Шищенко П. Г., Гавриленко О. П., Циганок Є. Ю., Барбара В. О. Геоінформаційний моніторинг евтрофікації і каламутності поверхневих водойм урбанізованих територій (на прикладі Києва)

Ukr. geogr. z. 2026, (2):13–25
Date of submission: 

16.03.2026

Date of acceptance: 

26.06.2026

Date of approval for printing: 

23.07.2026

Ukrainian Geographical Journal 2026 (2) | Український географічний журнал 2026 (2)
Мова публікації: 
Ukrainian
Повний текст: 
PDF icon UGJ_2026_2_1561-4980_2.pdf
Автори: 
Шищенко П. Г.1 
Гавриленко О. П.2 
Циганок Є. Ю.2 
Барбара В. О.2 
1 Національна академія педагогічних наук України, Київ
2 Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ
 
 
Стаття опублікована на умовах відкритого доступу за ліцензією CC BY-NC-ND
Резюме: 

Метою дослідження є розроблення алгоритму геоінформаційного моніторингу стану поверхневих водойм урбанізованих територій на прикладі Києва, виявлення закономірностей їхнього просторового розподілу й динаміки ступеня евтрофікації та рівня каламутності на ґрунті супутникових даних високого просторового розрізнення. Здійснено картографічний аналіз, вжито методи цифрового оброблення геопросторових даних і дистанційного зондування Землі, а також кластерний і багатофакторний аналізи у програмному середовищі з відкритим кодом QGIS (Версія 3.44.7). Ступінь евтрофікації водних об’єктів оцінено за нормалізованим диференційним індексом хлорофілу (NDCI), а рівень каламутності — за нормалізованим диференційним індексом каламутності (NDTI), розрахованими на ґрунті супутникових знімків. Наукова новизна дослідження полягає у розробленні алгоритму геоінформаційного моніторингу поверхневих водойм урбанізованої території на підставі супутникових даних високого просторового розрізнення, через що була здійснена комплексна оцінка їхнього екологічного стану за показниками NDCI та NDTI.

Ключові слова: 
міські поверхневі водойми, урбанізоване середовище, нормалізований диференційний індекс хлорофілу, нормалізований диференційний індекс каламутності, геоінформаційний моніторинг міських водойм
Сторінки: 
013-025
Література: 
1. Flörke, M., Schneider, C., & McDonald, R. I. (2018). Water competition between cities and agriculture driven by climate change and urban growth. Nature Sustainability, 1, 51–58. DOI: https://doi.org/10.1038/s41893-017-0006-8.
2. Zhou, D., Zhao, S., Zhang, L., Sun, G., & Liu, Y. (2015). The footprint of urban heat island effect in China. Scientific Reports, 5(1), 1–11. DOI: https://doi.org/10.1038/srep11160.
3. Moyle, P. B. (2013). Novel aquatic ecosystems: the new reality for streams in California and others Mediterranean climate regions. River Research and Applications, 30(10), 1335–1344. DOI: https://doi.org/10.1002/rra.2709.
4. Hassall, C. (2014). The ecology and biodiversity of urban ponds. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water, 1(2), 187–206. https://doi.org/10.1002/wat2.1014.
5. Kowarik, I. (2011). Novel urban ecosystems, biodiversity, and conservation. Environmental Pollution, 159(8–9), 1974–1983. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2011.02.022.
6. Havrylenko, O. P., Shyshchenko, P. H., & Tsyhanok, Ye. Yu. (2020). Landscape functional zoning of urban protected areas. Journal of Environmental Research, Engineering and Management, 76(3), 121–136. DOI: https://doi.org/10.5755/j01.erem.76.3.24258.
7. Briers, R. A. (2013). Invertebrate communities and environmental conditions in a series of urban drainage ponds in Eastern Scotland: implications for biodiversity and conservation value of SUDS. Clean – Soil, Air, Water, 42, 193–200. DOI: https://doi.org/10.1002/clen.201300162.
8. Chester, E. T. & Robson, B. J. (2013). Anthropogenic refuges for freshwater biodiversity: Their ecological characteristics and management. Biological Conservation, 166, 64–75. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocon.2013.06.016.
9. Shyshchenko, P. H., Havrylenko, O. P., & Tsyhanok, Ye. Yu. (2019). Ecosystem value of Holosiyivskyi Forest as an urban protected area: Causes and consequences of degradation. Ukrainian Geographical Journal, 4, 40–49. [Іn Ukrainian]. [Шищенко П. Г., Гавриленко О. П., Циганок Є. Ю. (2019). Екосистемна цінність Голосіївського лісу як міської природоохоронної території: причини і наслідки деградації. Український географічний журнал, 4, 40–49.]. DOI: https://doi.org/10.15407/ugz2019.04.040.
10. Shyshchenko, P. H., Havrylenko, O. P., Tsyhanok, Ye. Yu., & Bilous, L. F. (2025). Degradation of Ecosystem Services in the Impact Zone of Municipal Solid Waste Landfills: Case Study in Kyiv Region. Ukrainian Geographical Journal, 2(130), 12–25. [in Ukrainian]. [Щищенко, П. Г., Гавриленко, О. П., Циганок, Є. Ю., Білоус, Л. Ф. (2025). Втрати екосистемних послуг у зоні впливу полігонів твердих побутових відходів: приклад Київської області. Український географічний журнал, 2(130), 12–25.] DOI: https://doi.org/10.15407/ugz2025.02.012.
11. Voelker, S. & Kistemann, T. (2013). Reprint of: “I’m always entirely happy when I’m here!” Urban blue enhancing human health and well-being in Cologne and Dusseldorf, Germany. Social Science & Medicine, 91, 141–152. DOI: https://doi.org/10.1016/j.socscimed.2013.04.016.
12. White, M., Smith, A., Humphryes, K., Pahl, S., Snelling, D. & Depledge, M. (2010). Blue space: The importance of water for preference, affect, and restorativeness ratings of natural and built scenes. Journal of Environmental Psychology, 30(4), 482–493. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvp.2010.04.004.
13. Havrylenko, O., Tsyhanok, Ye., Shyshchenko, P., Samoilenko, V., & Bilous, L. (2022). Geoecological Monitoring of Urban Wetlands for the Purpose of their Protection (by the Case of Sovski Ponds in Kyiv). У 16th International Conference “Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment,” 1–5. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.2022580011.
14. Havrylenko, O., Shyshchenko, P., Samoilenko, V., Bilous, L., & Yesypchuk, D. (2021). Greening and development monitoring to create a comfortable urban environment. In: 15th International Conference “Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment,” 1–5. DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.20215K2009.
15. Shyshchenko, P. G., Havrylenko, O. P., Tsyhanok, Ye. Yu., & Bilous, L. F. (2024). Housing Prices as Payment for Ecosystem Services of Urban Green Spaces: case study in Kyiv. Ukrainian Geographical Journal, 2, 33–42. [In Ukrainian]. [Шищенко, П. Г., Гавриленко, О. П., Циганок, Є. Ю., & Білоус, Л. Ф. (2024). Вартість житла як плата за екосистемні послуги міських зелених зон (на прикладі Києва). Український географічний журнал, 2, 33‒42]. DOI: https://doi.org/10.15407/ugz2024.02.033.
16. Havrylenko, O., Tsyhanok, Ye, Shyshchenko, P., Samoilenko, V., Bilous, L., & Slipchuk, A. (2023). Assessment of cultural ecosystem services of protected areas for the purpose of their monitoring. In: 17th International Conference “Monitoring of Geological Processes and Ecological Condition of the Environment.” DOI: https://doi.org/10.3997/2214-4609.2023520023.
17. Moggridge, H. L., Hill, M. J. & Wood, P. J. (2014). Urban Aquatic Ecosystems: the good, the bad and the ugly. Fundamental and Applied Limnology, 185(1), 1–6.
18. Teurlincx, S., Kuiper, J. J., Hoevenaar, E. CM., & Lurling, M., et al. (2019). Towards restoring urban waters: understanding the main pressures. Current Opinion in Environmental Sustainability, 36, 49–58. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cosust.2018.10.011.
19. Khalili, R., & Moridi, A. (2025). A Comprehensive Review of Eutrophication in Water Resources: From Identifying Contributing Factors to Proposing Management Strategies. Interdisciplinary Journal of Civil Engineering, 1(1), 38‒52. DOI: https://doi.org/10.48308/ijce.2025.240047.1003.
20. Fedorovsky, O. D., Khyzhniak, A. V., & Tomchenko, O. V. (2021). Assessing aquatic environment quality of the urban water bodies by system analysis methods based on integrating remote sensing data. Space Science and Technology, 27(5), 11–18. DOI: https://doi.org/10.15407/knit2021.05.011.
21. Sheliuk, Y. S., Shevchuk, L. M., & Moshkivska, M. А. (2023). Assessment of water quality of urbanized territories according to the structure of hydrobiont groups. Ukrainian Journal of Natural Sciences, 3, 76–90. [in Ukrainian]. [Шелюк, Ю. С., Шевчук, Л. М., & Мошківська, М. А. (2023). Оцінка якості вод урбанізованих територій за структурою угруповань гідробіонтів. Український журнал природничих наук, 3, 76–90.]. DOI: https://doi.org/10.35433/naturaljournal.3.2023.76-90.
22. Kobylynska, Т. V., Motuzka, O. M., & Kobylynskyi, V. M. (2023). Statistical Assessment of Sustainable Urban Water Ecosystems. Statistics of Ukraine, 100(1), 51–60. DOI: https://doi.org/10.31767/su.1(100)2023.01.05.
23. Vyshnevsky, V. I. (2021). Water Bodies of Kyiv [Водойми Києва]. Nika-Center. [in Ukrainian]. [Вишневський, В. І. (2021). Водойми Києва : монографія. Ніка-Центр.]
24. Vyshnevsky, V. I., Shevchuk, S. A., & Shevchenko, I. A. (2016). Use of remote sensing data to determine the ecological status of water bodies in Kyiv. Contemporary Problems of Architecture and Urban Planning, 46, 227–231. [in Ukrainian].[Вишневський, В. І., Шевчук, С. А., & Шевченко, І. А. (2016). Використання даних дистанційного зондування Землі для з’ясування екологічного стану водних об’єктів Києва. Сучасні проблеми архітектури та містобудування, 46, 227–231.]
25. Trofymchuk, O. M., Trysnyuk, V. M., Anpilova, E. S., Butenko, O. S., & Vishnyakov, V. Yu., et al. (2022). Geoinformation studies of aquatic ecosystems in Ukraine: monitoring and forecasting. [in Ukrainian]. [Трофимчук, О. М., Триснюк, В. М., Анпілова, Є. С., Бутенко, О. С., & Вишняков, В. Ю. та ін. (2022).  Геоінформаційні дослідження водних екосистем України: моніторинг та прогнозування.]
26. Afanasyeva, O. A., Bagatska, T. S., & Oliynytska, L. G., et al. (2010). Environmental status of Kyiv reservoirs: monograph. Phytosociocenter. [in Ukrainian]. [Афанасьєва, О. А., Багацька, Т. С., & Оляницька, Л. Г. та ін. (2010).  Екологічний стан київських водойм: монографія. Фітосоціоцентр.]
27. Panasyuk, I. V., Tomiltseva, A. I., Zub, L. M., & Pogorelova, Yu. V. (2015). Water quality in urban reservoirs and the nature of water protection zone development (on the example of the Opechen’ system lakes, Kyiv). Environmental Safety and Nature Management, 4(20), 63–69. [in Ukrainian]. [Панасюк, І. В., Томільцева, А. І., Зуб, Л. М., & Погорєлова, Ю. В. (2015). Якість води у міських водоймах та характер освоєння водоохоронних зон (на прикладі озер системи «Опечень», м. Київ). Екологічна безпека та природокористування, 4(20), 63–69.]
28. Wang, X., & Cheng, Y. (2024). Urban Lake Health Assessment Based on the Synergistic Perspective of Water Environment and Social Service Functions. Global Challenges, 8, 2400144. DOI: https://doi.org/10.1002/gch2.202400144.
29. Tampo, L., Lazar, I. M., Kaboré, I., Oueda, A., Akpataku, K. V., & Djaneye-Boundjou, G., et al. (2020). A Multimetric index for assessment of aquatic ecosystem health based on macroinvertebrates for the Zio river basin in Togo. Limnologica, 83, 125783. DOI: https://doi.org/10.1016/j.limno.2020.125783.
30. Han, H., Li, H., & Zhang, K. (2019). Urban Water Ecosystem Health Evaluation Based on the Improved Fuzzy Matter-Element Extension Assessment Model: Case Study from Zhengzhou City, China. Mathematical Problems in Engineering, 7502342. DOI: https://doi.org/10.1155/2019/7502342.
31. Aboelnga, H. T., Ribbe, L., Frechen, F.-B., & Saghir, J. (2019). Urban Water Security: Definition and Assessment Framework. Resources, 8(4), 178. DOI: https://doi.org/10.3390/resources8040178.
32. Wheater, H. S., & Gober, P. (2015). Water security and the science agenda. Water Resources Research, 51, 5406–5424. DOI: https://doi.org/10.1002/2015WR016892.
33. Hartley, K., Tortajada, C., & Biswas, A. K. (2017). Confronting global security in an era of water instabilities. Foreign Policy Journal. URL: https://www.foreignpolicyjournal.com/2017/02/03/confronting-global-security-in-an-era-of-water-instabilities/
34. OneAquaHealth—Protecting urban aquatic ecosystems to promote One Health. ECS (2023). URL: https://citizenscience.eu/project/518
35. Waajen, G. W. A. M., Faassen, E. J. & Lürling, M. (2014). Eutrophic urban ponds suffer from cyanobacterial blooms: Dutch examples. Environmental Science and Pollution Research, 21, 9983–9994. DOI: https://doi.org/10.1007/s11356- 014-2948-y.
36. Müller, A. Österlund, H., Marsalek, J. C., & Viklander, M. (2020). The pollution conveyed by urban runoff: A review of sources. Science of The Total Environment, 709, 136125. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.136125.
37. Chaichana, R., Leah, R., & Moss, B. (2011). Conservation of pond systems: A case study of intractability, Brown Moss, UK. Hydrobiologia, 664(1), 17–33. DOI: https://doi.org/ 10.1007/s107.
38. Zamparas, M., & Zacharias, I. (2014). Restoration of eutrophic freshwater by managing internal nutrient loads. A review. Science of The Total Environment, 496, 551–562. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.07.076.
39. Condie, S. A., & Webster, I. T. (2001). Estimating stratification in shallow water bodies from mean meteorological conditions. Journal of Hydraulic Engineering, 127(4), 286–292. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(2001)127:4(286)
40. Diem, J. E. & Orimolade, O. I. (2024). Intra-annual variability of urban effects on streamwater quality: An examination of watersheds in the Atlanta, Georgia USA region. Journal of Hydrology, 641, 131762. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.131762.
41. Sahoo, D. & Anandhi, A. (2023). Conceptualizing turbidity for aquatic ecosystems in the context of sustainable development goals. Environmental Science: Advances, 2, 1220-1234. DOI: https://doi.org/10.1039/D2VA00327A.
42. Normalized Difference Chlorophyll Index. Sentinel Hub custom scripts. DOI: https://custom-scripts.sentinel-hub.com/custom-scripts/sentinel-2/ndci/
43. Lizcano-Sandoval, L., Anastasiou, C., Montes, E., Raulerson, G., Sherwood, E., & Muller-Karger, F. E. (2022). Seagrass distribution, areal cover, and changes (1990-2021) in coastal waters off West-Central Florida, USA. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 279, 108134. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecss.2022.108134.
44. Normalized Difference Chlorophyll Index (NDCI). Climate Engine Support (2023). URL: https://support.climateengine.org/article/127-normalized-difference-chlorophyll-index
45. River Turbidity Estimation using Sentinel-2 data. Esri Developer. URL: https://developers.arcgis.com/python/latest/samples/river-turbidity-estimation-using-sentinel2-data-/
46. Xiao, J., Chen, X., Zhou, L., & Zhang, H., et al. (2025). Nutrient Distribution Characteristics and Eutrophication Evaluation of Coastal Water near the Yellow River Estuary, China. Water, 17(16), 2469. DOI: https://doi.org/10.3390/w17162469.
47. Lizcano-Sandoval, L., Anastasiou, C., Montes, E., & Raulerson, G., et al. (2022). Seagrass distribution, areal cover, and changes (1990–2021) in coastal waters off West-Central Florida, USA. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 279, 108134. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecss.2022.108134.
DOI: 
https://doi.org/10.15407/ugz2026.02.013