Щодо вдосконалення методики врахування рельєфу в задачах оптимізації використання та грошової оцінки земель

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет водного господарства та природокористування

ЩОДО ВДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДИКИ ВРАХУВАННЯ РЕЛЬЄФУ В ЗАДАЧАХ ОПТИМІЗАЦІЇ ВИКОРИСТАННЯ ТА ГРОШОВОЇ ОЦІНКИ ЗЕМЕЛЬ

Тадєєв О.А., к.т.н., доцент

Анотація

Пропонується методика врахування рельєфу земної поверхні при оптимізації використання та грошовій оцінці земель. Методика має чітку логічно-математичну основу і забезпечує врахування рельєфу методом районування за ознаками крутизни та експозиції схилів.

Annotation

The technique of ground relief consideration by optimization of use and evaluating of lands is proposed. The technique has a distinct logical-mathematical base and guarantees the relief consideration by zoning technique on the base of slope steepness and slope exposure.

Виклад основного матеріалу

На сучасному етапі земельної реформи задачі планування оптимального використання та оцінки земель набувають надзвичайної актуальності, тому потребують всебічного вивчення з метою встановлення чітких критеріїв і досягнення ефективних рішень. Для забезпечення необхідної точності, об'єктивності та оперативності отримуваних рішень потребують вдосконалення також методи рішення поставлених задач.

З точки зору теорії організації систем задачі оптимізації використання та оцінки земель можна розглядати як задачі з упорядкування об'єктів за ознаками. Рішення задач досягається побудовою математичної моделі та встановленням коефіцієнтів, що відповідають тим чи іншим ознакам об'єкту. Прийняття рішень залежить від вираження ознак; перевагу надають тим чи іншим ознакам за вагомістю їх вираження у межах об'єкту.

В задачі оптимізації використання земель виділяють наступні фактори впливу на прийняття рішення: ґрунти; рельєф; форма і кількість ділянок; меліоративний стан; існуюча шляхова мережа; розташування відносно господарського центру. Фактор рельєфу містить ознаки: 1)крутизна схилів з градацією 0°-1°; 1°-2°; 2°-3°; 3°-5°; 5°-7°; 7°-10°; 10°-12°; >12° та 2)експозиція схилів: однорідні схили <3°; однорідні південні і західні схили >3°; однорідні північні і східні схили >3°; різні напрями схилів >3° [6].

Вартість земельної ділянки залежить від ознак, які об'єднані у такі групи: правовий режим ділянки; цільове призначення та функціональне використання; умови і дата продажу; місцезнаходження; фізичні характеристики; використання прилеглої території. До групи фізичних характеристик належать: 1)розмір і форма земельної ділянки та 2)інженерно-геологічні параметри (у тому числі ухил поверхні, стан ґрунтів, режим ґрунтових вод та паводків, заболоченість, характер та стан об'єктів нерухомого майна тощо). Рельєф поверхні земельної ділянки враховується ознакою крутизни схилів з градацією 0°-5°; 5-10°; 10°-15° [2].

Домінуючими показниками при плануванні оптимального використання та грошовій оцінці земель, передусім сільськогосподарського використання, є рівень родючості ґрунтів та їх продуктивний потенціал, на чому прямо позначається вплив фактору рельєфу з ознаками крутизни та експозиції схилів земної поверхні. Діючими нормативними документами ознаки крутизни та експозиції схилів враховуються недостатньо об'єктивно. Зокрема, як зазначено вище, при врахуванні крутизни схилів до уваги приймаються лише середні кути ухилу земної поверхні у межах визначеної території. Експозиція схилів враховується вибірково без чіткого науково-методологічного обґрунтування щодо їх геометризації та орієнтування. І, насамкінець, не регламентується врахування локальних особливостей рельєфу, особливо розташування його типових мікро форм з чітко вираженою крутизною схилів.

Система прийняття рішень в задачах оптимізації використання та грошової оцінки земель має опиратись на чітку логічно-математичну основу, яка б забезпечила систематизацію рельєфу за відповідними йому ознаками з належним їм чисельним вираженням, з можливістю її деталізації чи усереднення. Таку систематизацію можна було б провести методом районування території за ознаками неоднорідності рельєфу. Результат районування - карти областей однорідних ухилів та експозиції схилів із заданим ступенем деталізації та відповідними їм чисельними характеристиками. Якщо отримані таким чином області пов'язати з усталеною визначеною сіткою оціночних коефіцієнтів, то останні забезпечать в наслідку об'єктивне ефективне рішення потрібних задач.

Районування в геології та геоморфології - один з найбільш поширених способів дослідження будови досліджуваної території, встановлення закономірностей будови та еволюції земної кори та її фізичної поверхні, а також ефективний засіб накопичення, синтезу та зберігання інформації про неї. Практично всі регіональні геологічні дослідження так чи інакше містять елементи районування території на частини з певною схожістю чи розбіжностями у заданому відношенні. У цьому зміст виявлення закономірностей будови території. Мета районування - ділення заданого цілого на частини, які повторюються у просторі і знаходяться у визначених відношеннях одна з одною. Необхідною умовою ефективного проведення районування є достатньо висока ступінь вивченості території. Керівними принципами виступають доступність вимірам параметрів досліджуваного фізичного поля та генералізація результатів при побудові його структурної моделі. Кінцевим результатом районування є карта - теоретичний синтез отриманих результатів вимірів та їх генералізації. Процедура районування повинна передбачати можливість порівняння кінцевих результатів та вибору альтернативи. В такому розумінні районування - це один з різновидів моделювання [7].

Щодо окреслених у роботі задач проведення районування має метою виділення однорідних областей числових характеристик поля рельєфу - ухилів земної поверхні. Як вихідну інформацію для рішення задач можна використати будь-який доступний картографічний матеріал: на паперових носіях у вигляді топографічної карти або плану чи в електронному варіанті у вигляді цифрової карти потрібної території. Точність відтворення рельєфу території на таких носіях цілком задовольнить вимоги до точності рішення поставленого завдання.

З приводу практичної реалізації окресленого завдання виникають утруднення. Останні пов'язані з тим, що лінії рівних (чи однорідних у заданих межах) ухилів земної поверхні утворюють в проекції на площину векторне поле, а районуванню підлягають лише скалярні фізичні поля.

Пропонується наступний алгоритм рішення завдання.

Насамперед проводиться поділ визначеної території умовною регулярною сіткою на квадрати з перспективою згущення сітки додатковими проміжними точками на ділянках з особливостями рельєфу або його чітко вираженими мікро формами. Лінії сітки мають бути паралельні осям абсцис та ординат карти. Точкам вершин квадратів та проміжним точкам приписується порядковий номер. В кожній точці визначається відмітка поверхні землі та плоскі прямокутні координати у системі карти чи в умовній системі утвореної сітки квадратів. Сукупність порядкових номерів, прямокутних координат і відміток точок утворюють масив вихідних даних для рішення завдання.

Для напрямів сторін сітки вздовж осей абсцис та ординат між усіма суміжними точками визначаємо ухил земної поверхні

, (1)

де та - відмітки земної поверхні у початковій та кінцевій точках вибраного напряму; - відстань між точками; - абсциси та ординати точок. Обчислені ухили поверхні для зручності майбутнього опрацювання відносимо до початкової точки напряму з відповідним йому порядковим номером. Як результат таких дій маємо скалярне поле складових ухилів земної поверхні вздовж осі абсцис Х і скалярне поле складових ухилів уздовж осі ординат Y, які віднесені до відповідних їм точок. Своїм абсолютним значенням величини і описують крутизну схилів вздовж осей Х та Y, а знак величин вказує експозицію схилу. Зокрема, складові ухилів вздовж осі Х характеризують крутизну південних та північних схилів; складові ухилів вздовж осі Y характеризують крутизну східних та західних схилів земної поверхні.

Наступним кроком опрацювання результатів є районування скалярних полів складових ухилів вздовж осей Х та Y і побудова ізоліній рівних значень відповідних складових ухилів. Для досягнення мети можна скористатись графічним чи аналітичним способами.

Графічний спосіб побудови ізоліній рівних значень складових ухилів - це інтерполяція характеристик заданого скалярного фізичного поля і визначення геометричного місця точок рівних значень характеристик (ізоліній) у межах поля. Розв'язування завдання цим способом може бути досягнуто вручну чи в автоматизованому режимі, наприклад, за допомогою програмного забезпечення Digital з використанням команди “Побудова горизонталей” чи інших програмних продуктів.

Вибір аналітичного способу побудови ізоліній обумовлений фізичним походженням полів складових ухилів земної поверхні і потребує ґрунтовної мотивації.

Складові ухилів є характеристиками поля рельєфу земної поверхні. Формування рельєфу - складний процес вираження у часі та просторі різноманітних факторів фізичного походження: геологічної будови верхньої частини земної кори, фізико-механічних властивостей порід, рухів тектонічних плит, сейсмічної активності, гідрогеологічних та гідротермічних умов тощо. З цієї точки зору стан рельєфу можна розглядати як реалізацію складного випадкового процесу на заданий момент часу, який описується низкою фізичних величин, у тому числі ухилів земної поверхні. Отже, складові ухилів поверхні, як характеристики рельєфу, слід розглядати як випадкові величини. За логікою, такі величини потрібно вивчати, моделювати та виявляти закономірності рядів їх значень на основі ймовірносно-статистичних методів. Щодо поставленого у роботі завдання, районування і є способом виявлення закономірностей розподілу полів числових значень випадкових величин - складових ухилів земної поверхні. Неоднорідність рельєфу є основною причиною не стаціонарності полів ухилів. Це є підставою систематизувати поля ухилів за певним критерієм на ділянки з однорідним розподілом їх чисельних характеристик - регіони, стаціонарні з імовірнісної точки зору. земля рельєф районування схил

Заслуговує уваги метод районування скалярного випадкового поля за принципом практичної сталості дисперсії, запропонований Лебедєвим С.В. і Нейманом Ю.М. [4]. В даний час зазначену процедуру прийнято називати районуванням за допомогою алгоритму ковзаючої дисперсії. Метод добре зарекомендував себе при вивченні та аналізі полів випадкових числових характеристик різного фізичного походження [3-5].

Нехай на земній поверхні точка М є центром кола радіусу R. Таке коло називають R-областю точки М. Оцінкою дисперсії поля, що відповідає точці М, називають величину

, (2)

де - характеристики поля для точок, розташованих в R-області; - число таких точок. R-область точки M містить точки , які розташовані на відстані від точки М, де ; - плоскі прямокутні координати всіх точок R-області. Оцінка дисперсії (2) буде ефективною, якщо число точок перевищує прийняту сталу величину. Переходячи послідовно від точки до точки, можна для кожної з них розрахувати оцінку дисперсії або приписати ознаку, котра характеризує неможливість оцінки дисперсії через відсутність достатньої інформації. Графічною характеристикою отриманого поля дисперсій є мережа ізоліній рівних дисперсій - ізодисперсій. Вона дозволяє упорядкувати поле на статистично стаціонарні регіони в тому розумінні, що дисперсія поля в кожній точці такого регіону практично стала. Основним при такому упорядкуванні є питання про те, які дисперсії варто вважати приблизно рівними. Це питання пов'язане з вибором оптимального для районування перерізу мережі ізодисперсій. Тут керуються F-критерієм Фішера для перевірки гіпотези про рівність дисперсій, оцінки яких отримані емпірично. Зміст критерію полягає у послідовному порівнянні оцінок дисперсій усіх точок поля. Гіпотеза про рівність дисперсій спростовується, якщо