Оценка геоэкологического состояния урбанизированных территорий с использованием ГИС-технологий Карандеев Александр Юрьевич

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Теоретико-методические основы оценки геоэкологического состояния урбанизированных территорий 10

1.1. Оценка геоэкологического состояния и геоэкологическое картографирование с учетом природно-экологического каркаса и факторов развития города 10

1.2. Природно-экологический каркас города, как основа для управления урбанизированными территориями на основе геоэкологического подхода 19

Глава 2. Методика оценки геоэкологического состояния урбанизированных территорий с использованием ГИС-технологий на основе инфраструктуры геоэкологических данных 30

2.1. Методика оценки геоэкологического состояния урбанизированных территорий 30

2.2. Инфраструктура геоэкологических данных 36

Глава 3. Природно-экологический каркас и историко-географи ческая модель развития г. Липецка 53

3.1. Природно-экологический каркас г. Липецка 53

3.2. Историко-географическая модель развития г. Липецка 84

Глава 4. Оценка геоэкологического состояния г. Липецка 118

4.1. Оценка геоэкологического состояния г. Липецка 118

4.2. Процессы самоорганизации городской инфраструктуры и их взаимосвязь с геоэкологическим состоянием города 124

4.3. Улучшения геоэкологического состояния с помощью оптимизации природно-экологического каркаса 136

Заключение 141

Список литературы

• Природно-экологический каркас города, как основа для управления урбанизированными территориями на основе геоэкологического подхода
• Инфраструктура геоэкологических данных
• Историко-географическая модель развития г. Липецка
• Процессы самоорганизации городской инфраструктуры и их взаимосвязь с геоэкологическим состоянием города

Введение к работе

Актуальность темы. Современные города – это растущие и быстро изменяющиеся системы, требующие периодической оценки геоэкологического состояния. Объективная геоэкологическая оценка – необходимый залог для устойчивого и стабильного развития территорий. Она невозможна без учета разнообразных факторов, представленных многочисленными параметрами. Сегодня накоплено огромное количество статистической, картографической, аналитической и другой информации, которая может стать базой для комплексного анализа экологических проблем города и их своевременного решения. Данные о природно-экологическом каркасе территории – важная составляющая информационного массива, так как он позволяет достичь приемлемого эколого-хозяйственного баланса и сформировать устойчивые природно-хозяйственные системы (геоэкосоциосистемы). Особо остро проблема формирования природно-экологического каркаса стоит перед урбанизированными территориями. Город и пригородные территории нуждаются не только во внешнем зелёном поясе, но и в экологических коридорах внутренней структуры каркаса.

Информационные технологии позволяют с большей эффективностью проводить оценку экологического состояния территория города. Они объединяют всю разнородную информацию об экологическом состоянии города в единую, доступную для использования, систему – инфраструктуру цифровых данных. Кроме того, с помощью информационных технологии, открытых данных и общественных инициатив научное сообщество может оперативно представлять результаты своих исследований и участвовать в процессе управления городом.

Объект исследования – территория г. Липецка и его пригородов с
исторически обусловленной структурой природных, природно-

антропогенных и техногенных комплексов.

Предмет исследования – современное геоэкологическое состояние урбанизированных территорий.

Цель исследования – оценка геоэкологического состояния урбанизированной территории с применением ГИС-технологий на основе инфраструктуры геоэкологических данных.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1. Разработать методику оценки геоэкологического состояния на основе многофакторного анализа с использованием ГИС-технологий.

2. Выявить современную структуру особо охраняемых природных территорий и других элементов природно-экологического каркаса г. Липецка.

3. Провести историко-географический анализ и разработать геоинформационную модель развития природных и природно-антропогенных комплексов на территории г. Липецка.

4. Выполнить оценку геоэкологического состояния г. Липецка и разработать предложения по совершенствованию пространственной структуры города с учетом процессов самоорганизации городской социально-экономической инфраструктуры.

Исходные материалы. В основу диссертации положены литературные, картографические и фондовые источники, результаты полевых и лабораторных исследований автора, материалы конкурсных и хозяйственно-договорных работ, в которых принимал участие автор.

Теоретические основы и методика исследования. Диссертация ба
зируется на трудах Б.И. Кочурова, Н.Ф. Реймерса, Б.Б. Родомана,
В.А. Бокова и др., посвященных геоэкологическому анализу территории,
обоснованию природоохранных мероприятий и выделению природно-
экологического каркаса. Геоинформационная модель создавалась с ис
пользованием работ А.М. Берлянта, Р. Томлинсона, В.С. Тикунова,
С.А. Карпенко и др.

В исследованиях были использованы следующие методы: историко-географический, геоэкологический, картографический, геоинформационный, моделирования.

Научная новизна:

4. Разработана методика оценки геоэкологического состояния на основе анализа разнородной информации с применением методов и технологий геоинформационных систем.

5. Выделена структура природно-экологического каркаса и разработана историко-географическая геоинформационная модель пространственного развития г. Липецка.

6. Проведена оценка геоэкологического состояния территории г. Липецка с использованием инфраструктуры геоэкологических данных и ГИС-технологий.

7. Предложены пути усовершенствования пространственной структуры г. Липецка для улучшения экологических, социальных и планировочных условий проживания городского населения с учетом модели самоорганизации городской инфраструктуры Липецка.

Защищаемые положения:

8. Методика оценки геоэкологического состояния урбанизированных территорий с использованием ГИС-технологий и инфраструктуры геоэкологических данных.

9. Оценка геоэкологического состояния г. Липецка на основе геоинформационного анализа пространственной организации городской территории и серии взаимосвязанных геоэкологических карт.

10. Рекомендации по улучшению геоэкологического состояния территории города в условиях модернизации его пространственной структуры с учетом социально-экономических факторов.

Практическое значение. Основные положения диссертационного исследования были использованы при выполнении конкурсных и хозяйственно-договорных работ по темам:

11. «Разработка информационной системы особо охраняемых природных территорий Липецкой области».

12. «Разработка системы мониторинга сельскохозяйственных земель Липецкой области».

13. «Выявление и описание особо охраняемых территорий муниципального уровня города Липецк».

4. Землеустроительные работы по установлению и описанию границ
заказников и памятников природы Липецкой области.

Полученные результаты используются в учебных курсах «Географические информационные системы», «Картография с основами топографии», «Информационные технологии в историко-географических исследованиях» на естественно-географическом и историческом факультетах ФГБОУ ВПО «Липецкий государственный педагогический университет».

Достоверность результатов обеспечивается использованием результатов полевых обследований, картографических материалов, данных дистанционного зондирования и земельного кадастра. Разработка геоинформационных моделей и оценка геоэкологического состояния выполнялась в геоинформационных системах ArcGIS, gvSIG и QGIS.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации обсуждались на ежегодных научных конференциях в ЛГПУ, региональных и всероссийских конференциях в Липецке (2002, 2003, 2004, 2007 гг.), Белгороде (2004 г.), Воронеже (2001, 2003, 2004, 2012 гг.); международных конференциях в Липецке (2006, 2012 гг.), Рязани (2004 г.), Москве (2006 г.). По теме диссертации опубликовано 15 работ, включая материалы конференций, общим объемом 4,5 п. л., в том числе 4 работы в изданиях, рекомендованных ВАК.

Личный вклад. Автором проводились полевые и лабораторные исследования территории города, результатами которых стали историко-географическая модель, модель самоорганизации городской инфраструктуры и оценка геоэкологического состояния г. Липецка. Автор принимал непосредственное участие в организации и выполнении научных и хозяйственно-договорных работ, материалы которых используются в диссертации. За исследования в области геопространственного программного обеспечения с открытым кодом в образовании, в государственном и муниципальном управлении автор награжден в 2011 г. областной премией имени С.Л. Коцаря.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 183 страницах, иллюстрирована 42 рисунками и сопровождена 17 таблицами и 19 приложениями. Список использованных источников включает 185 наименований (17 на иностранном языке).

Природно-экологический каркас города, как основа для управления урбанизированными территориями на основе геоэкологического подхода

Современные представления о ландшафте были заложены Л.С. Бергом, Н.А. Солнцевым [146] и другими [2, 11, 18, 19, 44, 97, 98, 115, 116, 133]. В этом подходе ландшафт рассматривается как основная единица, генетически однородная, возникающая вследствие взаимодействия природных компонентов и состоящая из морфологически повторяющихся единиц (фаций, урочищ, звеньев, подурочищ, местностей). Был сформулирован принцип неравнозначности взаимодействующих факторов, которые по степени воздействия друг на друга располагаются в следующий ряд (ряд Солнцева): земная кора, воздух, вода, растительность и животный мир. Также Н.А. Солнцев показал, что развитие ландшафтов имеет ритмический и циклический характер.

Идеи Н.А. Солнцева о природно-территориальных комплексах, физико-географическом районировании и другие получили дальнейшее развитие в работах А.Г. Исаченко [52] и Ф.Н. Милькова [104, 105, 106. 107, 108, 109]. Воронежской географической школой [20, 21, 37, 38, 101, 135, 162, 165] было сформировано представление об антропогенных ландшафтах, как о комплексах, в которых на всей или на большей их площади коренному изменению под воздействием человека подверглись если не все, то хотя бы один из компонентов ландшафта, в том числе и растительность.

Согласно Ф.Н. Милькову [105], антропогенные ландшафты подобно естественным, представляют собой компонентную систему, единый комплекс равнозначных компонентов. Отличительно их чертой является наличие признаков саморазвития, протекающего в соответствии с природными закономерностями. Многие виды антропогенных ландшафтов трудно отличимые от естественных аналогов, к примеру, заросшие растительностью отвалы, озера в выработанных карьерах, луга на месте сведенных лесов и другие.

Антропогенные ландшафты, подобно природным, отличаются большим разнообразием. Ф.Н. Мильковым предложены ряды их классификаций по роду деятельности и по генезису. В зависимости от рода деятельности человека, ведущего к формированию комплексов, выделяют восемь классов антропогенных ландшафтов [105]: Класс сельскохозяйственных ландшафтов с четырьмя подклассами: полевым, лугово-пастбищным, садовым, смешанным. Класс промышленных ландшафтов, возникающих в процессе промышленного производства. Наиболее характерны карьерные и отвальные комплексы, терриконы в местах добычи полезных ископаемых. Класс линейно-дорожных ландшафтов, связанных с железными, автомобильными и другого вида дорогами и трубопроводами. Класс лесных антропогенных ландшафтов - лесокультуры и вторичные леса на месте вырубок и антропогенных гарей. Класс водных антропогенных ландшафтов - водохранилища, пруды, каналы. Класс рекреационных ландшафтов, образующихся в зонах активного отдыха населения. Рекреационными ландшафтами являются садово-парковые ландшафты и другие комплексы вокруг санаториев, домов отдыха, туристических баз. Класс селитебных ландшафтов с двумя подклассами - городским и сельским. Класс беллигеративных (военных) ландшафтов - от сторожевых курганов до воронок взрыва и свежих траншей. Следует отметить, что на территории крупных городов, как правило, представлены многие из этих классов антропогенных ландшафтов. В Липецке встречаются и достаточно редкие беллигеративные (военных) ландшафты и рекреационные ландшафты, возникшие на месте промышленных (карьеров). К примеру, один из памятников природы «Сурки» создан на месте авиационного полигона для тренировки бомбометания [49].

Ф.Н. Мильков также разделяет антропогенные ландшафты на прямые (запрограммированные) и сопутствующие (специально не создаваемые человеком, такие как овраг на распаханном склоне, вторичный солончак и т.п.) [105]. В отличие от антропогенных ландшафтов отдельно рассматриваются ландшафтно-техногенные системы [105]. Они образованы природными и техническими блоками, развитие которых подчиняется разным закономерностям (природным и социально-экономическим). Ведущую роль в ландшафтно-техногенной системе играет технический блок, функционирование которого направляется и контролируется человеком. Поэтому ландшафтно-техногенные системы в отличие от собственно антропогенных ландшафтов не способны к саморазвитию.

Параллельно представлениям о ландшафтах, как природно-территориальных комплексах, развивались идеи о ландшафтах, как геосистемах В.Б. Сочавой [149, 150] и др. В рамках данного подхода Д.Л. Арманд была предложена бальная система оценки, метод балансов и ряд других для изучения ландшафтов [3].

В геоэкологии рассматривают современные ландшафты, как природно-антропогенные комплексы, в пределах которого природные, антропогенные, демографические, этнические и социокультурные факторы находятся в тесном взаимодействии, образуя однородную по условиям развития, единую, неразрывную, присущую данному региону или местности систему – геоэкосоциосистему.

Формирование геоэкосоциосистем связано с организацией территории и формированием новых пространственных форм землепользования (природопользования). Б.И. Кочуров предложена схема геоэкологического ранжирования основных видов использования территории. В этой схеме территории делят на 4 крупные категории, различающиеся по характеру и степени антропогенного воздействия [76]: 1. Застроенные. 2. Возделываемые. 3. Используемые в естественном виде. 4. Неиспользуемые земли. Современное общество строится на политико-административном подходе в управлении. Административный подход в управлении предполагает разделение территории на единицы управления как по горизонтали (в пространстве), так и по вертикали - в административно-иерархической лестнице. В такой системе также целесообразно рассматривать иерархическую структуру геоэкосоциосистем, где каждому уровню управления соответствуют определенные цели организации и устройства территории, а также управляемые им административные образования. Согласно Б.И. Кочурову можно выделить четыре иерархических уровня геоэкосоциосистем (табл. 1) [76]:

Инфраструктура геоэкологических данных

Однако для полноценной реализации управления на основе геоэкологического подхода необходимо ставить задачу создания инфраструктуры геоэкологической информации. Инфраструктура геоэкологической информации необходима не только для управления, она необходима для создания рынка спроса качественной окружающей среды и, соответственно, рынка спроса для геоэкологической информации. Однако, в настоящее время, научно-исследовательские работы практически не используются при принятии решения. Это вызвано, с одной стороны, отсутствием нормативов, предполагающих использование при выполнении проектных работ сложной комплексной информации, такой как ландшафтные карты, геоэкологические карты, карты биоразнообразия и т.п. С другой стороны, не существует системы позволяющей данной информации поступить исполнителю проектных работ, а органу власти проверить использование геоэкологической информации при выполнении проекта. В качестве примера данной проблемы можно привести схему территориального планирования Липецкого района [154]. На схеме наиболее экологически опасным объектом указан известковый карьер и совершенно не учтено наличие военного и гражданского аэродрома, городской свалки и других промышленных объектов. Отсутствие доступа к кадастру ООПТ привело к тому, что указаны разные границы одних и тех же памятников природы на картах.

В Липецкой области, при участии автора, было реализовано несколько региональных информационных проектов [43, 54, 55, 58, 59, 62, 65, 66]. Ключевой особенностью проектов стало использование открытого программного обеспечения и открытых стандартов обмена информации. Этот подход позволит в дальнейшем включить эти проекты в трехмерное пространство куба информационной инфраструктуры.

Среди проектов можно выделить: Информационная система особо охраняемых природных объектов Липецкой области; Система мониторинга оборота земель сельскохозяйственного назначения на территории муниципальных районов Липецкой области для Управления имущественных и земельных отношений Липецкой области; Инвестиционно-информационная система Тербунского района Липецкой области; Историко-географическая модель развития г. Липецка.

На основании реализованных с участием автора проектов можно предложить общую схему организации информации в инфраструктуре геоэкологических данных (рис. 8), которая включает в себя [64]: базовые данные в виде баз данных кадастров, генерального плана города, пространственных данных и др; нормативно-экологические данные (ОВОС, тома ПДВ и прочее); научно-исследовательские работы, такие как анализ природно-экологического каркаса, оценка геоэкологического состояния и др. Универсальная схема взаимодействия с инфраструктурой геоэкологической информации при выполнении проектных работ подразумевает постоянный информационный обмен всех взаимосвязанных участников проекта, который может быть реализован только с помощью инфраструктуры (рис. 9). Одним из наиболее важных моментов является открытость информационного обмен исполнителя проекта с инфраструктурой геоэкологических данных. Как показывает практика создания инфраструктурных проектов в Российской Федерации, к примеру, публичной кадастровой карты, исполнители неохотно идут на создание открытого информационного обмена. Отсутствие открытого информационного обмена на стадии выполнении проекта приведет к тому, что проект будет выполнен некачественно и неверные данные поступят в инфраструктуру.

Основой поиска и доступа к информации может стать пространственный интерфейс на базе геоинформационной системы, который должен выполнять быстрый поиск необходимых сведений на указанную территорию выполнения проектных работ (рис. 10). В тоже время, пространственный интерфейс позволит при согласовании выявить неучтенную информацию. Данные операции проводятся на основе анализа наложения области проекта на пространственные метаданные.

Одной из проблем создания инфраструктуры геоэкологических данных является большой объем не цифровых материалов (научная литература, архивы организаций и др.). Учет этой информации должен идти с помощью метаданных, и в этом отношении большое значение приобретают электронные каталоги библиотек и внесение в карточки библиотечных ресурсов пространственных метаданных. Пространственные метаданные могут быть представлены в нескольких формах: указание или наименование на географический объект, перечень координат, пространственные данные точечные, линейные или площадные. Рисунок 10 – Схема доступа к инфраструктуре геоэкологических данных

Уровни включения информации в инфраструктуру различаются по доступности: публичная и ограниченная к доступу и по полноте: метаданные, описательная информация, карты и модели (табл. 3) [64].

Следует отметить, что публичная информация не обязательно является бесплатной при коммерческом использовании, в том числе при выполнении проектных работ. Инфраструктура геоэкологической информации предоставляет доступ к метаданным. Исполнитель проекта после принятия решения об использовании информации обращается к ее владельцу с целью заключения договора и авторских отчислений. Таким образом, можно создать рынок спроса геоэкологической информации. Создание рынка спроса на геоэкологическую информацию позволит стимулировать выполнение научных исследований и побудить самих исследователей к информационному взаимодействию с инфраструктурой,

Историко-географическая модель развития г. Липецка

Следует отметить, что процесс построения модели не только итерационен, но и инерционен. В результате получения новых данных, возможен возврат к анализу источников, полученных ранее, для их уточнения. Разработка историко-географической модели г. Липецка стартовала в 2003 году, когда первично были обработаны и внесены планы г. Липецка XVIII и XIX вв. В 2007 году благодаря получению части немецких аэрофотоснимков времен Великой Отечественной войны удалось уточнить привязку городских планов XVIII и XIX вв (т.е. был выполнен ретроспективный анализ). В 2011 году были проанализированы все источники еще раз, и историко-географическая модель была переработана с учетом многофакторного анализа различных источников.

Таким образом, наиболее удачным, следует признать методику построения таких моделей в основе, которой лежит ретроспективный анализ от современных источников к историческим источникам. Под ретроспективным анализом в данном аспекте понимается способ уточнения местоположения исторических данных с помощью других менее старых исторических данных. Это позволяет добиться наиболее точного результата в аналитических данных, получаемых с помощью модели, по сравнению с традиционным способом, когда местоположение исторических данных устанавливается по отношению к современным данным. Отсутствие «связующих звеньев» – промежуточных данных значительно снижает точность определения местоположения исторических данных.

В качестве связующих звеньев для специальных и топографических карт выступили данные карты: 1. Топографическая карта ГШ Красной Армии, масштаб 1:100000, 1941 год. 2. «Специальная карта Европейской России», в 1 дюйме 10 верст, 1915 год. 3. «Топографический межевой атлас Тамбовской губернии. Ряд VII. Лист 2», в 1 дюйме 2 версты, 1862 год. Топографические карты генштаба КА имеют высокую геометрическую точность. Карты выполнены в системе координат близкой к Пулково-42, которая позднее была принята в качестве государственной системы координат. Для построения карт использован эллипсоид Красовского и проекция Гаусса-Крюгера. В качестве начального меридиана выступает гринвичский меридиан. Однако математическая основа несколько отличается. Линии прямоугольной сетки оси X совпадают, но линии оси Y смещены. Привязка карты выполнялась по нескольким опорным точкам (4-5 точек) методом трансформации полинома 1-го порядка. В качестве опорных точек были выбраны характерные объекты - перекрестки населенных пунктов, церкви, мосты. Надо отметить, что благодаря высокой геометрической точности съемка 1940 использовалась, как основа для карт 80-х годов, которые в свою очередь служили основой для карт 90-х годов и современных карт.

Специальная карта Европейской России, использованная в модели, издана в 1915 году, но сама съемка относится к 1869 году. Эта карта создавалась под руководством генерала Ивана Афанасьевича Стрельбицкого. В ней используется коническая проекция Гаусса (долгота среднего меридиана 10 к востоку от Пулкова). Карта разрабатывалась военным ведомством. На основе этой карты было выполнено «Исчисление поверхности Российской империи». Карта имеет высокую геометрическую точность, к примеру, ветка железной дороги совпадает с современной дорогой. В качестве опорных точек были выбраны характерные объекты -перекрестки населенных пунктов и церкви (4 точки). Привязка карты выполнялась методом трансформации полинома 1-го порядка.

Топографический межевой атлас Тамбовской губернии был издан в 1862 году. Карты данного атласа часто называют «картами Менде». По инструкции, составленной в Русском географическом обществе под руководством академика В.Я. Струве, проводились съемки под руководство генерала Александра Ивановича Менде. Карты отличаются высокой полнотой содержания и отличным качеством печати. На карте даны не только поземельные границы, но и границы участков леса разной бонитировки. Привязка карты выполнялась по нескольким опорным точкам (12-14 точек) методом трансформации сплайн. В качестве опорных точек были выбраны характерные объекты - перекрестки населенных пунктов, церкви, места слияния рек и ручьев.

Люфтваффе достаточно регулярно и видимо на основании определенных планов. Съемка выполнялась с разных высот и разным фотооборудованием в видимом спектре. Итоговые панхроматические фотографии, как правило, получались достаточно высокого качества иногда с некоторыми искажениями по краям. Так как ортотрансформация снимков не выполнялась, то для привязки изображения необходимо использовать достаточно большое количество опорных точек (20-50 точек). В качестве опорных точек были выбраны характерные объекты - перекрестки улиц и дорог, исторические здания, церкви, места слияния рек и ручьев.

План города Липецка 1847 года не имеет выходных данных, однако видно, что он состоял из нескольких фрагментов. План имеет достаточно высокую геометрическую точность. На плане отмечена застройка в виде отдельных участков и планируемые кварталы. В качестве опорных точек при привязке плана были выбраны характерные объекты - перекрестки улиц и дорог, исторические здания, церкви, места слияния рек и ручьев. Привязка карты выполнялась по нескольким опорным точкам (11 точек) методом трансформации сплайн.

«План Тамбовского наместничества городу Липецку» содержит границы проектируемых кварталов, поверх которых нанесена сетка кварталов существующей застройки. План застройки принятый в 1789 году определил застройку города не только в XIX веке, но и современную застройку в центре города. В качестве опорных точек при привязке плана были выбраны характерные объекты (в том числе планируемые) -перекрестки улиц, исторические здания, церкви. Привязка карты выполнялась по нескольким опорным точкам (4 точки) методом трансформации полинома 1-го порядка.

Процессы самоорганизации городской инфраструктуры и их взаимосвязь с геоэкологическим состоянием города

В качестве модельных были выбраны два города – Липецк и Симферополь [60]. Симферополь использовался для проверки теоретических положений, лежащих в основе модели самоорганизации городской инфраструктуры. Планировочная структура городов, история развития, градообразующие предприятия и функции Липецка и Симферополя отличаются. Можно выделить лишь несколько основных общих черт в данных городах: 1) Липецк и Симферополь являются городами одного административного ранга – областными центрами с сопоставимой численностью населения, 2) имеется исторический центр города, несовпадающий с геометрическим или демографическим центром. Основываясь на вышеуказанных положениях теории Кристаллера, были выделены торговые узлы – центральные места для внутригородского пространства. Под торговыми узлами подразумеваются крупные рынки, рынки и расположенные рядом несколько предприятий сферы услуг и торговли, концентрация предприятий сферы услуг и торговли на небольшом пространстве. Торговые узлы были соединены транспортными ребрами – прямыми отрезками, в тех случаях, когда имеются городские улицы, непосредственно соединяющие торговые узлы.

Согласно Кристаллеру [170], торговые узлы будут стремиться к образованию треугольной сети, так как совокупность треугольников укладывается теснее. Возможно образование n-угольной рыночной зоны с торговым узлом в центре. При этом расстояния между торговыми узлами будут находиться в некоторых жестких пределах. Расстояния между торговыми узлами разного ранга будут меньшими или большими (влияние внутригородской системы расселения и ранга). Анализ получившихся моделей самоорганизации городов (рис. 36 – 37) позволяет утверждать о возможности объяснения формирования инфраструктуры с позиции теории центральных мест. Несмотря на разницу в городах, их торговая инфраструктура развивается на основе одинаковых закономерностей. Особо обращает внимание равносторонние треугольники, образованные вокруг исторических центров городов.

Беря в отдельности каждый торговый узел, можно объяснить формирование его в данной точке пространства, не прибегая к вышеуказанным положениям. Однако сопоставляя рисунок расположения торговых узлов в достаточно разных городах, анализируя его совместно с планировочной структурой, можно прийти к выводу, что наиболее логичным выглядит объяснение с позиции теории центральных мест. К примеру, транспортные ребра, представленные в модели прямыми отрезками, в реальности являются достаточно извилистой улицей или улицами. Тем не менее, большинство транспортных ребер укладывается в пределы 1-2 км.

Некоторые торговые узлы занимают центральное положение, соответствующее центру шестиугольника. Это Центральный рынок в г. Липецке и Центральный и Куйбышевский рынок в г. Симферополе. Эти центральные торговые узлы являются наиболее привлекательными с торговой точки зрения и фактически расположены в том месте, которое можно назвать современным центром города. Они, как правило, привлекают не только местных клиентов, но и клиентов из других частей города и из других населенных пунктов.

Инфраструктура торговли оказывает влияние практически на все стороны функционирования города [60]. Торговые узлы и соединяющие их транспортные ребра во многом определяют развитие планировочной структуры. В тоже время они могут выступать индикаторами для прогноза развития городского пространства. Неудачное расположение торговых узлов приводит к созданию неблагоприятных транспортных, экологических и социальных ситуаций.

На основе анализа существующих проблем, модель самоорганизации городской инфраструктуры позволяет конкретизировать основные требования к улицам, играющем роль транспортных ребер: 1. Улицы, играющие роль транспортных ребер должны иметь пропускную способность в 6-8 полос движения, с выделенной полосой для публичного транспорта. 2. Перекрестки транспортных ребер могут иметь гармонично интегрированные подземные переходы. 3. Перекрестки центральных торговых узлов могут иметь транспортные развязки в виде подземных транзитных коридоров. 131 4. Дорожное полотно должно отделяться газоном с древесной растительностью от тротуара, для защиты от шума и выхлопов. 5. Тротуар должен иметь ширину от 10 метров и велосипедные дорожки. 6. Вдоль транспортного ребра должно располагаться несколько небольших скверов. Эти требования позволять создать внутренний природно экологический каркас города, создающий благоприятную экологическую среду и имеющий достаточную транспортную мобильность для населения [60]. Можно представить подобную организацию на идеализированной схеме (рис. 38).

В реальности ситуация оказывается достаточно далека от идеала (рис. 39). Планировочная структура осложняется естественными (рельеф местности, гидрографическая сеть и т.д.) и историческими факторами формирования.

Рисунок 39 – Существующая и модельная схема транспортных путей в центральной части г. Липецка (масштаб 1:25000)

Улицы, выступающие транспортными ребрами, часто дублируются. Это связано с тем, что основная улица, призванная быть транспортным ребром не справляется с транспортным потоком, который планировочным решением или под воздействием самоорганизации, перенаправляется на параллельные улицы. Таким образом неблагоприятная экологическая ситуация создается вместо одной улицы на двух. К примеру, в г. Липецке и г. Симферополь решили разделить транспортный поток по направлениям с помощью улицы-дублера, для увеличения транспортной мобильности. Это не решило транспортную проблему (пробки являются следствием затора в узких местах, которыми в данном случае являются торговые узлы), зато создало неблагоприятный экологический фон на улице-дублере [61].

Для более полного анализа городской инфраструктуры была проведена оценка уровня социальных услуг (рис. 40). В ходе оценки использовались параметры удаленности от остановок общественного транспорта, детских садов, школ, больниц и поликлиник. Дополнительным учитываемым параметром была удаленность от центральных торговых узлов.

Совмещенный анализ оценки геоэкологического состояния и оценки уровня доступности социальных услуг (рис. 41) служит подтверждением их взаимосвязи. Фактически город расплачивается за повышение уровня социальных услуг ухудшением геоэкологического состояния.

Главной ошибкой современных городских властей является борьба с последствиями, а не с причиной. Основой формирования планировочного каркаса города должна стать модель, учитывающая самоорганизацию и направляющая ее