Исследование, представленное в статье, направлено на разработку методов и алгоритмов системного анализа данных тестовых полигонов с целью диагностики состояния геосистем и развития методов интерпретации данных дистанционного зондирования Земли. Материалы и методы. Разработка методов и алгоритмов анализа и интеграции пространственной информации опиралась на анализ системы тестовых полигонов, раскрывающих особенности взаимодействия лесостепных и лесных геосистем Приволжской возвышенности и Окско-Донской низменности. Общая схема процесса составления цифровой карты геосистем реализуется посредством решения задач сбора, систематизации и анализа пространственных данных с построением иерархии геосистем с оценкой результатов моделирования для достижения цели практического использования пространственной информации. Результаты и обсуждение. Объединение моделей в ансамбль на основе предложенной архитектуры метаклассификатора позволяет повысить устойчивость анализирующей системы: точность решений, принимаемых ансамблем, имеет тенденцию стремиться к точности наиболее эффективного моноклассификатора системы. Системный анализ дескрипторов территории, интегрируемых на основе данных из разных источников, дает существенный прирост точности классификации метагеосистем. Важно то, что картограммы представленных дескрипторов хорошо интерпретируются специалистами в области анализа данных в науках о Земле. Заключение. Использование ансамблей, выстраиваемых по предложенной в статье методике, позволяет проводить оперативный автоматизированный анализ пространственных данных для решения задачи тематического картографирования метагеосистем и природных процессов. Расчет и консолидация территориальных дескрипторов позволяют снизить размерность анализируемых данных, облегчить допустимую емкость модели машинного обучения, повысить ее устойчивость к переобучению, не допустить значительного снижения точности классификации в рамках конкретной решаемой задачи.
Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология
2022. — Выпуск 4
Содержание:
Цель - разработка диагностической модели прогноза концентрации основных загрязнителей воздушного бассейна на основе анализа связей концентрации загрязняющих веществ и параметров атмосферы города Воронежа. Материалы и методы. Для математической интерпретации изучаемых процессов были использованы статистические методы исследования анализа связей, регрессионный метод, позволившие наиболее точно отразить сущность процессов загрязнения на фоне изменения атмосферных условий. Обработка численных данных проведена при использовании программного продукта MSExcel. В качестве исходных данных использованы климатические параметры за период 1971-2000 годы по данным научно-прикладного справочника «Климат России» ВНИИГМИ-МЦД, а также использованы ежедневные данные о загрязнении атмосферного воздуха в городе Воронеже и сведения о среднесуточном состоянии атмосферы Воронежского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (ЦГМС) за период с 1989 по 2020 годы; общий объем выборки превысил 11000 случаев. Результаты и обсуждение. Выявлены основные закономерности распределения метеорологических параметров атмосферы города Воронежа в различные сезоны года. Установлены климатические параметры основных показателей состояния атмосферы за период 1971-2000 годы. Проведен анализ временного распределения концентраций различных загрязняющих веществ в различные сезоны года и определена величина их корреляционной связи от метеорологических параметров. Установлено, что теснота связи метеорологических параметров с различными загрязняющими веществами различна. Влияние метеорологических параметров на концентрацию различных загрязняющих веществ носит порой противоположный характер, то есть увеличение значений метеорологических параметров для одних загрязняющих веществ увеличивает концентрацию, а для других наоборот - уменьшает. Заключение. В работе решена актуальная практико-ориентированная геоэкологическая задача -разработана диагностическая модель прогноза концентрации основных загрязнителей от параметров атмосферы. Установлены их регрессионные зависимости и дана оценка их достоверности.
Ключевые слова
Цель - анализ региональных ландшафтных основ создания карбонового полигона в Республике Дагестан. Материалы и методы. Материалом исследования явились карты ландшафтная и физико-географического районирования Республики Дагестан. Использованы методы комплексного анализа типологических и региональных природно-территориальных комплексов, материалы дистанционного зондирования. Для анализа климатических показателей использованы методы осреднения, интерполяции и экстраполяции данных, метод ландшафтных аналогий. Результаты и обсуждение. Рассмотрены ландшафтные особенности создания карбонового полигона. Предложена картосхема размещения карбонового полигона и его экспериментальных ключевых участков в привязке к физико-географическим регионам республики, ландшафтам и метеостанциям. Выводы. Создание карбонового полигона и сети его экспериментальных участков должно опираться на региональные ландшафтные особенности территории Республики Дагестан.
Ключевые слова
Цель работы состоит в выявлении тенденций и проблем развития населения Рязанской области (худшего по уровню естественной убыли региона России в 2021 году) в уже прошедшем десятилетии. Данный регион в демографическом аспекте можно назвать типичным для субъектов Европейской части страны, особенно для Центрального федерального округа. Поэтому изучение особенностей его населения позволяет одновременно выявить проблемы демографического развития многих регионов Российской Федерации. Материалы и методы. Для достижения поставленной цели использовались статистический, аналитический, системно-структурный, сравнительный, исторический, конкурентный методы исследования. Статистической основой работы являлась информация из статистических сборников: «Демографический ежегодник России», «Регионы России», а также информация базы данных муниципальных образований России. Для выполнения работы статистические данные по региону, муниципальным образованиям и стране в целом были систематизированы, структурированы и интерпретированы. Результаты и обсуждение. Демографические тенденции предыдущего десятилетия негативно повлияют на устойчивое развитие Рязанской области. Низкая рождаемость при повышенной смертности приводит к катастрофической убыли населения, снижению численности трудовых ресурсов, что создает угрозы для полноценного функционирования региона, особенно сельской местности. Выводы. Сокращение числа заключаемых браков, низкий уровень рождаемости женщин молодого возраста требует переосмыслить направления демографической политики на повышение рождаемости у женщин старше 30 лет, которых в 1,6 раза больше чем 20-29 летних. Поэтому необходимо активное стимулирование рождений не только первого или второго, но и последующих детей.
Ключевые слова
Цель - выявление историко-географических смыслов гербов чернозёмных городов для оценки их традиционности и парадоксальности как части культурного наследия, ресурса повышения познавательного и туристического интереса. Материалы и методы. Во время экспедиционных выездов сезона 2021 года была выявлена необходимость камерального исследования изображений и блазонов гербов 52 городов центрально-чернозёмных областей России (Белгородской, Воронежской, Курской, Липецкой, Тамбовской). Материалами для поиска смыслов стали геральдические источники, результаты герботворчества Ф. Санти, Б. Кёне, систематические описания гербов А. Б. Лакиера и П. П. фон-Винклера, современные издания М. Ю. Медведева. С использованием историко-географического подхода произведено сравнение гербов разных времён в зависимости от преобладающих подходов. Результаты и обсуждение. Представление о гербах как опознавательных знаках, лаконичной и информативной визитной карточке, способствующей узнаваемости города, наталкивается на противоречия различного генезиса, приводящие к проявлению геральдической парадоксальности. Гербы как маркер города, важный и официальный его символ, зачастую приводят в недоумение, уводя от понимания ключевой специализации города. Корни современных гербовых изображений в большинстве своём уходят в 18 век. Впоследствии гербы были пересмотрены. В исследовании проведена хронологическая и содержательная классификация гербов, оценена узнаваемость города по гербу, приведены наиболее яркие проявления парадоксальности, закреплённые на геральдическом изображении. Выводы. Знания о гербах существенно расширяют познавательные и исследовательские возможности географической науки, могут использоваться как ресурс для развития города, в том числе, туристического.
Ключевые слова
Целью данного исследования является реконструкция условий почвообразования и природной среды на основе сравнительного анализа фоновых и погребенных под курганом скифского времени почв, а также данных палинологии. Материалы и методы. Выполнены комплексные исследования почв кургана 3 курганного могильника Девица-V в Острогожском районе Воронежской области. Проанализированы свойства погребенных почв, почв курганной насыпи, а также современных (фоновых) почв поблизости от кургана. Использованы методы почвенных хронорядов, лабораторного анализа почв, микромор-фологический метод исследования почв, метод археологического датирования, палинологический метод исследования почв и отложений. Результаты и обсуждение. Согласно палеопочвенным реконструкциям, на месте создания кургана достаточно длительное время (около 20 лет) существовал настил-помост из плотно пригнанных друг к другу дубовых плах. Дубовый настил предназначался для ритуальных целей, связанных с функционированием курганного могильника. Почвы, погребенные под настилом, отражают условия природной среды времени создания настила. Позднее была создана земляная насыпь кургана, под которой был погребен дубовый настил и прилегающие к нему почвы. Почвы под настилом и погребенные рядом с настилом отличаются по значениям рН, содержанию карбонатов, обменных натрия и магния. В палинологических спектрах почв периода создания кургана присутствует пыльца растений-индикаторов засушливых условий климата: в составе древесной растительности - вяза, в составе кустарников - эфедры, в составе трав - полыни. Выводы. Установлено, что за период между временем создания настила и кургана климат направленно изменялся в сторону аридизации. Полученные результаты подтверждают предположение о скифо-сарматском аридном эпизоде в истории лесостепных ландшафтов, начавшемся в IV веке до н.э.
Ключевые слова
Цель - разработать схему опорного туристско-рекреационного каркаса Оренбургского региона, с учетом экологических и экономических условий, как эффективного механизма управления социально-экономическим развитием территории с функциональной ориентированностью на обеспечение эколого-экономической стабильности региона. Материалы и методы. В основе исследования лежат сравнительно-географический, картографический методы. По итогам полевых исследований авторы представили схему туристско-рекреационного каркаса Оренбургского региона. Картографический метод исследования позволил наглядно представить результаты исследования. Результаты и обсуждение. Оренбургская область обладает значительным рекреационным потенциалом, но в полной мере не использует его в развитии сферы рекреации и туризма. В связи с этим необходим новый подход к развитию туристско-рекреационной сферы, в частности, формирование и дальнейшее развитие туристско-рекреационного опорного каркаса региона. Предложенная схема опорного туристско-рекреационного каркаса области на основе экономического и экологического каркасов позволяет сформировать понимание полноценного функционирования всей туристско-рекреационной сферы для последующего эффективного управления. С учётом оценки туристско-рекреационного потенциала, уровня развития туристской инфраструктуры, природных, административных, экономических особенностей региона, авторами выделены три эколого-экономических района (Западный, Центральный и Восточный) как территории, способные выполнять ключевые туристско-рекреационные функции. Внутри обозначенных районов выделена основа туристско-рекреационного каркаса - ядра - существующие или проектируемые туристско-рекреационные кластеры, протокластеры и локалитеты. Каждому ядру соответствуют определенные виды туризма. Туристско-рекреационный каркас региона формируется на основе природно-ресурсной составляющей, культурно-исторического наследия, особенностях физико- и экономико-географического положения региона, инфраструктурной составляющей. Заключение. Туристско-рекреационный опорный каркас региона в совокупности с экологическим и экономическим может рассматриваться как базовый элемент устойчивого развития территории. Для эффективного функционирования туристско-рекреационного каркаса области необходимо проведение дальновидной региональной политики.
Ключевые слова
Цель - оценка водосборной территории по уровню антропогенной нагрузки в районах интенсивного техногенного воздействия. Материалы и методы. На основе собственных наблюдений, а также фондовых многолетних данных за период 2019-2021 годов, предоставленных Воронежским центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, сформирована база данных для расчета уровня антропогенной нагрузки. Результаты и обсуждение. На территории Донского речного бассейна отчетливо дифференцируются регионы с различной антропогенной нагрузкой и воздействием на водные ресурсы. С помощью анализа рисков водопользования было выделено 4 степени риска от низкого до очень высокого. К уровню очень высокого (максимального) риска относится территория городского округа город Воронеж, по западной окраине которой пролегает долина реки Дон. Выводы. Для улучшения системы экологического нормирования, особенно в районах сильного антропогенного загрязнения, необходимо внедрить комплексную оценку, которая должна базироваться на критериях, учитывающих взаимосвязанность всех процессов.
Ключевые слова
Целью настоящего исследования является изучение факторов экологической безопасности городской среды по материалам дистанционного зондирования Земли на примере городов Воронежа, Липецка, Белгорода. Материалы и методы. На примере городов Центральной России - Воронежа, Липецка и Белгорода проведено пространственное исследование факторов экологической безопасности городской среды по материалам дистанционного зондирования Земли. Источником данных стали многоканальные космические снимки, сделанные со спутников Landsat-8 и Sentinel-2 за период с 2015 по 2021 годы. Для исследования динамических характеристик за двадцатилетний период были использованы космические снимки исследуемых территорий со спутника Landsat-7 за период с 1999 по 2001 годы. По дешифровочным признакам выделены объекты экологического риска, изучена антропогенная нагрузка, оказываемая на селитебные ландшафты, а также пространственные характеристики природного каркаса городских территорий и пригородных зон Воронежа, Липецка, Белгорода. Результаты и обсуждение. Для оценки уровня антропогенной нагрузки, оказываемой на исследуемые территории, были выделены 4 зоны - с сильной антропогенной нагрузкой; со средней антропогенной нагрузкой; природный каркас; гидрологические объекты. Наибольшую территорию занимают участки городов, а также буферных десятикилометровых зон со средней антропогенной нагрузкой, к которой отнесена малоэтажная застройка, агроландшафты. Большая часть этой зоны приходится на расположенные вблизи города сельскохозяйственные поля. Удельный вес природного каркаса составляет от 8 до 12% исследуемой территории, что не является достаточным для обеспечения экологической безопасности. Выводы. Оценка динамических характеристик антропогенной нагрузки на всех изученных территориях показывает увеличение зон с сильной антропогенной нагрузкой за счёт сокращения территорий со средней антропогенной нагрузкой, что объясняется социально-экономическим трендом развития данных территорий. В качестве положительного аспекта следует выделить увеличение зоны природного каркаса на территории городского округа города Воронежа за двадцатилетний период.
Ключевые слова
Цель - анализ эколого-гидрогеологической обстановки территории Белгородской области и разработка системы мероприятий по обеспечению ее экологической безопасности. Материалы и методы. Методы исследования включают комплекс полевых маршрутных исследований и анализ современных подходов при гидрогеологическом бурении скважин. В процессе маршрутных исследований фиксировались колодцы, описывалось их внешнее состояние, производился отбор грунтовых вод. Отмечалось визуальное обследование поверхности воды в колодцах, определялся цвет воды и запах. Гидрогеологическое бурение оценивалось по следующим параметрам: конструктив строительства и обустройство гидрогеологических скважин, состав и качество бурового раствора, обсыпки фильтра гравийной смесью, возможное искривление ствола скважины, зафиксированные аварии, потеря механической скорости бурения, потеря рабочего диаметра скважины и др. Результаты и обсуждение. В процессе исследований выявлено неблагоприятное состояние источников поверхностного водоснабжения, которое составляет около 60 % всех колодцев. Заброшенные колодцы при внешнем положительном состоянии замусорены строительным мусором, остатками животных. Данное обстоятельство формирует высокие уровни опасности для продуктивных водоносных горизонтов и комплексов. В процессе анализа состояния производства гидрогеологического бурения в пределах Белгородской области выявлены проблемы экологической опасности и сформирован комплекс технических и организационных мероприятий по их устранению. В их число вошли: обращение в Министерство природных ресурсов и экологии с инициативой о лицензировании буровой деятельности; использование расширителя (авторский патент N 138113 от 9.07.2013) и контейнера (авторский патент № 194762 от 18.06.2019) при отсыпке гравия в фильтры; введение региональных грантов по направлению «Спасем колодец»; включение в систему регионального экологического мониторинга объекты, прошедшие процедуру очистки и реновации и др. Выводы. Подчеркивается, что качество используемых в хозяйственно -питьевых целях водоносных горизонтов во многом зависит от двух показателей: состояния колодцев, вскрывающих грунтовые воды; технологий и качества оборудования гидрогеологических скважин, вскрывающих глубокие водоносные горизонт и комплексы. Обозначено, что весьма эффективным является привлечение к проблеме загрязненных колодцев школьников и членов экологических общественных организаций. Разработан комплекс способов и методов обеспечения экологической безопасности водоносных подразделений, включающий ряд мероприятий технического и организационного характера, который позволит значительно улучшить негативные аспекты существующего водоснабжения территории Белгородской области.
Ключевые слова
Цель исследования - дать современную эколого-геохимическую оценку состояния малых водотоков п. Листвянка и прибрежных вод озера Байкал. Материалы и методы. Во второй декаде октября в период с 2015 по 2020 годы для оценки современного эколого-геохимического состояния был осуществлён отбор проб из малых притоков поселка Листвянка (реки Крестовка и ручьев Каменушка, Сеннушка, Банный, Малая и Большая Черемшанка), а также из прибрежных вод озера Байкал. В образцах определялись следующие показатели: рН, концентрации растворенного кислорода, содержание нефтепродуктов, нитритов, нитратов, ионов аммония и фосфат-ионов. Результаты и обсуждение. Реакция среды рассмотренных водных объектов преимущественно щелочная, воды пресные, относятся к гидрокарбонатно-кальциевым. В отдельные годы отмечается рост доли сульфатов и хлорид-ионов. Было проведено сравнение современных данных о содержании анионов и катионов в прибрежных водах озера с данными за 1957 год, установлено, что в настоящее время выросла доля сульфат-ионов. Содержание растворенного кислорода в пробах воды соответствует санитарным нормам. Нефтепродукты определены на уровне ниже ПДК. Прослеживается тенденция, согласно которой концентрации нефтепродуктов в прибрежной части озера выше, чем в его малых притоках. Выявлено превышение ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения по содержанию нитрит-ионов в водах малых притоков Байкала и в прибрежной части самого озера. Выводы. В целом качество вод рассматриваемых малых притоков, протекающих по территории поселка Листвянка, а также прибрежных вод озера Байкал, соответствует установленным санитарным нормам.
Ключевые слова
Цель исследования - оценка загрязнения почвенного покрова города Липецка тяжелыми металлами (цинк, кадмий, свинец, ртуть) и выявление основных закономерностей распространения элементов по территории города. Материалы и методы. Проведен отбор проб почвы на глубине 0-20 см в 20 мониторинговых точках на территории города Липецка с учетом функциональных зон (промышленная, транспортная, жилая) с последующим лабораторным анализом содержания тяжелых металлов. Результаты и обсуждение. В результате проведенного исследования превышений предельно допустимых значений поллютантов в почве не зафиксировано. Максимальные значения получены по цинку и свинцу, наибольшие концентрации которых находятся в пределах 0,6 и 0,5 ПДК соответственно. Выводы. Полученные результаты позволили выявить основной ареал загрязнения тяжелыми металлами, в пределах 2-4-х километров от главной промышленной площадки (Новолипецкий металлургический комбинат). Содержание исследуемых элементов в почвенном покрове города Липецка показало незначительный уровень загрязнения.
Ключевые слова
Цель данного исследования - оценка гидрогеохимического и геоэкологического состояния подземных минеральных вод Воронежской области, оценка запасов и возможности их использования. Материалы и методы. В основе работы - результаты полевых и лабораторных исследований (анализ геологических, гидрогеологических и геоэкологических параметров). Химические анализы проб воды были выполнены и обработаны по методике, разработанной в лабораториях Центрального научно-исследовательского института курортологии и физиотерапии (ЦНииКиф), «Воронежгидрогеоэкологии» (ВГГЭ), Воронежского государственного аграрного университета имени Императора Петра I (ВГАУ) и Воронежского государственного университета (ВГУ). С помощью диаграммы Пайпера были определены и представлены типы воды изучаемых источников. Анализ удельных дебитов помог оценить доступные запасы. Результаты и обсуждение. Бромные и йодно-бромные минеральные воды можно использовать в лечебных целях. Химический состав воды с преобладанием высокого содержания хлоридов, натрия-калия и кальция не соответствует литологическим породам водоносного горизонта (известнякам и габбро). Хлориды являются остатками солей из древних морских бассейнов. Запасы воды оцениваются приблизительно около 976 м3/сутки. Причем они практически не подвержены техногенному загрязнению, поскольку находятся на большой глубине. Заключение. Бромные и йодно-бромные минеральные воды в природе встречаются редко. В этой связи необходимо обратить внимание на уникальный характер природного потенциала Воронежской области, в пределах которой имеются месторождения бромных и йодо-бромных минеральных вод.
Ключевые слова
Цель - разработка и апробация методического подхода к интегральной оценке уровня жизни населения региона интенсивного агропромышленного освоения. Материалы и методы. Проведен обзор существующих методик для оценки уровня жизни населения и оценки медико-демографических рисков, а также использованы официальные статистические данные по Воронежской и Белгородской областям для апробации используемой методики. Результаты и обсуждение. Установлено снижение качества жизни и достоверное повышение медико-демографического риска преимущественно в аграрных районах центрального и южного сектора Воронежской области, в то время как многие районы ближнего Подворонежья (Верхнехавский, Хохольский, Каширский, Новоусманский, Панинский, Рамонский, Семилукский), а также городской округ город Воронеж усиливают позитивные тенденции демографического развития, что объясняется особенностями расположения ядра региональной системы расселения (Воронежской городской агломерацией), обеспечивающего социально-экономическую стабильность и восходящий вектор развития северо-западной части Воронежской области. Аналогичная ситуация преимущества жизни в крупных городах с их разнообразной социальной, экономической деятельностью, развитой индустриальной и жилищной инфраструктурой наблюдается и в Белгородской области. Значительное влияние оказывает «центр-периферийное» положение муниципального образования: город Белгород и Старооскольский, Губкинский городские округа образуют двухъядерную агломерацию. Выводы. Разработанный и апробированный методический подход к региональной оценке социально-экологической и медико-демографической ситуаций позволяет ранжировать территорию региона по критериям уровня жизни и медико-демографического риска. Установлено достоверное повышение уровня жизни населения и снижение медико-демографического риска в крупных муниципальных образованиях городского типа (центрах субрегионального развития).