Podejście geoinformacyjne w ekologii. Systemy informacji geograficznej w ekologii i zarządzaniu środowiskowym

informacja geograficzna technologia ekologia zarządzanie przyrodą

Systemy informacji geograficznej (GIS) pojawiły się w latach 60. XX wieku jako narzędzia umożliwiające przedstawienie geografii Ziemi i obiektów znajdujących się na jej powierzchni. Obecnie GIS to złożone i wielofunkcyjne narzędzia do pracy z danymi Ziemi.

Funkcje dostępne dla użytkownika GIS:

praca z mapą (przesuwanie i skalowanie, usuwanie i dodawanie obiektów);

drukowanie w danej formie dowolnych obiektów z terytorium;

wyświetlanie na ekranie obiektów określonej klasy;

wyświetlanie informacji o atrybutach obiektu;

przetwarzanie informacji za pomocą metod statystycznych i wyświetlanie wyników tej analizy bezpośrednio na mapie

Dzięki temu przy pomocy GIS specjaliści mogą szybko przewidzieć możliwe lokalizacje pęknięć rurociągów, prześledzić na mapie rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń i ocenić prawdopodobne szkody w środowisku naturalnym, a także obliczyć wysokość środków potrzebnych do usunięcia skutków awarii . Za pomocą GIS można wyselekcjonować przedsiębiorstwa przemysłowe emitujące szkodliwe substancje, wyświetlić różę wiatrów i wody gruntowe w okolicy oraz modelować rozkład emisji w środowisku.

W 2004 Prezydium Rosyjskiej Akademii Nauk podjęło decyzję o realizacji prac w ramach programu „Elektroniczna Ziemia”, którego istotą jest stworzenie multidyscyplinarnego systemu informacji geograficznej charakteryzującej naszą planetę, praktycznie cyfrowego modelu Ziemi.

Zagraniczne analogi programu Electronic Earth można podzielić na lokalne (scentralizowane, dane są przechowywane na jednym serwerze) i rozproszone (dane są przechowywane i dystrybuowane przez różne organizacje na różnych warunkach).

Niekwestionowanym liderem w tworzeniu lokalnych baz danych jest ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc., USA). Serwer ArcAtlas „Nasza Ziemia” zawiera ponad 40 opracowań tematycznych, które są szeroko stosowane na całym świecie. Z jego pomocą powstają prawie wszystkie projekty kartograficzne w skali 1:10 000 000 i mniejszych.

Najpoważniejszym projektem stworzenia rozproszonej bazy danych jest Digital Earth. Projekt ten zaproponował wiceprezydent USA Gore w 1998 roku, a głównym wykonawcą jest NASA. W projekcie biorą udział ministerstwa i departamenty rządu USA, uniwersytety, organizacje prywatne, Kanada, Chiny, Izrael i Unia Europejska. Wszystkie projekty rozproszonych baz danych stoją przed poważnymi wyzwaniami w zakresie standaryzacji metadanych i interoperacyjności pomiędzy poszczególnymi systemami GIS a projektami tworzonymi przez różne organizacje przy użyciu innego oprogramowania.

Działalność człowieka niezmiennie wiąże się z gromadzeniem informacji o środowisku, jej selekcją i przechowywaniem. Systemy informacyjne, których głównym celem jest dostarczenie użytkownikowi informacji, czyli dostarczenie mu niezbędnych informacji na temat konkretnego problemu lub kwestii, pomagają osobie szybciej i lepiej rozwiązywać problemy. Co więcej, te same dane można wykorzystać do rozwiązania różnych problemów i odwrotnie. Każdy system informacyjny ma na celu rozwiązanie określonej klasy problemów i obejmuje zarówno hurtownię danych, jak i narzędzia do wdrażania różnych procedur.

Wsparcie informacyjne badań środowiskowych realizowane jest głównie poprzez dwa strumienie informacji:

informacje powstałe w trakcie badań środowiskowych;

informacje naukowo-techniczne na temat światowych doświadczeń w zakresie rozwiązywania problemów środowiskowych w różnych obszarach.

Ogólnym celem wsparcia informacyjnego badań środowiskowych jest badanie przepływów informacji i przygotowanie materiałów do podejmowania decyzji na wszystkich poziomach zarządzania dotyczących realizacji badań środowiskowych, uzasadnienia poszczególnych projektów badawczych i podziału środków.

Ponieważ przedmiotem opisu i badań jest planeta Ziemia, a informacje o środowisku mają wspólne cechy z informacjami geologicznymi, obiecujące jest zbudowanie systemów informacji geograficznej do gromadzenia, przechowywania i przetwarzania informacji faktograficznych i kartograficznych:

o charakterze i zakresie zaburzeń środowiska naturalnego i spowodowanego przez człowieka;

o ogólnych zakłóceniach środowiska pochodzenia naturalnego i spowodowanego przez człowieka;

o ogólnych naruszeniach ochrony środowiska w określonym obszarze działalności człowieka;

w sprawie użytkowania podłoża;

w sprawie zarządzania gospodarczego określonym terytorium.

Systemy informacji geograficznej są z reguły zaprojektowane do instalowania i łączenia dużej liczby zautomatyzowanych stacji roboczych, które posiadają własne bazy danych i środki do generowania wyników. Na podstawie informacji odniesionych przestrzennie ekolodzy na zautomatyzowanym stanowisku pracy mogą rozwiązywać problemy o różnym zakresie:

analiza zmian środowiska pod wpływem czynników naturalnych i spowodowanych działalnością człowieka;

racjonalne wykorzystanie i ochrona zasobów wodnych, gruntowych, atmosferycznych, mineralnych i energetycznych;

ograniczanie szkód i zapobieganie katastrofom spowodowanym przez człowieka;

zapewnienie bezpiecznego życia ludzi i ochrona ich zdrowia.

Wszystkie przedmioty potencjalnie niebezpieczne dla środowiska wraz z informacjami o nich, stężeniem substancji szkodliwych, dopuszczalnymi normami itp. towarzyszą informacje geograficzne, geomorfologiczne, krajobrazowo-geochemiczne, hydrogeologiczne i inne. Rozproszenie i brak zasobów informacyjnych w ekologii stały się podstawą analitycznych systemów informacji referencyjnej (ASIS) opracowanych przez IGEM RAS dla projektów z zakresu ekologii i ochrony środowiska na terytorium Federacji Rosyjskiej ASIS „EcoPro”, a także opracowanie zautomatyzowanego systemu dla regionu moskiewskiego, zaprojektowanego w celu wdrożenia monitorowania środowiska. Różnicę celów obu projektów wyznaczają nie tylko granice terytorialne (w pierwszym przypadku jest to terytorium całego kraju, w drugim bezpośrednio obwód moskiewski), ale także obszary zastosowania informacji. System EcoPro przeznaczony jest do gromadzenia, przetwarzania i analizowania danych o projektach środowiskowych o charakterze stosowanym i badawczym w Federacji Rosyjskiej za pieniądze zagraniczne. System monitorowania obwodu moskiewskiego ma służyć jako źródło informacji o źródłach i rzeczywistym zanieczyszczeniu środowiska, zapobieganiu katastrofom, środkom środowiskowym w zakresie ochrony środowiska, płatnościach przedsiębiorstw w regionie na potrzeby zarządzania gospodarczego i kontrola przez agencje rządowe. Ponieważ informacja ze swej natury jest elastyczna, można powiedzieć, że oba systemy opracowane przez IGEM RAC mogą być wykorzystywane zarówno w badaniach, jak i w zarządzaniu. Oznacza to, że zadania dwóch systemów mogą się wzajemnie przekształcać.

Jako bardziej konkretny przykład bazy danych przechowującej informacje z zakresu ochrony środowiska można przytoczyć pracę O.S. Bryukhovetsky i I.P. Ganina „Projekt bazy danych o metodach eliminacji lokalnych zanieczyszczeń technogennych w górotworach.” Omówiono metodykę budowy takiej bazy danych oraz scharakteryzowano optymalne warunki jej wykorzystania.

Przy ocenie sytuacji awaryjnych przygotowanie informacji zajmuje 30–60% czasu, a systemy informacyjne są w stanie szybko dostarczyć informacje i zapewnić znalezienie skutecznych metod rozwiązania. W sytuacji awaryjnej decyzji nie można modelować wprost, ale podstawą ich podjęcia może być duża ilość różnorodnych informacji przechowywanych i przesyłanych przez bazę danych. Na podstawie dostarczonych wyników kadra kierownicza podejmuje konkretne decyzje w oparciu o swoje doświadczenie i intuicję.

Modelowanie procesów decyzyjnych staje się centralnym kierunkiem automatyzacji działań decydenta (DM). Do zadań decydentów należy podejmowanie decyzji w systemie informacji geograficznej. Nowoczesny system informacji geograficznej można zdefiniować jako zbiór sprzętu i oprogramowania, danych geograficznych i semantycznych, przeznaczony do odbierania, przechowywania, przetwarzania, analizowania i wizualizacji informacji rozproszonych przestrzennie. Systemy informacji geograficznej środowiska pozwalają na pracę z mapami różnych warstw środowiska i automatyczne konstruowanie strefy anomalnej dla danego pierwiastka chemicznego. Jest to całkiem wygodne, ponieważ ekspert ds. środowiska nie musi ręcznie obliczać stref anomalnych i ich konstruować. Aby jednak uzyskać pełną analizę sytuacji środowiskowej, ekspert ds. środowiska musi wydrukować mapy wszystkich warstw ekologicznych oraz mapy stref anomalnych dla każdego pierwiastka chemicznego. Bershtein L.S., Tselykh A.N. Hybrydowy system ekspercki z modułem obliczeniowym do prognozowania sytuacji środowiskowych. Materiały z międzynarodowego sympozjum „Inteligentne systemy - InSys - 96”, Moskwa, 1996. W systemie informacji geograficznej przeprowadzono budowę stref anomalnych dla trzydziestu czterech pierwiastków chemicznych. Najpierw musi uzyskać zbiorczą mapę skażenia gleby pierwiastkami chemicznymi. W tym celu, poprzez kolejne kopiowanie na kalkę ze wszystkich map, tworzona jest mapa skażenia gleby pierwiastkami chemicznymi V.A. Alekseenko. Geochemia krajobrazu i środowisko. - M.: Nedra, 1990. -142 s.: il.. Następnie powstałą mapę porównuje się w ten sam sposób z mapami hydrologii, geologii, krajobrazów geochemicznych, iłów. Na podstawie porównania tworzona jest mapa jakościowej oceny zagrożenia środowiska dla człowieka. W ten sposób prowadzony jest monitoring środowiska. Proces ten wymaga dużo czasu i wysoko wykwalifikowanych ekspertów, aby dokładnie i obiektywnie ocenić sytuację. Przy tak dużej ilości informacji bombardujących jednocześnie eksperta mogą wystąpić błędy. Pojawiła się więc potrzeba automatyzacji procesu decyzyjnego. W tym celu istniejący system informacji geograficznej uzupełniono o podsystem decyzyjny. Cechą opracowanego podsystemu jest to, że jedna część danych, z którymi współpracuje program, jest prezentowana w postaci map. Pozostała część danych jest przetwarzana i na ich podstawie budowana jest mapa, która następnie również podlega przetwarzaniu. Do realizacji układu decyzyjnego wybrano aparat teorii zbiorów rozmytych. Wynika to z faktu, że za pomocą zbiorów rozmytych można tworzyć metody i algorytmy zdolne do modelowania technik podejmowania decyzji przez człowieka przy rozwiązywaniu różnych problemów. Algorytmy sterowania rozmytego służą jako model matematyczny problemów słabo sformalizowanych, pozwalający uzyskać rozwiązanie przybliżone, ale nie gorsze od metod dokładnych. Przez algorytm sterowania rozmytego rozumiemy uporządkowany ciąg instrukcji rozmytych (mogą też istnieć osobne instrukcje jasne), który zapewnia funkcjonowanie określonego obiektu lub procesu. Metody teorii zbiorów rozmytych pozwalają, po pierwsze, uwzględnić różnego rodzaju niepewności i niedokładności wprowadzane przez podmiot i procesy kontrolne oraz sformalizować werbalną informację osoby o zadaniu; po drugie, znacznie zmniejszyć liczbę początkowych elementów modelu procesu sterowania i wydobyć informacje przydatne do konstrukcji algorytmu sterowania. Sformułujmy podstawowe zasady konstruowania algorytmów rozmytych. Instrukcje rozmyte stosowane w algorytmach rozmytych powstają albo na podstawie uogólnienia doświadczenia specjalisty w rozwiązywaniu rozważanego problemu, albo na podstawie dokładnego badania i znaczącej analizy. Konstruując algorytmy rozmyte, uwzględnia się wszystkie ograniczenia i kryteria wynikające ze sensownego rozważenia problemu, ale nie wszystkie wynikające z nich instrukcje rozmyte są wykorzystywane: identyfikowane są najważniejsze z nich, eliminowane są ewentualne sprzeczności i kolejność ustala się ich wykonanie, prowadzące do rozwiązania problemu. Biorąc pod uwagę problemy słabo sformalizowane, wstępne dane rozmyte można uzyskać na dwa sposoby – bezpośrednio i w wyniku przetworzenia danych jasnych. Obie metody opierają się na konieczności subiektywnej oceny funkcji przynależności zbiorów rozmytych.

Logiczne przetwarzanie danych z próbek gleby i budowa sumarycznej mapy skażenia gleby pierwiastkami chemicznymi.

Program stanowi rozwinięcie już istniejącej wersji programu „TagEco” i uzupełnia istniejący program o nowe funkcje. Do działania nowych funkcji wymagane są dane zawarte w poprzedniej wersji programu. Wynika to z zastosowania metod dostępu do danych opracowanych w poprzedniej wersji programu. Funkcja służy do pobierania informacji przechowywanych w bazie danych. Jest to konieczne, aby uzyskać współrzędne każdego punktu pomiarowego zapisanego w bazie danych. Funkcja służy również do obliczenia wartości anomalnej zawartości pierwiastka chemicznego w krajobrazie. Zatem poprzez te dane i te funkcje poprzedni program wchodzi w interakcję z podsystemem decyzyjnym. Jeżeli w bazie danych nastąpi zmiana wartości próbki lub współrzędnych próbki, zostanie to automatycznie uwzględnione w podsystemie decyzyjnym. Należy zauważyć, że programowanie wykorzystuje dynamiczny styl alokacji pamięci, a dane są przechowywane w postaci list połączonych pojedynczo lub podwójnie. Wynika to z faktu, że nie jest z góry znana liczba próbek ani liczba obszarów, na które mapa zostanie podzielona.

Budowa mapy jakościowej oceny oddziaływania środowiska na człowieka.

Mapa jest konstruowana zgodnie z algorytmem opisanym powyżej. Użytkownik wskazuje obszar zainteresowania, a także etap, na którym mapy będą analizowane. Przed rozpoczęciem przetwarzania danych z plików WMF odczytywane są informacje i generowane są listy, których elementami są wskaźniki do wielokątów. Każda karta ma swoją własną listę. Następnie po wygenerowaniu wykazów składowisk generowana jest mapa skażenia gleby pierwiastkami chemicznymi. Po zakończeniu tworzenia wszystkich map i wprowadzeniu danych wstępnych tworzone są współrzędne punktów, w których mapy będą analizowane. Dane otrzymane przez funkcje ankietowe wprowadzane są do specjalnej struktury. Po zakończeniu tworzenia konstrukcji program ją klasyfikuje. Każdy punkt siatki pomiarowej otrzymuje numer sytuacji referencyjnej. Numer ten, wskazujący numer punktu, jest wpisywany na podwójnie połączoną listę, dzięki czemu później można zbudować mapę w formie graficznej. Specjalna funkcja analizuje tę podwójnie połączoną listę i tworzy graficzną konstrukcję izolinii wokół punktów, które mają te same sytuacje klasyfikacyjne. Odczytuje punkt z listy i analizuje wartość jego numeru sytuacji z numerami sąsiednich punktów, a w przypadku dopasowania łączy pobliskie punkty w strefy. W wyniku programu całe terytorium miasta.

Taganrog malowany jest na jeden z trzech kolorów. Każdy kolor charakteryzuje jakościową ocenę sytuacji ekologicznej w mieście. Zatem kolor czerwony oznacza „obszary szczególnie niebezpieczne”, żółty oznacza „obszary niebezpieczne”, a kolor zielony oznacza „obszary bezpieczne”. Dzięki temu informacje prezentowane są w formie przystępnej dla użytkownika i łatwej do zrozumienia. Bershtein L.S., Tselykh A.N. Hybrydowy system ekspercki z modułem obliczeniowym do prognozowania sytuacji środowiskowych. Materiały z międzynarodowego sympozjum „Inteligentne systemy - InSys - 96”, Moskwa, 1996.

System jednolitego monitorowania środowiska (UEM) jest głównym narzędziem rozwiązywania problemów interakcji człowieka ze środowiskiem, ochrony zasobów i energii, racjonalnego zarządzania środowiskiem, szczególnie na obszarach uprzemysłowionych o napiętej sytuacji środowiskowej, w celu wdrożenia koncepcji zapewnienia ochrony środowiska bezpieczeństwo życia na poziomie globalnym, regionalnym i lokalnym, które ma wiele aspektów: od filozoficznych i społecznych po biomedyczne, ekonomiczne i inżynieryjne. Centralnym ogniwem systemu EEM, od którego w dużej mierze zależy jego efektywne funkcjonowanie, jest system informacyjny.
Rozważmy zasady konstruowania GIS EEM dla regionu miejskiego. Aby wdrożyć zintegrowane podejście do rozwiązania problemu zapewnienia bezpieczeństwa środowiskowego, powinno ono co do zasady zawierać następujące powiązane ze sobą powiązania strukturalne: bazy danych i banki danych z obszarów środowiskowych, prawnych, medyczno-biologicznych, sanitarno-higienicznych, technicznych i ekonomicznych; blok do modelowania i optymalizacji obiektów przemysłowych; blok rekonstrukcji na podstawie danych pomiarowych i prognozy rozkładu pól czynników środowiskowych i meteorologicznych;
¦ blok decyzyjny.
Dla organów administracji samorządu terytorialnego można wskazać szereg funkcji, dla których istnieje potrzeba wsparcia informacyjnego dla decyzji podejmowanych w zakresie bezpieczeństwa ekologicznego ludności, racjonalnego wykorzystania energii i oszczędzania energii. Funkcje te obejmują: raportowanie wyników prac w zakresie stanu społeczno-ekologicznego regionu i działań na rzecz jego poprawy; monitorowanie aktualnego stanu środowiska, w zakresie przekroczeń najwyższych dopuszczalnych stężeń substancji szkodliwych i podobnych na obszarze podlegającym jego jurysdykcji; planowanie (roczne, kwartalne) programów rozwoju społecznego, badanie jakości życia ludności, zwiększanie bezpieczeństwa środowiskowego życia ludności w regionie; zarządzanie w codziennych czynnościach administracyjnych (analiza roszczeń, skarg i konfliktów z osobami prawnymi i fizycznymi).
Do realizacji powyższych funkcji wymagana jest pełna i rzetelna informacja.Przepływ informacji niezbędnych do właściwej oceny sytuacji bieżącej i podjęcia decyzji zarządczych lub naprawczych przechodzi przez różne etapy: otrzymywanie, przetwarzanie i wyświetlanie informacji, ocenę sytuacji i podejmowanie decyzji. Taki wielofunkcyjny system, obejmujący duże ilości informacji geograficznych, można skutecznie wdrożyć jedynie przy wykorzystaniu omówionych powyżej nowoczesnych technologii informacji geograficznej.
Złożoność problemów środowiskowych, łącząca w sobie zadania rozwiązywane przez różnych specjalistów, wymaga systematycznego podejścia do ich rozwiązywania, przejawiającego się w specyficznych działaniach specjalistów w każdej branży. Struktura wsparcia informacyjnego systemu monitoringu środowiska odzwierciedla tę specyfikę. Zgodnie z przeznaczeniem funkcjonalnym wskazane jest podzielenie go na problemowe bloki (lub w terminologii warstwy GIS) informacji z poszczególnych służb regionalnych, w tym planowania architektonicznego, uzbrojenia, wsparcia inżynieryjnego itp.
Wsparcie informacyjne systemu EEM powinno zawierać następujące warstwy tematyczne informacji (rys. 13.6). ogólna charakterystyka środowiska (powietrze atmosferyczne, zbiorniki wodne, gleba, warunki sanitarne i epidemiologiczne itp.); źródła negatywnego wpływu na środowisko (emisje i zrzuty, odpady stałe itp.); podział terytoriów na strefy (obiekty przemysłowe, obszary mieszkalne, budynki administracyjne itp.); system obszarów chronionych (zabytki historii i architektury, strefy ochrony wód itp.); łączność inżynieryjna, techniczna i transportowa (autostrady transportu naziemnego i podziemnego, sieci ciepłownicze, linie energetyczne itp.); opieka zdrowotna i warunki socjalne; dokumenty regulacyjne i prawne, perspektywy rozwoju regionu
Jednym z najważniejszych elementów systemu są dane o obiektywnym stanie środowiska. Rozważmy na przykład strukturę baz danych zawierających wskaźniki jakości atmosfery

Rys. 13 6 Informacje tematyczne w regionalnym systemie EEM

powietrze. Stan powietrza atmosferycznego charakteryzują przede wszystkim wyniki eksperymentalnego określenia obecności w nim określonych substancji zanieczyszczających oraz ich stężeń. Na informację tę składają się wyniki okresowych analiz poboru próbek prowadzonych w regionie przez odpowiednie organizacje rządowe (np. organy nadzoru sanitarnego i epidemiologicznego) oraz dane otrzymane ze stacjonarnych punktów ciągłych obserwacji środowiska. Dlatego kartograficzna baza danych monitoringu atmosfery musi zawierać pełną informację o miejscach kontroli (adresach punktów poboru próbek), czasie pomiarów, warunkach pogodowych w momencie poboru próbek oraz stężeniu mierzonych składników. W oparciu o takie informacje nowoczesny GIS pozwala na rozwiązywanie problemów interpolacji - rekonstrukcji pól ciągłych z danych dyskretnych, problemów kompleksowej oceny wpływu pól zanieczyszczeń różnych składników na sytuację ekologiczną regionu itp.
Informacje tematyczne dotyczące lokalizacji i konfiguracji głównych źródeł zanieczyszczeń środowiska powinny być przedstawiane za pomocą odpowiednich map elektronicznych. W powiązanych z nimi tabelach wskazane jest przechowywanie ogólnych informacji o przedsiębiorstwach w regionie (nazwa, adres, administracja itp.). Takie bazy danych, wraz z odpowiadającymi im mapami, pozwalają uzyskać odpowiedzi na następujące pytania: jaki jest obiekt zaznaczony na mapie; Gdzie to się znajduje; które obiekty emitują określone szkodliwe substancje; które przedsiębiorstwa emitują tę szkodliwą substancję w ilości większej niż określona; jakie substancje emituje to przedsiębiorstwo i w jakiej ilości; które przedsiębiorstwa przekraczają standardy MPE; które przedsiębiorstwo posiada wygasłe zezwolenie na emisję; Które przedsiębiorstwo ma zaległości w płatnościach za emisję do atmosfery?
Dane dotyczące łączności inżynieryjnej, technicznej i transportowej powinny być gromadzone w GIS EEM także w postaci odpowiednich map i tematycznych baz danych. Należy zaznaczyć, że w przypadku komunikacji inżynierskiej wskazane jest posiadanie w bazie danych dodatkowych informacji graficznych w postaci diagramów, rysunków i dokumentów objaśniających, niezbędnych do ich bezpiecznego działania (GIS zapewnia szerokie możliwości pracy z takimi informacjami).
Bazy danych o autostradach komunikacyjnych powinny zawierać takie wskaźniki środowiskowe, jak natężenie ruchu, widmo i wielkość emisji szkodliwych substancji na jednostkę długości, dane wibroakustyczne itp. Oczywiście wskaźniki te zmieniają się na różnych odcinkach autostrady. Dlatego też podczas mapowania autostrady są przedstawiane jako zbiór połączonych ze sobą łuków, z których każdemu przypisana jest jego charakterystyka w bazie danych. Generalnie graficzne i tematyczne bazy danych o szlakach transportowych powinny zapewniać realizację zapytań: jaka ilość danej substancji szkodliwej jest emitowana na całej długości szlaku transportowego, na której autostradzie maksymalna ilość danej substancji szkodliwej lub wszystkich substancji razem wziętych jest emitowany; jaka jest łączna liczba jednostek transportowych kursujących daną autostradą lub liczba jednostek transportowych danego rodzaju; która autostrada (lub jej odcinek) jest najbardziej obciążona ruchem.
Przedstawienie autostrad na mapie liniami o różnej szerokości w zależności od natężenia ruchu na nich czy wielkości emisji zanieczyszczeń z samochodów na poszczególnych odcinkach autostrad ułatwia analizę sytuacji transportowej, a jednoczesne korzystanie z bazy danych pozwala na w celu uzyskania wszelkich informacji interesujących użytkownika.
Dodatkowe możliwości analizy sytuacji środowiskowej dają operacje overlay polegające na nakładaniu się warstw informacji w systemie GIS. Tym samym jednoczesne wyświetlenie pól stężenia tlenku węgla, skonstruowanych na podstawie wyników jego pomiarów, oraz emisji tego zanieczyszczenia wzdłuż szlaków komunikacyjnych pozwala na wyciągnięcie wniosków na temat źródła zagrożenia środowiska i podjęcie odpowiednich działań w celu jego eliminacji.
Oprócz wspólnych baz danych w systemie wspomagania informacji EEM, szczególne znaczenie ma blok modelowania rozkładu pól stężeń zanieczyszczeń w oparciu o ogólne wskaźniki stanu obiektów przemysłowych lub innych źródeł zanieczyszczeń oraz stopnia ich oddziaływania na środowisko . Obliczenia takie są niezbędne przy analizie niekorzystnej sytuacji ekologicznej w regionie w celu identyfikacji jej sprawców (wraz z analizą danych z pomiarów bezpośrednich lub zamiast nich, gdy ich uzyskanie nie jest możliwe) lub przy prognozowaniu sytuacji środowiskowej w trakcie rozruchu lub przebudowy obiektów niektórych źródeł antropogenicznego oddziaływania na środowisko oraz określenie wysokości kosztów ograniczenia ilości szkodliwych emisji do środowiska. Dokładność modelowania aktualnej sytuacji w tym przypadku jest z reguły niska, ale wystarczająca do identyfikacji źródeł zanieczyszczeń i opracowania odpowiednich działań kontrolnych na poziomie technologicznym i ekonomicznym. Obecnie istnieje szereg metod i niezależnych narzędzi programowych (nieuwzględnionych w GIS), które umożliwiają wyznaczenie pól stężeń zanieczyszczeń na podstawie wyników rozwiązywania równań opisujących z takim czy innym stopniem

przybliżenie penu dyspersji zanieczyszczeń w atmosferze lub środowisku wodnym. Metodologia OND-86 została zatwierdzona jako standardowa metoda modelowania procesów w atmosferze.
Szerokie możliwości integracyjne GIS pozwalają na wykorzystanie zewnętrznych specjalizowanych modułów obliczeniowych i narzędzi programowych jako źródeł informacji, dlatego też włączenie ich do GIS EEM nie powoduje szczególnych trudności.
Tym samym GIS EEM pozwala skutecznie wdrożyć zintegrowane podejście do rozwiązywania problemów zapewnienia bezpieczeństwa ekologicznego regionu oraz tworzy jednolitą przestrzeń informacyjną dla regionalnych służb zarządzania.
LITERATURA Tsvetkov V Ya Systemy i technologie informacji geograficznej M Finanse i statystyka, 1998 Bigaevsky L M, Vakhromeeva L A Projekcje kartograficzne M Nedra, 1992 Konovalova N V, Kapralov E G Wprowadzenie do GIS Petrozavodsk Wydawnictwo Uniwersytetu Pietrozawodskiego, 1995 Rozwój monitoringu GIS pożarów lasów Rosja na podstawie ARC View CIS 30 i globalny Internet / S A Bartalev, A I Belyaev, D V Ershov i in / / ARC REVIEW (nowoczesne technologie informacji geograficznej) 1998 nr 1 Ozerov Yu, Syasin V ARC / INFO i ARC View w Ministerstwie Sytuacje nadzwyczajne Rosja // ARC REVIEW (nowoczesne technologie geoinformacyjne) 1997 nr 2 Matrosov A S Technologie informacyjne w systemie gospodarki odpadami Podręcznik M URAO, 1999

GIS (systemy informacji geograficznej) umożliwia przeglądanie danych dotyczących analizowanych problemów w odniesieniu do ich powiązań przestrzennych, co pozwala na kompleksową ocenę sytuacji i stwarza podstawę do podejmowania trafniejszych i racjonalnych decyzji w procesie zarządzania. Obiekty i procesy opisane w GIS są częścią codziennego życia, a prawie każda podejmowana decyzja jest ograniczona, powiązana lub podyktowana tym czy innym czynnikiem przestrzennym. Dziś możliwość wykorzystania GIS łączy się z potrzebą ich stosowania, co powoduje szybki wzrost ich popularności.

Rola i miejsce GIS w działaniach proekologicznych

2.1. Degradacja siedlisk

GIS z powodzeniem zastosowano do tworzenia map kluczowych parametrów środowiskowych. W przyszłości, po uzyskaniu nowych danych, mapy te posłużą do określenia skali i tempa degradacji flory i fauny. Pozyskane na podstawie danych teledetekcyjnych, w szczególności danych satelitarnych, i konwencjonalnych obserwacji terenowych, można je wykorzystać do monitorowania lokalnych i wielkoskalowych skutków antropogenicznych. Wskazane jest nałożenie danych o obciążeniach antropogenicznych na mapy zagospodarowania przestrzennego terytorium z wyróżnionymi obszarami szczególnie interesującymi z ekologicznego punktu widzenia, na przykład parkami, rezerwatami i rezerwatami dzikiej przyrody. Stan i tempo degradacji środowiska przyrodniczego można ocenić także za pomocą obszarów testowych zidentyfikowanych na wszystkich warstwach mapy.

2.2. Zanieczyszczenie

Wykorzystując GIS, wygodnie jest modelować wpływ i rozkład zanieczyszczeń pochodzących ze źródeł punktowych i niepunktowych (przestrzennych) na ziemi, w atmosferze i wzdłuż sieci hydrologicznej. Wyniki obliczeń modelowych można nakładać na mapy naturalne, np. mapy roślinności, czy też na mapy obszarów mieszkalnych na danym obszarze. Dzięki temu możliwa jest szybka ocena bezpośrednich i przyszłych skutków tak ekstremalnych sytuacji, jak wycieki ropy i innych szkodliwych substancji, a także wpływu stałych zanieczyszczeń punktowych i obszarowych.

2.3. Własności gruntów

GIS jest szeroko stosowany do tworzenia i utrzymywania różnych, w tym gruntowych, katastrów. Za ich pomocą wygodnie jest tworzyć bazy danych i mapy własności gruntów, łączyć je z bazami danych o dowolnych wskaźnikach przyrodniczych i społeczno-ekonomicznych, nakładać na siebie odpowiednie mapy i tworzyć złożone (na przykład zasoby) mapy, budować wykresy i różne rodzaje diagramów.

2.4. Obszary chronione

Innym powszechnym zastosowaniem GIS jest gromadzenie i zarządzanie danymi na temat obszarów chronionych, takich jak rezerwaty zwierząt łownych, rezerwaty przyrody i parki narodowe. Na obszarach chronionych możliwe jest prowadzenie pełnego monitoringu przestrzennego zbiorowisk roślinnych cennych i rzadkich gatunków zwierząt, określanie skutków ingerencji antropogenicznych, takich jak turystyka, układanie dróg czy linii energetycznych, a także planowanie i wdrażanie działań ochrony środowiska. Możliwe jest także wykonywanie zadań dla wielu użytkowników, takich jak regulowanie wypasu zwierząt gospodarskich i przewidywanie produktywności gruntów. GIS rozwiązuje takie problemy na gruncie naukowym, czyli dobiera rozwiązania, które zapewniają minimalny poziom oddziaływania na przyrodę, przy zachowaniu wymaganego poziomu czystości powietrza, zbiorników wodnych i gleb, zwłaszcza na terenach często odwiedzanych przez turystów.

2.5. Przywrócenie siedliska

GIS jest skutecznym narzędziem do badania środowiska jako całości, poszczególnych gatunków flory i fauny w aspekcie przestrzennym i czasowym. Jeżeli zostaną ustalone określone parametry środowiskowe niezbędne np. do istnienia jakiegokolwiek gatunku zwierząt, w tym obecność pastwisk i miejsc rozrodu, odpowiednie rodzaje i rezerwy zasobów paszowych, źródeł wody, wymagania dotyczące czystości środowiska naturalnego , wówczas GIS pomoże szybko znaleźć obszary o odpowiedniej kombinacji parametrów, w ramach których warunki istnienia lub odtworzenia populacji danego gatunku będą zbliżone do optymalnych. Na etapie adaptacji przesiedlonego gatunku do nowego obszaru GIS skutecznie monitoruje bezpośrednie i długoterminowe skutki podjętych działań, ocenia ich skuteczność, identyfikuje problemy i znajduje sposoby na ich przezwyciężenie.

2.6. Monitorowanie

W miarę rozszerzania się i pogłębiania działań na rzecz ochrony środowiska, jednym z głównych obszarów zastosowań GIS staje się monitorowanie skutków działań podejmowanych na poziomie lokalnym i regionalnym. Źródłem aktualnych informacji mogą być wyniki badań naziemnych lub zdalne obserwacje z transportu powietrznego i kosmicznego. Zastosowanie GIS jest również skuteczne w monitorowaniu warunków życia gatunków lokalnych i wprowadzonych, identyfikacji łańcuchów i zależności przyczynowo-skutkowych, ocenie korzystnych i niekorzystnych skutków podejmowanych działań środowiskowych dla ekosystemu jako całości i jego poszczególnych elementów, podejmowania decyzje operacyjne w celu ich dostosowania w zależności od zmieniających się warunków zewnętrznych.

W warunkach narastającego oddziaływania antropogenicznego na środowisko przyrodnicze zadanie analizy i oceny stanu elementów środowiska przyrodniczego staje się szczególnie palące. Sytuację pogarsza niedostateczna reakcja różnych ekosystemów i krajobrazów na napływ produktów działalności człowieka. Istniejące tradycyjne metody analizy sytuacji środowiskowej (modelowanie statystyczne, symulacyjne) w kontekście synergii wielu czynników środowiskowych często nie dają pożądanego efektu lub powodują duże trudności techniczne w ich wdrażaniu.

Zastosowanie podejścia informacyjnego opartego na nowych technologiach informacyjnych (informacja geograficzna i systemy ekspertowe) pozwala nie tylko ilościowo opisać procesy zachodzące w złożonych ekosystemach i geosystemach, ale także modelując mechanizmy tych procesów, naukowo uzasadnić metody ocena stanu różnych elementów środowiska przyrodniczego.

Do najpilniejszych zadań w tym obszarze zalicza się przede wszystkim zadanie stworzenia czegoś nowego i/lub adaptacji

oprogramowanie istniejące w innych dziedzinach wiedzy (informacja geograficzna, systemy doradcze informacyjne i eksperckie), które pozwala przetwarzać ogromne strumienie informacji, oceniać rzeczywisty stan ekosystemów i na tej podstawie obliczać optymalne opcje dopuszczalnego antropogenicznego oddziaływania na środowisko dla celem racjonalnego zarządzania środowiskiem.

Analiza informacji środowiskowych obejmuje |Yu.A. Izrael, 1984]:

Analiza wpływu różnych czynników na środowisko (identyfikacja krytycznych czynników oddziaływania i najbardziej wrażliwych elementów biosfery);

Określenie dopuszczalnych oddziaływań i obciążeń elementów środowiska z uwzględnieniem złożonego i łącznego oddziaływania na ekosystem;

Określenie dopuszczalnych obciążeń regionu z punktu widzenia środowiskowego i ekonomicznego.

Etapy analizy informacji o środowisku obejmują następujące etapy:

1) zbieranie informacji o stanie środowiska: badania ekspedycyjne; badania szpitalne;

obserwacje lotnicze; teledetekcja; fotografia kosmiczna i lotnicza; mapowanie tematyczne; obserwacje hydrometeorologiczne; system monitorujący; dane literackie, zbiorowe i archiwalne;

2) pierwotne przetwarzanie i strukturyzacja:

kodowanie informacji; konwersja do postaci maszynowej; digitalizacja materiału kartograficznego; przetwarzanie obrazu; strukturyzacja danych; doprowadzenie danych do standardowego formatu;

3) wypełnienie bazy danych i analiza statystyczna: wybór logicznej organizacji danych; uzupełnianie bazy danych i redagowanie; interpolacja i ekstrapolacja brakujących danych; przetwarzanie danych statystycznych; analiza wzorców zachowania danych, identyfikacja trendów i przedziałów ufności;

4) modelowanie zachowań ekosystemów;

stosowanie coraz bardziej złożonych modeli; zmienne warunki brzegowe; imitowanie zachowań ekosystemów pod wpływem pojedynczych oddziaływań; modelowanie kartograficzne; badanie zakresów reakcji pod różnymi wpływami;

5) ocena ekspercka:

ocena zakresów zmian oddziaływań na ekosystemy; ocena zachowania ekosystemu pod różnymi wpływami w oparciu o zasadę „słabego ogniwa”;

6) analiza niepewności:

dane wejściowe; parametry modelu; wyniki modelowania; wartości ocen eksperckich;

7) identyfikacja wzorców i przewidywanie konsekwencji dla środowiska:

opracowanie możliwych scenariuszy zachowania ekosystemu; prognozowanie zachowań ekosystemów; ocena wyników różnych scenariuszy;

8) podejmowanie decyzji ograniczających wpływ na środowisko naturalne:

rozwój „łagodnych” (oszczędnych) strategii ograniczających wpływ na środowisko; uzasadnienie wybranych rozwiązań (środowiskowych i społeczno-ekonomicznych).

System informacji geograficznej modelujący ekspercko (EM GIS) to połączenie wspólnego interfejsu użytkownika GIS z powłoką systemu eksperckiego i blokiem modelowania matematycznego.

Kriti H obciążenia (KL) na ekosystemy- jest to „maksymalna utrata związków zakwaszających, która w długim okresie nie powoduje szkodliwego wpływu na strukturę i funkcje tych ekosystemów”. Ładunki krytyczne są wskaźnikiem stabilności ekosystemów. Podają wartość maksymalnego „dopuszczalnego” ładunku zanieczyszczeń, Na co praktycznie nie niszczy biogeochemicznej struktury ekosystemu. Wrażliwość ekosystemu, na przykład na osadzanie się kwasów, można określić, mierząc lub szacując pewne parametry fizyczne lub chemiczne ekosystemu; w ten sposób można zidentyfikować poziom odkładania się kwasu, który nie ma żadnego wpływu lub ma bardzo niewielki wpływ na tę wrażliwość.

W chwili obecnej GIS środowiskowy to złożone systemy informacyjne, obejmujące rozbudowany system operacyjny, interfejs użytkownika, systemy utrzymywania baz danych i wyświetlania informacji o środowisku. Wymagania dotyczące GIS środowiskowego są spójne z zaproponowanymi w pracy wymaganiami dotyczącymi idealnego GIS

1) zdolność do przetwarzania tablic heterogenicznych przestrzennie skoordynowanych informacji komponent po komponencie;

2) możliwość prowadzenia baz danych dla szerokiej klasy obiektów geograficznych;

3) możliwość interaktywnego trybu użytkownika;

4) elastyczna konfiguracja systemu, możliwość szybkiej konfiguracji systemu do rozwiązywania różnych problemów;

5) umiejętność „dostrzegania” i przetwarzania cech przestrzennych sytuacji geoekologicznych.Niezwykłe znaczenie ma zdolność współczesnego GIS do przekształcania istniejących informacji o środowisku przy użyciu różnych modeli (umiejętność syntezy).

Zasadniczą różnicą pomiędzy GIS a środowiskowymi bazami danych jest ich przestrzenny charakter ze względu na wykorzystanie podstaw kartograficznych [VKh.Davydchuk i in., 1988] Dlatego w zadaniach oceny stanu środowiska naturalnego konieczne jest przejście z wykorzystaniem GIS od poziomu biogeoenotycznego rozpatrywania problemu do poziomu krajobrazu. W tym samym czasie co podstawy GIS wykorzystuje mapę krajobrazową, która służy do automatycznego budowania szeregu prywatnych map charakteryzujących główne elementy krajobrazu. Należy podkreślić, że mapowanie środowiska nie ogranicza się do szczegółowego mapowania organizacji przyrodniczej regionu i rozkładu obciążeń antropogenicznych. Nie należy też myśleć, że mapowanie środowiska to zbiór map opartych na wartościach LDC różnych substancji zanieczyszczających. Mapowanie środowiska odnosi się przede wszystkim do metody wizualizacji wyników oceny oddziaływania na środowisko przeprowadzonej przy użyciu jakościowo nowych podejść. Dlatego też syntetyzująca rola tej metody prezentacji informacji jest bardzo istotna.

Zastosowanie technologii GIS w ekologii implikuje powszechne stosowanie różnego rodzaju modeli (przede wszystkim tych o orientacji środowiskowej). Ponieważ mapowanie środowiskowe środowiska naturalnego opiera się na zrozumieniu biogeochemicznych podstaw migracji substancji zanieczyszczających w środowiskach przyrodniczych, tworząc dla tych celów GIS wraz z modelami środowiskowymi, konieczne jest budowanie modeli realizowanych w oparciu o zasady i podejścia nauk geograficznych (hydrologia, meteorologia, geochemia krajobrazu itp.). Tym samym część modelowa GIS rozwija się w dwóch kierunkach:

1) modele matematyczne dynamiki procesów migracji materii;

2) algorytmy automatycznej prezentacji wyników modeli w postaci map tematycznych. Jako przykład modeli z pierwszej grupy można wymienić modele spływu i wymywania powierzchniowego, zasilania infiltracyjnego wód gruntowych, procesów kanałowych itp. Typowymi przedstawicielami drugiej grupy są algorytmy konstruowania konturów, obliczania powierzchni i wyznaczania odległości.

Wykorzystując opisaną metodykę opracowano koncepcję środowiskowego GIS, która została przetestowana na dwóch poziomach skali: lokalnym i regionalnym. Pierwsza posłużyła do przetworzenia i wizualizacji informacji zgromadzonych w banku danych z monitoringu środowiska obwodu moskiewskiego. To służyło PODSTAWA PROJEKTOWANIA*

potajemnie, a następnie eksperckie modelowanie GIS w celu określenia parametrów dopuszczalnego wpływu środowiska na krajobrazy rolnicze regionu moskiewskiego.

Skuteczność środowiskowego GIS na poziomie regionalnym zademonstrowano m.in mapowanieładunki krytyczne siarki i azotu w ekosystemach europejskiej części Rosji oraz ocena odporności ekosystemów i krajobrazów Tajlandii na kwaśną depozycję.

Zadanie ilościowej oceny czynników środowiskowych podczas analizy materiałów do monitorowania środowiska ma następujące cechy:

1) preferowane są informacje o charakterze obszarowym (wielokąty i związane z nimi atrybuty). Informacje związane z obiektami punktowymi służą jako informacje pomocnicze;

2) konieczna jest ocena błędów przechowywanych danych. Oprócz w miarę dokładnych danych kartograficznych pojawiają się wyniki pomiarów w różnych punktach (zwykle na niedowolnej siatce), których wartości nie są dokładne;

3) zastosowanie mają zarówno precyzyjne modele matematyczne, pozwalające na prognozowanie w oparciu o rozwiązywanie równań siatkowych, jak i niejasne reguły eksperckie zbudowane na zasadzie probabilistycznej;

4) nie wiadomo, ilu atrybutów tematycznych będzie potrzebował specjalista, aby przeprowadzić ocenę czynnikową. Możliwe, że nie będziesz potrzebował wszystkich informacji przechowywanych w bazie danych, ale w zamian jest to lepsze zwiększyć szybkość realizacji żądania;

5) zapytania do baz danych V głównie dwojakiego rodzaju (podaj listę atrybutów charakteryzujących dany punkt na mapie; zaznacz na mapie obszary, które posiadają niezbędne właściwości).

W oparciu o te cechy opracowano modułowy system, którego rdzeniem była kartograficzna baza danych. Dostarczono interfejs, który umożliwiał pracę z systemem zarówno specjalistycznemu użytkownikowi, jak i doświadczonemu modelarzowi na budowie. To drugie jest konieczne z dwóch powodów. Po pierwsze, w celu wykorzystania informacji przestrzennej do modelowania procesów transportu substancji zanieczyszczających (zanieczyszczeń) przy wykorzystaniu modeli nieuwzględnionych bezpośrednio w opracowywanym systemie. Po drugie, wykorzystanie ocen eksperckich w celu kompensacji niekompletności, niedokładności i niespójności wyników monitoringu środowiska. Strukturę opracowanego modelu logicznego bazy danych kartograficznych charakteryzują następujące cechy:

1. Dowolną mapę można przedstawić jako pakiet przezroczystych arkuszy, z których każdy ma to samo odniesienie do współrzędnych. Każdy z tych arkuszy jest podzielony według jednego z mapowanych obiektów. Jeden arkusz pokazuje na przykład tylko rodzaje gleby, inny - tylko rzeki itp. Każdy z tych arkuszy w bazie danych odpowiada klasie agregatów danych, gdzie każdy obiekt tej klasy opisuje jeden konkretny obszar z przypisanym do niego atrybutem. Więc sposób, baza danych na najwyższym poziomie jest drzewem, którego górne węzły reprezentują klasy, a dolne węzły reprezentują konkretne obiekty klas. W dowolnym momencie możesz dodać lub usunąć z bazy danych jedną lub więcej klas agregujących dane. Z punktu widzenia modelki - włóż lub wyjmij z torby jeden lub więcej arkuszy.

2. Baza odpowiada na oba typy wymaganych zapytań. Rodzaje zapytań można łatwo zwizualizować na podstawie ilustracji przedstawiającej pakiet przezroczystych arkuszy. Zapytanie o dopasowanie atrybutów punktów "przeszywający" pakiet w wymaganym miejscu i biorąc pod uwagę miejsce przebicia każdego arkusza. Oczywista jest także interpretacja drugiego rodzaju żądania. Osobliwością jest to, że wynikiem wykonania żądania jest znalezienie regiony jest pełnoprawną klasą, czyli kolejnym przezroczystym arkuszem pakietu arkuszy tworzących mapę. Ten kopalnia* Dzięki temu dodatki eksperckie mogą traktować warstwy Kapi uzyskane po wykonaniu zapytania w taki sam sposób, jak proste warstwy.

3. Informacje o pomiarach punktowych zapisywane są w bazie danych w postaci relacji „współrzędne -atrybut", ale gdy jest używany w konkretnym zastosowaniu, jest konwertowany do postaci wielokąta poprzez interpolację, np. na podstawie NA Mozaiki Woronoja.

4. Informacje o obiektach ściśle punktowych - znakach triangulacyjnych, studniach itp. przechowywane w agregatach danych o ustalonej liczbie możliwych atrybutów tematycznych.

5. Obiekty liniowe zapisywane są jako sieć wraz z opisem topologii sieci.

Tym samym baza danych nastawiona jest przede wszystkim na ekonomiczne przechowywanie i efektywne przetwarzanie danych o charakterze a wielokąty(regiony). Ponieważ każdy kafelek jest mapowany tylko na jeden atrybut, jest on dzielony na dość duże fragmenty, co przyspiesza zapytania typu 1, które są typowe dla symulacji numerycznych opartych na siatce.

Osobno warto wspomnieć o kartach wejściowych. Digitalizacja map za pomocą digitalizatora daje bardzo dużą dokładność i jest obecnie najpowszechniejszą metodą w badaniach środowiskowych. Metoda ta wymaga jednak znacznego czasu i pieniędzy. Ostatnia praktyka pokazuje, że do celów digitalizacji wygodniejsze jest użycie skanera. Obrazy otrzymane ze skanera digitalizowane są za pomocą kursora myszy na ekranie komputera. Ta metoda pozwala na:

Pozwól użytkownikowi końcowemu określić wymaganą dokładność digitalizacji obrazu, ponieważ skaner o wysokiej rozdzielczości pozwala wyświetlić na ekranie bardzo powiększony obraz zdigitalizowanego obrazu, co pozwala zapewnić niemal taką samą dokładność, jak przy wykonywaniu karty ; - zmniejszenie złożoności wprowadzania obrazu związanej z koniecznością pamiętania, jaka część obrazu została już zdigitalizowana.

Informacje o środowisku powinny być zorganizowane w ten sposób. tak, aby wygodnie było używać obu do analizy bieżącej sytuacji środowiskowy sytuacji oraz podejmowania decyzji i wydawania zaleceń dotyczących realizacji tych decyzji dla celów racjonalnego zarządzania środowiskiem. Podstawą wsparcia informacyjnego jest informacja ustrukturyzowana, która ma charakter integracyjny i składa się z następujących bloków:

Blok danych o naturalnej organizacji terytorium, zawierający informacje o cechach glebowo-geologicznych, hydrochemicznych, hydrogeologicznych, roślinnych terytorium, lokalnym klimacie, a także ocenę czynników samooczyszczania krajobrazów;

Blok danych o przepływach technogenicznych w regionie, ich wydzielać oraz kah, charakter interakcji ze środowiskami tranzytowymi i deponującymi;

Blok informacji regulacyjnych zawierający zbiór informacji środowiskowych, środowiskowo-technicznych, sanitarno-higienicznych standardy i a także standardy dotyczące lokalizacji zanieczyszczających gałęzi przemysłu w systemach naturalnych.

Bloki te tworzą ramy regionalnego banku danych niezbędnych do podejmowania decyzji proekologicznych na potrzeby racjonalnego zarządzania środowiskiem.

Jak zauważono, opisane bloki nośników informacji zawierają dziesiątki, a nawet setki parametrów. Dlatego przy opracowywaniu regionalnego GIS, gdzie liczba typów ekosystemów sięga setek, a nawet tysięcy, wymiar tablic informacyjnych gwałtownie wzrasta. Jednak samo zwiększenie objętości przechowywanych danych nie stwarza takich trudności, jak rozszerzenie zawartości tematycznej danych. Ponieważ Informacja Ponieważ GIS jest przechowywany w ujednoliconym środowisku informacyjnym, co zakłada ujednolicenie procesów wyszukiwania i wyszukiwania danych, wszelkie włączenie nowych danych tematycznych wiąże się z restrukturyzacją informacji, obejmującą klasyfikację, określenie współzależności, hierarchię i czasoprzestrzenną skalę parametrów różnych komponentów systemu. ekosystemy.

Już wcześniej zauważono, że podstawą współczesnego GIS są bazy danych środowiskowych, które zawierają zarówno informacje przestrzenne, jak i tematyczne. Wielozadaniowość GIS nakłada szereg wymagań na metody budowy baz danych I systemy zarządzania tymi bazami danych. Wiodącą rolę w tworzeniu baz danych przypisuje się tematyce

mapy Ze względu na specyfikę rozwiązywanych problemów i wymagania dotyczące szczegółowości badanej problematyki, bazy danych opierają się na mapach średnio- i wielkoskalowych oraz ich zawartości tematycznej.

Konieczność rozwiązania różnorodnych problemów regulacji środowiskowych i prognozowania glebowo-ekologicznego, w tym badania migracji substancji zanieczyszczających we wszystkich środowiskach naturalnych, wymaga gromadzenia i wprowadzania do banku danych informacji o wszystkich składnikach środowiska naturalnego. Jest to tradycyjny sposób budowania nowoczesnego GIS, gdzie wszystkie informacje przechowywane są w postaci odrębnych warstw (każda warstwa reprezentuje odrębny komponent środowiska lub jego element). Podstawą takiego GIS jest np. mapa reliefowa [V, V. Bugrovsky i in., 19861, na której budowany jest system map poszczególnych komponentów (gleby, roślinności itp.). Jednocześnie poszczególne składowe nie dają pełnego obrazu charakteru regionu. W szczególności proste zestawienie różnych map składowych nie daje wiedzy o strukturze krajobrazu regionu. Próby konstruowania map geosystemów czy map krajobrazowych poprzez łączenie poszczególnych części map nieuchronnie napotykają na trudność powiązania i wzajemnego uzgodnienia konturu i treści poszczególnych map, które zwykle są tworzone na różnych zasadach. Naturalnie automatyzacja takiej procedury napotyka wiele trudności. Dlatego też do tworzenia banków danych w strukturze GIS, gdzie różnorodność ekosystemów i krajobrazów odgrywa decydującą rolę w badaniu dynamiki procesów naturalnych i zjawiska, Wskazane jest wybranie podstawy do utworzenia GIS krajobraz model terytorium obejmujący bloki poszczególnych elementów ekosystemów i krajobrazów (gleba, roślinność itp.).

Podejście to wykorzystano do stworzenia GIS na terenie obwodu kijowskiego [V.S. Davydchuk, V.T. Linnik, 1989]. W tym przypadku blok krajobrazowy GIS ma wiodące znaczenie w organizacji GIS.

Mapa krajobrazowa uzupełnia szereg map składowych (litologia, roślinność itp.). Dzięki temu nie ma potrzeby ograniczania map składowych do jednej podstawy konturowej i merytorycznej, a zamiast kilku map składowych czasami do banku danych wprowadzana jest tylko jedna mapa krajobrazowa, co znacznie oszczędza prace przygotowawcze przy wprowadzaniu mapy do komputera i wielkości pamięci dyskowej przeznaczonej na dane cyfrowe.

Mapa krajobrazowa daje jedynie uogólnione pojęcie o strukturze geosystemów i ich składników. Dlatego w zależności od charakteru rozwiązywanych problemów wykorzystuje się także inne mapy tematyczne, np. hydrologiczne, glebowe. Krajobrazowy blok GIS w tym

strukturę, tj. wszystkie napływające nowe informacje kartograficzne muszą zostać „upakowane” w strukturę zidentyfikowanych konturów ekosystemu. Dzięki temu można konsekwentnie używać różnych map komponentów.

Szczególne miejsce w GIS zajmuje cyfrowy model terenu (CMM). Tak się składa, że ​​jest podstawa nie tylko do kontroli geodezyjnej, ale także do dostosowania treści wykorzystywanych map z uwzględnieniem struktury krajobrazowej regionu. Zamiar krajobraz Blok ma nie tylko ukazać składową i strukturę przestrzenną geosystemów, ale także pełnić funkcję niezależnego źródła powiązanych ze sobą informacji o różnych procesach przyrodniczych. Tym samym na podstawie mapy krajobrazowej można konstruować rachliczne mapy nocne centralne dla poszczególnych składowych (np. mapy wpływu szaty roślinnej na transport eoliczny) oraz integralne charakteryzujące niektórzy właściwości geosystemów jako całości (na przykład zdolność migracji radionuklidów różnych typów krajobrazy).

Zaproponowane zasady organizacji wsparcia informacyjnego umożliwiły opracowanie metodologii oceny obciążeń krytycznych w oparciu o wykorzystanie modelowania eksperckiego geoknformadnokikh systemów (EM GIS) dla specyficznych warunków Rosji, gdzie ogromne obszary przestrzenne charakteryzują się niedostatecznym stopniem nasycenia informacją. Zaangażowanie EM GIS wdrożone na nowoczesnych komputerach, dozwolony ilościowo wdrożyć metodologię w praktyce. EM GIS może współpracować z bazami danych i bazami wiedzy dotyczącymi terytoriów o dużym stopniu niejednorodności przestrzennej i niepewności wsparcia informacyjnego. Z reguły systemy takie obejmują ilościową ocenę różnych parametrów przepływów migracyjnych badanych pierwiastków w wybranych reprezentatywnych kluczowych obszarach, opracowanie i adaptację algorytmu opisującego te przepływy i cykle oraz przeniesienie uzyskanych wzorców do innych regionów które mają podobne cechy charakterystyczne do kluczowych obszarów. Podejście to oczywiście wymaga wystarczającego wsparcia kartograficznego, na przykład mapy pokrycia gleby, stref geochemicznych i hydrogeochemicznych, mapy i wykresy w różnych skalach są potrzebne do oceny bioproduktywności ekosystemów, ich stabilności, zdolności do samooczyszczania itp. Na podstawie tych i innych map oraz baz danych generowanych w kluczowych obszarach, a także wykorzystując eksperckie systemy modelowania geoinformacyjnego, możliwa jest prawidłowa interpretacja dla innych, mniej zbadanych regionów. Podejście to jest najbardziej realistyczne w specyficznych warunkach Rosji, gdzie z reguły prowadzone są szczegółowe badania ekosystemów w kluczowych obszarach, a duże obszary przestrzenne charakteryzują się niewystarczającym stopniem nasycenia informacjami.

Informacje zawarte w Internecie pozwalają na w miarę obiektywną ocenę aktualnego stanu zastosowań GIS w obszarze ekologii. Wiele przykładów prezentowanych jest na stronach Rosyjskiego Stowarzyszenia GIS, firmy DATA+ i licznych stronach zachodnich uczelni. Poniżej przedstawiono główne obszary wykorzystania technologii GIS do rozwiązywania problemów środowiskowych.

Degradacja siedlisk. GIS z powodzeniem zastosowano do tworzenia map kluczowych parametrów środowiskowych. W przyszłości, po uzyskaniu nowych danych, mapy te posłużą do określenia skali i tempa degradacji flory i fauny. Pozyskane na podstawie danych teledetekcyjnych, w szczególności danych satelitarnych, i konwencjonalnych obserwacji terenowych, można je wykorzystać do monitorowania lokalnych i wielkoskalowych skutków antropogenicznych. Wskazane jest nałożenie danych o obciążeniach antropogenicznych na mapy zagospodarowania przestrzennego z wyróżnionymi obszarami szczególnie interesującymi z ekologicznego punktu widzenia, na przykład parkami, rezerwatami i rezerwatami dzikiej przyrody. Stan i tempo degradacji środowiska przyrodniczego można ocenić także za pomocą obszarów testowych zidentyfikowanych na wszystkich warstwach mapy.

Zanieczyszczenie. Wykorzystując GIS, wygodnie jest modelować wpływ i rozkład zanieczyszczeń pochodzących ze źródeł punktowych i niepunktowych (przestrzennych) na ziemi, w atmosferze i wzdłuż sieci hydrologicznej. Wyniki obliczeń modelowych można nakładać na mapy naturalne, np. mapy roślinności, lub na mapy obszarów mieszkalnych i danego obszaru. Dzięki temu możliwa jest szybka ocena bezpośrednich i przyszłych skutków tak ekstremalnych sytuacji, jak wycieki ropy i innych szkodliwych substancji, a także wpływu stałych zanieczyszczeń punktowych i obszarowych.

Obszary chronione. Innym powszechnym zastosowaniem GIS jest gromadzenie i zarządzanie danymi na temat obszarów chronionych, takich jak rezerwaty zwierząt łownych, rezerwaty przyrody i parki narodowe. Na obszarach chronionych możliwe jest prowadzenie pełnego monitoringu przestrzennego zbiorowisk roślinnych cennych i rzadkich gatunków zwierząt, określanie skutków ingerencji antropogenicznych, takich jak turystyka, układanie dróg czy linii energetycznych, a także planowanie i wdrażanie działań ochrony środowiska. Możliwe jest także wykonywanie zadań przez wielu użytkowników – regulowanie wypasu zwierząt gospodarskich i przewidywanie produktywności ziemi. Te problemy GIS są rozwiązywane na gruncie naukowym, tj. wybierane są rozwiązania, które zapewniają minimum

poziom oddziaływania na przyrodę, utrzymanie wymaganego poziomu czystości powietrza, zbiorników wodnych i gleb, zwłaszcza na obszarach często odwiedzanych przez turystów.

Obszary niechronione. Regionalne i lokalne struktury zarządzające szeroko wykorzystują możliwości GIS w celu uzyskania optymalnych rozwiązań problemów związanych z dystrybucją i kontrolowanym wykorzystaniem zasobów gruntów oraz rozwiązywaniem sytuacji konfliktowych pomiędzy właścicielami gruntów a dzierżawcami gruntów. Przydatne, a często konieczne jest porównanie aktualnych granic obszarów użytkowania gruntów z planami zagospodarowania przestrzennego i wieloletnimi planami ich zagospodarowania. GIS daje także możliwość porównania granic użytkowania gruntów z wymaganiami przyrody. Na przykład w niektórych przypadkach konieczne może być zarezerwowanie korytarzy migracyjnych dla dzikich zwierząt przez obszary zabudowane pomiędzy rezerwatami przyrody lub parkami narodowymi. Stałe gromadzenie i aktualizacja danych o granicach użytkowania gruntów może być bardzo pomocne w opracowywaniu środków ochrony środowiska, w tym administracyjnych i legislacyjnych, monitorowaniu ich wdrażania oraz terminowym wprowadzaniu zmian i uzupełnień do istniejących przepisów ustawowych i wykonawczych w oparciu o podstawowe naukowe zasady i koncepcje środowiskowe.

Przywrócenie siedliska. CIS jest skutecznym narzędziem do badania siedliska jako całości, poszczególnych gatunków flory i fauny w aspekcie przestrzennym i czasowym. Jeżeli zostaną ustalone określone parametry środowiskowe, niezbędne np. do istnienia jakiegokolwiek gatunku zwierzęcia, w tym obecność pastwisk i miejsc rozrodu, odpowiednie rodzaje i rezerwy zasobów paszowych, źródeł wody, wymagania dotyczące czystości środowiska naturalnego, wówczas GIS pomoże w szybkim znalezieniu obszarów o odpowiedniej kombinacji parametrów, w ramach których warunki istnienia lub odtworzenia populacji danego gatunku będą zbliżone do optymalnych. Na etapie adaptacji przesiedlonego gatunku do nowego obszaru GIS skutecznie monitoruje bezpośrednie i długoterminowe skutki podjętych działań, ocenia ich skuteczność, identyfikuje problemy i znajduje sposoby na ich przezwyciężenie.

Badania interdyscyplinarne (ekologia i medycyna/demografia/klimatologia). Integralna funkcjonalność GIS jest najwyraźniej widoczna i sprzyja pomyślnemu prowadzeniu wspólnych, interdyscyplinarnych badań. Zapewniają kombinację i nakładanie dowolnego rodzaju danych, dzięki czemu można je wyświetlić na mapie. Do badań takich zalicza się np.: analizę zależności pomiędzy stanem zdrowia populacji a różnymi czynnikami (naturalnymi, demograficznymi, ekonomicznymi); ilościowa ocena wpływu parametrów środowiskowych na stan ekosystemów lokalnych i regionalnych oraz ich elementów; ustalanie dochodów właścicieli gruntów w zależności od panujących rodzajów gleby, warunków klimatycznych, odległości od miast itp.; identyfikacja liczby i gęstości obszarów występowania rzadkich i zagrożonych gatunków roślin w zależności od wysokości obszaru, kąta nachylenia i ekspozycji zboczy.

Edukacja ekologiczna. Ponieważ tworzenie map papierowych przy użyciu GIS jest znacznie uproszczone i tańsze, możliwe staje się uzyskanie dużej różnorodności map środowiskowych, co rozszerza zakres i szerokość programów i kursów edukacji ekologicznej. Ze względu na łatwość kopiowania i tworzenia wytworów kartograficznych może być stosowany przez niemal każdego naukowca, nauczyciela czy ucznia. Ponadto standaryzacja formatu i układu map bazowych stanowi podstawę gromadzenia i prezentacji danych o uczniach, wymiany danych pomiędzy instytucjami edukacyjnymi oraz tworzenia jednolitej bazy danych w skali regionalnej i krajowej. Możesz przygotować specjalne mapy dla właścicieli gruntów, aby zapoznać ich z planowanymi działaniami i programami środowiskowymi bufor strefy i korytarze ekologiczne, które powstają na obszarze i mogą oddziaływać na ich działki,

Ekoturystyka. Możliwość szybkiego tworzenia atrakcyjnych, kolorowych i V Jednocześnie wysokiej jakości, profesjonalnie wykonane mapy sprawiają, że GIS jest idealnym narzędziem do tworzenia materiałów promocyjnych i przeglądowych, pozwalających szybko zaangażować społeczeństwo rozwijający się dziedzinie ekoturystyki. Cechą charakterystyczną tzw. „ekoturystów” jest głębokie zainteresowanie szczegółowymi informacjami o cechach przyrodniczych danego obszaru czy kraju, o procesach zachodzących w przyrodzie, związanych z szeroko pojętą ekologią. Wśród tej dość dużej grupy osób dużym zainteresowaniem cieszą się mapy naukowe i edukacyjne tworzone za pomocą GIS, przedstawiające rozmieszczenie zbiorowisk roślinnych, poszczególnych gatunków zwierząt i ptaków, obszary endemiczne itp. Informacje takie mogą być przydatne dla celów edukacji ekologicznej lub dla biur podróży w celu uzyskania dodatkowych środków ze środków projektów i programów krajowych zachęcających do rozwoju podróży i wycieczek.

Monitorowanie. W miarę rozszerzania się i pogłębiania działań na rzecz ochrony środowiska, jednym z głównych obszarów zastosowań GIS staje się monitorowanie skutków działań podejmowanych na poziomie lokalnym i regionalnym. Źródłem aktualnych informacji mogą być wyniki badań naziemnych lub zdalne obserwacje. Zastosowanie GIS jest również skuteczne w monitorowaniu warunków życia gatunków lokalnych i wprowadzonych, identyfikacji łańcuchów i zależności przyczynowo-skutkowych, ocenie korzystnych i niekorzystnych skutków podejmowanych działań środowiskowych dla ekosystemu jako całości i jego poszczególnych elementów, podejmowania decyzje operacyjne o ich korygowaniu w zależności od warunków zewnętrznych.

Przejdźmy teraz do konkretnych zrealizowanych projektów środowiskowych wykorzystujących technologie GIS. Wszystkie poniższe przykłady pochodzą z recenzji internetowych, materiałów konferencyjnych i innych publikacji.

Monitoring i kontrola środowiska rurociągu naftowego w Rosji - Chiny(S. G. Korey, E. O. Chubai RAO ROSNEFTEGAZSTROY). Jak słusznie zauważyli autorzy, budowa rurociągu wiąże się z oddziaływaniem na stan środowiska, flory i fauny, ale piśmienny oraz racjonalne podejście do trasowania i samej konstrukcji zmiana ekosystemy można zminimalizować. Podstawowy aspekt zrównoważonego projektowania rurociąg naftowy polega na łagodzeniu oddziaływania na geosystemy i zastosowaniu specjalnych technik technicznych w celu częściowej stabilizacji ich stanu do przyjęcia poziom. Przy prawidłowo przeprowadzonych badaniach, wystarczającej bazie danych przestrzennych, kompetentnych prognozach inżynierskich i geologicznych, a także dobrej organizacji i realizacji prac z wykorzystaniem technologii GIS, możliwe jest zminimalizowanie negatywnych zjawisk. Dlatego istotne jest przeprowadzenie wszystkich etapów badań, prognoz i monitoringu środowiska.

Jak wiadomo, technologie GIS służą do rozwiązywania problemów budowy wielopoziomowych baz informacyjnych danych przestrzennych, które zapewniają dostęp do całego zespołu zasobów w sposób efektywny i wizualny. Pozwala to na uogólnianie informacji w celu skutecznego rozwiązywania problemów związanych z zarządzaniem rurociągami naftowymi, ich inwentaryzacją oraz monitorowaniem stanu i zasobów. Ponadto GIS okazał się wysoce skuteczny w rozwiązywaniu różnych problemów eksploatacyjnych podczas eksploatacji rurociągu naftowego, w tym w sytuacjach awaryjnych. Na tej podstawie już na pierwszych etapach projektowania ropociągu Rosja-Chiny przeprowadzono analizę GIS, która pozwoliła zrozumieć wzorce i wzajemne powiązania danych i obiektów teograficznych. Wyniki analizy pozwalają nam uzyskać wgląd w to, co dzieje się w danym miejscu, skoordynować działania i wybrać najlepsze rozwiązanie. Łączne wykorzystanie danych GIS i teledetekcji radykalnie zwiększa skuteczność i jakość decyzji mających na celu eliminację wypadków i minimalizację ich skutków.

Badania mające na celu ocenę wpływu projektowanego rurociągu na środowisko obejmowały następujące etapy:

Analiza stanu terytorium, na które może mieć wpływ planowana działalność;

Identyfikacja możliwych wpływów na środowisko;

Ocena oddziaływania na środowisko;

Identyfikacja środków ograniczających, łagodzących lub zapobiegających negatywnym skutkom;

Ocena znaczenia resztkowych oddziaływań na środowisko i ich konsekwencji;

Opracowanie programu monitoringu i kontroli środowiska na wszystkich etapach realizacji zaplanowanych działań.

W celu przeprowadzenia prac mających na celu ocenę sytuacji środowiskowej rurociągu naftowego Rosja-Chiny przeprowadzono analizę wielostronną Informacja. System monitorowania środowiska został opracowany w celu pomyślnej realizacji dużych wolumenów skomplikowanych prac budowlanych w warunkach ograniczeń prawnych ustanowionych w odniesieniu do środowiska naturalnego.

System monitoringu przyrodniczego zawiera informacje o aktualnym stanie ekosystemu i współdziała z systemem modelowania predykcyjnego Dla ocena różnych scenariuszy budowy ropociągu w celu osiągnięcia najbardziej ekonomicznego rozwiązania, z uwzględnieniem kryteriów środowiskowych.

Biorąc pod uwagę, że podstawą pracy regionalnego GIS środowiskowego jest cyfrowy model wysokości (DEM), Konstrukcję DEM przeprowadzono z uwzględnieniem głównych wzorców geograficznych.Oprócz warstwic i znaków wzniesień wzięto pod uwagę rzeki, małe jeziora, batymetrię dużych jezior, znaki brzegowe itp.

Prace z wykorzystaniem GIS do analizy rzeczywistych i hipotetycznych sytuacji, które mogą wystąpić podczas eksploatacji ropociągu, przeprowadzono z wykorzystaniem funkcji ArcVicw Spatial Analyst i 3D Analyst. Na podstawie wykonanych DEM zlewni wyznaczono kierunki cieków wodnych oraz obliczono długość, powierzchnię i objętość wycieku ropy naftowej w razie awarii. Umożliwiło to dostosowanie trasy rurociągu tak, aby omijać najbardziej wrażliwe obszary. W oparciu o wysokiej rozdzielczości DEM i szereg warstw tematycznych zbudowano matematyczny model terenu (MTM). Za jego pomocą można automatycznie zidentyfikować zlewnie dla każdego punktu na powierzchni, obliczyć strefy zalewowe (zanieczyszczenia w przypadku wycieku ropy), zasięg rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń, biorąc pod uwagę pokrywę glebową, roślinność, skład granulometryczny gleby, temperaturę parametry (powietrze i gleba), występowanie opadów w momencie wystąpienia zagrożenia, wielkość pokrywy śnieżnej itp. Takie podejście do wyboru trasy pozwala zminimalizować ryzyko i znacząco zmniejszyć skalę negatywnych skutków ewentualnych katastrof spowodowanych przez człowieka na danym obszarze. Biorąc pod uwagę wysoką sejsmiczność regionu, podejście to jest praktycznie jedyne możliwe.

GIS V decyzja problemy radiacyjne Półwyspu Kolskiego . Jak słusznie zauważyli autorzy, aby przeprowadzić prace mające na celu ocenę ryzyka radiacyjnego regionu, konieczna jest jakościowa analiza dostępnych informacji i charakterystyk obiektów niebezpiecznych dla promieniowania (RHO). W rozwiązaniu problemu mogą pomóc nowoczesne metody pracy ze zbiorami danych rozproszonymi przestrzennie, przede wszystkim GIS. Prace z wykorzystaniem GIS do analizy rzeczywistych i hipotetycznych sytuacji powstających w ROO prowadzone są od kilku lat, także w naszym kraju. W Centrum Naukowym Kola Rosyjskiej Akademii Nauk, a zwłaszcza w Instytucie Ekologii Przemysłowej im. Seiera KSC RAS, badane są środowiskowe aspekty problemów radiacyjnych Półwyspu Kolskiego i regionu. Podstawowy zadania są następujące:

Wykorzystanie GIS, aby otwarte dane dotyczące regionalnej ochrony środowiska były bardziej wizualne i przekonujące, a problem bardziej zrozumiały;

Zwiększ dostęp interesariuszy do tych danych;

Na podstawie wyników komputerowego modelowania sytuacji awaryjnych w miejscach radioaktywnych i analizy GIS ryzyka radiacyjnego terytoriów wykonać budowa odpowiednich map elektronicznych;

Ułatwienie stworzenia wspólnego języka, interfejsu komunikacyjnego dla krajowych i międzynarodowych interesariuszy na wszystkich poziomach, w celu produktywnego omówienia problemu oraz poszukiwania środków i sposobów jego rozwiązania.

Obecnie opracowano strukturę i wstępne bloki GIS regionu, odpowiadające zakresowi rozpatrywanej problematyki. Głównym celem opracowania jest stworzenie modułu informacyjnego opartego na technologii GIS w celu:

Systematyzować i strukturyzować informacje o regionalnych organizacjach edukacyjnych;

Analizować problemy radiacyjne w regionie;

Przygotowanie danych wstępnych do modelowania matematycznego przenoszenia radionuklidów do atmosfery i oceny ryzyka na obszarach, na których zlokalizowane są elektrownie jądrowe.

Obszary jego zastosowań obejmują; regionalne systemy monitorowania promieniowania oraz systemy zautomatyzowane (lokalne, regionalne) wspomagające podejmowanie decyzji w przypadku awarii w obiektach jądrowych.

Wsparcie informacyjne:

Przedsiębiorstwa i organizacje zajmujące się ochroną środowiska w regionie;

Projekty badawcze oraz prace projektowe i pomiarowe;

Państwowe organy nadzoru i służby ratunkowe.

Baza danych GIS będzie zawierać obiekty pogrupowane w kilka warstw. W pierwszym etapie wybrano te obiekty i w zakresie, w jakim udostępniały otwarte źródła informacji: elektrownie jądrowe, zatopione statki ze stałymi odpadami promieniotwórczymi, miejsca zalania reaktorów jądrowych, miejsca wybuchów jądrowych, miejsca zdarzeń z ładunkami jądrowymi łodzie podwodne, miejsca startów statków kosmicznych w regionie (kosmodromy). Informacje źródłowe baz danych uzyskano ze źródeł publikowanych i poszukiwań internetowych. W robocie projektowym GIS wykorzystano następujące produkty firmy ESRI, Tps:

- Arclnfo- do tworzenia map warstwowych (z wbudowaną mapą świata V Projekcje Robinsona jako podstawa kartograficzna);

język AML – do opracowania interfejsu do bazy danych;

ArcExplorer I.I - do prezentacji map na komputerze osobistym.

Poniżej krótkie opisy wybranych obiektów.

Reaktory elektrowni jądrowej. Baza GIS bloków elektrowni jądrowych zawiera dane dotyczące 21 bloków po 12 stacji, w tym EJ Bilibino i Reaktora Doświadczalnego w Norylsku.

Wstępna wersja opracowywanego GIS jest obecnie budowana jako lokalny moduł informacyjno-referencyjny o obiektach niebezpiecznych radiacyjnie. Bardziej obiecujące jest wykorzystanie GIS w regionalnych zautomatyzowanych systemach monitorowania sytuacji radiacyjnej i systemach wspomagania decyzji w przypadku wypadków radiacyjnych. Instytut Problemów Ekologii Przemysłowej Północy wykorzystuje obecnie indywidualne zastosowania technologii GIS do stworzenia lokalnego Zautomatyzowanego systemu monitorowania sytuacji radiacyjnej w elektrowni jądrowej Kola.

GIS jest coraz częściej wykorzystywany do analizy ryzyka radiacyjnego w regionie. Wynika to z faktu, że stosowane modele muszą uwzględniać duże tablice ważnych parametrów rozproszonych przestrzennie. Połączenie modelowania matematycznego z GIS wymaga albo stworzenia standardowego interfejsu pomiędzy modelami a GIS, albo opracowania modeli matematycznych w ramach technologii GIS. Zaimplementowane w Arclnfo (począwszy od wersji 7.1.2) otwarte środowisko programistyczne (ODE) umożliwia łączenie funkcjonalności Arclnfo i innych aplikacji poprzez specjalnie utworzone interfejsy wykorzystujące standardowe środowiska programistyczne. ODE umożliwiło włączenie wielu aplikacji w przestrzeń technologii GIS. W rodzinie produktów ESRI Dodatkowo dla danej klasy wymagane są inne moduły zadania. DO Należą do nich serwery danych przestrzennych, serwery map Internet/Internet, moduł do osadzania map i funkcji GIS we własnych aplikacjach oraz moduły do ​​modelowania środowiska naturalnego.

Według autorów zastosowanie GIS pomoże z sukcesem rozpocząć rozwiązywanie problemów inwentaryzacji, rozliczania i monitorowania stanu obiektów niebezpiecznych radiacyjnie i samego terytorium regionu, a także modelowania matematycznego sytuacji z tym związanych.

Środowiskowy GIS i system monitorowania środowiska w Jamalsko-Nienieckim Okręgu Autonomicznym (O. Rozanov, Dział Monitoringu Środowiska Państwo komisja ds ochrona otoczenie Jamalsko-Nienieckiego Okręgu Autonomicznego). Regionalny GIS powstał w oparciu o mapę w skali elektronicznej I: 200 000, zdigitalizowane w systemie Arclnfo V Rzut Gaussa-Krugsra na elipsoidę Krasowskiego w prostokątnym układzie współrzędnych z 1942 r., po którym oceniono dokładność digitalizacji, co potwierdziło zgodność informacji metrycznych z dokładnością oryginalnych materiałów kartograficznych. Liczba warstw mapy i ich nasycenie w pełni odpowiadają każdemu wydaniu mapy. W miarę rozwoju GIS mapa została uzupełniona o obiekty złóż, obszary koncesyjne, obszary specjalnie chronione (ostoje, rezerwaty przyrody) oraz infrastrukturę. Informacje te zostały zebrane i nadal są zbierane z różnych źródeł i przekładane na relacje Arclnfo. Najnowsze informacje na temat aktualizacji tematycznej map otrzymano w dziale z satelity Resurs-01. Pierwszy etap przetwarzania otrzymanych informacji polega na obejrzeniu obrazu, georeferencji po elementach orbity, wycięciu przydatnych fragmentów, skorygowaniu punktów referencyjnych na obrazu, zapisując wybrane fragmenty i eksportując do formularzy źródłowych. Drugim etapem przetwarzania obrazu jest proces dekodowania tematycznego. Umiejętności praktyczne zdobywano w warunkach polowych obwodu purowskiego na polach Pogranicznoje i Wynaggurowskie. Prace związane z obróbką obrazu przeprowadzono przy użyciu oprogramowania Maplnfo. Pierwsze wyniki pracy z obrazami rastrowymi w programie Maplnfo wykazały skuteczność i wystarczającą prostotę w wyznaczaniu obwodu i obszarów obiektów wyróżnionych na obrazie (strefy zalewowe, obszary spalone itp.), a także w rysowaniu określonych obszarów płaskorzeźby i człowieka - spowodowały zakłócenia będące przedmiotem szczególnego zainteresowania usług regulacyjnych. Na tym zakończyła się praca w Maplnfo. Potem zaczęły się problemy

transformacja obrazów do projekcji Gaussa-Krugera i eksport do systemu ArcView w celu pracy z mapą wektorową. Pewną pomoc w przetwarzaniu obrazów uzyskano pracując z programem Image Transformer opracowanym w ITC Scanex, Jednak wraz z udostępnieniem modułu ArcView Image Analysis (ERDAS) prace znacznie przyspieszyły.

Ekologiczny GIS miasta Salechard powstał w oparciu o elektroniczną mapę w skali 1:10 000, uzupełnioną digitalizującymi tabletami w skali 1:2000. Przy konstruowaniu warstw tematycznych mapy miasta Salechard wykorzystano najnowszą Wykorzystano dane dotyczące rozwoju miasta, które najczęściej przekazywano w formie szkiców, planów i tabliczek. Moduł ArcView Image Analysis został pomyślnie wykorzystany do przekształcenia i połączenia zeskanowanych obrazów z pokryciem map. Moduł ten został także przetestowany pod kątem połączenia obrazu rastrowego obrazu satelitarnego strefy zalewowej w okresie powodziowym na rzece Ob z mapą wektorową w skali 1:200000. Dzięki udanej kompatybilności modułu z systemem Arc View G1S uzyskano pozytywne rezultaty w tworzeniu tematycznych map cyfrowych na podstawie zdjęć i ich aktualizacji. W ten sposób zdigitalizowano materiały fotografii lotniczej zawierające informacje o zaburzeniach antropogenicznych poza granicami administracyjnymi miasta Salechard. Są w fazie rozwoju V obecne i stare, niezarekultywowane kamieniołomy, obszary składowania gleby, niezarejestrowane drogi i szlaki gruntowe. Zastosowanie informacji referencyjnych o przekształconym obszarze terenu pozwoliło znacząco poprawić dokładność transformacji geometrycznej bez dodatkowej interpolacji jasności pikseli obrazu.

Prace prowadzone w dziale nad wykorzystaniem otrzymanych informacji satelitarnych w GIS regionu mają praktyczne znaczenie zarówno dla służb kontrolnych komisji, jak i innych zainteresowanych struktur. Planowane są wspólne prace ze Służbą Hydrometeorologiczną i służbami nawigacyjnymi ds. warunków lodowych i meteorologicznych na Morzach Północnych.

Ze względu na zmienność warunków pogodowych na Dalekiej Północy, szybko zmieniające się cyklony arktyczne i w konsekwencji małą liczbę dni pogodnych oraz niepraktyczność otrzymywania obrazów optycznych w ciemnych miesiącach roku, dane z satelitów o bocznych radary obserwacyjne (SAR), takie jak TRS i RADARSAT. Pojawienie się potężnego systemu teledetekcji danych ERDAS Imagine umożliwia wydziałowi monitorowania środowiska Państwowego Komitetu Ochrony Środowiska Jamałsko-Nienieckiego Okręgu Autonomicznego zainicjowanie powszechnego stosowania metod teledetekcji w powiecie.

System podejmowania decyzji zarządczych w zakresie ekologii z wykorzystaniem technologii GIS(Z. I, Kozlov, Centrum Bezpieczeństwa Środowiskowego Administracji Obwodu Niżny Nowogród). Autor sformułował główne zadania stojące przed regionalnym systemem informacyjno-analitycznym wspomagania podejmowania decyzji zarządczych w zakresie zapewnienia bezpieczeństwa ekologicznego regionu:

Opracowywanie zintegrowanych informacji o stanie środowiska, prognoz prawdopodobnych skutków działalności gospodarczej oraz rekomendacji wyboru wariantów bezpiecznego rozwoju regionu;

Modelowanie symulacyjne procesów zachodzących w środowisku z uwzględnieniem istniejących poziomów obciążenia antropogenicznego i możliwych konsekwencji decyzji zarządczych oraz możliwych sytuacji awaryjnych;

Akumulacja Informacja według trendów czasowych parametryśrodowisko do celów prognozowania środowiska;

Leczenie I gromadzenie wyników lokalnych w bazach danych I zdalny monitoring, dane obrazowe lotnicze i identyfikacja obiektów naturalnych, narażony największy wpływ antropogeniczny;

Wymiana informacji o stanie środowiska (import i eksport danych) z systemami informacji o środowisku innych poziomów;

Udzielanie informacji w trakcie procedur oceny oddziaływania na środowisko i oceny oddziaływania NAśrodowisko (OOŚ);

Podanie wymaganych informacji DLA kontrolę nad przestrzeganiem prawa ochrony środowiska, edukację ekologiczną, media.

Podczas realizacji różnych projektów środowiskowych I Do ich wsparcia informacyjnego służba ochrony środowiska administracji regionalnej wymaga dostępności formatów wymiany stosowanych w różnych organizacjach oraz koordynacji klasyfikatorów, dostępnych informacji środowiskowych i pokrewnych. Prace te koordynuje Centrum Bezpieczeństwa Środowiskowego (CES), utworzone w ramach służby ochrony środowiska administracji obwodu Niżnego Nowogrodu w 1995 roku w celu obsługi zautomatyzowanego systemu monitorowania środowiska, wprowadzenia technologii GIS do działań ochrony środowiska organizacji w regionie oraz wsparcie informacyjne dla rozwiązania problemu zapewnienia bezpieczeństwa ekologicznego regionu.

Obecnie zakończył się proces wstępnego gromadzenia danych, utworzono większość warstw tematycznych, a GIS działa w trybie „gorącej linii” w sieci administracji obwodu Niżnego Nowogrodu. Jednak praca nad utrzymaniem 370

Znaczenie informacji i tworzenie nowych warstw tematycznych stale się rozwija. Materiały zdigitalizowane, gotowe w uzgodnionej formie, przekazywane są na nośnikach elektronicznych do centrum bezpieczeństwa ekologicznego w celu usystematyzowania, a w formie przetworzonej przekazywane są jednostkom ochrony środowiska i innym organizacjom. Istniejące i tworzone warstwy odzwierciedlają niemal wszystkie aspekty związane z bezpieczeństwem środowiskowym. Dla ilustracji można wyróżnić następujące duże bloki warstw (obecnie w ramach GIS utworzono ponad 350 warstw tematycznych).

1. Podstawa topograficzna, tj. warstwy zawierające informacje o położeniu geograficznym terytorium, warunkach naturalnych, rzeźbie itp. Podstawą tego bloku jest mapa topograficzna w skali 1:1 000 000, opracowana przez AGP Wierchne-Wołżskie, oraz mapy największych miast regionu w większej skali. Do rozwiązania szeregu problemów potrzebne są mapy w większych skalach, w tym zakresie obecnie trwają aktywne prace nad przejściem do skali 1:500 000 i I:200 000 dla całego terytorium regionu.

2. Dane o źródłach emisji i zrzutów, umieszczenie marnować. Do tej grupy zaliczają się warstwy utworzone na podstawie informacji o użytkownikach zasobów naturalnych oraz formularzy sprawozdawczości statystycznej. Technologie GIS umożliwiają analizę zanieczyszczeń powodowanych przez te liczne źródła w odniesieniu do konkretnych obiektów przyrodniczych lub ich części (np. poszczególnych odcinków rzek).

3. Informacje o źródłach zwiększonego zagrożenia i obiektach zagrożenia dla środowiska. Skład warstw tego bloku zależy od specyfiki danego regionu i ilości dostępnych informacji na temat konkretnych obiektów.

4. Informacje o infrastrukturze inżynieryjnej i transportowej. Warstwy zawarte w tej grupie są często interesujące nie same w sobie, ale w połączeniu z informacjami o zjawiskach krasowych, powodziach i innych zjawiskach naturalnych, które mogą doprowadzić do sytuacji awaryjnej,

5. Informacje o rozmieszczeniu, dynamice i poziomach zanieczyszczeń środowiska. Blok ten zawiera najbardziej zmienne warstwy zawierające dane z monitoringu środowiska z okresem aktualizacji wynoszącym jeden dzień. Na podstawie tych danych odbywają się główne prace analityczne. To właśnie te warstwy, nałożone na inne warstwy i dane z wieloletniego monitoringu tła, pozwalają najdokładniej i najszybciej ocenić sytuację ekologiczną w regionie.

6. Sytuacja radiacyjna. Informacje z tych warstw pozwalają ocenić sytuację radiacyjną zarówno jako całość, jak i w poszczególnych obszarach.

7. Sytuacja sanitarno-epidemiologiczna oraz rozkład zachorowań w regionie. Analiza czasoprzestrzenna tych danych, nałożone na informacjach z monitoringu operacyjnego, pozwala w niektórych przypadkach nie tylko dostrzec zależności, ale także przewidzieć możliwy rozwój zdarzeń.

8. Fauna i flora, różnorodność biologiczna, obszary przyrodnicze szczególnie chronione. Zestaw tych warstw powstał wspólnie z centrum ekologicznym Dront.

9. Znajomość podłoża i geologii. Warstwy utworzono na zlecenie organów terytorialnych Ministerstwa Zasobów Naturalnych.

Należy zaznaczyć, że GIS służby ochrony środowiska zbliżył się do momentu, w którym ilość informacji zamienia się w jakość, co z kolei może prowadzić do ujawnienia się ukrytych, zakodowanych V formularz przestrzenny relacje w związku.

Oprócz krótko opisanych projektów, w Internecie istnieje wiele stron związanych z takim czy innym stopniem Z zastosowanie GIS do problemów środowiskowych. Przykłady wykorzystania technologii GIS w ekologii można znaleźć w licznych linkach na stronie www.csri.com. w tym w materiałach dorocznych konferencji ESRI, Inc.

Kurs zapewnia obszerne studium narzędzi programowych ArcGIS z adaptacją na potrzeby przedsiębiorstw zajmujących się zarządzaniem środowiskiem.

Uprzejmie informujemy, że ze względu na specyfikę szkolenia w ramach tego kursu, nie odbywają się szkolenia w grupach łączonych. Uczestnicy kursu muszą być pracownikami tej samej organizacji lub branży.

Szkolenie jest kierowane dla rozwoju technologii informacji geograficznej; zdobycie umiejętności w zakresie rozwoju i utrzymania korporacyjnego GIS; rozwiązywanie problemów związanych z kontrolą i analizą stanu obiektów środowiska; ocena działań użytkowników zasobów naturalnych; identyfikacja potencjalnych sprawców naruszenia; obliczanie integralnych wskaźników stanu złożonych obiektów przyrodniczych i prognozowanie sytuacji środowiskowej. Ćwiczenia praktyczne prezentowane są w formie szeregu szczegółowych zadań, których rozwiązanie wymaga znajomości podstawowych metod analizy przestrzennej.

Wyjątkowość kursu polega na tym, że jest on realizowany przy użyciu rosyjskich zasad kartograficznych i jest zbudowany w oparciu o rzeczywiste dane i metody opracowane na podstawie aktualnych dokumentów regulacyjnych i norm.

Forma studiów- pełen etat, z przerwą na produkcję.

Nauczyciele kursów

Konspekt

NIE.	Nazwa sekcji	Suma godzin	W tym
			Wykłady	Zajęcia praktyczne i laboratoryjne	forma kontroli
	Wprowadzenie do podstawowych pojęć analizy przestrzennej w GIS				Mapa tematyczna
	Tworzenie projektu w GIS. Podstawowe typy danych				Mapa tematyczna
	Odniesienie przestrzenne lokalizacji obiektów, odwzorowania mapowe				Mapa tematyczna
	Wyświetlanie danych. Symbolika warstw, wyświetlająca wartości jakościowe i ilościowe				Mapa tematyczna
	Twórz etykiety i adnotacje				Mapa tematyczna
	Związek pomiędzy informacją przestrzenną i atrybutową. Zapytania i selekcje				Mapa tematyczna
	Edycja danych przestrzennych i atrybutowych				Mapa tematyczna
	Podstawowe pojęcia kartograficzne, zagadnienia projektowania kartograficznego. Tworzenie układu				Mapa tematyczna
	Funkcje analizy przestrzennej i geoprzetwarzania				Mapa tematyczna
	Koncepcja budowy systemu oceny oddziaływania na środowisko w środowisku GIS. Cele, komponenty, etapy tworzenia projektu GIS				Mapa tematyczna
	Opracowanie i uzupełnienie geobazy środowiskowej				Mapa tematyczna
	Monitoring w oparciu o GIS. Zadania, narzędzia, prośby				Mapa tematyczna
	Badanie dynamiki zanieczyszczeń wód w punktach kontrolnych. Konstrukcja znormalizowanych charakterystyk				Mapa tematyczna
	Ocena działalności użytkowników wody i regulacja obciążenia środowiska				Mapa tematyczna
	Rachunkowość i analiza stanu konstrukcji hydraulicznych				Mapa tematyczna
	Zarządzanie działalnością użytkowników wody w oparciu o kontrolę umów licencyjnych				Mapa tematyczna
	Modele prognozowania jakości środowiska powietrza i wody.				Mapa tematyczna
	Przestrzenne modelowanie zanieczyszczeń wody z wykorzystaniem modułu Geostatistic Analyst				Mapa tematyczna
	Kompleksowa ocena stanu złożonych obiektów przyrodniczych w oparciu o heterogeniczne dane				Mapa tematyczna
	Budowa rozproszonego systemu oceny i zarządzania obiektami przyrodniczymi w oparciu o GIS, dokumentującego wyniki analiz				Mapa tematyczna
	Projekt kursu				Mapa tematyczna
Całkowity:

Informacje kontaktowe

	pon. - piątek od 10:00 do 17:00
	197376, Rosja, Petersburg, ul. Profesora Popova, budynek 5, bldg. D., pokój D402
	+7 812 346-28-18, +7 812 346-45-21
	+7 812 346-45-21
	[e-mail chroniony]