Оптимизация городского развития через выявление пригородной зоны и создание экологической безопасной структуры

Где встречаются город и сельская местность

На внешней границе больших городов шумные улицы сменяются полями, реками и лесистыми холмами. Эти промежуточные зоны часто выглядят неаккуратно, быстро меняются и легко остаются вне внимания. Тем не менее именно здесь происходит большая часть городского роста и именно здесь природа либо выживает, либо вытесняется. В данном исследовании рассматривается пригородная зона Пекина, чтобы задать простой вопрос с серьёзными последствиями: как растущий город может расширяться и при этом сохранять здоровые зелёные пространства и коридоры для дикой природы вокруг себя?

Почему окраина города имеет значение

Пригород — это переходный пояс между плотной городской застройкой и сельскими территориями. Он действует как защитный буфер для более широкой территории, помогая задерживать воду, поддерживать популяции животных и очищать воздух. По мере притока людей в города и распространения строительства наружу, эта зона претерпевает быстрые изменения в землепользовании, рост трафика и усиление загрязнения. Если её не планировать аккуратно, пригород может превратиться в мозаику разрозненных застроек, заброшенных участков и повреждённых экосистем, что ослабит здоровье всего города.

Использование городских улиц как измерительной сетки

Чтобы точнее понять пригород Пекина, исследователи превратили сеть дорог города в детализированную сетку. Вместо простого квадратного «рыболовного» полотна на карту наложили единицы, ограниченные реальными дорогами разных типов. Для каждой единицы они рассчитали показатели, говорящие о степени урбанизации: плотность застройки, покрытие растительностью, освещённость ночью, население и соотношение магазинов и услуг. Статистический метод объединил эти показатели в единый индекс урбанизации, который снижается от очень высокого в центре Пекина до значительно более низкого на его окраинах.

Обучение модели выявлять пригород

Имея карту, основанную на дорогах, и индексы урбанизации, команда обозначила, где с наибольшей вероятностью лежат город, сельская местность и промежуточный пригород. Затем они обучили модель машинного обучения распознавать эти шаблоны, чтобы классифицировать каждую ячейку сетки в Пекине как городской центр, сельскую территорию, горную зону или пригород. Модель достигла высокой точности и показала, что пригород Пекина образует пояс вокруг основной застроенной области, особенно в районах Шуньи, Чанпин, Тунчжоу, Даксин и Фаншань. Эти зоны преимущественно ровные, доминируют сельскохозяйственные угодья и твёрдые покрытия, и занимают приблизительно одну восьмую территории города.

Поиск уязвимых зелёных зон и скрытых путей

Выявление пригородной зоны было лишь первым шагом. Авторы затем изучили, какие участки этого пояса наиболее чувствительны к нарушениям и наиболее важны для связи местообитаний дикой природы. Они учли факторы такие как высота, крутизна склонов, удалённость от рек и озёр и тип землепользования, чтобы оценить, насколько легко эти территории могут быть повреждены. Леса и речные коридоры, особенно вдоль реки Чаобай и вокруг крупных водохранилищ, выделялись как крайне чувствительные. С помощью анализа ландшафтной связности они затем определили участки, которые одновременно служат укрытием для природы и помогают связывать разные зелёные зоны. В сумме было обнаружено 28 ключевых «источников» — фрагментов, сосредоточенных около холмов и водных путей, соединённых 37 потенциальными экологическими коридорами.

Проектирование защитной сети для природы

Чтобы оценить, насколько легко растения и животные могут перемещаться по пригородной зоне, команда создала карту «сопротивления». Природные объекты, такие как вода и леса, обеспечивали низкое сопротивление, тогда как плотная застройка, магистрали и густонаселённые районы создавали высокое сопротивление. Модель поиска маршрутов проследила пути наименее сопротивляющегося движения между важными зелёными участками, обозначив коридоры, которые могут обеспечить поток дикой природы несмотря на городскую экспансию. Результаты показывают, что наиболее сильная сеть коридоров сосредоточена на северной и юго-западной окраинах, в то время как восточные и южные участки имеют меньше зелёных связей и более высокие барьеры.

Что это значит для будущих городов

Для неспециалистов послание ясно: внешний кольцевой пояс города — это не просто остаточная земля, которую можно застроить. Это живой защитный пояс, который либо сохранит реки, леса и парки Пекина, либо разрежет их на изолированные «острова». Используя реальные модели передвижения, детальные данные и интеллектуальное моделирование, исследование даёт городским планировщикам более чёткое представление о том, где направлять новое строительство, где восстанавливать болота и леса и где оставлять пространство для перемещений дикой природы. Проще говоря, оно показывает, как город может расти, оставаясь «дышащим» благодаря тщательно спланированной зелёной окраине.

Цитирование: Zhong, Y., Zhu, X., Zhang, T. et al. Optimizing urban development through identification of urban fringe areas and construction of ecological security pattern. Sci Rep 16, 14792 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44792-y

Ключевые слова: пригородная зона, экологическая безопасность, Пекин, зелёные коридоры, городское планирование