На карте изменения покрытия земной поверхности за $40$ лет можно проследить три взаимосвязанных процесса: урбанизацию, деградацию земель и смену типов землепользования. Кратко и с конкретикой:
1) Урбанизация — что происходит и как видно на карте
- Процесс: рост плотности и площади застройки (городская окраина отрастается в пригород). Причины: рост населения, транспортные коридоры, перевод сельхозземель под жилую/промышленную застройку.
- Карта показывает: концентрическое/коридорное расширение, «прыгающее» освоение (leapfrog), заполнение свободных участков.
- Количественная оценка: если площадь застроенных территорий была $A_0$ и стала $A_t$, абсолютное изменение $\Delta A=A_t-A_0$; относительное изменение $\%\Delta =\frac{\Delta A}{A_0}\times 100\%$. Например, при росте с $10000$ до $28000$ га: $\Delta A=18000$ га, $\%\Delta =\frac{18000}{10000}\times 100\%=180\%$.
- Годовой средний прирост (линейный): $r=\frac{\Delta A}{t}$ (если $t=$ \ (40) лет, то $r=\frac{18000}{40}=450$ га/год). Можно считать и темп прироста в год в процентах (сложный): $r_c={\left(\frac{A_t}{A_0}\right)}^{1/t}-1$.
2) Деградация земель — механизмы и картографические признаки
- Механизмы: герметизация почв (асфальт, бетон), эрозия, потеря плодородия из‑за фрагментации, засоление/загрязнение (промзоны), сокращение зелёных коридоров.
- На карте: появление «голых» или замещённых поверхностей, уменьшение площади лесов/лугов, снижение NDVI/вегетационного индекса в районах интенсивного строительства.
- Оценка деградации: потеря сельхозугодий $=A_{agr,0}-A_{agr,t}$. Например, если сельхозземли уменьшились с $30000$ до $18000$ га, потеря $=12000$ га ($40\%$).
- Показатели урбанистической деградации: доля запечатанных поверхностей $S_{sealed}$ в общей площади пригорода; рост индекса фрагментации (число участков/ед. площади) и уменьшение среднего размера участков.
3) Смена типов землепользования — типовые переходы и их следствия
- Частые переходы в пригороде: сельхоз → жильё, сельхоз/луга → промышленность/логистика, лес → рекреация/застройка, открытые земли → дороги/инфраструктура.
- Переходы удобно представить матрицей переходов $T$ (строки — исходный тип, столбцы — конечный), где элемент $T_{ij}$ = площадь (га) перешедшая из типа $i$ в тип $j$. Пример для трёх типов (сельхоз S, лес L, застройка U):
T=(TSSTSLTSUTLSTLLTLUTUSTULTUU), T=\begin{pmatrix}
T_{SS}&T_{SL}&T_{SU}\\[4pt]
T_{LS}&T_{LL}&T_{LU}\\[4pt]
T_{US}&T_{UL}&T_{UU}
\end{pmatrix},
T= TSS TLS TUS TSL TLL TUL TSU TLU TUU , где суммарная потеря сельхозземель в пользу застройки = $T_{SU}$.
- Последствия: перераспределение экосистемных услуг (потеря питания, регуляции воды), увеличение потребности в инфраструктуре, изменение микроклимата (городской тепловой остров).
4) Как по карте распознать стадии и оценить тренды (коротко)
- Сравнить слои $t_0$ и $t_t$, вычислить карту изменений: для каждой ячейки значение изменения = новый класс − старый класс.
- Рассчитать площади по классам в оба момента: $A_{class,0}$ и $A_{class,t}$, затем $\Delta A_{class}$.
- Проанализировать пространственные паттерны: концентрическое расширение (равномерный рост от центра), коридорное (вдоль дорог), точечное (прыжки) — это подскажет ведущие драйверы.
Короткий вывод: на карте за $40$ лет урбанизация проявляется как стабильный прирост застроенной площади (вычисляется через $\Delta A$ и годовые темпы), деградация — как уменьшение зелёных/сельхозплощадей и появление запечатанных поверхностей (видно по снижению NDVI и увеличению площади «bare/impervious»), а смена землепользования фиксируется матрицей переходов и дает картину, какие именно ландшафты и где были преобразованы под жильё, промышленность или дороги.