образовательные учреждения 6 1 3 2 7 5 4 Дошкольные учреждения 6 1 3 2 7 5 4 Медицинские учреждения 6 1 •3 7 2 5 4 Водные объекты (с водоохр зоной) 6 4 5 2 1 7 Свободные территории 6 5 2 4 1 7 где цифрами обозначены загрязнения I атмосферы, 2 почвы, ' 3 питьевой воды, 4 водных объектов, 5 твердыми отходами, 6 радиоактивное, 7 акустическое Конечно, такая приоритетность загрязнений определяется экспертно и может являться одним из вариантов, однако в любом случае необходимо выражать весомость того или иного вида загрязнения над другим. Коэффициент загрязнения окружающей среды (Кзагр) рассчитывается по следующей формуле: Кзагр = 0,03576 • (1,4 • Б, + 1,2 • Б2 + Б3 + 0,8 • Б4 + 0,6 • Б5 + 0,4 • Б6 +0,2 • Б,) где Б[, Бг, Б}, Б4, Бз, Б^ Б7 — балл того или иного вида загрязнения в соответствии с приоритетностью загрязнений по различным типам зон инфраструктуры Для некоторых типов зон инфраструктуры (парки, скверы, садовые участки, транспортные магистрали и др.) не существует загрязнения питьевой воды из-за отсутствия самой среды загрязнения, поэтому для данных зон формула корректируется: Кзагр = 0,04762 • (1,2 • Б, + Б2 + 0,8 Б3 + 0,6 • Б„ + 0,4 • Б5 + 0,2 • Б6) Коэффициент рекреационной ценности содержит принадлежность заданного участка к рекреационным зонам. Оценочная шкала рекреационных зон приведена в табл. 4 Таблица 4 Оценочная шкала рекреационных зон Тип рекреационной зоны Численное значение Природно-заповедная ' 0,4 Рекреационно-природная 0,2 Заповедная или защитная лесная 0,2 Санитарно-защитная природная 0,2 Коэффициент рекреационной ценности территории (Крекр) оценивается по наличию рекреационных зон и рассчитывается по формуле: Крекр =К,+К2 + К3 + К4 где К = 0,4, если на заданной территории расположена природно-заповеднаязона, Кг = 0,2, если расположена рекреационно-природная зона, Кз = 0,2, если расположена заповедная или защитная лесная зона, 1С« = 0,2, если расположена санитарно-защитная природная территория Оба коэффициента численно менее 1, и выражают загрязнение территории и ее рекреационную ценность. Чем больше коэффициент загрязнения, тем более загрязнена окружающая среда. А чем больше коэффициент рекреационной ценности, тем более высокая способность территории обеспечивать населению психофизический комфорт для отдыха и оздоровления. В настоящее время для массовой оценки земель в большинстве городов установлены рекомендуемые суммарные численные значения влияния загрязнения окружающей среды и рекреационной ценности на относительную ценность территории. Так, например, по решению Администрации г. Владимира «Об утверждении методики массовой оценки земель города для целей налогообложения» рекомендуемые суммарные численные значения составляют: для загрязнения окружающей среды 1, а для рекреационной ценности территории 0,75. Чтобы определить действительные численные значения данных факторов, необходимо их умножить соответственно на коэффициенты загрязнения территории и рекреационной ценности, определяемые по программе для индивидуального участка или визуально по созданной карте зонирования. Для определения коэффициентов экологического состояния необходима карта исследуемого населенного пункта для координатной привязки загрязнений и рекреационных территорий. Наши исследования показывают, что наиболее оптимальным является масштаб исходной карты от карты с наибольшим масштабом будут перегружать расчет. Для расчета коэффициентов экологического состояния при кадастровой оценке урбанизированных территорий разработан алгоритм (рис. 3.) В данной схеме выделен блок, задачи которого должны выполняться с применением информационных технологий. Исследования показали, что для оценки экологического состояния урбанизированных территорий в системе кадастра земель необходимы следующие информационные технологии: специализированные экологические программы, ГИС Arc View и Maplnfo, языки программирования Delphi и Avenue. В настоящее время ГИС-технологии применяются в автоматизированных системах Государственного земельного и многоцелевых кадастров. I ' * , Рис. 3. Алгоритм расчета коэффициентов экологического со стоящи урбанизированных территорий при кадастровой оценке Система подготовки данных Подсистема сбора исходных данных предназначена для сбора необходимой информации по всем видам загрязнений и рекреационных зон на территории населенного пункта. Большинство исходных данных могут быть получены из природоохранных организаций населенного пункта. Подсистема расчета и обработки данных включает в себя программные модули расчета и статистической обработки исходных данных для критериев загрязнения окружающей среды. Например, для расчета загрязнения атмосферы могут быть применены специализированные экологические лицензионные программы «Призма» или «Эколог», которые рассчитывают рассеивание загрязняющих веществ от источников выброса промышленных предприятий. Для каждого критерия экологического состояния необходимы комплексные показатели загрязнения. Подсистема анализа и верификации результатов расчетов необходима для проверки результатов расчетов. Так, рассчитанные концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе могут быть сравнены с результатами замеров на пунктах наблюдения загрязнений (ПНЗ). Система создания экологической кадастровой базы данных Подсистема создания тематических слоев предполагает ввод в ГИС населенного пункта всех видов загрязнений и рекреационных зон, как полигональных объектов (загрязнения атмосферы, питьевой воды, водных объектов, почвы, загрязнения твердыми отходами), или в виде TIN-слоев (радиационное и акустическое.загрязнения) Во все созданные слои по каждому виду загрязнения вносится необходимая атрибутивная информация. Подсистема обработки тематических слоев предусматривает конвертирование полигональных и TIN-слоев по различным видам загрязнений и рекреационным зонам в кадастровые слои. Кадастровый слой представляет собой полигональный слой, состоящий из элементарных квадратных участков (ячеек). Для конвертирования написан скрипт на встроенном в ГИС Arc View языке Avenue, который импортирует данные из тематического слоя по какому-либо виду загрязнения в кадастровый слой, присваивая каждой ячейке необходимые данные о загрязнении или рекреационной зоне. Количество ячеек выбирается разработчиком, но не более 150 000 ячеек, иначе импорт данных займет довольно длительное время. Системауправления экологической кадастровой базой данных Подсистема визуализации факторов экологического состояния выводит на экран с применением разработанной программы в ГИС ArcView результаты оценки всех критериев экологического состояния. Подсистема расчета и вывода коэффициентов экологического состояния основана на разработанной программе, которая выдает значения коэффициентов загрязнения окружающей среды и рекреационной ценности на заданной территории (рис. 4). Программа по заданной ячейке выбирает данные из кадастровых слоев и рассчитывает коэффициенты загрязнения окружающей среды и рекреационной ценности. Чтобы вывести результат оценки отдельной территории достаточно выделить необходимый элементарный участок или несколько участков, после расчета, появляется информация о том, к какому типу инфраструктуры относится заданный участок, его площадь, коэффициенты загрязнения окружающей среды и рекреационной ценности, а также все данные о загрязнениях, включая сведения о загрязняющих веществах, и данные о наличии рекреационных зон. Также для визуализации и вывода результата оценки создан скрипт на языке Avenue, который анализирует и обрабатывает кадастровые слои и создает 2 новых тематических слоя: первый слой — по коэффициенту загрязнения окружающей среды, второй по коэффициенту рекреационной ценности. Таким образом, создается карта зонирования территории города по степени ценности отдельных участков в зависимости от состояния окружающей среды, по которой можно визуально определить оба коэффициента. ~ГПГ ч^Г Ей I* 1*» ГчН ИгОои ИФ шз шшш ¡мша Рис. 4. Работа программы оценки экологического состояния территории Глава 3. Город Владимир как объект апробации разработанной методики г. Владимир — крупный промышленный и культурный центр. Население города около 315 тыс. человек, в поселках, входящих в городскую черту, проживает до 13 тыс. человек. Площадь города 7940 га, в том числе территория городской застройки — 6880 га; селитебной зоны -2030 га. На исследуемой территории проанализировано состояние окружающей среды за несколько лёт. На основе данного анализа выбраны приоритетные загрязнения, по которым проводился расчет экологической составляющей. Разработана электронная карта г. Владимира в геоинформационных системах Maplnfo и Arc View, которая состоит из четырех слоев: 1ЫИ слой (полигональный) — здания /в таблице — название улицы, номер дома, этажность, тип использования/; 2ой слой (линейный) — автотранспортные магистрали, железнодорожные пути, тропинки, заборы, клумбы и др. /в таблице — тип линии, длина/; 3"й слой (полигональный) — водные объекты (реки, водохранилища, , озера, пруды, родники и др.) /в таблице название, протяженность, глубина/; 4"* слой (точечный) точки с высотами (рельеф) /в таблице высота/. По слою со зданиями создан кадастровый слой инфраструктуры города, который включает 13 типов зон, и ко всем участкам (ячейкам) привязана атрибутивная информация. Глава 4. Разработка экологической базы данных и -информационно-аналитической системы для кадастра территории г, Владимира Предлагаемая методика расчета коэффициентов экологического состояния урбанизированных территорий в системе кадастра земель апробирована на территории г. Владимира. Разработка единой экологической кадастровой базы данных проводилась покритериально. По каждому критерию загрязнения окружающей среды созданы кадастровые слои, каждый состоит из более чем 80000 ячеек размером 30x30 м (900 м2). Размер участков выбирался по максимальному приближению количества ячеек к 100000. Это дало максимально точный результат и в то же время достаточно быстрый расчет. Загрязнение атмосферы В настоящее время в городах основными загрязнителями воздуха являются промышленные предприятия и автотранспорт. Для оценки рассеивания выбросов от промышленных предприятий на базе стандартной методики ОНД-86 создана и апробирована экологическая программа «ЭРА v.3», выполненная на языке программирования Delphi 6.0 под операционные среды с ядром Windows. Исходными данными для расчета являлись показатели метеорологических условий региона и данные отчетности предприятий — тома ПДВ. (Сведения получены из отдела экологической экспертизы и нормирования Главного управления природопользования и охраны окружающей среды МПР России по Владимирской области) Рассчитано более 600 приоритетных источников выбросов по всем загрязняющим веществам. Характеристика программы: встроенная база данных по загрязняющим веществам, которая содержит ПДКм-р, ПДКс-с, класс опасности и агрегатное состояние; вывод всех промежуточных коэффициентов; учет групп суммаций вредных веществ; возможность расчета индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) по выбранному количеству приоритетных загрязняющих веществ; вывод результатов расчетов на экран и/или в файл; создание и экспорт результатов расчетов в* ГИС ArcView (файл результатов содержит координатную привязку к данному источнику выброса, концентрации загрязняющего вещества на различном удалении от источника выброса и долю от ПДК). По программе выдано свидетельство № 2003611588 «Экологическая программа по расчету рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе» Роспатентом от 2.07.03. После расчета и экспорта файлов результатов в ГИС ArcView создана карта загрязнения атмосферы от одиночных источников выброса промышленных предприятий. Для импорта файла на языке программирования Avenue написан скрипт, позволяющий по результатам расчета строить изолинии или зоны рассеивания выброса. Для каждого загрязняющего вещества, концентрация которого превышает 0,1 ПДК, в ГИС созданы 10 тематических полигональных слоев. Далее с использованием разработанного скрипта данные из тематических слоев были импортированы в кадастровый слой. Для оценки загрязнения атмосферы от автотранспорта применялась разработанная программа «AVTO-y», которая предназначена для расчета выбросов оксида углерода, углеводородов, оксидов азота, сажи и соединений свинца от автотранспорта на территории автотранспортных предприятий, стоянок и магистралей. Расчеты производятся в соответствии с «Методикой проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортньк предприятий» и Дополнения к ней, «Методикой расчетов выбросов в атмосферу загрязняющих веществ автотранспортом на городских магистралях» и «Рекомендациями по учету требований по охране окружающей среды при проектировании автомобильных дорог». Исходными данными для программы являются: климата ческие условия региона, интенсивность движения по различным типам автотранспорта, пробег и др. Исследование по интенсивности движения автотранспорта в г. Владимире было проведено на кафедре экологии Владимирского государственного университета. Расчеты по программе проводились для 85 точек, охватывающих всю территорию города. Результаты расчетов с концентрациями загрязняющих веществ на удалении от точки выброса или магистрали импортированы в ГИС ArcView. Таким образом, создан TIN-слой загрязнения атмосферы от автотранспорта, который затем с применением скрипта импортирован в кадастровый слой. В итоге был создан кадастровый слой загрязнения атмосферы на территории г. Владимира. Далее по таблице слоя проведен расчет ИЗА по загрязняющим веществам, выбрасываемым промышленными предприятиями и.автотранспортом. Данный слой содержит следующую атрибутивную информацию: концентрацию загрязняющих веществ в каждой ячейке (оксид углерода, диоксид азота, диоксид серы, взвешенные вещества, сажа, пыль оксида ванадия (V), свинец и его неорганические соединения (по свинцу), фенол, ксилол, уайт-спирит, бутилацетат), индекс загрязнения атмосферы. Загрязнениепочвы t В настоящей работе для оценки загрязнения почв использованы данные эколого-геохимических исследований антропогенного загрязнения почв и донных осадков территории г.. Владимира опытно-методической экспедиции объединения «Центр — геофизика». Все данные о загрязнениях почвы нанесены на электронную карту г. Владимира. Создано 10 тематических слоев загрязнения почвы по каждому загрязняющему веществу, Далее все данные из этих слоев были импортированы в кадастровый слой. Таким образом, создан кадастровый слой загрязнения почвы на территории г. Владимира. По таблице слоя рассчитан суммарный показатель химического загрязнения почвы /о. Кадастровый слой содержит следующую атрибутивную информациюг концентрацию загрязняющих веществ в каждой ячейке (ртуть, свинец, медь, молибден, цинк, никель, олово, сера, серебро, барий), суммарный показатель химического загрязнения почвы /о. Загрязнениепитьевой воды Водоснабжение г. Владимира осуществляется из поверхностного (р. Нерль) и подземных источников (артезианские скважины Верхне-Судогод-ского водозаборного узла). Загрязнение питьевой воды оценивалось по 'балльной системе по проценту отклонений от норм гидрохимических и бактериологических показателей воды на каждом водозаборе. Данные по загрязнению питьевой воды занесены в кадастровый слой. Загрязнение водных объектов Водные объекты на территории г. Владимира, в основном; представлены реками Клязьма и Рпень, водохранилищем Содышка, а также 19 крупными прудами и 11 родниками. Загрязнение воды на крупных водных объектах оценивалось по ИЗВ, а на прудах и родниках по острой токсичности. Данные по ИЗВ крупных водных объектов представлены отделом по водному хозяйству Главного управления природопользования и охраны окружающей среды МПР России по Владимирской области. Острая токсичность прудов и родников города исследовалась методом биотестирования с использованием пресноводных рачков Daphnia magna на кафедре экологии-ВлГУ по стандартной утвержденной методике. Слой с водными объектами сконвертирован в кадастровый слой, к которому была привязана атрибутивная информация о загрязнении водьь по ИЗВ и острой токсичности. Кадастровый* слой загрязнения водных объектов содержит.следующую атрибутивную информацию: наименование водного объекта, глубина, дебит (для родников), острая токсичность, ИЗВ. Загрязнение твердыми отходами Проблема утилизации и захоронения твёрдых бытовых и подобных отходов является весьма актуальной для г. Владимира. По исследованию, проведенному кафедрой экологии ВлГУ на .территории г. Владимира зарегистрировано более 150 несанкционированных свалок. Была проведена их инвентаризация, с составлением протокола на каждую свалку. На карту города в точечный слой нанесены все свалки с атрибутивной-инфор-мацией. Далее по приведенной выше методике в ГПС Arc View вычислены площади ливневого стока и рассчитан коэффициент опасности каждой свалки. Зоны «разлива» свалок и атрибутивные данные импортированы в кадастровый слой загрязнения твердыми отходами территории города, который содержит следующую атрибутивную информацию: местоположение свалки, вид отходов, объем, площадь ливневого стока от свалки, коэффициент опасности свалки. Физические загрязнения Детальное обследование для выявления участков радиационного загрязнения на территории г. Владимира проведено МосНПО «РАДОН». В ходе которого выявлено 14 локальных очагов радиационного загрязнения на территории города. По результатам исследования создан TIN-слой радиационного загрязнения. Далее был разработан кадастровый слой, содержащий следующую атрибутивную информацию: эффективная доза излучения и вид зоны (фоновый уровень исследования, зона вмешательства, зона контроля и др.). В созданный кадастровый слой также включены данные по акустическому загрязнению территории г. Владимира, которое проводи лось на кафедре экологии ВлГУ по стандартным утвержденным методикам. По результатам замеров эквивалентного уровня звука создан точечный слой и привязана атрибутивная информация. Далее этот слой сконвертирован в ТГЫ-слой акустического загрязнения. Координатные и атрибутивные данные были импортированы в кадастровый слой физических загрязнений Таким образом, в слой была добавлена атрибутивная информация об акустическом загрязнении. Рекреационная ценность территории Для определения рекреационной ценности территории составлен соответствующий кадастровый слой, который содержит данные о местоположении природно-заповедных зон (памятников природы), рекреационно-природных территорий (скверы), заповедных и защитных лесных территорий (парки, леса) и санитарно-защитных природных зон (водные объекты с водоохранной зоной). Таким образом, создана единая экологическая кадастровая база данных территории г. Владимира. С помощью разработанной программы можно рассчитать коэффициенты экологического состояния. Также с применением разработанного скрипта создана карта зонирования по коэффициентам загрязнения окружающей среды и рекреационной ценности территории г. Владимира Глава 5. Оценка экологического состояния для кадастра земель г. Владимира Расчет коэффициентов экологического состояния производится с помощью разработанной программы в ГИС ArcView по созданной экологической кадастровой базе данных территории г. Владимира. Для вывода коэффициентов экологического состояния достаточно выделить конкретный участок или зону, состоящую из нескольких участков. Схема расчета коэффициента загрязнения окружающей среды представлена на рис. 5. Расчет коэффициента рекреационной ценности заданного участка производится методом выявления рекреационных зон на данном участке и выяснения их типов. По типам рекреационных зон рассчитывается коэффициент рекреационной ценности. Тематические карты экологического состояния созданы с применением разработанной в ГИС АгсМем' программы, который создает 2 новых кадастровых слоя, рассчитывает коэффициенты загрязнения окружающей среды и рекреационной ценности территории на каждом элемешарном участке и записывает их значения в таблицы атрибутивных данных. Далее принимается градация значений коэффициентов, и по ней слои разбиваются на зоны с различной окраской. Таким образом, создаются тематические слои по коэффициентам экологического состояния территории города. Для территории г. Владимира с помощью разработанной экологической кадастровой база данных созданы слои по загрязнению окружающей среды и по рекреационной ценности (рис. 6, 7). Значение коэффициента загрязнения на территории города варьируется в пределах от 0 до 0,41. Проведен анализ значений коэффициента загрязнения по площади и по типам зон инфраструктуры города, который выявил наиболее максимальные значения на территориях образовательных и дошкольных учреждений, жилой застройки, и землях, отведенных под гаражи. По карте рекреационной'цен-ности можно сказать, что рекреационных зон на территории г. Владимира не достаточно (974 га) чтобы обеспечивать населению психофизический комфорт для отдыха и оздоровления. Глава 6. Технические рекомендации Экологическое состояние также как и кадастровая оценка может изменяться с течением времени, то есть имеет динамический характер. Например, при проведении какого-либо природоохранного мероприятия коэффициент загрязнения изменяется в сторону уменьшения, а коэффициент рекреационной ценности может увеличиваться. Также как при аварийных выбросах или сбросах коэффициенты экологического состояния изменятся в обратную сторону. В конечном счете, изменение экологического состояния повлияет на кадастровую оценку территории. Проведен анализ технических решений для максимального уменьшения коэффициента загрязнения окружающей среды на территории г. Владимира. Рассмотрены все факторы загрязнения окружающей среды и выбран один загрязнение питьевой воды, который максимально влияет на коэффициент загрязнения в сторону уменьшения. Это не умаляет решение проблем остальных факторов загрязнения окружающей среды. Рис. 6. Тематическая карта территории г Владимира • по коэффициенту загрязнения окружающей среды Рис. 7. Тематическая карта территории г Владимира по коэффициенту рекреационной ценности Для решения данной проблемы разработана усовершенствованная технологическая схема очистки воды на очистной станции Нерлинского водозабора. Внедрив предлагаемую схему очистки питьевой воды, большинство районов города станет получать качественную питьевую воду, улучшив в целом экологическую обстановку и повлияв на экологическое состояние урбанизированных территорий при кадастровой оценке. Далее произведен перерасчет коэффициента загрязнения на территории, где потребляется вода с Нерлинского водозабора, и проведен анализ снижения коэффициента на зонах с различными типами инфраструктуры. По результатам анализа видно, что значительное снижение коэффициента загрязнения (в среднем на 32%) происходит на территории жилой застройки, социально-бытового сектора, образовательных, дошкольных и медицинских учреждений/Поэтому внедрение предлагаемой технологической схемы очистки питьевой воды целесообразно. Разработанная методика позволяет проводить прогнозирование изменения экологического состояния при изменении любых анализируемых параметров, входящих в информационно-аналитическую систему. ВЫВОДЫ 1. Оценка экологического состояния в системе'кадастра городских земель производится по двум группам факторов: первая характеризует состояние окружающей среды, вторая рекреационную ценность территории. Предложена система оценки основных видов загрязнений окружающей среды по семи критериям, включающим загрязнение атмосферы, почвы, питьевой воды, водных. объектов, загрязнение твердыми отходами, радиационное и акустическое . загрязнения. Предложена оценочная шкала по типам рекреационных зон. 2. На основе применения ГИС-технологий разработан алгоритм расчета коэффициентов экологического состояния урбанизированных территорий при кадастровой оценке, включающий ряд систем: систему подготовки данных, систему создания экологической кадастровой базой данных и систему управления экологической кадастровой базой данных. 3. На основе стандартной методики ОНД-86 создана и апробирована программа «ЭРА v.3», выполненная на языке программирования Delphi 6.0 под операционные среды с ядром Windows. Программа позволяет рассчитывать приземные концентрации вредных веществ, выбрасываемых предприятиями в атмосферу, и передавать результаты в ГИС ArcView с возможностью создания карты загрязнения атмосферного воздуха. «ЭРА» зарегистрирована в Центре информационно-аналитического обеспечения системы дистанционного образования. Регистрационный номер -20011113102107 по Международному интернет-каталогу «Информационные ресурсы открытой образовательной системы» http:Wcatalog.unicor.ru. Также по программе выдано свидетельство № 2003611588 «Экологическая программа по расчету рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе» Роспатентом от 2.07.03. 4. С применением предложенной методики создана информационно-аналитическая система оценки экологического состояния г. Владимира. По результатам расчета составлена карта районирования по коэффициентам экологического состояния для кадастровой оценки земель. Проведен анализ значений коэффициента загрязнения по площади и по типам зон инфраструктуры города, который выявил наиболее максимальные значения на территориях образовательных и дошкольных учреждений, жилой застройки, и землях, отведенных под гаражи. 5. Разработана усовершенствованная технологическая схема очистки питьевой воды, на одной из очистных станций г. Владимира. С применением ГИС продемонстрирована возможность улучшения экологической ситуации в городе, для чего произведен перерасчет коэффициента загрязнения окружающей среды, среднее значение которого уменьшилось на 35%. 6. Практическое значение работы заключается в использовании результатов исследования для кадастровой оценки урбанизированных территорий с целью наиболее адекватной экономической оценки земель, и в конечном счете для наилучшего обеспечения баланса расходов города на воспроизводство комплекса земельной недвижимости и доходов от ее коммерческого использовани |