GIS-based land-use/land cover change analysis: a case study of Zhytomyr Region, Ukraine

Abstract

Today, the deep and wide implementation of geoinformation technologies in the many fields of human activity is due to the powerful development of three scientific and technical components: statistical, software, technical, and space technologies. In this article, based on GIS technologies, an analysis of the state of land use and its changes in the territory of the Zhytomyr Region, as well as the impact of Russian aggression against Ukraine on these processes, was carried out. The structure and the dynamics of the main classes of the land cover of the region for the past 7 years were analyzed, the main causes and consequences of such trends were determined, and the analysis of changes in the land cover was carried out. According to the results of this study, in 2022, 52 % of the territory of the Zhytomyr Region was under forested areas, which consist of two categories: forests and other forested areas. The first category remained unchanged during the studied period since the government system of protection and reproduction of forest resources functions effectively. While the second category significantly decreased due to the fact that firewood is the most available fuel resource for heating buildings, so the population began to harvest wood in the form of felling and clearing old gardens, forested bushes and rivers (irrigation canals), and forest strips. Agriculture of the Zhytomyr Region develops due to extensification. According to Google Dynamic World data, in 2022, 34 % of the territory of the Zhytomyr Region is systematically used for growing agricultural crops. Over the past seven years, there has been a significant increase in cultivated land by 27 %. In the structure of the land cover of the Zhytomyr Region, the grass cover is 4.9 %, but it is gradually decreasing. A decrease was observed for all types of territorial communities until 2021 (10 % annually on average), while, in 2022, the decline slowed down significantly in rural and village territorial communities and stopped in urban ones. This dynamic is connected with two factors: 1) part of the gardens of rural households were sown with grass due to the fact that men were mobilized to the Armed Forces of Ukraine as a result of Russian aggression, and growing grass requires less human costs; 2) Russian aggression caused a shortage of certain food products, and their significant increase in price while keeping cattle provides food for the rural household, so, in 2022, most of the offspring from cattle were not sold and left for further maintenance. In turn, the increase in cattle requires more feed, an important component of which is grass.

На сьогодні глибоке та широке впровадження геоінформаційних технологій у сферу діяльності людини зумовлене потужним розвитком трьох науково-технічних складових: статистичної, програмно-технічної та космічних технологій. У роботі на основі ГІС-технологій аналізується стан землекористування та його зміни на території Житомирської області та вплив на ці процеси російської агресії проти України. Було проаналізовано структуру та динаміку основних класів земного покриву Житомирської області за сім років, визначено основні причини і наслідки таких трендів, проаналізовано зміни земного покриву. Для досягнення цієї мети було використано набори даних, згенеровані на платформі GEE за допомогою продукту GOOGLE/DYNAMICWORLD/V1 і безпосередньо експортовані для подальшої обробки в середовище ArcGIS PRO. Остаточні результати були згенеровані на програмній мові R. Відповідно до результатів цього дослідження у 2022 році 52 % території Житомирської області знаходились під лісовкритими територіями, які складаються з двох категорій: лісів та інших лісовкритих територій. Перша категорія за досліджуваний період залишалася без змін, тоді як друга категорія суттєво зменшувалась у зв'язку із тим, що дрова є найбільш доступними із паливних ресурсів для обігріву житла, тому населення почало здійснювати заготівлю деревини у формі вирубування та зачищення старих садків, заліснених чагарників та річок (іригаційних каналів), лісосмуг. Сільське господарство Житомирської області розвивається за рахунок екстенсифікації. Відповідно даних Google Dynamic World у 2022 році 34 % території Житомирської області систематично використовуються для вирощування сільськогосподарських культур. За останні сім років відбулось суттєве зростання площ культивованих угідь на 27 %. У структурі земного покриву Житомирської області трав'янистий покрив займає 4.9 %, але поступово зменшується. По всіх типах територіальних громад спостерігалося зменшення до 2021 року (в середньому щорічно 10 %), тоді як у 2022 році падіння суттєво сповільнилося в сільських та селищних територіальних громадах, а у міських – зупинилося. Така динаміка пов'язана із двома факторами: 1) частина городів сільських домогосподарств була засіяна травою у зв'язку з тим, що чоловіки були мобілізовані до ЗСУ в результаті російської агресії, а вирощування трави вимагає найменше людських затрат; 2) російська агресія спричинила нестачу певних продуктів харчування та їхнє значне подорожчання, при цьому утримання великої рогатої худоби забезпечує харчами сільське домогосподарство, тому у 2022 році більшість приплоду від ВРХ була не реалізована і залишена для подальшого утримання, в свою чергу збільшення ВРХ вимагає більше кормів, важливим компонентом яких є трава.