Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

РЕЙТИНГ ДРЕВОСТОЕВ И КУСТАРНИКОВ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ ПО ЛУЧШЕМУ КАДАСТРОВОМУ КВАРТАЛУ

Кудряшова А.И. 1 Мазуркин П.М. 1
1 ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет»
В любой городской среде классификации ООН классов почвенного покрова соответствуют три элемента растительного покрова: газоны, древесные насаждения (древостои) и кустарник обычный. Для выявления статистических закономерностей одновременно по древостоям и кустарникам было принято известное в нашей стране функциональное зонирование городской застройки. Картографическими измерениями в ГИС «Карта 2011» на примере г. Йошкар-Олы была выделена «Зона застройки многоэтажными жилыми домами». Рассмотрены параметры древостоев и кустарников: площадь и периметр, коэффициенты абсолютной и относительной формы. Получены двухчленные уравнения ранговых распределений у обоих типов растительности, проведен рейтинг и выбран лучший элемент растительности среди древостоев и кустарников по экологическим условиям.
город
кадастровые кварталы
древостои и кустарники
распределения
закономерности
рейтинг
лучший элемент растительности
1. Кудряшова А.И. Рейтинг земель Тульской области по районам // Опыт прошлого – взгляд в будущее: материалы 4-й Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов. – Тула: ТулГУ, 2014. – C. 376–381.
2. Мазуркин П.М., Кудряшова А.И. Динамика онтогенеза листьев дерева. – Йошкар-Ола: ПГТУ, 2015. – 172 с.
3. Мазуркин П.М., Кудряшова А.И. Закономерности онтогенеза листьев деревьев. Динамика роста листьев липы и березы в чистой и загрязненной автомобильными выхлопами городской среде. – Германия: LAB LAMBERT Academic Publishing, 2015. – 100 с. ISBN 978-3-659-68893-2.
4. Мазуркин П.М., Кудряшова А.И., Фадеев А.Н. Закономерности распределения кадастровых участков города Йошкар-Ола // Труды Поволжского ГТУ. Сер.: Технологическая. Вып. 3. – Йошкар-Ола: ПГТУ, 2015. – С. 259–263.
5. Мазуркин П.М., Кудряшова А.И., Фадеев А.Н. Закономерности распределения кадастровых кварталов в общественно-деловой зоне города // Управление территорией: современные подходы и методы: матер. междунар. научно-практ. конф. – Пенза: ПГУАС, 2015. – С. 58–62.
6. Мазуркин П.М., Кудряшова А.И., Фадеев А.Н. Вейвлет-анализ распределений центров кадастровых кварталов города // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. – 2015. – № 8. – С. 61–70.

По классификации ООН [7] среди 11 классов почвенного покрова первые три составляют: травяной покров, древесно-кустарниковая растительность и леса. В городе им соответствуют три элемента растительного покрова: газоны, древесные насаждения (древостои) и кустарник обычный. В городе Йошкар-Оле чистых газонов почти не оказалось, поэтому большинство земельных участков на кадастровых кварталах имеют растительность в виде древостоев и кустарников.

Для примера статистического моделирования [1–6] на лучшем по экологическим условиям кадастровом квартале 0703003 (№ 21) были рассмотрены элементы растительного покрова (древостои и кустарники вместе). Фрагмент исходных данных по общему количеству 222 элементов показан в табл. 1.

Таблица 1

Параметры элементов растительности лучшего кадастрового квартала в зоне многоэтажных жилых домов с ранговыми местами

№ п/п

Параметры растительности

Параметр формы элементов РП

RP

P, м

RS

S, м2

Ras

s, м

R?

?, %

1

14

202,4

14

1076,5

28

5,32

204

2,6268

2

23

148,5

18

905,8

12

6,10

150

4,1065

3

60

107,8

78

304,0

130

2,82

205

2,6154

220

218

18,1

218

19,9

217

1,10

73

6,0910

221

221

11,1

221

7,9

221

0,71

56

6,3924

222

209

24,8

211

36,5

210

1,47

78

5,9588

Параметры растительного покрова по сумме элементов имеют одинаковый вектор «лучше > хуже» предпорядка предпочтительности (стрелка ^ означает вектор ориентации: чем больше, тем лучше):

P^ – периметр всех элементов растительного покрова на одном квартале, м;

S^ – площадь земельных участков на лучшем кадастровом квартале под элементами растительного покрова (древостои + кустарники), м2;

s^ – коэффициент абсолютной формы kudryash01.wmf всех элементов древостоев и кустарников, расположенных на одном лучшем кадастровом квартале;

?^ – коэффициент относительной формы kudryash02.wmf.

Ранговые распределения. Вектор предпорядка предпочтительности «лучше > хуже» у всех пяти факторов одинаков: чем больше, тем лучше.

На рис. 1 показаны ранговые распределения по четырем параметрам.

По четырем параметрам элементов растительности (древостои и кустарники) получены уравнения ранговых распределений, расставленные по убыванию адекватности:

kudryash03.wmf (1)

kudryash04.wmf (2)

kudryash05.wmf (3)

kudryash06.wmf (4)

Наиболее точно получается коэффициент относительной формы, а с наибольшей погрешностью измеряется периметр элементов растительного покрова. При этом все закономерности соответствуют экспоненциальному закону гибели.

pic_67.wmf

pic_68.wmf

1) коэффициент относительной формы

2) коэффициент абсолютной формы

pic_69.wmf

pic_70.wmf

3) площадь древостоев

4) периметр древостоев

Рис. 1. Ранговые распределения элементов РП на лучшем кадастровом квартале

pic_71.wmf pic_72.wmf

Рис. 2. Графики рейтинга элементов РП лучшего кадастрового квартала

Рейтинг среди 222 элементов РП дается (рис. 2) формулой

kudryash07.wmf (5)

Уравнение (5) соответствует экспоненциальному закону роста. При этом остатки показывают сильные изменения по концам статистического ряда. Это означает, что нужно обратить внимание на первый и последний элемент растительного покрова.

Рейтинг факторов по рангам. Без статистического моделирования можно выявить значимость каждого из четырех факторов, а также определить рейтинг среди 222 элементов растительного покрова.

Для этого из данных табл. 1 принимаем только ранги параметров и поставим их в табл. 2. После просуммируем все ранги по четырем столбцам и запишем как сумму рангов kudryash08.wmf. Далее проводим ранжирование по местам.

Из данных табл. 2 видно, что с экологических позиций лучшим элементом растительного покрова стал земельный участок № 203. Его необходимо тщательно обследовать геодезическими методами измерений. Это позволит также оценить максимальную погрешность картографических измерений в ГИС «Карта 2011».

Далее проводим суммирование по всем 222 строкам и получаем рейтинг среди четырех факторов. Как показатель на первом месте оказался коэффициент абсолютной формы, на втором месте располагается периметр земельного участка.

Далее выполним факторный анализ лучшего квартала по растительности. Он предполагает, кроме ранговых распределений, выявление закономерностей так называемых бинарных отношений между четырьмя выделенными факторами.

Исходные данные. Фрагмент исходных данных приведен в табл. 3.

Таблица 2

Ранговые распределения параметров участков растительности на лучшем кадастровом квартале зоны многоэтажных жилых домов города Йошкар-Олы

№ п/п

RP

RS

Ras

R?

kudryash09.wmf

1

14

14

28

204

260

33

2

23

18

12

150

203

8

3

60

78

130

205

473

127

203

15

9

5

138

167

1

220

218

218

217

73

726

217

221

221

221

221

56

719

214

222

209

211

210

78

708

211

kudryash10.wmf

24513

24527

24488

24531

98059

Iy

2

3

1

4

Таблица 3

Параметры растительности на лучшем кадастровом квартале

№ п/п

Параметры РП

Форма элементов

P, м

S, м2

s, м

?, %

1

202,4

1076,5

5,32

2,6268

2

148,5

905,8

6,10

4,1065

3

107,8

304,0

2,82

2,6154

220

18,1

19,9

1,10

6,0910

221

11,1

7,9

0,71

6,3924

222

24,8

36,5

1,47

5,9588

Таблица 4

Корреляционная матрица и рейтинг факторов по детерминированным моделям

Факторы как объясняющие переменные x

Факторы – показатели y

Сумма коэффициента корреляции

Рейтинг

Ix

P, м

S, м2

s, м

?, %

Периметр P, м

0,9698

0,9653

0,8748

0,8249

3,6348

1

Площадь S, м2

0,9771

0,9784

0,9570

0,7118

3,6243

2

Абсолютная форма s, м

0,8325

0,9260

0,9867

0,4870

3,2322

3

Относительная форма ?, %

0,8662

0,7246

0,5009

0,9978

3,0895

4

Сумма коэффициента корреляции

3,6456

3,5943

3,3194

3,0215

13,5808

Рейтинг Iy

1

2

3

4

0,8488

В табл. 4 приведены коэффициенты корреляции закономерностей ранговых и бинарных распределений. Все параметры древостоев и кустарников взаимосвязаны из-за того, что они зачастую встречаются вместе на одном земельном участке.

В нашем примере коэффициент коррелятивной вариации будет равен 13,5808/42 = 0,8488. Это высокий показатель функциональной связности отдельных элементов системы «кадастровый квартал – элемент растительного покрова». По рейтингу среди влияющих переменных на первом месте оказался периметр, на втором – площадь. Как показатель на первом месте находится также периметр, на втором – площадь. При этом древостой и кустарник оказались равно значимыми. Такое соответствие между двумя классами почвенного покрова по ООН достоверно для города Йошкар-Олы, находящегося в средней полосе Европейской части Российской Федерации. Для других климатических зон может оказаться, что значимее древостой или же кустарник.

Корреляционная матрица бинаров. Рассмотрим без строк и столбцов из табл. 4 только коэффициенты корреляции выявленных закономерностей (табл. 5).

Из 12 уравнений можно выбрать закономерности с любым допустимым уровнем адекватности по коэффициенту корреляции. Чаще всего выделяют сильные биотехнические закономерности с коэффициентом корреляции r ? 0,7. Из 12 формул (42 – 4 = 12) остались 10 уравнений (табл. 6, рис. 3), имеющие тесноту связи по коэффициенту корреляции более 0,7, то есть те которые относятся к сильным связям. Поэтому доля сильных связей составмт 100•10/12 = 83,33 %. Они могут быть применены при составлении комплекса уравнений у имитационной модели поведения элементов РП внутри кадастрового квартала города.

В табл. 7 даны уравнения 10 сильных бинаров.

Таблица 5

Корреляционная матрица бинарных отношений факторов

Факторы как объясняющие переменные x

Факторы – показатели y

P, м

S, м2

s, м

?, %

Периметр P, м

 

0,9653

0,8748

0,8249

Площадь S, м2

0,9771

 

0,9570

0,7118

Абсолютная форма s, м

0,8325

0,9260

 

0,4870

Относительная форма ?, %

0,8662

0,7246

0,5009

 

Таблица 6

Корреляционная матрица по сильным бинарным связям при r ? 0,7

Факторы как объясняющие переменные x

Факторы – показатели y

P, м

S, м2

s, м

?, %

Периметр P, м

 

0,9653

0,8748

0,8249

Площадь S, м2

0,9771

 

0,9570

0,7118

Абсолютная форма s, м

0,8325

0,9260

   

Относительная форма ?, %

0,8662

0,7246

   

pic_73.wmf

pic_74.wmf

1) зависимость – P = f(S)

2) формула – S = f(P)

pic_75.wmf

pic_76.wmf

3) выражение – s = f(S)

4) закономерность – S = f(s)

pic_77.wmf

pic_78.wmf

5) зависимость – s = f(P)

6) формула – P = f(?)

pic_79.wmf

pic_80.wmf

7) выражение – P = f(s)

8) закономерность – ? = f(P)

pic_81.wmf

pic_82.wmf

9) формула – S = f(?)

10) выражение – ? = f(S)

Рис. 3. Графики сильных бинаров элементов РП на лучшем кадастровом квартале

Таблица 7

Рейтинг сильных бинарных отношений между параметрами элементов растительного покрова на лучшем кадастровом квартале

№ п/п

Влияние

x > y

Формула влияния

фактора x > y

Коэффициент

корреляяции

1

P = f(S)

kudryash11.wmf

0,9771

2

S = f(P)

kudryash12.wmf

0,9653

3

s = f(S)

kudryash13.wmf

0,9570

4

S = f(s)

kudryash14.wmf

0,9259

5

s = f(P)

kudryash15.wmf

0,8748

6

P = f(?)

kudryash16.wmf

0,8662

7

P = f(s)

kudryash17.wmf

0,8325

8

? = f(P)

kudryash18.wmf

0,8249

9

S = f(?)

kudryash19.wmf

0,7246

10

? = f(S)

kudryash20.wmf

0,7118

Статистическим моделированием параметров участков с растительностью (древостои и кустарник) на лучшем по экологическим свойствам кадастровом квартале выявляются более 83 % сильных биотехнических закономерностей с уровнем адекватности более 0,7. Из 10 сильных закономерностей (1), (2) и (7) изменяются по простой конструкции закона экспоненциального роста. Формулы (4) и (5) изменяются по биотехническому закону. Остальные формулы содержат по две составляющие, из которых наиболее сложные по конструкции уравнения (3), (6) и (9).

Заключение

По рейтингу растительности среди влияющих переменных на первом месте оказалась площадь растительности на кадастровом квартале, на втором – периметр, как показатель на первом месте находится коэффициент относительной формы, на втором – периметр всех элементов растительного покрова.


Библиографическая ссылка

Кудряшова А.И., Мазуркин П.М. РЕЙТИНГ ДРЕВОСТОЕВ И КУСТАРНИКОВ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ ПО ЛУЧШЕМУ КАДАСТРОВОМУ КВАРТАЛУ // Успехи современного естествознания. – 2016. – № 1. – С. 120-125;
URL: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35754 (дата обращения: 22.04.2021).

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 = 1.074