Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ ЗЕМЕЛЬНОГО ФОНДА ЧУЙСКОЙ ОБЛАСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ

Тотубаева Н.Э. 1 Максатбекова А.М. 1
1 Кыргызско-Турецкий университет «Манас»
Масштабные изменения ландшафта Чуйского региона и в особенности высокий темп урбанизации г. Бишкека, а также застройки, рост промышленного и сельского хозяйства приводят к изменению систем и циклов, основанных на функционировании экосистем. Эти перемены являются сильной и потенциально серьезной угрозой окружающей среде, а также очень негативно влияют на состояние земельных ресурсов. Чтобы эффективно защитить земельные ресурсы и рационально управлять ими, необходимо иметь точные и достоверные данные о сегодняшнем состоянии земельного ресурса и намеченных тенденциях, включая их использование, владение и их деградацию, а также включать их в геоинформационные системы ГИС, которые легкодоступны для их использования. Актуальность продовольственных проблем в стране обусловлена ограничением условий формирования продовольственных ресурсов растущему населению. Для этого требуется усилить контроль сохранения природных ресурсов, удвоить их научное исследование и найти инновационные пути решения создавшихся проблем. Актуальная задача специалистов широкого круга – обеспечить население жильем, продовольствием, при этом сохранить природные экосистемы. Задача очень сложная, но вполне разрешимая. Для этого требуется консолидация сил ученых широкого круга. Нами изучена динамика земельных ресурсов Чуйского региона, как одного из наиболее подверженных урбанизации регионов. Использовав программный комплекс ArcGIS и архив спутниковых данных, провели дистанционное зондирование, оценку земель сельскохозяйственного назначения и произвели расчет площадей. С помощью собранных данных, методом симуляции данных произвели статистические и предсказанные значения изменений земельных ресурсов до 2060 г., где видно значительное уменьшение площадей земель сельскохозяйственного назначения. Для сохранения этих земель необходимо разработать систему рационального использования, создать единый реестр почвенных ресурсов, используя широкие возможности ГИС-технологий.
земельные ресурсы
земельный фонд
экологическое состояние
геоинформационная система
геоинформационные технологии
1. Волков С.Н., Комов Н.В., Хлыстун В.Н. Как достичь эффективного управления земельными ресурсами в Российской Федерации // Международный сельскохозяйственный журнал. 2015. № 3. С. 3–7.
2. Khamidov F.R. Agricultural sciences. The role of land management in organization of rational use and protection of land resources. 2017. P. 124–127.
3. Armin M., Mohammad M., Kheybari V.G. Study and forecast land use ways and ground cover changes in the Yasuja suburb (Kohgiluye and Boyerakhmed province, Iran). 2020. P. 40–49.
4. Тесленок С.А., Тесленок К.С. Технологии ГИС и ДЗЗ в управлении ресурсами и природопользованием АПК. Проблемы и перспективы развития агропромышленного производства. 2014. C. 166–181.
5. Тесленок С.А., Чендырев А.А., Тесленок К.С. 3D моделирование рельефа Республики. Геоинформационное картографирование в регионах России. 2013. C. 161–166.
6. Daniel A.M., Ayobami T. Salami Application of remote sensing and GIS inland use/land cover mapping and change detection in a part of south western Nigeria. 2007. P. 99–108.
7. Бекенов С.С. Продовольственная безопасность в условиях трансформационной экономики (на примере кыргызской республики). 2005. C. 2–10.
8. Национальный статистический комитет Кыргызской Республики, ГПИ «Кыргызгипрозем» ГП. 2016-2020 Статистический ежегодник. 2021. С. 240-261.
9. Государственное агентство по земельным ресурсам при Правительстве Кыргызской республики. Пахотные земли Чуйской области. [Электронный ресурс]. URL: http://www.gosreg.kg/ (дата обращения: 30.05.2022).
10. Агеева А.Б. Проблемы сельскохозяйственного землепользования в иностранных государствах // Актуальные проблемы экономики, социологии и права. 2018. № 4. С. 8-12.
11. Геоинформационные системы и технологии. GIStechniK. Всё о ГИС и их применении. [Электронный ресурс]. URL: http://www.gistechnik.ru/index.php/ru/geoinformatsionnye-tekhnologii-2 (дата обращения: 30.05.2022).

Повышение осведомленности о земельных ресурсах и лучшее понимание экологических и социальных вопросов, связанных с землепользованием, повышает осведомленность политиков, государственных служащих и отдельных граждан о необходимости рационального использования земельных ресурсов. Земля рассматривается не только как вид ресурса, который можно осваивать и использовать в хозяйственных целях, но и как национальное достояние, которое необходимо сохранить и приумножить на благо нынешнего и будущих поколений. Это важная составляющая политической, социальной и культурной жизни и экологического баланса в мире [1]. Защита природных ресурсов планеты является одной из важнейших обязанностей человечества. Земельные ресурсы – это природные ресурсы, без которых невозможна жизнь человека. Специфика земельного ресурса определяется совокупностью особенностей ландшафта, почвы и другой природной среды [2]. Методологические проблемы были рассмотрены в трудах экономистов П. Лукина и П.С. Огулдина. Среди ученых Кыргызской Республики проблему обеспечения продуктами питания затрагивали А.У. Орузбаев, Т.К. Койчуев, Н.Х. Кумсков, А.А. Апышев, Ж.М. Батырканов и др. в изучении возможностей сельского хозяйства в Кыргызстане. Выявление наиболее продуктивных и перспективных направлений развития сельскохозяйственного производства основывается на оценке природного потенциала и эколого-экономической эффективности его использования. Поиск положительных вариантов и сценариев рационального использования земельных ресурсов должен осуществляться с учетом изучения всех важных аспектов управления. Высочайшая эффективность и надежность в решении возникающих социальных, экономических и экологических проблем возможны только при широком использовании технологий геоинформационных систем (ГИС), геоинформационного картографирования и моделирования, а также современных методов [3]. Система геоинформации является информационной системой, которая обеспечивает сбор, хранения, обработки, доступа, представления и распространения согласованной географической информации в пространстве [4]. ГИС содержит информацию о пространственных объектах в виде их цифрового представления (векторного, растрового, квадратометрического и т.п.) [5]. Столь широкое использование геоинформационных систем обусловлено их высокой эффективностью и результатами комплексного анализа, которые невозможно получить простым анализом традиционных картографических материалов или табличных данных [6]. Кыргызская Республика является аграрной страной, в которой более 60 % жителей проживает в сельской местности, где уровень бедности значительно выше, чем в городах, и зависит от сельскохозяйственного производства. Показатели сельского хозяйства сильно повлияли на экономические показатели, а сельское хозяйство обеспечило значительную часть в ВП [7].

Однако в последние несколько лет сельские хозяйства Кыргызской Республики теряют своё место в национальном экономическом обороте. В 2004 г. доля сельских хозяйств в ВВП составляла 36 %, в 2019 г. она сократилась до 12,1 % [8]. В стране 1,3 млн га пашни, что составляет всего 7 % от общей площади страны. Орошается более 70 % пахотных земель. Орошаемые земли обеспечивают более 90 % производства сельскохозяйственной продукции и являются стратегическим природным ресурсом Кыргызстана [9]. В последние годы население Бишкека, столицы Кыргызстана, растет, но это увеличение связано с изменениями в земельном фонде Чуйской области. Одновременно с увеличением площади обрабатываемых земель и пастбищ происходят процессы их деградации. Деградация сельскохозяйственных земель происходит и из-за расширения территорий городских и сельских поселений [10]. Цель работы – проанализировать количественный и качественный состав этих изменений, проанализировать, насколько изменения земельного фонда отвечают целям устойчивого развития страны, с использованием ГИС-технологий. Создание эффективной мониторинговой системы на базе ГИС позволяет решать задачи своевременной оценки, прогноза и разработки решений, направленных на устранение и предупреждение негативных процессов в почве [11].

Материалы и методы исследования

Объект наших исследований, Чуйская область расположена в северной части Кыргызстана. Она занимает 10 % территории Кыргызской Республики. Общая площадь района составляет 20,2 тыс. м2. Административный центр – г. Бишкек; столица Кыргызстана расположена в центре Чуйской области. В состав Чуйской области входят 8 районов, а также 7 городов (один город областного значения – Токмок и 6 городов районного значения – Кара-Балта, Шопоков, Кант, Кемин, Орловка, Каинды), один городской поселок и 105 сельских округов. Весомое пространство в экономике ареала занимает сельское хозяйство с разной формой принадлежности: муниципальные хозяйства, акционерные общества, кооперативы, агрофирмы, корпоративные деревенские объединения и личные фирмы [8].

Информационной базой исследования являются материалы национального статистического комитета Кыргызской Республики, ГПИ «Кыргызгипрозем» ГП. Спутниковые материалы, использованные в нашем исследовании, взяты из навигационной программы SAS.Планета, Google Earth, базовая спутниковая карта ArcMap.

missing image file

Рис. 1. Карта административной единицы Чуйского района, показанная в программе ArcMap, и атрибутивная таблица

missing image file

Рис. 2. Сравнительная карта Бишкека 2000–2020 гг., показанная в Google Earth

С помощью спутниковых материалов оценено положение землепользования и земного покрова. Основная геоинформационная программа, использованная в нашем исследовании – ArcMap. В ArcMap вручную произведена оцифровка изучаемой местности (рис. 1). На базе данных построены тематические атрибутированные таблицы. Результаты данных экспортированы в программу Excel, и произведено прогнозирование их последующих изменений.

Результаты исследования и их обсуждение

Рассмотрены изменения в землепользовании за два периода времени 2000–2020 гг. На основе оценки положения земного покрова изучаемой территории и оцифровки местности выявлены уязвимые участки, подвергшиеся урбанизации и деградации земель сельскохозяйственного назначения. Данные нашего исследования показывают, что естественные ландшафты вблизи г. Бишкека, в особенности пахотные земли Сокулукского и Аламединского районов, подверглись застройке новыми населенными пунктами без соответствия нормам градостроительства. Район исследования оцифрован методом дистанционного зондирования в программе ArcMaр. Далее оцифрованный слой был конвертирован в программу Google Earth. Далее по спутниковым снимкам создана сравнительная карта ситуации в Бишкеке (рис. 2).

Для оценки ущерба в ArcMap вручную оцифрованы все населенные пункты, образовавщиеся после 2000 г. (рис. 3) и участки новых формирующихся жилых районов с 2018 г. (рис. 4).

Создана атрибутивная таблица и рассчитана площадь каждого населенного пункта (табл. 1). Таким образом, площадь населенных пунктов представляет собой площадь утраченных сельскохозяйственных угодий.

Выполнен прогноз изменения сельскохозяйственных земель Аламединского, Сокулукского районов по категориям на основе статистических данных, взятых в ГПИ «Кыргызгипрозем» ГП [8], зависимостью от времени в Excel (табл. 2). Excel создает статистические и предсказанные значения. Если использовать формулу для составления прогноза, то возвращается таблица статистических и прогнозируемых данных и диаграмм. Прогноз предсказывает будущие показатели на основе существующих данных в зависимости от времени и на алгоритме экспоненциальной сглаживания (ETS) версии ААА (рис. 5).

missing image file

Рис. 3. Карта новых жилых районов на окраине г. Бишкека, образовавшихся после 2000-х гг., и атрибутированная таблица

missing image file

Рис. 4. Карта новых жилых районов на окраине г. Бишкека, образовавшихся после 2018–2020 гг.

Таблица 1

Сводка площадей и названия районов, застроенных после 2000-х гг.

Сокулукский район

Площадь (га)

Аламендинский район

Площадь (га)

Всего (га)

Военный городок

187,786

Алтын Казык 2

34,859004

 

Ак Ордо 1

515,402

Алтын Казык 1

182,9783

 

Алтын Ордо 2

35,47066

Калыс Ордо

464,6707

 

Ала Тоо

258,6648

Умут

110,4989

 

Военно-Антоновка 2

123,2918

Пригородное

75,87355

 

Военно-Антоновка1

473,8915

Биримдик

122,8898

 

Военно-Антоновка 3

207,6596

Кок Жар

270,1744

 

Селекционное 2

50,55087

Кок Жар 1

71,30191

 

Селекционное 1

39,69705

Кок Жар 2

53,85985

 

Калтар

21,49912

Кок Жар 3

80,78391

 

Плодовое

5,713838

Кок Жар 4

213,4711

 

Кашка Баш

73,03663

Алтын Ордо 1

92,17364

 

Орок

163,969

Браво

39,63586

 

Шалта

44,08369

Ордо

13,07132

 

Ак Ордо 2

1124,732

Асанбай

462,4597

 
   

Оскон Ордо

159,181

 
   

Рухий Мурас 1

202,92077

 
 

3325,448558

 

2517,708714

5976,252272

Таблица 2

Прогнозирование изменения сельскохозяйственных земель (га) Аламединского, Сокулукского районов по категориям

Аламединский район

Период

Пашни

Мн. насаждения

Сенокосы

Пастбища

1985

36558

3637

2045

58083

1995

36459

2546

2129

50971

2018

33453

1548

2688

43313

2020

33414

1340

2707

41951

2030

32409

742

2911

37675

2040

31405

144

3114

33399

2050

30400

-455

3317

29123

2060

29395

-1053

3520

24846

Сокулукский район

Период

Пашни

Мн. насаждения

Сенокосы

Пастбища

1985

78685

2226

5310

142487

1995

80697

1445

4079

93227

2018

78755

614

4079

54351

2020

79112

465

3853

45018

2030

78982

-2

3544

20017

2040

78853

-468

3236

-4984

2050

78723

-935

2928

-29985

2060

78593

-1400

2620

-54986

missing image file

Рис. 5. Прогнозирование изменения сельскохозяйственных земель Аламединского, Сокулукского районов

Заключение

Наши исследования показали, что земли сельскохозяйственного назначения Чуйского региона быстрыми темпами преобразуются в урболандшафты. Проведенные расчеты показали, что площадь г. Бишкека за последние 20 лет увеличилась на 5976 га и в большей степени за счет трансформации сельскохозяйственных угодий. Кроме этого, преобразованные ландшафты застроены стихийно, без соблюдения санитарно-эпидемиологических, градостроительных и многих других норм и требований. Используя принцип рационального использования земельных и иных природных ресурсов и планируя в среднем возведение 6–7-этажных зданий, можно было сократить площадь застроенных земель в 6 раз. Такими темпами нерационального использования земельных ресурсов к 2040 г. площадь сельского хозяйства значительно сократится и к 2060 г. станет критической. Как известно, сельскохозяйственные земли являются основой продовольственной безопасности и сферой повышения качества жизни населения государства. Для предотвращения экологических, экономических и социальных проблем с большой эффективностью и достоверностью, поможет использование возможностей геоинформационных систем, оперативность и точность данных позволяет качественно проводить планирование и рациональное использование главного богатства – земельных ресурсов.


Библиографическая ссылка

Тотубаева Н.Э., Максатбекова А.М. АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЯ ЗЕМЕЛЬНОГО ФОНДА ЧУЙСКОЙ ОБЛАСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ // Успехи современного естествознания. – 2022. – № 6. – С. 96-102;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37847 (дата обращения: 18.07.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674