Geoinformationstilgang i økologi. Geografiske informationssystemer i økologi og miljøledelse

geografisk informationsteknologi økologi naturforvaltning

Geografiske informationssystemer (GIS) dukkede op i 1960'erne som værktøjer til at vise Jordens geografi og de objekter, der er placeret på dens overflade. Nu er GIS komplekse og multifunktionelle værktøjer til at arbejde med jorddata.

Funktioner givet til GIS-brugeren:

arbejde med kortet (flytning og skalering, sletning og tilføjelse af objekter);

udskrivning i en given form af genstande fra territoriet;

visning af objekter af en bestemt klasse på skærmen;

visning af attributoplysninger om et objekt;

behandling af information ved hjælp af statistiske metoder og visning af resultaterne af en sådan analyse direkte overlejret på et kort

Således kan specialister ved hjælp af GIS hurtigt forudsige mulige placeringer af rørledningsbrud, spore spredningen af ​​forurening på et kort og vurdere den sandsynlige skade på det naturlige miljø og beregne mængden af ​​midler, der kræves for at eliminere konsekvenserne af ulykken . Ved hjælp af GIS kan du udvælge industrivirksomheder, der udleder skadelige stoffer, vise vindrosen og grundvandet i det omkringliggende område og modellere fordelingen af ​​emissioner i miljøet.

I 2004 Præsidiet for det russiske videnskabsakademi besluttede at udføre arbejde under programmet "Electronic Earth", hvis essens er at skabe et tværfagligt geografisk informationssystem, der karakteriserer vores planet, praktisk talt en digital model af Jorden.

Udenlandske analoger af Electronic Earth-programmet kan opdeles i lokale (centraliseret, data gemmes på en server) og distribueret (data lagres og distribueres af forskellige organisationer under forskellige forhold).

Den ubestridte leder inden for oprettelse af lokale databaser er ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc., USA). Næsten alle kartografiske projekter i en skala på 1:10.000.000 og mindre skalaer oprettes ved hjælp af det.

Det mest seriøse projekt for at skabe en distribueret database er Digital Earth. Dette projekt blev foreslået af den amerikanske vicepræsident Gore i 1998, og hovedudøveren er NASA. Projektet involverer amerikanske regeringsministerier og -afdelinger, universiteter, private organisationer, Canada, Kina, Israel og EU. Alle distribuerede databaseprojekter står over for betydelige udfordringer med hensyn til metadatastandardisering og interoperabilitet mellem individuelle GIS og projekter skabt af forskellige organisationer ved hjælp af forskellig software.

Menneskelig aktivitet er konstant forbundet med akkumulering af information om miljøet, dets udvælgelse og opbevaring. Informationssystemer, hvis hovedformål er at give information til brugeren, det vil sige at give ham de nødvendige oplysninger om et specifikt problem eller problem, hjælper en person med at løse problemer hurtigere og bedre. Desuden kan de samme data bruges til at løse forskellige problemer og omvendt. Ethvert informationssystem er designet til at løse en bestemt klasse af problemer og inkluderer både et datavarehus og værktøjer til implementering af forskellige procedurer.

Informationsstøtte til miljøforskning implementeres hovedsageligt gennem to informationsstrømme:

information, der opstår under miljøforskning;

videnskabelig og teknisk information om verdenserfaring med at udvikle miljøproblemer på forskellige områder.

Det overordnede mål med informationsstøtte til miljøforskning er at studere informationsstrømme og udarbejde materiale til beslutningstagning på alle ledelsesniveauer vedrørende gennemførelse af miljøforskning, begrundelse af individuelle forskningsprojekter og fordeling af midler.

Da objektet for beskrivelse og undersøgelse er planeten Jorden, og miljøinformation har fælles træk med geologisk information, er det lovende at bygge geografiske informationssystemer til indsamling, lagring og behandling af faktuel og kartografisk information:

om arten og omfanget af miljøforstyrrelser af naturlig og menneskeskabt oprindelse;

om generelle miljøforstyrrelser af naturlig og menneskeskabt oprindelse;

om generelle miljøkrænkelser i et bestemt område af menneskelig aktivitet;

om brug af undergrunden;

om den økonomiske forvaltning af et bestemt territorium.

Geografiske informationssystemer er som regel designet til at installere og forbinde et stort antal automatiserede arbejdsstationer, der har deres egne databaser og midler til at udlæse resultater. På grundlag af rumligt refereret information kan økologer på en automatiseret arbejdsplads løse problemer med en anden rækkevidde:

analyse af miljøændringer under indflydelse af naturlige og menneskeskabte faktorer;

rationel brug og beskyttelse af vand, jord, atmosfæriske, mineralske og energiressourcer;

reducere skader og forebygge menneskeskabte katastrofer;

at sikre menneskers sikre levevis og beskytte deres sundhed.

Alle potentielt miljøfarlige genstande og oplysninger om dem, koncentrationen af ​​skadelige stoffer, tilladte standarder mv. ledsaget af geografiske, geomorfologiske, landskabsgeokemiske, hydrogeologiske og andre typer information. Spredningen og manglen på informationsressourcer i økologi dannede grundlaget for de analytiske referenceinformationssystemer (ASIS) udviklet af IGEM RAS til projekter inden for økologi og miljøbeskyttelse på Den Russiske Føderations territorium ASIS "EcoPro", samt udviklingen af ​​et automatiseret system til Moskva-regionen, designet til at implementere dets miljøovervågning. Forskellen i målene for begge projekter bestemmes ikke kun af territoriale grænser (i det første tilfælde er det hele landets territorium og i det andet direkte Moskva-regionen), men også af anvendelsesområderne for information. EcoPro-systemet er designet til at akkumulere, behandle og analysere data om miljøprojekter af anvendt og forskningsmæssig karakter i Den Russiske Føderation for udenlandske penge. Overvågningssystemet i Moskva-regionen er designet til at tjene som en kilde til information om kilderne og den faktiske forurening af miljøet, katastrofeforebyggelse, miljøforanstaltninger inden for miljøbeskyttelse, betalinger fra virksomheder i regionen med henblik på økonomisk styring og kontrol af offentlige myndigheder. Da information i sagens natur er fleksibel, kan vi sige, at begge systemer udviklet af IGEM RAC kan bruges både til forskning og til forvaltning. Det vil sige, at opgaverne i to systemer kan forvandle sig til hinanden.

Som et mere specifikt eksempel på en database, der gemmer information om miljøbeskyttelse, kan man nævne O.S. Bryukhovetsky og I.P. Ganina "Design af en database over metoder til eliminering af lokal teknologisk forurening i stenmasser." Den diskuterer metoden til at konstruere en sådan database og karakteriserer de optimale betingelser for dens anvendelse.

Ved vurdering af nødsituationer tager informationsforberedelse 30-60 % af tiden, og informationssystemer er i stand til hurtigt at give information og sikre, at der findes effektive løsningsmetoder. I en nødsituation kan beslutninger ikke modelleres eksplicit, men grundlaget for deres vedtagelse kan være en stor mængde varieret information lagret og transmitteret af databasen. Baseret på de leverede resultater træffer ledelsespersonalet specifikke beslutninger baseret på deres erfaring og intuition.

Modellering af beslutningsprocesser er ved at blive en central retning i at automatisere beslutningstagerens (DM) aktiviteter. Beslutningstagernes opgaver omfatter beslutningstagning i et geografisk informationssystem. Et moderne geografisk informationssystem kan defineres som et sæt hardware og software, geografiske og semantiske data, designet til at modtage, lagre, behandle, analysere og visualisere rumligt distribueret information. Miljøgeografiske informationssystemer giver dig mulighed for at arbejde med kort over forskellige miljølag og automatisk konstruere en unormal zone for et givet kemisk element. Dette er ret praktisk, da en miljøekspert ikke behøver manuelt at beregne unormale zoner og konstruere dem. For en fuldstændig analyse af miljøsituationen skal en miljøekspert dog udskrive kort over alle økologiske lag og kort over unormale zoner for hvert kemisk element. Bershtein L.S., Tselykh A.N. Hybrid ekspertsystem med et computermodul til forudsigelse af miljøsituationer. Proceedings af det internationale symposium "Intelligent Systems - InSys - 96", Moskva, 1996. I det geografiske informationssystem blev konstruktionen af ​​anomale zoner udført for 34 kemiske elementer. Først skal han indhente et oversigtskort over jordforurening med kemiske grundstoffer. For at gøre dette, ved sekventielt at kopiere på sporingspapir fra alle kort, konstrueres et kort over jordforurening med kemiske elementer V.A. Landskabsgeokemi og miljø. - M.: Nedra, 1990. -142 s.: ill.. Derefter sammenlignes det resulterende kort på samme måde med kort over hydrologi, geologi, geokemiske landskaber, ler. Ud fra sammenligningen konstrueres et kort over en kvalitativ vurdering af miljøets fare for mennesker. På den måde udføres miljøovervågning. Denne proces kræver meget tid og højt kvalificerede eksperter for præcist og objektivt at vurdere situationen. Med en så stor mængde information, der samtidig bombarderer eksperten, kan der opstå fejl. Derfor var der behov for at automatisere beslutningsprocessen. Til dette formål blev det eksisterende geografiske informationssystem suppleret med et beslutningsundersystem. Et kendetegn ved det udviklede delsystem er, at en del af de data, som programmet arbejder med, præsenteres i form af kort. Den anden del af dataene behandles, og der bygges et kort på grundlaget, som så også er genstand for behandling. For at implementere beslutningstagningssystemet blev apparatet for fuzzy-sætteori valgt. Dette skyldes det faktum, at det ved hjælp af fuzzy sæt er muligt at skabe metoder og algoritmer, der er i stand til at modellere menneskelige beslutningsteknikker ved løsning af forskellige problemer. Fuzzy kontrolalgoritmer tjener som en matematisk model af svagt formaliserede problemer, der gør det muligt at opnå en løsning, der er omtrentlig, men ikke værre end at bruge nøjagtige metoder. Med fuzzy kontrolalgoritme mener vi en ordnet sekvens af fuzzy instruktioner (der kan også være separate klare instruktioner), der sikrer funktionen af ​​et bestemt objekt eller proces. Metoder til fuzzy set theory tillader for det første at tage højde for forskellige typer usikkerheder og unøjagtigheder introduceret af emnet og kontrolprocesser, og at formalisere en persons verbale information om opgaven; for det andet at reducere antallet af indledende elementer i kontrolprocesmodellen markant og udtrække nyttig information til at konstruere en kontrolalgoritme. Lad os formulere de grundlæggende principper for at konstruere fuzzy algoritmer. Fuzzy instruktioner, der bruges i fuzzy algoritmer, dannes enten på grundlag af en generalisering af en specialists erfaring med at løse det pågældende problem, eller på grundlag af en grundig undersøgelse og meningsfuld analyse af det. For at konstruere fuzzy algoritmer tages der højde for alle restriktioner og kriterier, der stammer fra en meningsfuld overvejelse af problemet, men ikke alle de resulterende fuzzy instruktioner bruges: de mest betydningsfulde af dem identificeres, mulige modsigelser elimineres, og rækkefølgen af deres udførelse er etableret, hvilket fører til løsningen af ​​problemet. Under hensyntagen til svagt formaliserede problemer er der to måder at opnå uklare indledende data på - direkte og som et resultat af behandling af klare data. Begge metoder er baseret på behovet for en subjektiv vurdering af fuzzy sæts medlemsfunktioner.

Logisk bearbejdning af jordprøvedata og opbygning af et oversigtskort over jordforurening med kemiske elementer.

Programmet var en udvikling af den allerede eksisterende version af "TagEco"-programmet, det supplerer det eksisterende program med nye funktioner. For at nye funktioner skal fungere, kræves dataene i den tidligere version af programmet. Dette skyldes brugen af ​​dataadgangsmetoder udviklet i den tidligere version af programmet. En funktion bruges til at hente information gemt i en database. Dette er nødvendigt for at opnå koordinaterne for hvert prøvepunkt, der er gemt i databasen. Funktionen bruges også til at beregne værdien af ​​det anomale indhold af et kemisk grundstof i landskabet. Gennem disse data og disse funktioner interagerer det tidligere program med beslutningsundersystemet. Hvis der er en ændring i prøveværdien eller prøvekoordinaterne i databasen, vil dette automatisk blive taget i betragtning i beslutningsundersystemet. Det skal bemærkes, at programmering bruger en dynamisk stil med hukommelsesallokering, og data lagres i form af enkeltforbundne eller dobbeltforbundne lister. Dette skyldes, at antallet af prøver eller antallet af overfladeområder, som kortet vil blive opdelt i, er ukendt på forhånd.

Konstruktion af et kort over kvalitativ vurdering af miljøets påvirkning af mennesker.

Kortet er konstrueret efter algoritmen beskrevet ovenfor. Brugeren angiver interesseområdet samt det trin, hvor kortene vil blive analyseret. Inden databehandlingen påbegyndes, læses information fra WMF-filer, og der genereres lister, hvis elementer er pointere til polygoner. Hvert kort har sin egen liste. Derefter, efter generering af lister over lossepladser, genereres et kort over jordforurening med kemiske elementer. Efter færdiggørelse af dannelsen af ​​alle kort og input af indledende data, dannes koordinaterne for de punkter, hvor kortene vil blive analyseret. De data, der modtages af undersøgelsesfunktionerne, indtastes i en særlig struktur. Efter at have afsluttet dannelsen af ​​strukturen, klassificerer programmet den. Hvert undersøgelsesgitterpunkt modtager et referencesituationsnummer. Dette nummer, der angiver punktnummeret, indsættes i en dobbeltforbundet liste, så kortet senere kan opbygges grafisk. En særlig funktion analyserer denne dobbeltforbundne liste og producerer en grafisk konstruktion af isoliner omkring punkter, der har samme klassifikationssituationer. Den læser et punkt fra listen og analyserer værdien af ​​sit situationsnummer med antallet af nabopunkter, og hvis der er en match, kombinerer den nærliggende punkter i zoner. Som et resultat af programmet, hele området af byen.

Taganrog er malet i en af ​​tre farver. Hver farve kendetegner en kvalitativ vurdering af miljøsituationen i byen. Således betyder rødt "særligt farlige områder", gult angiver "farlige områder", og grønt angiver "sikre områder". Informationer præsenteres således i en form, der er tilgængelig for brugeren og let at forstå. Bershtein L.S., Tselykh A.N. Hybrid ekspertsystem med et computermodul til forudsigelse af miljøsituationer. Proceedings fra det internationale symposium "Intelligent Systems - InSys - 96", Moskva, 1996.

Systemet for samlet miljøovervågning (UEM) er det vigtigste værktøj til at løse problemer med interaktion mellem mennesker og miljø, ressource- og energibesparelse, rationel miljøforvaltning, især i industrialiserede områder med en anspændt miljøsituation, for at implementere konceptet om at sikre miljøet livssikkerhed på globalt, regionalt og stedniveau, som har mange aspekter: fra filosofiske og sociale til biomedicinske, økonomiske og tekniske. Det centrale led i EEM-systemet, som i høj grad bestemmer dets effektive funktion, er informationssystemet.
Lad os overveje principperne for at konstruere en GIS EEM for en byregion. For at implementere en integreret tilgang til løsning af problemet med at sikre miljøsikkerhed bør den generelt indeholde følgende indbyrdes forbundne strukturelle links: databaser og databanker for miljømæssige, juridiske, medicinsk-biologiske, sanitære-hygiejniske, tekniske og økonomiske områder; blok til modellering og optimering af industrielle faciliteter; blok af rekonstruktion baseret på måledata og prognose for fordelingen af ​​felter af miljømæssige og meteorologiske faktorer;
¦ beslutningsblok.
For regionale myndigheders forvaltningsorganer kan der identificeres en række funktioner, hvor der er behov for informationsunderstøttelse til beslutninger, der træffes inden for befolkningens miljøsikkerhed, rationel energianvendelse og energibesparelser. Disse funktioner omfatter: rapportering om resultaterne af arbejdet inden for den socio-økologiske tilstand i regionen og foranstaltninger til at forbedre den; overvågning af den aktuelle tilstand af miljøet, overskridelse af de maksimalt tilladte koncentrationer af skadelige og lignende stoffer i det territorium under dets jurisdiktion; planlægning (årlig, kvartalsvis) af sociale udviklingsprogrammer, undersøgelse af befolkningens livskvalitet, øget miljøsikkerhed for befolkningens liv i regionen; ledelse i daglige administrative aktiviteter (analyse af krav, klager og konflikter med juridiske enheder og enkeltpersoner).
For at udføre ovenstående funktioner kræves fuldstændige og pålidelige oplysninger. De informationsstrømme, der er nødvendige for at kunne vurdere den aktuelle situation på passende vis og træffe ledelses- eller korrigerende beslutninger, gennemgår forskellige stadier: modtagelse, behandling og visning af information, vurdering af situationen og beslutninger. Et sådant multifunktionelt system med store mængder af geografisk refereret information kan kun implementeres effektivt ved hjælp af de moderne geografiske informationsteknologier, der er diskuteret ovenfor.
Kompleksiteten af ​​miljøproblemer, der forbinder opgaver løst af forskellige specialister, kræver en systematisk tilgang til deres løsning, manifesteret i de specifikke handlinger fra specialister i hver branche. Strukturen af ​​informationsstøtten til miljøovervågningssystemet afspejler denne specificitet. I henhold til dets funktionelle formål er det tilrådeligt at opdele det i problemorienterede blokke (eller, i terminologien, GIS-lag) af information fra individuelle regionale tjenester, herunder arkitektonisk planlægning, forsyningsvirksomheder, ingeniørstøtte osv.
EEM-systemets informationsunderstøttelse bør indeholde følgende tematiske informationslag (fig. 13.6). generelle miljøegenskaber (atmosfærisk luft, vandområder, jord, sanitære og epidemiologiske forhold osv.); kilder til negativ indvirkning på miljøet (emissioner og udledninger, fast affald osv.); zoneinddeling af territorier (industrianlæg, boligområder, administrative bygninger osv.); system af beskyttede områder (historiske og arkitektoniske monumenter, vandbeskyttelseszoner osv.); ingeniør-, teknisk- og transportkommunikation (motorveje til overflade- og underjordiske transportformer, varmeledninger, elledninger osv.); sundhedspleje og sociale forhold; regulatoriske og juridiske dokumenter, udsigter for udviklingen af ​​regionen
Et af de vigtigste elementer i systemet er data om miljøets objektive tilstand. Overvej for eksempel strukturen af ​​databaser med indikatorer for atmosfærisk kvalitet

Fig 13 6 Tematisk information i det regionale EEM-system

luft. Atmosfærisk lufts tilstand er primært karakteriseret ved resultaterne af eksperimentel bestemmelse af tilstedeværelsen af ​​visse forurenende stoffer i den og deres koncentrationer. Disse oplysninger består af resultaterne af periodiske prøvetagningsanalyser udført i regionen af ​​relevante regeringsorganisationer (f.eks. sanitære og epidemiologiske overvågningsmyndigheder) og data modtaget fra stationære poster med kontinuerlige miljøobservationer. Derfor skal den kartografiske database for atmosfærisk overvågning indeholde fuldstændig information om kontrolsteder (adresse på prøveudtagningspunkter), tidspunkt for målinger, vejrforhold på prøveudtagningstidspunktet og koncentration af målte ingredienser. Baseret på sådanne oplysninger tillader moderne GIS at løse problemer med interpolation - rekonstruktion af kontinuerlige felter fra diskrete data, problemer med omfattende vurdering af virkningen af ​​forureningsfelter af forskellige ingredienser på miljøsituationen i regionen osv.
Tematiske oplysninger om placering og konfiguration af de vigtigste kilder til miljøforurening bør præsenteres med passende elektroniske kort. I tabellerne, der er knyttet til dem, er det tilrådeligt at gemme generelle oplysninger om virksomheder i regionen (navn, adresse, administration osv.). Sådanne databaser, sammen med de tilsvarende kort, gør det muligt at få svar på følgende spørgsmål: hvad er det objekt, der er fremhævet på kortet; Hvor det er placeret; hvilke faciliteter der udleder visse skadelige stoffer; hvilke virksomheder der udleder dette skadelige stof i en mængde større end den specificerede hvilke stoffer udleder denne virksomhed og i hvilken mængde; hvilke virksomheder overskrider MPE-standarder; hvilken virksomhed der har en udløbet emissionstilladelse; Hvilken virksomhed har restancer i betalinger for emissioner til atmosfæren?
Data om ingeniør-, teknisk- og transportkommunikation bør lagres i EEM GIS også i form af passende kort og tematiske databaser. Det skal bemærkes, at det til ingeniørkommunikation er tilrådeligt at have yderligere grafisk information i databasen i form af diagrammer, tegninger og forklarende dokumenter, der er nødvendige for deres sikre drift (GIS giver rigelige muligheder for at arbejde med sådanne oplysninger).
Databaser om transportmotorveje bør indeholde sådanne miljøindikatorer som trafikintensitet, spektrum og volumen af ​​skadelige emissioner pr. længdeenhed, vibroakustiske data osv. Disse indikatorer ændrer sig naturligvis på forskellige strækninger af motorvejen. Ved kortlægning er motorveje derfor repræsenteret som et sæt af indbyrdes forbundne buer, som hver er tildelt deres egenskaber i databasen. Generelt bør grafiske og tematiske databaser om transportruter sikre opfyldelsen af ​​forespørgsler: hvilken mængde af et givet skadeligt stof udsendes langs hele længden af ​​en transportrute, på hvilken motorvej den maksimale mængde af et bestemt skadeligt stof eller alle stoffer tilsammen udsendes; hvad er det samlede antal transportenheder efter en given motorvej eller antallet af transportenheder af en given type? hvilken motorvej (eller sektion af hvilken motorvej) er den mest trafikerede.
Repræsentationen af ​​motorveje på kortet med linjer af forskellig bredde afhængigt af intensiteten af ​​trafikken på dem eller mængden af ​​forurenende emissioner fra biler på forskellige sektioner af motorveje forenkler analysen af ​​transportsituationen, og den samtidige brug af databasen giver dig mulighed for for at få oplysninger, der interesserer brugeren.
Yderligere muligheder for at analysere miljøsituationen giver overlay-operationer til overlejring af informationslag i GIS. Således giver samtidig visning af felter med kuliltekoncentration, konstrueret ud fra resultaterne af dets målinger, og emissioner af dette forurenende stof langs transportruter os mulighed for at drage en konklusion om kilden til miljøfare og træffe passende foranstaltninger for at eliminere den
Ud over de fælles databaser i EEM-informationsstøttesystemet er blokken til modellering af fordelingen af ​​forurenende koncentrationsfelter baseret på de generelle præstationsindikatorer for industrianlæg eller andre forureningskilder og graden af ​​deres indvirkning på miljøet af særlig betydning . Sådanne beregninger er nødvendige, når man analyserer en ugunstig miljøsituation i en region for at identificere dens skyldige (sammen med analysen af ​​direkte måledata eller i stedet for dem, når det ikke er muligt at få dem) eller når man forudsiger miljøsituationen under idriftsættelse eller rekonstruktion af visse kilder til menneskeskabt påvirkning af miljøet og bestemmelse af omkostningerne til at reducere mængden af ​​skadelige emissioner til miljøet. Nøjagtigheden af ​​modelleringen af ​​den nuværende situation i dette tilfælde er som regel lav, men tilstrækkelig til at identificere forureningskilder og udvikle passende kontrolforanstaltninger på det teknologiske og økonomiske niveau. I øjeblikket er der en række metoder og uafhængige softwareværktøjer (ikke inkluderet i GIS), der gør det muligt at bestemme felterne for koncentrationer af forurenende stoffer baseret på resultaterne af løsning af ligninger, der beskriver med en eller anden grad

penu tilnærmelse af spredningen af ​​urenheder i atmosfæren eller vandmiljøet. OND-86-metoden er blevet godkendt som en standardmetode til modellering af processer i atmosfæren.
GIS's brede integrationsmuligheder tillader brugen af ​​eksterne specialiserede beregningsmoduler og softwareværktøjer som informationskilder. Derfor forårsager deres inkludering i GIS EEM ingen særlige vanskeligheder.
Således giver GIS EEM dig mulighed for effektivt at implementere en integreret tilgang til løsning af problemer med at sikre miljøsikkerheden i regionen og skaber et samlet informationsrum for regionale ledelsestjenester.
LITTERATUR Tsvetkov V Ya Geografiske informationssystemer og -teknologier M Finans og statistik, 1998 Bigaevsky L M, Vakhromeeva L A Kartografiske projektioner M Nedra, 1992 Konovalova N V, Kapralov E G Introduktion til GIS Petrozavodsk Publishing house of Petrozavodsk University of GISs9 monitor5 Development of Fireest University, 199 baseret på ARC View CIS 30 og det globale internet / S A Bartalev, A I Belyaev, D V Ershov et al / / ARC REVIEW (moderne geografiske informationsteknologier) 1998 nr. 1 Ozerov Yu, Syasin V ARC / INFO og ARC View i Ministeriet for Nødsituationer Rusland // ARC REVIEW (moderne geoinformationsteknologier) 1997 nr. 2 Matrosov A S Informationsteknologier i affaldshåndteringssystemet Lærebog M URAO, 1999

GIS (geografiske informationssystemer) giver dig mulighed for at se data om de analyserede problemer i forhold til deres rumlige relationer, hvilket giver mulighed for en samlet vurdering af situationen og skaber grundlag for at træffe mere præcise og rimelige beslutninger i ledelsesprocessen. Objekterne og processerne beskrevet i GIS er en del af hverdagen, og næsten enhver beslutning, der træffes, er begrænset, forbundet eller dikteret af den ene eller den anden rumlige faktor. I dag er muligheden for at bruge GIS kombineret med behovet for dem, hvilket resulterer i den hurtige vækst i deres popularitet.

GIS's rolle og plads i miljøaktiviteter

2.1. Habitatforringelse

GIS er med succes blevet brugt til at skabe kort over vigtige miljøparametre. I fremtiden, når der opnås nye data, bruges disse kort til at identificere omfanget og hastigheden af ​​nedbrydningen af ​​flora og fauna. Når de indlæses fra fjernmålingsdata, især satellitdata, og konventionelle feltobservationer, kan de bruges til at overvåge lokale og storstilede menneskeskabte påvirkninger. Det er tilrådeligt at overlejre data om menneskeskabte belastninger på zoneinddelingskort over territoriet med fremhævede områder af særlig interesse fra et miljømæssigt synspunkt, for eksempel parker, reservater og dyrereservater. Naturmiljøets tilstand og nedbrydningshastighed kan også vurderes ved hjælp af testområder identificeret på alle lag af kortet.

2.2. Forurening

Ved hjælp af GIS er det praktisk at modellere påvirkningen og fordelingen af ​​forurening fra punkt- og ikke-punkt (rumlige) kilder på jorden, i atmosfæren og langs det hydrologiske netværk. Resultaterne af modelberegninger kan overlejres på naturkort, såsom vegetationskort, eller på kort over boligområder i et givet område. Som følge heraf er det muligt hurtigt at vurdere de umiddelbare og fremtidige konsekvenser af sådanne ekstreme situationer som olieudslip og andre skadelige stoffer samt påvirkningen af ​​permanente punkt- og områdeforurenende stoffer.

2.3. Jordbesiddelse

GIS bruges i vid udstrækning til at udarbejde og vedligeholde forskellige, herunder jord, matrikler. Med deres hjælp er det praktisk at oprette databaser og kort om jordejerskab, kombinere dem med databaser om eventuelle naturlige og socioøkonomiske indikatorer, overlejre tilsvarende kort på hinanden og skabe komplekse (for eksempel ressource) kort, bygge grafer og div. typer af diagrammer.

2.4. Beskyttede områder

En anden almindelig anvendelse af GIS er indsamling og forvaltning af data om beskyttede områder såsom vildtreservater, naturreservater og nationalparker. Inden for beskyttede områder er det muligt at gennemføre fuld rumlig overvågning af plantesamfund af værdifulde og sjældne dyrearter, bestemme påvirkningen af ​​menneskeskabte indgreb såsom turisme, udlægning af veje eller elledninger samt planlægge og gennemføre miljøbeskyttelsesforanstaltninger. Det er også muligt at udføre flerbrugeropgaver, såsom regulering af husdyrgræsning og forudsigelse af jordproduktivitet. GIS løser sådanne problemer på et videnskabeligt grundlag, det vil sige, at der vælges løsninger, der sikrer et minimumsniveau af påvirkning af dyrelivet og opretholder det nødvendige niveau af renlighed af luft, vandområder og jord, især i områder, der ofte besøges af turister.

2.5. Genopretning af levesteder

GIS er et effektivt værktøj til at studere miljøet som helhed, individuelle arter af flora og fauna i rumlige og tidsmæssige aspekter. Hvis der etableres specifikke miljøparametre, som er nødvendige, for eksempel for eksistensen af ​​en hvilken som helst dyreart, herunder tilstedeværelsen af ​​græsgange og ynglepladser, passende typer og reserver af foderressourcer, vandkilder, krav til det naturlige miljøs renhed , så vil GIS hjælpe med hurtigt at finde områder med en passende kombination af parametre, inden for hvilke betingelserne for eksistensen eller genopretningen af ​​bestanden af ​​en given art vil være tæt på optimale. På stadiet for tilpasning af en genbosat art til et nyt område er GIS effektivt til at overvåge de umiddelbare og langsigtede konsekvenser af truffet foranstaltninger, vurdere deres succes, identificere problemer og finde måder at overvinde dem på.

2.6. Overvågning

Efterhånden som miljøbeskyttelsesaktiviteterne udvides og uddybes, er et af de vigtigste anvendelsesområder for GIS at overvåge konsekvenserne af tiltag, der er truffet på lokalt og regionalt niveau. Kilder til opdateret information kan være resultaterne af jordundersøgelser eller fjernobservationer fra lufttransport og fra rummet. Brugen af ​​GIS er også effektiv til at overvåge levevilkårene for lokale og indførte arter, identificere årsag- og virkningskæder og sammenhænge, ​​vurdere de gunstige og ugunstige konsekvenser af miljøforanstaltninger, der er truffet på økosystemet som helhed og dets individuelle komponenter, operationelle beslutninger om at justere dem afhængigt af skiftende eksterne forhold.

Under forhold med stigende menneskeskabt påvirkning af det naturlige miljø bliver opgaven med at analysere og vurdere tilstanden af ​​komponenterne i det naturlige miljø særligt akut. Situationen forværres af forskellige økosystemers og landskabers utilstrækkelige reaktion på tilstrømningen af ​​produkter fra menneskelig aktivitet. Eksisterende traditionelle metoder til at analysere miljøsituationen (statistisk, simuleringsmodellering) i sammenhæng med synergien mellem talrige miljøfaktorer giver ofte ikke den ønskede effekt eller forårsager store tekniske vanskeligheder i implementeringen.

Anvendelsen af ​​en informationstilgang baseret på nye informationsteknologier (geografisk information og ekspertsystemer) gør det ikke kun muligt at kvantitativt beskrive de processer, der forekommer i komplekse øko- og geosystemer, men også, ved at modellere mekanismerne i disse processer, at videnskabeligt underbygge metoder til vurdering af tilstanden af ​​forskellige komponenter i det naturlige miljø.

De mest presserende opgaver på dette område omfatter først og fremmest opgaven med at skabe noget nyt og/eller tilpasse

software, der findes inden for andre vidensområder (geografisk information, informationsrådgivning og ekspertsystemer), som gør det muligt at behandle enorme informationsstrømme, vurdere økosystemernes reelle tilstand og på dette grundlag beregne de optimale muligheder for tilladelig menneskeskabt påvirkning af miljøet for formålet med en rationel miljøforvaltning.

Analyse af miljøoplysninger omfatter |Yu.A. Israel, 1984]:

Analyse af virkningerne af forskellige faktorer på miljøet (identifikation af kritiske påvirkningsfaktorer og de mest følsomme elementer i biosfæren);

Bestemmelse af tilladte miljøpåvirkninger og belastninger på miljøkomponenter under hensyntagen til den komplekse og kombinerede påvirkning af økosystemet;

Fastlæggelse af tilladte belastninger på regionen ud fra et miljømæssigt og økonomisk perspektiv.

Stadier af informationsanalyse af miljøinformation omfatte følgende faser:

1) indsamling af information om miljøets tilstand: ekspeditionsforskning; indlæggelsesforskning;

aerovisuelle observationer; fjernmåling; rum- og luftfotografering; tematisk kortlægning; hydrometeorologiske observationer; overvågningssystem; litterære, lager- og arkivdata;

2) primær forarbejdning og strukturering:

informationskodning; konvertering til maskinform; digitalisering af kartografisk materiale; billedbehandling; datastrukturering; bringe data til et standardformat;

3) udfylde databasen og statistisk analyse: vælge en logisk organisering af data; udfylde databasen og redigere; interpolation og ekstrapolation af manglende data; statistisk databehandling; analyse af mønstre i dataadfærd, identifikation af tendenser og konfidensintervaller;

4) modellering af økosystemers adfærd;

brugen af ​​stadig mere komplekse modeller; varierende randbetingelser; efterligning af økosystemadfærd under enkeltpåvirkninger; kartografisk modellering; undersøgelse af responsintervaller under forskellige påvirkninger;

5) ekspertvurdering:

vurdering af rækker af ændringer i påvirkninger af økosystemer; vurdering af økosystemadfærd under forskellige påvirkninger baseret på "svagt led"-princippet;

6) usikkerhedsanalyse:

input data; model parametre; modelleringsresultater; værdier af ekspertvurderinger;

7) at identificere mønstre og forudsige miljømæssige konsekvenser:

udvikling af mulige økosystemadfærdsscenarier; forudsigelse af økosystemadfærd; vurdering af resultaterne af forskellige scenarier;

8) at træffe beslutninger om at begrænse påvirkninger af det naturlige miljø:

udvikling af "skånsomme" (besparende) strategier for at reducere påvirkninger af miljøet; begrundelse for de valgte løsninger (miljømæssige og samfundsøkonomiske).

Ekspertmodellering af geografisk informationssystem (EM GIS) er en kombination af en fælles GIS-brugergrænseflade med en ekspertsystemskal og en matematisk modelleringsblok.

Kriti h belastninger (KL) på økosystemer- dette er "det maksimale tab af forsurende forbindelser, der ikke forårsager skadelige effekter på strukturen og funktionerne af disse økosystemer over en lang periode." Kritiske belastninger er en indikator for økosystemernes stabilitet. De angiver værdien af ​​den maksimale "tilladte" forureningsbelastning, på som praktisk talt ikke ødelægger økosystemets biogeokemiske struktur. Følsomheden af ​​et økosystem, for eksempel over for sur aflejring, kan bestemmes ved at måle eller estimere visse fysiske eller kemiske parametre for økosystemet; på denne måde kan et niveau af syreaflejring, der har ingen eller meget lille effekt på denne følsomhed, identificeres.

I øjeblikket er miljø-GIS komplekse informationssystemer, herunder et kraftfuldt operativsystem, brugergrænseflade, systemer til vedligeholdelse af databaser og visning af miljøinformation. Kravene til miljø-GIS stemmer overens med kravene til et ideelt GIS foreslået i arbejdet

1) evnen til at behandle arrays af komponent-for-komponent heterogen rumlig koordineret information;

2) evnen til at vedligeholde databaser for en bred klasse af geografiske objekter;

3) muligheden for en interaktiv brugertilstand;

4) fleksibel systemkonfiguration, evnen til hurtigt at konfigurere systemet til at løse forskellige problemer;

5) evnen til at "opfatte" og behandle de rumlige træk ved geoøkologiske situationer Af stor betydning er moderne GIS's evne til at transformere eksisterende miljøinformation ved hjælp af forskellige modeller (evnen til at syntetisere).

Den grundlæggende forskel mellem GIS og miljødatabaser er deres rumlige karakter på grund af brugen af ​​et kartografisk grundlag [VKh et al., 1988] Derfor er en overgang ved hjælp af GIS nødvendig fra det biogeoenotiske hensynsniveau til problemet til det landskabelige niveau. Samtidig, som grundlæggende GIS bruger et landskabskort, som bruges til automatisk at bygge en række private kort, der karakteriserer landskabets hovedkomponenter. Det skal understreges, at miljøkortlægning ikke er begrænset til komponent-for-komponent kortlægning af en regions naturlige organisation og fordelingen af ​​menneskeskabt belastning. Man skal heller ikke tro, at miljøkortlægning er et sæt kort baseret på LDC-værdierne for forskellige forurenende stoffer. Miljøkortlægning refererer primært til en metode til at visualisere resultaterne af en miljøvurdering udført ved brug af kvalitativt nye tilgange. Derfor er den syntetiseringsrolle, som denne metode til præsentation af information har, meget vigtig.

Anvendelsen af ​​GIS-teknologier i økologi indebærer udbredt brug af forskellige typer modeller (primært dem med et miljøfokus). Da miljøkortlægning af det naturlige miljø er baseret på en forståelse af det biogeokemiske grundlag for migration af forurenende stoffer i naturlige miljøer, er det, når der oprettes et GIS til disse formål, sammen med miljømodeller, nødvendigt at bygge modeller implementeret på principperne og tilgangene af geografiske videnskaber (hydrologi, meteorologi, landskabsgeokemi osv.). Således udvikler modeldelen af ​​GIS sig i to retninger:

1) matematiske modeller af dynamikken i stofmigreringsprocesser;

2) algoritmer til automatiseret præsentation af modelresultater i form af tematiske kort. Som eksempel på modeller af den første gruppe bemærker vi modeller for overfladeafstrømning og udvaskning, infiltrationsgenfyldning af grundvand, kanalprocesser mv. Typiske repræsentanter for den anden gruppe er algoritmer til konstruktion af konturer, beregning af områder og bestemmelse af afstande.

Ved hjælp af den beskrevne metodik udviklede vi konceptet miljø-GIS, som blev testet på to skalaniveauer: lokalt og regionalt. Den første blev brugt til at behandle og visualisere information lagret i en miljøovervågningsdatabank for Moskva-regionen. Dette tjente GRUNDLAG FOR DESIGN*

hemmeligt, derefter ekspert-modellering GIS for at bestemme parametrene for miljømæssigt tilladt påvirkning af landbrugslandskaber i Moskva-regionen.

Ydelsen af ​​miljø-GIS på regionalt niveau blev demonstreret af kortlægning kritiske belastninger af svovl og nitrogen på økosystemerne i den europæiske del af Rusland og vurdering af modstanden af ​​økosystemer og landskaber i Thailand over for sur aflejring.

Opgaven med kvantitativ vurdering af miljøfaktorer ved analyse af miljøovervågningsmaterialer har følgende funktioner:

1) information af arealmæssig karakter (polygoner og tilhørende attributter) foretrækkes. Information knyttet til punktobjekter bruges som hjælpeinformation;

2) en vurdering af fejlene i de lagrede data er nødvendig. Sammen med relativt nøjagtige kartografiske data er der resultater af målinger på forskellige punkter (normalt på et ikke-vilkårligt gitter), hvis værdier ikke er nøjagtige;

3) både præcise matematiske modeller, der gør det muligt at lave prognoser baseret på løsning af netligninger og vage ekspertregler bygget på et sandsynlighedsgrundlag, er anvendelige;

4) det er uvist, hvor mange tematiske egenskaber en specialist skal bruge for at udføre faktorvurderinger. Det er muligt, at du ikke får brug for alle de oplysninger, der er gemt i databasen, men til gengæld er det at foretrække øge anmodnings eksekveringshastighed;

5) databaseforespørgsler V hovedsageligt af to typer (giv en liste over attributter, der karakteriserer et givet punkt på kortet; fremhæve områder på kortet, der har de nødvendige egenskaber).

Baseret på disse funktioner blev der udviklet et modulært system, hvis kerne var en kartografisk database. Der blev tilvejebragt en grænseflade, der gjorde det muligt for både en specialistbruger og en ekspertmodelbygger på byggepladsen at arbejde med systemet. Det sidste er nødvendigt af to grunde. For det første for at bruge rumlig information til at modellere processerne for transport af forurenende stoffer (forurenende stoffer) ved hjælp af modeller, der ikke er direkte inkluderet i det udviklede system. For det andet at bruge ekspertvurderinger til at kompensere for ufuldstændigheden, unøjagtigheden og inkonsistensen af ​​resultaterne af miljøovervågningen. Strukturen af ​​den udviklede logiske model for den kartografiske database er kendetegnet ved følgende funktioner:

1. Ethvert kort kan repræsenteres som en pakke af gennemsigtige ark, som hver har den samme koordinatreference. Hvert af disse ark er opdelt efter et af de kortlagte funktioner. Et ark viser fx kun jordtyper, et andet - kun floder mv. Hvert af disse ark i databasen svarer til en klasse af dataaggregater, hvor hvert objekt i denne klasse beskriver et specifikt område med en egenskab tildelt det. Så vej, databasen på øverste niveau er et træ, hvis øverste noder repræsenterer klasser, og de nederste noder repræsenterer konkrete objekter af klasser. Du kan til enhver tid tilføje eller fjerne en eller flere dataaggregatklasser fra databasen. Fra modellens synspunkt - indsæt eller fjern et eller flere ark fra posen.

2. Databasen svarer på begge typer påkrævede forespørgsler. Forespørgselstyperne er nemme at visualisere ved hjælp af illustrationen af ​​den klare arkpakke. En forespørgsel om pointattributter matcher "piercing" pakke på det ønskede sted og med tanke på, hvor hvert ark er gennemboret. Fortolkningen af ​​den anden type anmodninger er også indlysende. Det særlige er, at resultatet af at udføre en anmodning om at finde regioner er en fuldgyldig klasse, dvs. et andet gennemsigtigt ark af den arkpakke, der udgør kortet. Det her mine* Dette gør det muligt for eksperttilføjelser at behandle Kapi-lag opnået efter udførelse af en forespørgsel på samme måde som simple lag.

3. Oplysninger om punktmålinger gemmes i databasen i form af relationer “koordinater -attribut", men når det bruges i en specifik applikation konverteres til polygonform ved interpolation, f.eks på Voronoi mosaikker.

4. Oplysninger om strengt spidse genstande - trianguleringsmærker, brønde mv. gemt i dataaggregater med et fast antal mulige tematiske attributter.

5. Linjeobjekter gemmes som et netværk med en beskrivelse af netværkstopologien.

Databasen er således primært fokuseret på økonomisk lagring og effektiv behandling af data fra en polygoner(regioner). Fordi hver flise er kortlagt på kun én attribut, er den opdelt i ret store bidder, hvilket fremskynder type 1-forespørgslerne, der er typiske for gitterbaserede numeriske simuleringer.

Separat er det værd at nævne om indtastning af kort. Digitalisering af kort ved hjælp af en digitizer giver meget høj nøjagtighed og er den hidtil mest almindelige metode inden for miljøforskning. Denne metode kræver dog betydelig tid og penge. Nyere praksis viser, at det til digitaliseringsformål er mere bekvemt at bruge en scanner. Billederne modtaget fra scanneren digitaliseres ved hjælp af musemarkøren på computerskærmen. Denne metode giver dig mulighed for at:

Tillad slutbrugeren at bestemme den nødvendige nøjagtighed af billeddigitalisering, da en højopløsningsscanner giver dig mulighed for at vise et stærkt forstørret billede af et digitaliseret billede på skærmen, hvilket gør det muligt at sikre næsten samme nøjagtighed, som når du laver et kort - reducere kompleksiteten af ​​billedinput, der er forbundet med behovet for at huske, hvilken del af billedet, der allerede er blevet digitaliseret.

Miljøoplysninger bør struktureres på denne måde. så det er praktisk at bruge begge dele til at analysere den aktuelle situation miljømæssige situationer, og for at træffe beslutninger og udstede anbefalinger til gennemførelse af disse beslutninger med henblik på en rationel miljøforvaltning. Struktureret information danner grundlag for informationsunderstøttelse, som er integrerende og består af følgende blokke:

En blok af data om den naturlige organisation af territoriet, der indeholder oplysninger om de jord-geologiske, hydrokemiske, hydrogeologiske, plantekarakteristika for territoriet, det lokale klima samt en vurdering af faktorerne til selvrensning af landskaber;

Blok af data om teknologiske strømme i regionen, deres udstråler og kah, arten af ​​interaktion med transit- og deponeringsmiljøer;

En blok af lovgivningsmæssige oplysninger, der indeholder et sæt af miljømæssige, miljø-tekniske, sanitære og hygiejniske standarder, og samt standarder for placering af forurenende industrier i naturlige systemer.

Disse blokke danner rammen om en regional databank, der er nødvendig for at træffe miljørigtige beslutninger med henblik på en rationel miljøforvaltning.

De beskrevne informationsunderstøttelsesblokke inkluderer, som nævnt, tiere og endda hundredvis af parametre. Derfor, når man udvikler regionalt GIS, hvor antallet af økosystemtyper er hundreder og endda tusinder, øges dimensionen af ​​informationsarrays kraftigt. Men blot at øge mængden af ​​lagrede data skaber ikke sådanne vanskeligheder som at udvide det tematiske indhold af dataene. Fordi Information Da GIS er lagret i et samlet informationsmiljø, som forudsætter fælles søge- og datahentningsprocesser, involverer enhver inddragelse af nye tematiske data omstrukturering af information, herunder klassificering, bestemmelse af indbyrdes afhængighed, hierarki og rumlig skala af parametre for forskellige komponenter i økosystemer.

Det blev tidligere bemærket, at miljødatabaser danner grundlaget for moderne GIS, og sådanne databaser indeholder både rumlig og tematisk information. Multi-purpose formålet med GIS stiller en række krav til databasekonstruktionsmetoder Og ledelsessystemer til disse databaser. Den ledende rolle i dannelsen af ​​databaser er givet til tematisk

Kort Grundet de specifikke problemer, der skal løses, og kravene til detaljerne i de problemstillinger, der undersøges, er databaserne baseret på mellemstore og store kort, samt deres tematiske indhold.

Behovet for at løse forskellige problemer med miljøregulering og jord-økologiske prognoser, herunder undersøgelse af migrationen af ​​forurenende stoffer i alle naturlige miljøer, kræver indsamling og indtastning i en databank af oplysninger om alle komponenter i det naturlige miljø. Dette er den traditionelle måde at bygge moderne GIS på, hvor al information lagres i form af separate lag (hvert lag repræsenterer en separat komponent af miljøet eller dets element). Grundlaget for et sådant GIS er for eksempel et reliefkort [V, V. Bugrovsky et al., 19861, hvorpå der er bygget et system af kort over individuelle komponenter (jord, vegetation osv.). Samtidig kan enkelte komponenter ikke give et fuldstændigt billede af regionens karakter. Især en simpel kombination af forskellige komponentkort giver ikke viden om regionens landskabelige struktur. Forsøg på at konstruere kort over geosystemer eller landskabskort ved at kombinere individuelle dele af kort støder uundgåeligt på vanskeligheden ved at forbinde og gensidigt enes konturen og indholdet af individuelle kort, som normalt er lavet på forskellige principper. Naturligvis står automatisering af en sådan procedure over for mange vanskeligheder. Derfor for dannelsen af ​​databanker i GIS-strukturen, hvor mangfoldigheden af ​​økosystemer og landskaber spiller en afgørende rolle i at studere dynamikken i naturlige processer og fænomener, Det er tilrådeligt at vælge som grundlag for dannelsen af ​​GIS landskab en model af territoriet, som omfatter blokke for individuelle komponenter af økosystemer og landskaber (jord, vegetation osv.).

Denne tilgang blev brugt til at skabe et GIS på Kiev-regionens territorium [V.S. Linnik, 1989]. I dette tilfælde tillægges landskabs-GIS-blokken førende betydning i GIS-organisationen.

Landskabskortet supplerer en række komponentkort (litologi, vegetation mv.). Som følge heraf er der ikke behov for at reducere komponentkort til et enkelt kontur- og indholdsgrundlag, og i stedet for et antal komponentkort indlæses nogle gange kun ét landskabskort i databanken, hvilket sparer forarbejde med indtastning af kortet væsentligt. ind i en computer og størrelsen af ​​diskhukommelse til digitaliserede data.

Et landskabskort giver kun en generaliseret idé om strukturen af ​​geosystemer og dets komponenter. Afhængig af arten af ​​de problemer, der løses, bruges derfor også andre tematiske kort, for eksempel hydrologisk jord. Landskab GIS blok i denne

isk struktur, dvs. al indkommende ny kartografisk information skal "pakkes" ind i strukturen af ​​de identificerede økosystemkonturer. Dette sikrer, at forskellige komponentkort kan bruges konsekvent.

Den digitale terrænmodel får en særlig plads i GIS (CMM). Det er hun tilfældigvis basis ikke kun til geodætisk kontrol, men også til justering af indholdet af de anvendte kort under hensyntagen til regionens landskabelige struktur. Formål landskab blok er ikke kun at vise komponenten og den rumlige struktur af geosystemer, men også at fungere som en uafhængig kilde til indbyrdes forbundne informationer om forskellige naturlige processer. På baggrund af et landskabskort er det således muligt at konstruere rachlic centrale natkort for individuelle komponenter (f.eks. kort over vegetationsdækningens indflydelse på den eoliske transport) og integrerede, der karakteriserer bestemte egenskaber ved geosystemer som helhed (f.eks. migrationsevnen for radionuklider i forskellige typer landskaber).

De foreslåede principper for organisering af informationsstøtte gjorde det muligt at udvikle en metode til vurdering af kritiske belastninger baseret på brug af ekspertmodellering geoknformadnokikh systemer (EM GIS) til de specifikke forhold i Rusland, hvor enorme rumlige områder er karakteriseret ved en utilstrækkelig grad af informationsmætning. Involvering af EM GIS implementeret på moderne computere, tilladt kvantitativt implementere metoden i praksis. EM GIS kan operere med databaser og videnbaser relateret til territorier med en høj grad af rumlig heterogenitet og usikkerhed om informationsunderstøttelse. Som regel omfatter sådanne systemer en kvantitativ vurdering af forskellige parametre for migrationsstrømme af de undersøgte elementer i udvalgte repræsentative nøgleområder, udvikling og tilpasning af en algoritme, der beskriver disse strømme og cyklusser, og overførsel af de opnåede mønstre til andre regioner der har lignende karakteristiske træk som nøgleområderne. Denne tilgang kræver naturligvis tilstrækkelig kartografisk støtte, for eksempel er kort over jordbund, geokemiske og hydrogeokemiske zoneinddelinger, kort og diagrammer i forskellige skalaer nødvendige for at vurdere økosystemernes bioproduktivitet, deres stabilitet, selvrensende evne osv. Baseret på disse og andre kort samt databaser genereret i nøgleområder og ved hjælp af ekspertmoder en korrekt fortolkning mulig for andre mindre undersøgte regioner. Denne tilgang er mest realistisk for de specifikke forhold i Rusland, hvor detaljerede økosystemundersøgelser som regel er blevet udført i nøgleområder, og store rumlige områder er karakteriseret ved en utilstrækkelig grad af informationsmætning.

Informationen på internettet tillader en ret objektiv vurdering af den aktuelle tilstand af GIS-applikationer inden for økologi. Mange eksempler er præsenteret på webstederne for den russiske GIS-forening, DATA+-virksomheden og adskillige websteder for vestlige universiteter. De vigtigste anvendelsesområder for GIS-teknologier til at løse miljøproblemer er anført nedenfor.

Habitatforringelse. GIS er med succes blevet brugt til at skabe kort over vigtige miljøparametre. I fremtiden, når der opnås nye data, bruges disse kort til at identificere omfanget og hastigheden af ​​nedbrydningen af ​​flora og fauna. Når de indlæses fra fjernmålingsdata, især satellitdata, og konventionelle feltobservationer, kan de bruges til at overvåge lokale og storstilede menneskeskabte påvirkninger. Det er tilrådeligt at overlejre data om menneskeskabte belastninger på territoriale zonekort med fremhævede områder af særlig interesse fra et miljømæssigt synspunkt, for eksempel parker, reservater og dyrereservater. Naturmiljøets tilstand og nedbrydningshastighed kan også vurderes ved hjælp af testområder identificeret på alle kortlag.

Forurening. Ved hjælp af GIS er det praktisk at modellere påvirkningen og fordelingen af ​​forurening fra punkt- og ikke-punkt (rumlige) kilder på jorden, i atmosfæren og langs det hydrologiske netværk. Resultaterne af modelberegninger kan lægges oven på naturkort, for eksempel vegetationskort, eller på kort over boligområder og et givet område. Som følge heraf er det muligt hurtigt at vurdere de umiddelbare og fremtidige konsekvenser af sådanne ekstreme situationer som olieudslip og andre skadelige stoffer samt påvirkningen af ​​permanente punkt- og områdeforurenende stoffer.

Beskyttede områder. En anden almindelig anvendelse af GIS er indsamling og forvaltning af data om beskyttede områder såsom vildtreservater, naturreservater og nationalparker. Inden for beskyttede områder er det muligt at gennemføre fuld rumlig overvågning af plantesamfund af værdifulde og sjældne dyrearter, bestemme påvirkningen af ​​menneskeskabte indgreb, såsom turisme, udlægning af veje eller elledninger samt planlægge og gennemføre miljøbeskyttelsesforanstaltninger. Det er også muligt at udføre flerbrugeropgaver - regulering af husdyrgræsning og forudsigelse af jordproduktivitet. Disse GIS-problemer løses på et videnskabeligt grundlag, dvs. der vælges løsninger, der giver minimum

grad af påvirkning af naturen, opretholdelse af det nødvendige niveau af renhed af luft, vandområder og jordbund, især i områder, der ofte besøges af turister.

Ubeskyttede områder. Regionale og lokale styringsstrukturer bruger i vid udstrækning GIS's muligheder til at opnå optimale løsninger på problemer relateret til fordeling og kontrolleret brug af jordressourcer og løsning af konfliktsituationer mellem grundejere og jordlejere. Det er nyttigt og ofte nødvendigt at sammenligne de nuværende grænser for arealanvendelsesområder med arealanvendelse og langsigtede planer for deres anvendelse. GIS giver også mulighed for at sammenligne arealanvendelsesgrænser med naturens krav. Eksempelvis kan det i nogle tilfælde være nødvendigt at reservere trækkorridorer til vilde dyr gennem udviklede områder mellem naturreservater eller nationalparker. Konstant indsamling og opdatering af data om arealanvendelsesgrænser kan være en stor hjælp til at udvikle miljøbeskyttelsesforanstaltninger, herunder administrative og lovgivningsmæssige, overvåge deres implementering og rettidigt foretage ændringer og tilføjelser til eksisterende love og regler baseret på grundlæggende videnskabelige miljøprincipper og -koncepter.

Genopretning af levesteder. YEW er et effektivt værktøj til at studere habitatet som helhed, individuelle arter af flora og fauna i rumlige og tidsmæssige aspekter. Hvis der etableres specifikke miljøparametre, som er nødvendige for for eksempel eksistensen af ​​enhver slags dyr, herunder tilstedeværelsen af ​​græsgange og ynglepladser, passende typer og reserver af foderressourcer, vandkilder, krav til renheden af ​​det naturlige miljø, så vil GIS hjælpe med hurtigt at finde områder med en passende kombination af parametre, inden for hvilke betingelserne for eksistensen eller genopretningen af ​​bestanden af ​​en given art vil være tæt på optimale. På stadiet for tilpasning af en genbosat art til et nyt område er GIS effektivt til at overvåge de umiddelbare og langsigtede konsekvenser af truffet foranstaltninger, vurdere deres succes, identificere problemer og finde måder at overvinde dem på.

Tværfaglig forskning (økologi og medicin/demografi/klimatologi). GIS's integrerede funktionalitet kommer tydeligst til udtryk og begunstiger en vellykket gennemførelse af fælles tværfaglig forskning. De giver kombinationen og overlejringen af ​​enhver type data, så de kan vises på et kort. Sådanne undersøgelser omfatter f.eks. følgende: analyse af sammenhængen mellem befolkningens sundhed og forskellige (naturlige, demografiske, økonomiske) faktorer; kvantitativ vurdering af miljøparametrenes indflydelse på tilstanden af ​​lokale og regionale økosystemer og deres komponenter; fastlæggelse af grundejernes indkomst afhængig af de fremherskende jordbundstyper, klimatiske forhold, afstand fra byer osv.; identifikation af antallet og tætheden af ​​udbredelsesområder for sjældne og truede plantearter afhængigt af områdets højde, hældningsvinklen og skråningernes eksponering.

Miljøundervisning. Da oprettelsen af ​​papirkort ved hjælp af GIS er meget forenklet og billigere, bliver det muligt at få et stort udvalg af miljøkort, hvilket udvider omfanget og bredden af ​​miljøuddannelser og -kurser. På grund af det lette at kopiere og producere kartografiske produkter, kan det bruges af næsten enhver videnskabsmand, lærer eller studerende. Desuden tjener standardisering af formatet og layoutet af basiskort som grundlag for indsamling og visning af elevdata, udveksling af data mellem uddannelsesinstitutioner og oprettelse af en samlet database på tværs af regioner og nationale skalaer. Du kan udarbejde særlige kort til grundejere for at gøre dem bekendt med planlagte miljøforanstaltninger, ordninger buffer zoner og økologiske korridorer, der skabes i området og kan påvirke deres jordlodder,

Økoturisme. Evnen til hurtigt at skabe attraktive, farverige og V Samtidig gør professionelt producerede kort af høj kvalitet GIS til et ideelt værktøj til at skabe reklame- og oversigtsmateriale, der hurtigt kan engagere offentligheden. udvikler sig inden for økoturisme. Et karakteristisk træk ved de såkaldte "økoturister" er en dyb interesse for detaljerede oplysninger om de naturlige træk i et givet område eller land, om de processer, der foregår i naturen relateret til økologi i bred forstand. Blandt denne ret store gruppe mennesker er videnskabelige og pædagogiske kort skabt ved hjælp af GIS, der viser fordelingen af ​​plantesamfund, individuelle arter af dyr og fugle, endemiske områder osv., meget populære. Sådanne oplysninger kan være nyttige til miljøundervisningsformål eller for rejsebureauer til at opnå yderligere midler fra projektfonde og nationale programmer, der tilskynder til udvikling af rejser og udflugter.

Overvågning. Efterhånden som miljøbeskyttelsesaktiviteterne udvides og uddybes, er et af de vigtigste anvendelsesområder for GIS at overvåge konsekvenserne af tiltag, der er truffet på lokalt og regionalt niveau. Kilder til opdateret information kan være resultaterne af jordundersøgelser eller fjernobservationer. Brugen af ​​GIS er også effektiv til at overvåge levevilkårene for lokale og indførte arter, identificere årsag- og virkningskæder og sammenhænge, ​​vurdere de gunstige og ugunstige konsekvenser af miljøforanstaltninger, der er truffet på økosystemet som helhed og dets individuelle komponenter, operationelle beslutninger om at rette dem afhængigt af eksterne forhold.

Lad os nu vende os til specifikke implementerede miljøprojekter ved hjælp af GIS-teknologier. Alle eksempler nedenfor er hentet fra onlineanmeldelser, konferencehandlinger og andre publikationer.

Miljøovervågning og kontrol af den russiske olierørledning - Kina(S. G. Korey, E. O. Chubai RAO ROSNEFTEGAZSTROY). Som forfatterne korrekt bemærkede, medfører konstruktionen af ​​en rørledning en indvirkning på miljøets tilstand, flora og fauna, men læsefærdige og en rationel tilgang til ruteføring og selve konstruktionen lave omøkosystemer kan minimeres. Et grundlæggende aspekt af bæredygtigt design olierørledning består i at afbøde påvirkningen af ​​geosystemer og bruge specielle tekniske teknikker til at stabilisere deres tilstand på nogle acceptabelt niveau. Med korrekt udførte undersøgelser, en tilstrækkelig database med rumlige data, kompetente ingeniørmæssige og geologiske prognoser samt god tilrettelæggelse og udførelse af arbejde ved hjælp af GIS-teknologier kan negative fænomener minimeres. Derfor er det vigtigt at udføre alle stadier af miljøundersøgelser, prognoser og overvågning.

Som det er kendt, bruges GIS-teknologier til at løse problemer med at konstruere multi-level informationsdatabaser af rumlige data, der giver adgang til hele komplekset af ressourcer på en effektiv og visuel måde. Dette giver dig mulighed for at generalisere information for at løse problemer med olierørledningsstyring, dens opgørelse og overvågning af tilstand og ressource. Derudover har GIS vist sig at være yderst effektiv til at løse forskellige driftsproblemer under driften af ​​en olierørledning, herunder i nødsituationer. Baseret på dette blev der allerede i de første faser af design af olierørledningen Rusland-Kina udført en GIS-analyse, som gjorde det muligt for os at forstå mønstrene og gensidige relationer mellem teografiske data og objekter. Analysens resultater giver os mulighed for at få indsigt i, hvad der sker et givent sted, koordinere handlinger og vælge den bedste løsning. Den kombinerede brug af GIS og fjernmålingsdata øger dramatisk effektiviteten og kvaliteten af ​​beslutninger, der sigter mod at eliminere ulykker og minimere deres konsekvenser.

Forskning for at vurdere miljøpåvirkningen af ​​den designede olierørledning omfattede følgende faser:

Analyse af territoriets tilstand, der kan blive påvirket af den planlagte aktivitet;

Identifikation af mulige miljøpåvirkninger;

Vurdering af miljøpåvirkninger;

Identifikation af foranstaltninger, der reducerer, afbøder eller forhindrer negative påvirkninger;

Vurdering af betydningen af ​​resterende miljøpåvirkninger og deres konsekvenser;

Udvikling af et miljøovervågnings- og kontrolprogram på alle stadier af gennemførelsen af ​​de planlagte aktiviteter.

For at udføre arbejde med at vurdere miljøsituationen for olierørledningen Rusland-Kina blev der udført en multilateral analyse Information. Der er udviklet et miljøovervågningssystem til succesfuld implementering af store mængder komplekst anlægsarbejde under betingelserne for lovmæssige restriktioner etableret i forhold til det naturlige miljø.

Det naturlige overvågningssystem indeholder information om økosystemets aktuelle tilstand og interagerer med det prædiktive modelleringssystem Til vurdering af forskellige scenarier for konstruktion af en olierørledning for at opnå den mest økonomiske løsning under hensyntagen til miljøkriterier.

I betragtning af, at grundlaget for arbejdet med et regionalt miljø-GIS er en digital højdemodel (DEM), Opførelsen af ​​DEM blev udført under hensyntagen til de vigtigste geografiske mønstre. Ud over konturlinjer og højdemærker blev der taget højde for floder, små søer, batymetri af store søer, vandkantsmærker mv.

Arbejdet med GIS til at analysere reelle og hypotetiske situationer, der kan opstå under driften af ​​en olierørledning, blev udført ved hjælp af ArcVicw Spatial Analyst- og 3D Analyst-funktionerne. Ud fra de konstruerede DEM'er af vandskel blev vandløbsretningerne bestemt, og længde, areal og volumen af ​​et olieudslip i tilfælde af en ulykke blev beregnet. Dette gjorde det muligt at justere olierørsruten til at omgå de mest sårbare områder. En matematisk terrænmodel (MTM) blev bygget på basis af en højopløselig DEM og en række tematiske lag. Ved at bruge det kan du automatisk identificere drænbassiner for hvert punkt på overfladen, beregne oversvømmelseszoner (forurening i tilfælde af olieudslip), rækkevidden af ​​spredning af forurening under hensyntagen til jorddække, vegetation, jordens granulometriske sammensætning, temperatur parametre (luft og jord) og tilstedeværelsen af ​​nedbør i nødsituationer, mængden af ​​snedække osv. Denne tilgang til rutevalg gør det muligt at minimere risici og betydeligt reducere omfanget af negative konsekvenser af mulige menneskeskabte katastrofer i området. I betragtning af regionens høje seismicitet er denne tilgang praktisk talt den eneste mulige.

GIS V afgørelse strålingsproblemer på Kolahalvøen . Som korrekt bemærket af forfatterne, for at udføre arbejde med at vurdere strålingsrisikoen i regionen, er en kvalitativ analyse af den tilgængelige information og karakteristika om strålingsfarlige objekter (RHO) nødvendig. Moderne metoder til at arbejde med rumligt distribuerede datasæt, primært GIS, kan hjælpe med at løse problemet. Arbejdet med GIS til at analysere reelle og hypotetiske situationer, der opstår på ROO'er, har været udført i flere år, også i vores land. På Kola Scientific Center under det russiske videnskabsakademi og især på Seier Institute of Industrial Ecology i KSC RAS, studeres miljøaspekterne af strålingsproblemer på Kola-halvøen og regionen. Grundlæggende opgaverne er som følger:

Brug af GIS til at gøre åbne data om den regionale miljøbeskyttelse mere visuel og overbevisende, og problemet mere forståeligt;

Øge interessenters adgang til disse data;

Baseret på resultaterne af computermodellering af nødsituationer på radioaktive steder og GIS-analyse af strålingsrisikoen i territorier udføre konstruktion af passende elektroniske kort;

At lette skabelsen af ​​et fælles sprog, en kommunikationsgrænseflade for nationale og internationale interessenter på alle niveauer, med det formål produktivt at diskutere problemet og søge efter midler og måder at løse det på.

I øjeblikket er strukturen og nogle foreløbige blokke af GIS i regionen blevet udviklet, svarende til rækken af ​​emner, der overvejes. Hovedmålet med udviklingen er at skabe et informationsmodul baseret på GIS-teknologi for at:

Systematisere og strukturere information om regionale uddannelsesorganisationer;

Analysere strålingsproblemer i regionen;

Forbered indledende data til matematisk modellering af atmosfærisk overførsel af radionuklider og risikovurdering i områder, hvor atomkraftværker (NPP'er) er placeret.

Dens anvendelsesområder omfatter; regionale strålingsovervågningssystemer og automatiserede systemer (lokale, regionale) til støtte for beslutningstagning i tilfælde af en ulykke på nukleare anlæg.

Informationssupport:

Miljøbeskyttelse virksomheder og organisationer i regionen;

Forskningsprojekter og design- og undersøgelsesarbejde;

Statlige tilsynsmyndigheder og beredskabsafdelinger.

GIS-databasen vil omfatte funktioner grupperet i flere lag. I den første fase blev disse objekter udvalgt og i det omfang, de blev leveret af åbne informationskilder: atomkraftværker, sunkne skibe med fast radioaktivt affald, steder med oversvømmelser af atomreaktorer, steder med nukleare eksplosioner, steder med hændelser med atomkraft. ubåde, steder for opsendelse af rumfartøjer i regionen (kosmodromer). Kildeoplysninger til databaserne er hentet fra offentliggjorte kilder og internetsøgninger. Følgende produkter fra ESRI, Tps blev brugt i GIS-designrobotten:

- Arclinfo- at skabe lagdelte kort (med indbygget verdenskort V Robinson-projektioner som et kartografisk grundlag);

AML-sprog - til udvikling af en grænseflade til databasen;

ArcExplorer I.I - til præsentation af kort på en personlig computer.

Nedenfor er korte beskrivelser af de udvalgte objekter.

Atomkraftværks reaktorer. GIS-databasen for atomkraftværker indeholder data om 21 enheder af 12 stationer, herunder Bilibino NPP og Norilsk Experimental Reactor.

Den foreløbige version af det GIS, der udvikles, er i øjeblikket ved at blive opbygget som et lokalt informations- og referencemodul om strålingsfarlige objekter. Mere lovende er brugen af ​​GIS i regionale automatiserede systemer til overvågning af strålingssituationen og beslutningsstøttesystemer i tilfælde af strålingsulykker. Instituttet for problemer med industriel økologi i Norden bruger i øjeblikket individuelle anvendelser af GIS-teknologi til at skabe et lokalt automatiseret system til overvågning af strålingssituationen på Kola NPP.

GIS bliver i stigende grad brugt til at analysere strålingsrisikoen i en region. Dette skyldes, at de anvendte modeller skal tage højde for store arrays af vigtige rumligt fordelte parametre. Sammenlægning af matematisk modellering med GIS kræver enten oprettelse af en standardgrænseflade mellem modeller og GIS, eller udvikling af matematiske modeller inden for rammerne af GIS-teknologi. Implementeret i Arclnfo (startende fra version 7.1.2) giver Open Application Development Environment (ODE) dig mulighed for at kombinere funktionaliteten af ​​Arclnfo og andre applikationsprogrammer gennem specielt oprettede grænseflader ved hjælp af standard programmeringsmiljøer. ODE har gjort det muligt at inkludere mange applikationer i GIS-teknologiområdet. I produktfamilien ESRI Inc. er der andre moduler, der kræves til den pågældende klasse opgaver. TIL Disse omfatter rumlige dataservere, internet/internetkortservere, et modul til indlejring af kort og GIS-funktioner i dine egne applikationer og moduler til modellering af det naturlige miljø.

Ifølge forfatterne vil brugen af ​​GIS hjælpe med at begynde at løse problemerne med opgørelse, regnskab og overvågning af strålingsfarlige objekters tilstand og selve regionens territorium samt matematisk modellering af relaterede situationer.

Miljø-GIS og miljøovervågningssystem i Yamalo-Nenets Autonomous Okrug (O. Rozanov, Environmental Monitoring Department Stat udvalg vedr beskyttelse miljøet i Yamal-Nenets Autonome Okrug). Det regionale GIS var baseret på et elektronisk målestokskort jeg: 200 000, digitaliseret i Arclnfo-systemet V Gauss-Krugsr-projektion på Krasovskys ellipsoide i det rektangulære koordinatsystem fra 1942, hvorefter digitaliseringsnøjagtigheden blev vurderet, hvilket bekræftede overensstemmelsen mellem den metriske information og nøjagtigheden af ​​de originale kartografiske materialer. Antallet af kortlag og deres mætning svarer fuldt ud til hver udgave af kortet. Efterhånden som GIS udviklede sig, blev kortet suppleret med aflejringsobjekter, licensområder, særligt beskyttede områder (reservater, naturreservater) og infrastruktur. Disse oplysninger blev indsamlet og bliver stadig indsamlet i dag fra forskellige kilder og oversat til Arclnfo-dækninger. Den seneste information om opdatering af korttemaet blev modtaget i afdelingen fra Resurs-01-satellitten. Første trin i behandlingen af ​​den modtagne information består i at se billedet, georeferencere efter orbitale elementer, udskære nyttige fragmenter, korrigere referencepunkterne på. billedet, gemme udvalgte fragmenter og eksportere til kildeformularer. Den anden fase af billedbehandling er processen med tematisk afkodning. Praktiske færdigheder blev erhvervet i feltforholdene i Purovsky-distriktet ved Pogranichnoye- og Vynaggurovskoye-felterne. Billedbehandlingsarbejde blev udført ved hjælp af Maplnfo-softwareproduktet. De første resultater af arbejdet med rasterbilleder i Maplnfo viste effektivitet og tilstrækkelig enkelhed til at bestemme omkredsen og områderne af objekter, der er fremhævet i billedet (oversvømmelseszoner, brændte områder osv.), samt ved at tegne visse områder af relieffet og mennesket - lavet forstyrrelser, der er af særlig interesse for regulatoriske tjenester. Her sluttede arbejdet hos Maplnfo. Så startede problemerne

transformere billeder til en Gauss-Kruger-projektion og eksportere det til ArcView-systemet for at arbejde med et vektorkort. Noget hjælp til at transformere billeder blev opnået, når man arbejdede med programmet Image Transformer udviklet på ITC Scanex, Men med udgivelsen af ​​ArcView Image Analysis (ERDAS)-modulet er arbejdet accelereret markant.

Det økologiske GIS af byen Salekhard var baseret på et elektronisk kort i en skala på 1: 10.000, suppleret med digitalisering af tablets i en skala på 1: 2000. Ved konstruktionen af ​​de tematiske lag af kortet over byen Salekhard, den seneste blev brugt data om byens udvikling, som oftest blev leveret i form af skitser, planer og tavler. ArcView Image Analysis-modulet blev med succes brugt til at transformere og linke scannede billeder til kortdækninger. Dette modul blev også testet til at kombinere et rasterbillede af et satellitbillede af oversvømmelseszonen under oversvømmelsesperioden på Ob-floden med et vektorkort i en skala på 1:200000. Takket være modulets succesfulde kompatibilitet med Arc View G1S-systemet blev der opnået positive resultater ved at skabe tematiske digitale kort baseret på billeder og opdatere dem. Således blev luftfotomateriale, der indeholdt information om menneskeskabte forstyrrelser uden for de administrative grænser af byen Salekhard, digitaliseret. Disse er under udvikling V nuværende og gamle uindvundne stenbrud, jordopbevaringsområder, uregistrerede grusveje og stier. Brugen af ​​referenceoplysninger om det transformerede område af terrænet gjorde det muligt væsentligt at forbedre nøjagtigheden af ​​den geometriske transformation uden yderligere interpolation af lysstyrken af ​​pixels i billedet.

Det arbejde, der udføres i afdelingen med brug af modtaget satellitinformation i regionens GIS, er af praktisk interesse både for udvalgets kontroltjenester og for andre interesserede strukturer. Der er planlagt fælles arbejde med Hydrometeorologisk Tjeneste og navigationstjenester for is og meteorologiske forhold i Nordsøen.

På grund af de varierende vejrforhold i det fjerne nord, hurtigt skiftende arktiske cykloner og som følge heraf et lille antal klare dage og det upraktiske i at modtage optiske billeder i årets mørke måneder, kan data fra satellitter med side- søger radarer (SAR), såsom TRS og RADARSAT. Og fremkomsten af ​​det kraftfulde fjernmålingsdatabehandlingssystem ERDAS Imagine gør det muligt for miljøovervågningsafdelingen i Statens Komité for Miljøbeskyttelse i Yamal-Nenets Autonome Okrug at igangsætte den udbredte brug af fjernmålingsmetoder i distriktet.

System til at træffe ledelsesbeslutninger inden for økologi ved hjælp af GIS-teknologier(MED. OG, Kozlov, Center for Miljøsikkerhed i Nizhny Novgorod Region Administration). Forfatteren har formuleret hovedopgaverne for det regionale informations- og analysesystem til støtte for ledelsens beslutningstagning inden for området sikring af miljøsikkerheden i regionen:

Udarbejdelse af integreret information om miljøets tilstand, prognoser for de sandsynlige konsekvenser af økonomiske aktiviteter og anbefalinger til valg af muligheder for en sikker udvikling af regionen;

Simuleringsmodellering af processer, der forekommer i miljøet, under hensyntagen til eksisterende niveauer af menneskeskabt belastning og mulige konsekvenser af ledelsesbeslutninger og mulige nødsituationer;

Akkumulering Information efter tidstendenser parametre miljø med henblik på miljøprognoser;

Behandling Og akkumulering af lokale resultater i databaser Og fjernovervågning, rumfartsbilleddata og identifikation af naturlige objekter, udsat den største menneskeskabte påvirkning;

Udveksling af information om miljøets tilstand (import og eksport af data) med miljøinformationssystemer på andre niveauer;

Udstedelse af oplysninger under miljøvurdering og konsekvensvurderingsprocedurer på miljø (VVM);

Giver nødvendige oplysninger TIL kontrol med overholdelse af miljølovgivningen, for miljøundervisning, for medierne.

Ved gennemførelse af diverse miljøprojekter Og Til deres informationsstøtte kræver den regionale administrations miljøtjeneste tilgængeligheden af ​​udvekslingsformater, der anvendes i forskellige organisationer, og koordinering af klassifikatorer, tilgængelige miljøoplysninger og relaterede oplysninger. Dette arbejde koordineres af Center for Miljøsikkerhed (CES), der blev oprettet som en del af miljøtjenesten for administrationen af ​​Nizhny Novgorod-regionen i 1995 med det formål at drive et automatiseret miljøovervågningssystem, der introducerer GIS-teknologier i miljøaktiviteterne. organisationer i regionen, og informationsstøtte til løsning af problemet med at sikre regionens miljøsikkerhed.

I øjeblikket er processen med indledende dataakkumulering afsluttet, de fleste af de tematiske lag er blevet dannet, og GIS fungerer i "hotline"-tilstand i netværket af Nizhny Novgorod-regionens administration. Men arbejdet med at opretholde 370

Relevansen af ​​information og dannelsen af ​​nye tematiske lag er konstant i gang. Digitaliserede materialer, når de er klar i en aftalt form, indsendes på elektroniske medier til miljøsikkerhedscentret til systematisering og præsenteres i bearbejdet form for miljøserviceenheder og andre organisationer. Eksisterende og oprettede lag afspejler næsten alle aspekter relateret til miljøsikkerhed. Til illustration kan følgende store blokke af lag skelnes (i øjeblikket er der oprettet mere end 350 tematiske lag som en del af GIS).

1. Topografisk grundlag, dvs. lag indeholdende oplysninger om territoriets geografiske placering, naturforhold, relief mv. Grundlaget for denne blok er et topografisk kort i en skala på 1: 1.000.000, udarbejdet af Verkhne-Volzhsky AGP, og større kort over de største byer i regionen. For at løse en række problemer er der behov for kort over større skalaer i denne henseende, et aktivt arbejde er i gang med at flytte til skalaer på 1: 500.000 og I: 200.000 for hele regionens territorium.

2. Data om kilder til emissioner og udledninger, placering spild. Denne gruppe omfatter lag, der er oprettet på baggrund af information om naturressourcebrugere og statistiske rapporteringsskemaer. GIS-teknologier gør det muligt at analysere forurening forårsaget af disse talrige kilder i forhold til specifikke naturlige objekter eller deres dele (f.eks. til individuelle sektioner af floder).

3. Oplysninger om kilder til øget fare og genstande med miljørisiko. Sammensætningen af ​​lagene i denne blok afhænger af detaljerne i en bestemt region og mængden af ​​tilgængelig information om specifikke objekter.

4. Information om teknik og transportinfrastruktur. Lagene, der indgår i denne gruppe, er ofte interessante, ikke alene, men i kombination med information om karstfænomener, oversvømmelser og andre naturfænomener, der kan føre til en nødsituation,

5. Oplysninger om fordeling, dynamik og niveauer af miljøforurening. Denne blok indeholder de mest variable lag, der indeholder miljøovervågningsdata med en opdateringsperiode på én dag. Baseret på disse data foregår det primære analytiske arbejde. Det er disse lag, der er overlejret på andre lag og langsigtede baggrundsovervågningsdata, der gør det muligt mest præcist og hurtigt at vurdere miljøsituationen i regionen.

6. Strålingssituation. Information fra disse lag gør det muligt at vurdere strålingssituationen både som helhed og i enkelte områder.

7. Sanitær og epidemiologisk situation og fordeling af sygelighed i regionen. Spatiotemporal analyse af disse data, pålagt på operationel overvågningsinformation, gør det i nogle tilfælde ikke kun muligt at se sammenhængene, men også at forudsige den mulige udvikling af begivenheder.

8. Fauna og flora, biodiversitet, særligt beskyttede naturområder. Sættet af disse lag blev skabt i samarbejde med Dront miljøcenter.

9. Undergrunds- og geologisk viden. Lagene blev skabt efter ordre fra de territoriale organer i Ministeriet for Naturressourcer.

Det skal bemærkes, at miljøtjenestens GIS er kommet tæt på det øjeblik, hvor mængden af ​​information bliver til kvalitet, hvilket igen kan føre til manifestation af skjulte, kodede V form rumlige relationsforhold.

Ud over de kort beskrevne projekter er der mange sider på internettet, der er relateret til en eller anden grad Med anvendelse af GIS på miljøproblemer. Eksempler på brugen af ​​GIS-teknologier i økologi kan findes på adskillige links på siden www.csri.com. herunder i forhandlingerne om de årlige konferencer i ESRI, Inc.

Kurset giver en omfattende undersøgelse af ArcGIS softwareværktøjer med tilpasning til behovene i miljøledelsesvirksomheder.

Bemærk venligst, at på grund af den specifikke karakter af træning i dette kursus, trænes kombinerede grupper ikke. Kursister skal være ansatte i samme organisation eller branche.

Træningen er rettet til udvikling af geografisk informationsteknologi; opnå færdigheder i at udvikle og vedligeholde virksomhedens GIS; løsning af problemer relateret til kontrol og analyse af miljøobjekters tilstand; vurdering af naturressourcebrugeres aktiviteter; identifikation af potentielle krænkere; beregning af integrerede indikatorer for tilstanden af ​​komplekse naturgenstande og prognose af miljøsituationen. Praktiske øvelser præsenteres i form af en række konkrete opgaver, hvis løsning kræver viden om de grundlæggende metoder for rumlig analyse.

Det unikke ved kurset er, at det er implementeret ved hjælp af russiske kartografiske principper og er bygget på grundlag af reelle data og metoder udviklet på baggrund af aktuelle regulatoriske dokumenter og standarder.

Studieform- fuld tid, med pause fra produktionen.

Kursuslærere

Pensum

Ingen.	Navn på sektioner	Samlet antal timer	Inklusive
			Forelæsninger	Praktiske og laboratorietimer	form for kontrol
	Introduktion til grundlæggende begreber for rumlig analyse i GIS				Tematisk kort
	Oprettelse af et projekt i GIS. Grundlæggende datatyper				Tematisk kort
	Rumlig reference af objektplaceringer, kortprojektioner				Tematisk kort
	Datavisning. Lagsymbologi, der viser kvalitative og kvantitative værdier				Tematisk kort
	Opret etiketter og anmærkninger				Tematisk kort
	Forholdet mellem rumlig og attributinformation. Forespørgsler og valg				Tematisk kort
	Redigering af geografiske data og attributdata				Tematisk kort
	Grundlæggende kartografiske begreber, kartografiske designproblemer. Oprettelse af et layout				Tematisk kort
	Rumlig analyse og geobehandlingsfunktioner				Tematisk kort
	Konceptet med at bygge et miljøvurderingssystem i et GIS-miljø. Mål, komponenter, stadier af oprettelse af et GIS-projekt				Tematisk kort
	Udvikling og færdiggørelse af en miljøgeodatabase				Tematisk kort
	Overvågning på GIS-basis. Opgaver, værktøjer, anmodninger				Tematisk kort
	Undersøgelse af dynamikken i vandforurening på kontrolsteder. Konstruktion af normaliserede egenskaber				Tematisk kort
	Vurdering af vandbrugeres aktiviteter og regulering af miljøbelastning				Tematisk kort
	Regnskab og analyse af tilstanden af ​​hydrauliske strukturer				Tematisk kort
	Håndtering af vandbrugeres aktiviteter baseret på kontrol af licensaftaler				Tematisk kort
	Modeller til forudsigelse af kvaliteten af ​​luft- og vandmiljøet.				Tematisk kort
	Rumlig modellering af vandforurening ved hjælp af Geostatistical Analyst-modulet				Tematisk kort
	Omfattende vurdering af komplekse naturobjekters tilstand baseret på heterogene data				Tematisk kort
	Konstruktion af et distribueret system til vurdering og håndtering af naturlige objekter baseret på GIS, der dokumenterer resultaterne af analysen				Tematisk kort
	Kursusdesign				Tematisk kort
I alt:

Kontakt information

	man. - fre. fra 10.00 til 17.00
	197376, Rusland, St. Petersborg, st. Professora Popova, bygning 5, bygn. D, værelse D402
	+7 812 346-28-18, +7 812 346-45-21
	+7 812 346-45-21
	[e-mail beskyttet]