References

esoil

Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева

Dokuchaev Soil Bulletin

0136-16942312-4202

V.V. Dokuchaev Soil Science Institute

10.19047/0136-1694-2021-107-116-138

esoil-654

Research Article

Статьи

Определение запечатанности почв и грунтов функциональных зон г. Волгограда на основе данных дистанционного зондирования

Determination of soil and ground sealing in functional zones of Volgograd based on remote sensing data

https://orcid.org/0000-0001-5381-9114

Гордиенко

О. А.

Gordienko

O. A.

м.н.с. лаборатории защиты почв от эрозии ФНЦ агроэкологии РАН

oleg.gordienko.95@bk.ru

ФНЦ агроэкологии РАНРоссияVolgograd State UniversityRussian Federation

2021

25062021

0107116138

2021

Гордиенко О.А.

Gordienko O.A.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://bulletin.esoil.ru/jour/article/view/654

В работе приводятся результаты дешифрирования запечатанных почв и грунтов для территории г. Волгограда и его различных функциональных зон. Определение доли запечатанности осуществлялось посредством автоматизированного метода путем классификации космоснимка QuickBird методом “максимального правдоподобия”. В качестве объектов исследования выбраны территории всех районов города Волгограда, а также селитебные и рекреационные функциональные зоны. Установлено, что запечатанные поверхности занимают около 169.4 км2 (20.5% от всей площади города). Однако для каждого из районов города и каждой функциональной зоны характерна своя доля запечатанных территорий. Наиболее запечатанными оказались поверхности Тракторозаводского (24.2%), Ворошиловского (33.0%), Дзержинского (37.4%), Центрального (45.2%), Краснооктябрьского (39.4%) и Красноармейского (26.6%) районов Волгограда. Почвенный покров Советского (13.5%) и Кировского (12.9%) районов запечатан в наименьшей степени. Запечатанность функциональных зон также варьирует в широких пределах. Так, наибольшие значения запечатанности (до 63%) характеризуют много-, мало- и среднеэтажную зону. Широкий интервал значений (от 26 до 51%) соответствует территориям зон индивидуальной жилой застройки, а также коллективных садов и дач (от 9.6 до 39.5%). В рекреационной зоне средняя запечатанность на уровне 27.6%. Таким образом, выявленная доля запечатанных поверхностей на территории Волгограда и его функциональных зон позволит в дальнейшем эффективно решать задачи территориального планирования при реализации работ по озеленению и благоустройству городской территории.

The paper presents the results of interpretation of sealed soils and ground for the territory of Volgograd and its various functional zones. Determination of the sealed portion was performed by means of automated method using ENVI 4.7 software by means of QuickBird space image classification using the “maximum likelihood” method. The study objects were the territories of all districts of Volgograd, as well as residential and recreational functional zones. It was found that the sealed surfaces occupy about 169.4 km2 (20.5% of the total area of the city). However, the city districts and functional zones differ significantly in proportion of sealed areas. The most sealed surfaces were those of Tractorozavodsky (24.2%), Voroshilovsky (33.0%), Dzerzhinsky (37.4%), Centralny (45.2%), Krasnooktyabrsky (39.4%) and Krasnoarmeisky (26.6%) districts of Volgograd. Soil cover of the Sovetsky (13.5%) and Kirovsky (12.9%) districts is least sealed. Sealing of functional zones also varies widely. Thus, the highest values of sealing (up to 63%) characterize the multi-, low- and medium-rise constructions zones. A wide range of values (from 26 to 51%) corresponds to the areas of individual residential development, as well as collective gardens and dachas (from 9.6 to 39.5%). In the recreational zone average sealing is at 27.6% level. Thus, the identified share of sealed surfaces on the territory of Volgograd and its functional zones will allow solving effectively the problems of territorial planning in the further implementation of works on gardening and landscaping of urban areas.

запечатанностьEkranic Technosolsдешефрирование космоснимковметод максимального правдоподобия

sealingEkranic Technosolsimagery interpretationmaximum likelihood methodVolgogradfunctional zones

References1

Власов Д.В., Касимов Н.С., Кошелева Н.Е. Картографирование ландшафтно-геохимической структуры урбанизированной территории (на примере Москвы) // ИнтерКарто/ИнтерГИС. 2017. Т. 23. № 1. С. 242–255.

Vlasov D.V., Kasimov N.S., Kosheleva N.E., Kartografirovanie landshaftno-geohimicheskoj struktury urbanizirovannoj territorii (na primere Moskvy) (Mapping of landscape and geochemical structure of urban territory (Moscow case study)), InterCarto/InterGIS, 2017, No. 23, pp. 242–255.

Горбов С.Н., Горовцов А.В., Безуглова О.С., Вардуни Т.В., Тагивердиев С.С. Биологическая активность запечатанных почв Ростова-на-Дону // Изв. Самарского научного центра РАН. 2016. Т. 18. № 2 (2). С. 331–336.

Gorbov S.N., Gorovcov A.V., Bezuglova O.S., Varduni T.V., Tagiverdiev S.S., Biologicheskaya aktivnost' zapechatannyh pochv Rostova-na-Donu (The biological activity of sealed soils in Rostov-on-Don city), Izvestia Samarskogo nauchnogo tsentra RAN, 2016, No. 2, pp. 331–336.

Гордиенко О.А., Манаенков И.В., Холоденко А.В., Иванцова Е.А. Картографирование и оценка степени запечатанности почв города Волгограда // Почвоведение. № 11. 2019. С. 1383–1392.

Gordienko O.A., Manaenkov I.V., Kholodenko A.V., Ivancova E.A., Kartografirovanie i ocenka stepeni zapechatannosti pochv goroda Volgograda (Mapping and Assessment of Sealing Rate of Soils in the City of Volgograd), Pochvovedenie, 2019, No. 11, pp. 1383–1392.

Кошелева О.Ю. Оценка запечатанности почвенного покрова города Волгограда // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2019. № 1. С. 12–18.

Kosheleva O.Yu., Ocenka zapechatannosti pochvennogo pokrova goroda Volgograda (Evaluation of the sealed soil cover in the Volgograd city), Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seria: Geografia. Geoekologia, 2019, No. 1, pp. 12–18.

Кошелева О.Ю., Шинкаренко С.С., Гордиенко О.А., Дубачева А.А., Омаров Р.С. Суточная и сезонная динамика температуры поверхности города Волгограда // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2021. № 1. С. 14–24.

Kosheleva O.Y., Shinkarenko S.S., Gordienko O.A., Dubacheva A.A., Omarov R.S., Sutochnaya i sezonnaya dinamika temperatury poverhnosti goroda Volgograda (Daily and Seasonal Dynamics of Surface Temperature in the Volgograd City), Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seria: Geografia. Geoekologia, 2021, No. 1, pp. 14–24.

Кулик К.Н. Агролесомелиоративное картографирование и фитоэкологическая оценка аридных ландшафтов. Волгоград: ВНИАЛМИ, 2004. 247 с.

Kulik K.N., Agrolesomeliorativnoe kartografirovanie i fitoekologicheskaya otsenka aridnykh landshaftov (Agroforestry mapping and phytoecological assessment of arid landscapes), Volgograd: VNIALMI, 2004, 247 p.

Мохамед Е.C., Билял А., Шалабай А. Оценка потерь плодородных почв в результате запечатывания по данным дистанционного зондирования и геоинформационных систем // Почвоведение. 2015. № 10. С. 1277.

Mohamed E.S., Belal A., Shalaby A., Ocenka poter' plodorodnyh pochv v rezul'tate zapechatyvaniya po dan-nym distancionnogo zondirovaniya i geoinformacionnyh sistem (Impacts of soil sealing on potential agriculture in Egypt using remote sensing and GIS techniques), Pochvovedenie, 2015, No. 10, pp. 1159–1169.

Никифорова Е.М., Кошелева Н.Е., Хайбрахманов Т.С. Эколого-геохимическая оценка состояния запечатанных почв восточной Москвы // Вестник РУДН. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. 2017. C. 480–509.

Nikiforova E.M., Kosheleva N.E., Hajbrahmanov T.S., Ekologo-geohimicheskaya ocenka sostoyaniya zapechatannyh pochv vostochnoj Moskvy (Environmental and geochemical assessment of sealed soils in the eastern Moscow), Vestnik RUDN. Ser. Ekologiya i bezopasnost' zhiznedeyatel'nosti, 2017, pp. 480–509.

Почва, город, экология / Под ред. Добровольского Г.В. М., 1997. 320 с.

Dobrovol’skii G.V., Soil, City, and Ecology, Moscow, 1997, 320 p.

Прокофьева Т.В. Городские почвы, запечатанные дорожными покрытиями (на примере Москвы). Автореф. Дис. … канд. биол. наук. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, 1998. 24 с.

Prokof'eva T.V., Gorodskie pochvy, zapechatannye dorozhnymi pokry-tiyami (na primere Moskvy): Avtoref. dis. … kand. biol. nauk (Urban soils sealed by road surfaces (the example of Moscow), Extended abstract of cand. biol. sci. thesis), Moscow, 1988, 24 p.

Савин И.Ю. Картографирование экраноземов Московской агломерации по спутниковым данным Landsat // Исследование земли из космоса. 2013. № 5. С. 55–61.

Savin I.Yu., Kartografirovanie ekranozemov Moskovskoj aglomeracii po sputnikovym dannym Landsat (Mapping of sealed soils of Moscow agglomeration according to Landsat satellite data), Issledovanie zemli iz kosmosa, 2013, No. 5, pp. 55–61.

Хайбрахманов Т.С., Никифорова, Е.М., Кошелева, Н.Е. Картографическое обеспечение эколого-геохимической оценки запечатанных почв на урбанизированных территориях // ИнтерКарто/ИнтерГИС. 2017. Т. 23. № 1. С. 256–266.

Khaibrakhmanov T.S., Nikiforova E.M., Kosheleva N.E., Kartografiche-skoe obespechenie ekologo-geohimicheskoj ocenki zapechatannyh pochv na urbanizirovannyh territoriyah (Cartographic support of environmental and geochemical evaluation of sealed soils on urbanized territories), InterCarto/InterGIS, 2017, No. 23, pp. 256–266.

Шинкаренко С.С., Кошелева О.Ю., Гордиенко О.А., Дубачева А.А., Омаров Р.С. Анализ влияния запечатанности почвенного покрова и озеленения на поле температур Волгоградской агломерации по данным MODIS // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 5. С. 125–141.

Shinkarenko S.S., Kosheleva O.Yu., Gordienko O.A., Dubacheva A.A., Omarov R.S., Analiz vliyaniya zapechatannosti pochvennogo pokrova i oze-leneniya na pole temperatur Volgogradskoj aglomeracii po dannym MODIS (Analysis of the effect of soil sealing and landscaping on the thermal field of the Volgograd agglomeration from MODIS data), Sovremennye problemy distancionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, 2020, No. 5, pp. 125–141.

Barbero‐Sierra C., Marques M.J., Ruiz‐Pérez M. The case of urban sprawl in Spain as an active and irreversible driving force for desertification // Journal of Arid Environments. 2013. No. 90. P. 95–102.

Barbero‐Sierra C., Marques M.J., Ruiz‐Pérez M., The case of urban sprawl in Spain as an active and irreversible driving force for desertification, Journal of Arid Environments, 2013, No. 90, pp. 95–102.

Charzyński P., Plak A., Hanaka A. Influence of the soil sealing on the geoaccumulation index of heavy metals and various pollution factors // Environmental Science and Pollution Research. 2016. No. 24. P. 4801–4811.

Charzyński P., Plak A., Hanaka A., Influence of the soil sealing on the geoaccumulation index of heavy metals and various pollution factors, Environmental Science and Pollution Research, 2016, No. 24, pp. 4801–4811.

Cortijo A.A., González M.E.P. Soil sealing in Madrid (Spain), study case of Colmenar Viejo // Earth Sci. Res. 2017. Vol. 21. No. 3. P. 111–116.

Cortijo A.A, González M.E.P., Soil sealing in Madrid (Spain), study case of Colmenar Viejo, Earth Sci. Res, 2017, No. 3, pp. 111–116.

Foody G.M. Classification accuracy assessment: some alternatives to the kappa coefficient for nominal and ordinal level classifications // Remote sensing from research to operation: Proc. the 18th Annual Conference of the Remote Sensing Society. 1992. Nottingham.

Foody G.M., Classification accuracy assessment: some alternatives to the kappa coefficient for nominal and ordinal level classifications, Remote sensing from research to operation: Proc. of the 18th Annual Conference of the Remote Sensing Society, 1992, Nottingham.

García P., Pérez E. Mapping of soil sealing by vegetation indexes and built-up index: A case study in Madrid (Spain) // Geoderma. 2016. Vol. 268. P. 100–107.

García P., Pérez E., Mapping of soil sealing by vegetation indexes and built-up index: A case study in Madrid (Spain), Geoderma, 2016, Vol. 268, pp. 100–107.

García P., Pérez E. Monitoring Soil Sealing in Guadarrama River Basin, Spain, and Its Potential Impact in Agricultural Areas // Agriculture. 2016. No. 6. P. 1–11.

García P., Pérez E., Monitoring Soil Sealing in Guadarrama River Basin, Spain, and Its Potential Impact in Agricultural Areas, Agriculture, 2016, No. 6, pp. 1–11.

Google maps. URL: https://www.google.ru/maps.

IUSS Working Group World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports. No. 106. FAO, Rome. 192 p.

Kopecká M., Rosina K. Soil Sealing Assessment in the Town Trnava // Geographical Information. 2012. No. 16. P. 192–203.

Kopecká M., Rosina K., Soil Sealing Assessment in the Town Trnava, Geographical Information, 2012, No. 16, pp. 192–203.

Nakayama T., Watanabe M., Kazunori T., Morioka T. Effect of underground urban structures on eutrophic coastal environments // Science of Total Environment. 2007. No. 373. P. 270–288.

Nakayama T., Watanabe M., Kazunori T., Morioka T., Effect of underground urban structures on eutrophic coastal environments, Science of Total Environment, 2007, No. 373, pp. 270–288.

Piotrowska-Długosz A., Charzyński P. The impact of soil sealing degree on microbial biomass, enzymatic activity, and physiochemical properties in the Ekranic Technosols of Toru. (Poland) // Soils and Sediments. 2014. No. 15. P. 47–59.

Piotrowska-Długosz A., Charzyński P., The impact of soil sealing degree on microbial biomass, enzymatic activity, and physiochemical properties in the Ekranic Technosols of Toru. (Poland), Soils and Sediments, 2014, No. 15, pp. 47–59.

Salvati L. The Spatial Pattern of Soil Sealing along the Urban-Rural Gradient in a Mediterranean Region // Journal of Environmental Planning and Management. 2014. No. 57. P. 848–861.

Salvati L., The Spatial Pattern of Soil Sealing along the Urban-Rural Gradient in a Mediterranean Region, Journal of Environmental Planning and Management, 2014, No. 57, pp. 848–861.

Salvati L., Carlucci M. The way towards land consumption: soil sealing and polycentric development in Barcelona // Urban Studies. 2016. No. 53 (2). P. 418–440.

Salvati L., Carlucci M., The way towards land consumption: soil sealing and polycentric development in Barcelona, Urban Studies, 2016, No. 53 (2), pp. 418–440.

Scalenghe R., Ajmone Marsan F. The anthropogenic sealing of soils in urban areas // Landscape and Urban Planning. 2009. No. 90. P. 1–10.

Scalenghe R., Ajmone Marsan F., The anthropogenic sealing of soils in urban areas, Landscape and Urban Planning, 2009, No. 90, pp. 1–10.

Tikhonova A., Polovinkina Yu., Gordienko O., Manaenkov I. Features of Monitoring Heavy Metals in Soil Cover of Urban Environment // Proc. of the IV International Scientific and Practical Conference “Anthropogenic Transformation of Geospace: Nature, Economy, Society”. 2020. P. 286–291

Tikhonova A., Polovinkina Yu., Gordienko O., Manaenkov I., Features of Monitoring Heavy Metals in Soil Cover of Urban Environment, Proc. of the IV International Scientific and Practical Conference “Anthropogenic Transformation of Geospace: Nature, Economy, Society”, 2020, pp. 286–291.

Tobias S. Preserving ecosystem services in urban regions: Challenges for planning and best practice examples from Switzerland // Integrated Environmental Assessment and Management. 2013. No. 9 (2). P. 243–251

Tobias S., Preserving ecosystem services in urban regions: Challenges for planning and best practice examples from Switzerland, Integrated Environmental Assessment and Management, 2013, No. 9 (2), pp. 243–251.

Tombolini I., Munafò M., Salvati L. Soil sealing footprint as an indicator of dispersed urban growth: a multivariate statistics approach // Urban Research & Practice. 2015. Iss. 1. P. 1–15.

Tombolini I., Munafò M., Salvati L., Soil sealing footprint as an indicator of dispersed urban growth: a multivariate statistics approach, Urban Research & Practice, 2015, Iss. 1, pp. 1–15.

Toth G. Impact of land‐take on the land resource base for crop production in the European Union // Science of the Total Environment. 2012. No. 435. 202–214.

Toth G., Impact of land‐take on the land resource base for crop production in the European Union, Science of the Total Environment, 2012, No. 435, 202–214.

Xiao R., Su S., Zhang Z., Qi J., Jiang D., Wu J. Dynamics of Soil Sealing and Soil Landscape Patterns under Rapid Urbanization // Catena. 2013. No. 109. P. 1–12.

Xiao R., Su S., Zhang Z., Qi J., Jiang D., Wu J., Dynamics of Soil Sealing and Soil Landscape Patterns under Rapid Urbanization, Catena, 2013, No. 109, pp. 1–12.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.