Применение разновременных данных дистанционного зондирования для изучения динамики структуры жилищного фонда в моногородах России

Целью работы является изучение пространственных изменений жилищного фонда на основе анализа разновременных космических снимков на примере шахтёрских моногородов России. С помощью космических снимков отмечаются внешние изменения в структуре города (разрастание или сокращение площади застройки), а с использованием полевых наблюдений, привлечением данных статистики – изменения во внутренней структуре.
Несмотря на то, что изучение данного явления производится в течение относительно продолжительного времени (около 30 лет) (Гунько и др., 2020), количество исследований остается немногочисленным. Число картографических материалов, которые наглядно могут показать динамику площадей жилищной застройки, также невелико.
В качестве объектов исследования были выбраны шесть бывших шахтёрских моногородов России, которые испытывают городское сжатие – явление депопуляции с сопутствующим опустением жилых зданий.
Для работ по изучению городской застройки были использованы разновременные снимки сверхвысокого пространственного разрешения. Снимки были подобраны так, чтобы выявить различия в структуре фонда жилых зданий за последние 30 лет. Набор снимков был получен при содействии института географии РАН (Keyhole, OrbView-3) и центра коллективного пользования «Геопортал» (Pleiades 1-B, Spot-6,7).
В ходе работы была проведена векторизация объектов жилищного фонда на разные годы. Вспомогательными материалами послужили данные OpenStreetMap, генеральных планов населенных пунктов, данные кадастра и статистические данные фонда содействия жилищно-коммунального хозяйства. На основе сравнения соседних по датам снимков были отмечены снесенные и построенные здания, а также проведена автоматическая регионизация районов сноса и новой застройки. Также на основе классификации с обучением каждого снимка выделена жилая зона на каждый год. Анализ площади застройки, сноса, строительства и рисунок размещения снесенных и заброшенных зданий позволил судить о характере городского сжатия в городах.
Для картографирования исследуемого явления на основе данных дистанционного зондирования были изучены работы специалистов в области урбанистики и социальной географии. Так, например, на основе сравнения векторизованных основ на разные годы на карте был визуализирован показатель времени сноса жилых зданий и площади селитебной зоны (Gunko et al., 2021).
Для верификации полученных результатов было проведено полевое исследование трех населенных пунктов: Кировск (Мурманская обл.), Дальнегорск, Кимовск. В ходе полевых работ были проверено, насколько верно было проведено отнесение жилищного фонда в категорию заброшенного или снесенного жилья, изучено функциональное зонирование города.
В результате анализа разновременных спутниковых снимков объектов исследования и составленных по ним картографическим материалам можно сделать следующие выводы:
• Общей особенностью структуры жилищного фонда шахтёрских моногородов является, во-первых, городское сжатие территорий вокруг «ядер» урбанизации, а, во-вторых, смещение во времени данных «ядер» от мест разработок полезных ископаемых к центрам городов, в которых сосредоточена инфраструктура;
• Для изучаемых моногородов характерными рисунками городского сжатия стали кольцевой и очаговый. Первый тип рисунка возникает по периферии единого центра населенного пункта, второй — вокруг локальных городских центров. Данные рисунки размещения зон сноса и застройки хорошо различимы при сравнении ряда спутниковых снимков на единую территорию города;
• Использование разновременных снимков для изучения динамики жилищной структуры моногородов лучшим образом подходит для населенных пунктов на равнинной местности, так как для них характерны активные количественные изменения жилищного фонда и площади жилой застройки. Такие изменения хорошо различимы на материалах дистанционного зондирования;
• Для изучения динамики жилищной структуры моногородов, расположенных в горной местности, данные дистанционного зондирования целесообразно использовать совместно с данными статистики жилищного фонда и полевыми исследованиями. Данная особенность связана со сложностью экстенсивного развития жилой зоны и спецификой застройки в данных городах.
Авторы выражают благодарность Центру коллективного пользования «Геопортал», а также лично заместителю генерального директора ООО «ИТЦ СКАНЭКС» Зимину Михаилу Викторовичу за предоставленные данные космической съёмки.