Wstęp
Systemy Informacyjne
Oprogramowanie GIS
Systemy informacji geograficznej w ekologii
Projekt MEMOS
Bibliografia
Wstęp
Technologie informacyjne służą przede wszystkim oszczędzaniu zasobów poprzez wyszukiwanie, a następnie wykorzystywanie informacji w celu poprawy efektywności działania człowieka. Obecnie badania z zakresu ochrony środowiska prowadzone są we wszystkich dziedzinach nauki i techniki przez różne organizacje i na różnych poziomach, w tym na szczeblu państwowym. Jednak informacje z tych badań są bardzo rozproszone.
Duże wolumeny informacji o środowisku, dane z wieloletnich obserwacji i najnowsze ustalenia są rozproszone w różnych bazach informacyjnych lub nawet przechowywane w formie papierowej w archiwach, co nie tylko komplikuje ich wyszukiwanie i wykorzystanie, ale także rodzi wątpliwości co do wiarygodności danych oraz efektywne wykorzystanie środków przeznaczonych na środowisko z budżetu, funduszy zagranicznych czy struktur komercyjnych.
Drugim punktem determinującym potrzebę informatyzacji jest stałe monitorowanie rzeczywistego stanu środowiska, płacenie podatków i wdrażanie działań proekologicznych. Potrzeba kontroli pojawiła się wraz z przyjęciem opłat za zanieczyszczenie w 1992 r., kiedy wykryto problemy takie jak ponowna indeksacja płatności ze względu na inflację, niepłacenie za zanieczyszczenie powietrza i „uchylanie się” od płatności środowiskowych ze względu na brak niezbędną podstawę techniczną do terminowego monitorowania zgodności z prawem.
Dzięki zautomatyzowanym systemom monitorowania kontrola działań środowiskowych staje się skuteczniejsza, gdyż stały monitoring pozwala nie tylko monitorować prawidłowość stosowania prawa, ale także wprowadzać jego zmiany zgodnie z rzeczywistymi warunkami sytuacji środowiskowej i społeczno-gospodarczej .
Na przełomie dwóch tysiącleci problem relacji między społeczeństwem ludzkim a środowiskiem stał się ostry. W ciągu ostatnich dziesięcioleci wzrosło ryzyko wystąpienia poważnych katastrof ekologicznych spowodowanych przez człowieka i wynikających z obronnej reakcji przyrody.
Katastrofy ekologiczne naturalne i spowodowane przez człowieka mają aspekt historyczny. W historii naszej planety zdarzały się różne klęski żywiołowe, takie jak powodzie i pożary lasów. Jednak wraz z rozwojem współczesnej cywilizacji pojawiły się nowe rodzaje katastrof, m.in. pustynnienie, degradacja zasobów lądowych, burze piaskowe, zanieczyszczenie Oceanu Światowego itp. Początek XXI wieku stawia przed nami pilne zadanie oceny ryzyka wystąpienia katastrofy ekologiczne i podejmowanie działań zapobiegających im. Innymi słowy, zadanie zarządzania katastrofami ekologicznymi stało się pilne. A jest to możliwe, jeśli istnieje niezbędne wsparcie informacyjne o przeszłym, obecnym i przyszłym stanie obiektów środowiska, w tym systemów naturalnych, wytworzonych przez człowieka i antropogenicznych.
Systemy Informacyjne
Nowoczesne technologie informacyjne służą do wyszukiwania, przetwarzania i rozpowszechniania dużych ilości danych, tworzenia i obsługi różnorodnych systemów informatycznych zawierających bazy danych oraz banki danych i wiedzy.
W szerokim tego słowa znaczeniu system informacyjny to system, którego niektóre elementy mają charakter obiektów informacyjnych (teksty, grafiki, formuły, strony internetowe, programy itp.), a powiązania mają charakter informacyjny.
System informacyjny w węższym znaczeniu to system przeznaczony do przechowywania informacji w specjalnie zorganizowanej formie, wyposażony w narzędzia umożliwiające realizację procedur wprowadzania, umieszczania, przetwarzania, wyszukiwania i wydawania informacji na żądanie użytkownika.
Najważniejszymi podsystemami zautomatyzowanych systemów informatycznych są bazy danych i banki danych, a także systemy ekspertowe należące do klasy systemów sztucznej inteligencji. Osobno systemy informacji geograficznej należy uznać za jeden z najbardziej rozwiniętych obecnie globalnych AIS w ekologii.
Koncepcja Systemu Informacji Geograficznej (GIS)
System informacji geograficznej (GIS) to kompleks oprogramowania i sprzętu, który rozwiązuje zestaw zadań związanych z przechowywaniem, wyświetlaniem, aktualizowaniem i analizowaniem informacji przestrzennych i atrybutów obiektów terytorialnych. Jedną z głównych funkcji GIS jest tworzenie i wykorzystanie komputerowych (elektronicznych) map, atlasów i innych dzieł kartograficznych. Berlyant A.M. Kartografia: Podręcznik dla uniwersytetów. - M.: Aspect Press, 2001. - 336 s. Podstawą każdego systemu informacyjnego są dane. Dane w GIS dzielą się na przestrzenne, semantyczne i metadane. Dane przestrzenne to dane opisujące położenie obiektu w przestrzeni. Na przykład współrzędne punktów narożnych budynku przedstawione w lokalnym lub dowolnym innym układzie współrzędnych. Dane semantyczne (atrybuty) - dane o właściwościach obiektu. Na przykład adres, numer katastralny, liczba kondygnacji i inne cechy budynku. Metadane to dane o danych. Np. informacje o tym, kto, kiedy i z jakiego materiału źródłowego budynek został wprowadzony do systemu. Pierwsze GIS powstały w Kanadzie, USA i Szwecji w celu badania zasobów naturalnych w połowie lat 60. XX wieku, a obecnie w krajach uprzemysłowionych istnieją tysiące GIS wykorzystywanych w ekonomii, polityce, ekologii, zarządzaniu i ochronie zasobów naturalnych, katastrze, nauce , edukacja itp. Integrują informacje kartograficzne, dane teledetekcyjne i monitoringu środowiska, statystyki i spisy powszechne, obserwacje hydrometeorologiczne, materiały ekspedycyjne, wyniki wierceń itp. Strukturalnie miejski GIS jest scentralizowaną bazą danych obiektów przestrzennych oraz narzędziem zapewniającym możliwości przechowywania, analizy i przetwarzania o wszelkie informacje związane z konkretnym obiektem GIS, co znacznie upraszcza proces wykorzystania informacji o obiektach obszaru miejskiego przez zainteresowane służby i osoby prywatne. Warto także zaznaczyć, że GIS można (i należy) zintegrować z dowolnym innym miejskim systemem informacji wykorzystującym dane o obiektach znajdujących się na obszarze miejskim. Przykładowo system automatyzacji działań komitetu zarządzania nieruchomościami komunalnymi powinien wykorzystywać w swojej pracy plan adresowy i mapę działek gminnego GIS. W GIS można także przechowywać strefy zawierające współczynniki stawek czynszu, które można wykorzystać do wyliczenia czynszu. W przypadku stosowania w mieście scentralizowanego miejskiego GIS, wszyscy pracownicy organów samorządu terytorialnego i służb miejskich mają możliwość uzyskania regulowanego dostępu do aktualnych danych GIS, poświęcając znacznie mniej czasu na wyszukiwanie, analizę i podsumowywanie ich. GIS przeznaczone są do rozwiązywania naukowych i stosowanych problemów inwentaryzacji, analizy, oceny, prognozowania i zarządzania środowiskiem oraz terytorialną organizacją społeczeństwa. Podstawą GIS są zautomatyzowane systemy kartograficzne, a głównymi źródłami informacji są różnorodne geoobrazy. Geoinformatyka - nauka, technologia i działalność przemysłowa:
Na gruncie naukowym projektowanie, tworzenie, eksploatacja i użytkowanie systemów informacji geograficznej;
O rozwoju technologii informacji geograficznej;
O stosowanych aspektach lub zastosowaniach GIS do celów praktycznych lub nauk o Ziemi. Dyachenko N.V. Korzystanie z technologii GIS
Oprogramowanie GIS
Oprogramowanie GIS dzieli się na pięć głównych klas stosowanych. Pierwszą najbardziej kompletną funkcjonalnie klasą oprogramowania jest instrumentalny GIS. Można je zaprojektować do różnorodnych zadań: do organizowania wprowadzania informacji (zarówno kartograficznych, jak i atrybutowych), ich przechowywania (w tym rozproszonego, wspierającego pracę sieci), przetwarzania złożonych żądań informacji, rozwiązywania przestrzennych problemów analitycznych (korytarze, środowiska, sieci zadania itp.), konstruowanie map i diagramów pochodnych (operacje nakładkowe) i wreszcie przygotowanie do wyprowadzenia na nośniki twarde oryginalnych układów produktów kartograficznych i schematycznych. Z reguły instrumentalne systemy GIS obsługują zarówno obrazy rastrowe, jak i wektorowe, posiadają wbudowaną bazę danych o podstawie cyfrowej i informacji o atrybutach lub obsługują jedną z powszechnych baz danych do przechowywania informacji o atrybutach: Paradox, Access, Oracle itp. opracowane produkty posiadają systemy run time, które pozwalają zoptymalizować niezbędną funkcjonalność dla konkretnego zadania i obniżyć koszty replikacji systemów pomocy tworzonych za ich pomocą. Drugą ważną klasą są tzw. przeglądarki GIS, czyli oprogramowanie umożliwiające korzystanie z baz danych tworzonych przy użyciu instrumentalnego GIS. Z reguły przeglądarki GIS zapewniają użytkownikowi (jeśli w ogóle) bardzo ograniczone możliwości uzupełniania baz danych. Wszystkie przeglądarki GIS zawierają narzędzia do przeszukiwania baz danych, które wykonują operacje pozycjonowania i powiększania obrazów kartograficznych. Naturalnie przeglądarki są zawsze integralną częścią średnich i dużych projektów, co pozwala zaoszczędzić koszty na tworzeniu niektórych stanowisk pracy, które nie są wyposażone w uprawnienia do uzupełniania bazy danych. Trzecią klasą są referencyjne systemy kartograficzne (RSS). Łączą w sobie przechowywanie i większość możliwych typów wizualizacji informacji rozproszonej przestrzennie, zawierają mechanizmy zapytań o informacje kartograficzne i atrybutowe, ale jednocześnie znacznie ograniczają możliwości użytkownika w zakresie uzupełniania wbudowanych baz danych. Ich aktualizacja (aktualizacja) ma charakter cykliczny i zazwyczaj przeprowadzana jest przez dostawcę SCS za dodatkową opłatą. Czwartą klasą oprogramowania są narzędzia do modelowania przestrzennego. Ich zadaniem jest modelowanie przestrzennego rozkładu różnych parametrów (rzeźba terenu, strefy zanieczyszczenia środowiska, obszary zalewów podczas budowy zapór i inne). Opierają się na narzędziach do pracy z danymi macierzowymi i są wyposażone w zaawansowane narzędzia wizualizacyjne. Typowe jest posiadanie narzędzi, które umożliwiają przeprowadzanie szerokiej gamy obliczeń na danych przestrzennych (dodawanie, mnożenie, obliczanie pochodnych i inne operacje).
Piąta klasa, na której warto się skupić, to specjalne środki do przetwarzania i deszyfrowania danych z sondowania ziemi. Są to pakiety do przetwarzania obrazu, wyposażone w zależności od ceny w różne narzędzia matematyczne, umożliwiające operowanie na zeskanowanych lub zarejestrowanych cyfrowo obrazach powierzchni Ziemi. Jest to dość szeroki zakres operacji, począwszy od wszelkiego rodzaju korekcji (optycznych, geometrycznych) poprzez georeferencję obrazów aż po przetwarzanie par stereo z wyjściem wyniku w postaci zaktualizowanego topplanu. Oprócz wspomnianych klas istnieją również różne narzędzia programowe manipulujące informacjami przestrzennymi. Są to produkty takie jak narzędzia do przetwarzania terenowych obserwacji geodezyjnych (pakiety umożliwiające interakcję z odbiornikami GPS, tachometrami elektronicznymi, niwelatorami i innym zautomatyzowanym sprzętem geodezyjnym), narzędzia nawigacyjne i oprogramowanie do rozwiązywania jeszcze węższych problemów tematycznych (badania, ekologia, hydrogeologia itp.) . Oczywiście możliwe są także inne zasady klasyfikacji oprogramowania: ze względu na obszar zastosowania, koszt, obsługę przez określony typ (lub typy) systemów operacyjnych, platformy komputerowe (komputery PC, stacje robocze z systemem Unix) itp. Szybki rozwój w przeszłości liczbę odbiorców technologii GIS poprzez decentralizację wydatkowania środków budżetowych i wprowadzanie ich w coraz to nowe obszary tematyczne ich wykorzystania. O ile do połowy lat 90. główny rozwój rynku kojarzony był jedynie z dużymi projektami na poziomie federalnym, dziś główny potencjał przesuwa się w stronę rynku masowego. Jest to trend ogólnoświatowy: według firmy badawczej Daratech (USA) światowy rynek GIS dla komputerów osobistych jest obecnie 121,5 razy szybszy niż ogólny wzrost rynku rozwiązań GIS. Masowość rynku i pojawiająca się konkurencja powodują, że konsumentom oferuje się coraz częściej towary wysokiej jakości za tę samą lub niższą cenę. Tym samym w przypadku wiodących dostawców instrumentalnego GIS regułą stało się już dostarczanie wraz z systemem cyfrowej bazy kartograficznej dla regionu, w którym dystrybuowane są towary. A sama powyższa klasyfikacja oprogramowania stała się rzeczywistością. Jeszcze dwa, trzy lata temu funkcje zautomatyzowanej wektoryzacji i systemów pomocy można było realizować jedynie przy wykorzystaniu rozwiniętego i drogiego instrumentalnego GIS (Arc/Info, Intergraph). Istnieje postępujący trend w stronę modularyzacji systemów, pozwalającej na optymalizację kosztów pod konkretny projekt. Dziś nawet pakiety obsługujące określony etap technologiczny, np. wektoryzatory, można kupić zarówno w pełnym, jak i zmniejszonym zestawie modułów, bibliotek symboli itp. Wejście szeregu krajowych inwestycji na poziom „rynkowy”. Produkty takie jak GeoDraw / GeoGraph, Sinteks / Tri, GeoCAD, EasyTrace nie tylko mają znaczną liczbę użytkowników, ale także mają już wszystkie atrybuty projektowania rynku i wsparcia. W rosyjskiej geoinformatyce istnieje pewna krytyczna liczba działających instalacji - pięćdziesiąt. Gdy już to osiągniesz, istnieją tylko dwie drogi dalej: albo gwałtownie w górę, zwiększając liczbę swoich użytkowników, albo opuszczenie rynku z powodu niemożności zapewnienia niezbędnego wsparcia i rozwoju dla Twojego produktu. Co ciekawe, wszystkie wymienione programy obsługują dolną część spektrum cenowego; innymi słowy, znaleźli optymalną równowagę między ceną a poziomem funkcjonalności, specjalnie dla rynku rosyjskiego.
Doświadczenie kompleksowych badań geograficznych i systemowego kartografii tematycznej pozwoliło kartografii geoinformacyjnej zająć wiodącą pozycję w rozwoju nauki i produkcji kartograficznej.
Porównanie map o różnym czasie i różnej tematyce pozwala przejść do prognoz opartych na zidentyfikowanych zależnościach i trendach w rozwoju zjawisk i procesów. Prognozowanie na podstawie map umożliwia także przewidywanie współczesnych, ale jeszcze nieznanych zjawisk, na przykład prognoz pogody czy nieznanych minerałów.
Prognoza opiera się na ekstrapolacjach kartograficznych, rozumianych jako rozszerzenie wzorców uzyskanych podczas analizy kartograficznej zjawiska na niezbadaną część tego zjawiska, na inne terytorium lub w przyszłość. Ekstrapolacje kartograficzne, jak każda inna (matematyczna, logiczna), nie są uniwersalne. Ich zaletą jest to, że dobrze nadają się do przewidywania wzorców przestrzennych i czasowych. W praktyce prognozowania za pomocą map powszechnie stosowane są także znane w geografii metody analogii, wskazań, ocen eksperckich, obliczania regresji statystycznych itp.
Literatura:
1. Trifonova T.A., Mishchenko N.V., Krasnoshchekov A.N. Systemy informacji geograficznej i teledetekcja w badaniach środowiska: Podręcznik dla uczelni wyższych. - M., 2005. – 352 s.
2. Sturman V.I. Mapowanie środowiska: podręcznik. – Moskwa, 2003.
Temat 14. Treść i metody sporządzania map środowiskowych. Plan:
1. Mapowanie problemów atmosferycznych.
2. Mapowanie zanieczyszczeń wód lądowych.
3. Jakościowe i ilościowe oceny sytuacji środowiskowych.
1. Mapowanie problemów atmosferycznych
Atmosfera, jako najbardziej dynamiczne środowisko, charakteryzuje się złożoną czasoprzestrzenną dynamiką poziomów zanieczyszczeń. W dowolnym momencie poziom zanieczyszczenia atmosfery na określonym terytorium lub w określonym punkcie jest określany na podstawie bilansu poszczególnych substancji zanieczyszczających i ich całości. Strona kredytowa bilansu zawiera:
♦ podaż substancji zanieczyszczających pochodzących z kombinacji źródeł sztucznych i naturalnych na danym terytorium;
♦ dostawa zanieczyszczeń ze źródeł spoza rozpatrywanego terytorium, w tym odległych (transport na duże odległości);
♦ powstawanie zanieczyszczeń w wyniku wtórnych procesów chemicznych zachodzących w samej atmosferze.
Strona wydatków bilansu obejmuje:
♦ usuwanie zanieczyszczeń poza rozpatrywany obszar;
♦ osadzanie się zanieczyszczeń na powierzchni ziemi;
♦ niszczenie zanieczyszczeń w wyniku procesów samooczyszczania.
Współczynniki intensywności osadzania i samooczyszczania dla różnych substancji w dużej mierze pokrywają się. Dlatego stężenia różnych substancji zmieniają się zwykle stosunkowo konsekwentnie, zgodnie z tymi samymi wzorcami czasowymi i przestrzennymi.
Dopływ zanieczyszczeń pochodzących z pyłów naturalnych i sztucznych wzrasta wraz ze wzrostem wiatru (w połączeniu z obecnością luźnych powierzchni) oraz podczas procesów wulkanicznych.
Mapowanie zanieczyszczeń powietrza polega zatem na:
♦ mapowanie potencjału zanieczyszczeń powietrza;
♦ mapowanie źródeł zanieczyszczeń;
♦ mapowanie poziomów zanieczyszczeń.
W zarządzaniu użytkowaniem gruntów i zarządzaniu miastem jednym z głównych rodzajów produktów są informacje (w tym informacje kartograficzne) uzyskiwane na podstawie dostępnych danych. Rozwiązując problemy środowiskowe za pomocą GIS, nacisk na produkty jest nieco inny. Podczas obserwacji środowiska (monitoringu) zbierają i wspólnie przetwarzają dane dotyczące różnych środowisk przyrodniczych, modelują i analizują procesy środowiskowe oraz tendencje w ich rozwoju, a także wykorzystują dane przy podejmowaniu decyzji w zakresie zarządzania jakością środowiska.
Wynik badania środowiskowego zazwyczaj reprezentuje trzy rodzaje danych operacyjnych: stwierdzając (pomierzone parametry stanu środowiska w momencie prowadzenia badań), oceniający (wyniki przetwarzania pomiarów i uzyskiwanie na tej podstawie ocen stanu środowiska), prognoza (przewidywanie rozwoju sytuacji na dany okres czasu).
Wynika z tego, że GIS środowiskowy wykorzystuje przede wszystkim modele dynamiczne. Z tego powodu dużą rolę odgrywają w nich technologie tworzenia map elektronicznych.
Połączenie wszystkich trzech rodzajów danych stanowi podstawę monitorowania środowiska.
Cechą prezentacji danych w systemach monitorowania środowiska jest to, że mapy środowiska są bardziej reprezentatywne dla geoobiektów powierzchniowych niż mapy liniowe.
Jeśli chodzi o modelowanie cyfrowe, wykorzystanie modeli cyfrowych, takich jak cyfrowy model zjawiska, pole i tak dalej.
Na poziomie kolekcja Oprócz charakterystyki topograficznej wyznaczane są dodatkowo parametry charakteryzujące sytuację środowiskową. Zwiększa to ilość danych atrybutów w środowiskowym GIS w porównaniu ze standardowym GIS. W związku z tym wzrasta rola modelowania semantycznego.
Na poziomie modelowanie stosować specjalne metody obliczania parametrów charakteryzujących stan ekologiczny środowiska i determinujących formę prezentacji map cyfrowych.
Na poziomie reprezentacja podczas badań środowiskowych wydawana jest nie jedna, ale z reguły seria map, zwłaszcza przy prognozowaniu zjawisk. W niektórych przypadkach mapy tworzone są przy użyciu metod wizualizacji dynamicznej, co często można zobaczyć w prognozach pogody pokazywanych w telewizji.
Jako przykład rozważmy system monitoringu środowiska stworzony dla Moskwy.” Obiektami monitoringu w Moskwie są: powietrze atmosferyczne, wody powierzchniowe i gruntowe, gleba, tereny zielone, warunki radiacyjne, stan siedlisk i stan zdrowia ludności.
Duża liczba organizacji (federalnych, miejskich, departamentalnych) w Moskwie niezależnie gromadzi dane o stanie parametrów obiektów środowiskowych. Monitorowany jest skład powietrza atmosferycznego, ilość emisji z przedsiębiorstw przemysłowych i pojazdów, jakość wód powierzchniowych i gruntowych itp. Prace te wykonują różne organizacje - od policji drogowej po stacje sanitarno-epidemiologiczne. Wadami istniejącej procedury zbierania danych o środowisku są fragmentacja i niesystematyczny charakter, brak jedności miejskich organizacji ekologicznych oraz brak kompleksowych ocen i prognoz rozwoju sytuacji środowiskowej.
Głównym zadaniem monitoringu środowiska miejskiego jest uzyskanie kompleksowej oceny stanu środowiska w mieście w oparciu o integrację wszelkiego rodzaju danych pochodzących z różnych organizacji. Podstawą integracji zbioru danych jest oczywiście mapa. W konsekwencji rozwiązywanie problemów monitoringu środowiska miejskiego nieuchronnie prowadzi do powstania i wykorzystania GIS.
(„Pupyrev E.I., Butakov P.D., Dronina N.P. Rola i miejsce technologii informacji geograficznej w moskiewskim systemie monitorowania środowiska // GIS - Przegląd. - Lato, 1995.-s. 34-36.)
W tym celu łączy się istniejące sieci różnych pomiarów i specjalistycznego monitoringu usług środowiskowych. Stworzenie systemu opiera się na wprowadzeniu nowoczesnych narzędzi kontroli opartych na jednej przestrzeni informacyjnej.
Struktura moskiewskiego systemu monitorowania środowiska obejmuje dwa poziomy.
Niżej poziom systemu obejmuje:
Federalne, miejskie i wydziałowe podsystemy specjalistycznego monitoringu (monitoring atmosfery, wód powierzchniowych, zdrowia publicznego, monitoring radiologiczny, monitoring czystości sanitarnej terenu miasta, monitoring gruntów i wód gruntowych, gleby, terenów zielonych, monitoring akustyczny, monitoring urbanistyczny) );
Terytorialne centra gromadzenia i przetwarzania danych, utworzone na bazie oddziałów terytorialnych Moskompriroda.
Podsystemy te zapewniają gromadzenie kompletnej i w miarę możliwości wysokiej jakości informacji o stanie środowiska na terenie całego miasta. W lokalnych ośrodkach informacje są również analizowane i selekcjonowane do przekazania na wyższy poziom.
Ośrodki terytorialne zapewniają gromadzenie informacji o źródłach zanieczyszczeń antropogenicznych na terenie powiatów oraz korzystają z danych pochodzących z jednostek terytorialnych służb federalnych i miejskich organizacji gospodarczych.
Górny Poziom systemu monitorowania środowiska stanowi ośrodek informacyjno-analityczny. Zadania najwyższego poziomu systemu obejmują:
Szybka ocena sytuacji ekologicznej w mieście;
Obliczanie integralnych ocen sytuacji środowiskowej;
Prognoza rozwoju, sytuacja środowiskowa;
Przygotowywanie projektów działań kontrolnych i ocena skutków podjętych decyzji.
Jest oczywiste, że moskiewski system informacyjny monitoringu środowiska ma charakter wyraźnie rozproszony. Dlatego jest zbudowany w oparciu o rozproszoną sieć informatyczną.
Efektywne wykorzystanie zgromadzonych danych wymaga złożonego przetwarzania i zaawansowanych metod modelowania i prezentacji danych.
Systemy informacji geograficznej są optymalnym sposobem prezentacji i analizy rozproszonych przestrzennie danych środowiskowych.
Podsystem monitoringu specjalistycznego obejmuje szereg organizacji (Moskomzem, NPO „Radon”, Plan Generalny NIiPI), które posiadają pakiety narzędzi GIS. Inne organizacje (Moslesopark, MGTSSEN) nie posiadają takiego oprogramowania. Integracja danych w jeden system odbywa się na dwa sposoby:
Polega na konwersji formatów danych do formatu jednolitego dla całego systemu;
Na podstawie wyboru jednego oprogramowania GIS. Pakiet oprogramowania opracowany przez Prima SA, dostarczający rozwiązania problemów oddziałów terytorialnych Moskompriroda lub komitetów ochrony przyrody dużych i średnich miast, spełnia następujące funkcje:
Tworzenie i utrzymywanie baz danych informacji o środowisku na temat terytoriów, przedsiębiorstw, środowisk (powietrze, woda, gleba);
Prowadzenie bazy danych dokumentów regulacyjnych i legislacyjnych z zakresu ekologii;
Prowadzenie bazy danych norm zawartości substancji zanieczyszczających powietrze, wodę, glebę i żywność;
Prowadzenie bazy danych urządzeń kontroli środowiska.
Oprócz utrzymywania baz danych zapewniane są prace przy modelowaniu i pozyskiwaniu map tematycznych. W szczególności system wykonuje następujące rodzaje obliczeń: naliczanie opłat za korzystanie z zasobów naturalnych oraz obliczanie pól stężeń zanieczyszczeń w atmosferze, wodzie i glebie.
System monitorowania środowiska zapewnia wymianę danych pomiędzy jego uczestnikami. Dlatego jednym z głównych wymagań stawianych oprogramowaniu wszystkich podsystemów jest możliwość konwersji plików danych do standardowych formatów (dbf dla plików bazodanowych i DXF dla plików graficznych).
Tworząc moskiewski system monitorowania środowiska, wykorzystaliśmy jednolity układ współrzędnych dla wszystkich wydziałów monitoringu środowiska. Wszystkie dane geoinformacyjne (w tym środowiskowe) muszą mieć jedno odniesienie do współrzędnych, wtedy nie pojawiają się żadne problemy przy wymianie informacji w formie cyfrowej.
Skala map, na których działają różne podsystemy monitorowania środowiska, może być różna: od 1:2000 dla oddziałów terytorialnych Moskompriroda do 1:38000 dla najwyższego poziomu systemu.
W organizacji monitoringu środowiska w Moskwie podstawą są technologie informacji geograficznej, ponieważ dostarczają rozwiązań problemów monitoringu środowiska w Moskwie.
Wstęp
1.1 Degradacja siedlisk
1.2 Zanieczyszczenie
1.3 Obszary chronione
1.4 Obszary niechronione
1.6Monitorowanie
2.2 Funkcjonalność systemu
2.3 Metody uzyskania kompleksowej oceny
Wniosek
Literatura
mapa geoinformacyjna monitorowanie złóż ropy i gazu
Wstęp
Na całym świecie coraz większą uwagę zwraca się na problemy ochrony środowiska. I nie jest to zaskakujące. Szybki rozwój działalności gospodarczej człowieka stworzył wszystkie przesłanki realnej możliwości wystąpienia kryzysu ekologicznego. W tym względzie ogromnego znaczenia nabiera kierunek związany z ilościową oceną oddziaływań antropogenicznych na środowisko, tworzeniem systemów kompleksowej oceny stanu sytuacji środowiskowej, a także modelowaniem i prognozowaniem rozwoju sytuacji. . Stworzenie takich systemów jest obecnie niemożliwe bez wykorzystania nowoczesnych narzędzi komputerowych. Jednym z ważnych narzędzi są technologie GIS.
Ocena stanu złożonych obiektów przyrodniczych w środowisku wiąże się z wszechstronną analizą wpływu różnych czynników. Uzyskanie złożonych ocen komplikuje różnorodność cech obiektów i różnorodność dostępnych informacji, co zwiększa wagę zadania zapewnienia porównywalności metrologicznej heterogenicznych danych.
1. Rola i miejsce GIS w działaniach proekologicznych
1.1 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. Oceny stanu i tempa degradacji środowiska przyrodniczego można dokonać również na podstawie obszarów testowych zidentyfikowanych na wszystkich warstwach mapy.
1.2 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.
1.3 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, zachowując wymagany poziom czystości powietrza, zbiorników wodnych i gleb, zwłaszcza na terenach często odwiedzanych przez turystów.
1.4 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 właścicielem a dzierżawcami gruntów. Przydatne, a często konieczne jest porównanie aktualnych granic obszarów użytkowania gruntów z planami zagospodarowania przestrzennego i wieloletnimi planami ich zagospodarowania. GIS zapewnia także możliwość porównania granic użytkowania gruntów z wymaganiami dotyczącymi dzikiej 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 środków 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 .
1.5 Renaturyzacja siedlisk
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, które są niezbędne np. do istnienia jakiegokolwiek gatunku zwierząt, w tym obecność pastwisk i miejsc rozrodu, odpowiednie rodzaje i rezerwy zasobów pożywienia, 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.
1.6Monitorowanie
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.
2. Kompleksowa ocena środowiska przyrodniczego
2.1 Podstawowe zasady zintegrowanego systemu oceny oddziaływania na środowisko
System informacji geograficznej służący do zintegrowanej oceny, modelowania i prognozowania stanu środowiska przyrodniczego (GIS) opiera się na bazie topograficznej o jednolitym układzie współrzędnych, na bazach danych mających jednolitą organizację i strukturę oraz stanowiących repozytorium wszelkich informacji o analizowanych obiektów, na zestawie modułów oprogramowania umożliwiających uzyskanie ocen według wcześniej opracowanych algorytmów. System umożliwia:
· zbierać, klasyfikować i organizować informacje o środowisku;
· badać dynamikę zmian stanu ekosystemu w przestrzeni i czasie;
· budować mapy tematyczne w oparciu o wyniki analiz;
· symulować naturalne procesy w różnych środowiskach;
· oceniać sytuację i przewidywać rozwój sytuacji środowiskowej.
Część prac prowadzono wspólnie z Zarządem Wodnym Dorzecza Newy-Ładogi, którego zasięg obejmuje region północno-zachodni i obejmuje Petersburg i obwód leningradzki, obwody nowogrodzki i pskowski, Republikę Karelii i obwód kaliningradzki region. W związku z tym wszystkie informacje zostały zebrane i usystematyzowane dla tego regionu. Baza topograficzna zintegrowanego systemu oceny służy wizualizacji wyników badań i analizie przestrzennej (ryc. 1).
Ryż. 1. Topologiczne podstawy kompleksowego systemu oceny.
Główną jednostką informacyjną bazy topograficznej są arkusze map cyfrowych w skali 1:200 000. Baza topograficzna to zbiór danych terenowych ułożonych w postaci odrębnych warstw: rzek, jezior, dróg, lasów, posterunków kontrolnych itp. .
Kompleksowa baza danych systemu oceny obejmuje:
· baza danych wyników pomiarów kontrolnych;
· baza cech obiektów przyrodniczych;
· baza charakterystyk źródeł zanieczyszczeń;
· Ramy prawne.
Kontrolna baza pomiarowa stanowi podstawę systemu monitoringu środowiska, który pozwala na szybką ocenę sytuacji ekologicznej na danym obszarze i przedstawienie jej na mapie.
System umożliwia badanie dynamiki zanieczyszczeń w przestrzeni i czasie, m.in.:
· przeprowadzić analizę w danym punkcie dla wybranych wskaźników według terminów obserwacji (analiza czasowa);
· otrzymywać standaryzowane oceny;
· generować średnie szacunki dla danego wskaźnika na podstawie wykazu punktów kontrolnych (analiza przestrzenna) i budować mapy tematyczne (rys. 2);
· obliczać szacunki całkowe.
Ryż. 2. Analiza przestrzenna stanu jednolitej części wód.
2.2 Funkcjonalność systemu
Ujednolicona baza danych obiektów przyrodniczych i źródeł zanieczyszczeń daje możliwość modelowania rozmieszczenia substancji szkodliwych w środowisku powietrznym i wodnym w celu zbadania aktualnej sytuacji i opracowania zaleceń dotyczących eliminowania skutków sytuacji kryzysowych oraz racjonalnego zarządzania środowiskiem. Modele rozmieszczenia substancji zanieczyszczających w wodzie i powietrzu uwzględniają charakterystykę technologiczną przedsiębiorstw (paszport ekologiczny), położenie geograficzne i warunki meteorologiczne.
Zaimplementowano model rozkładu zanieczyszczeń w powietrzu oparty na technice GGO, nazwany OND-86. Wynikiem modelu jest pole koncentracji przedstawione w postaci warstwy GIS (rys. 3).
Ryż. 3. Modelowanie rozkładu zanieczyszczeń w powietrzu.
Dla cieków wodnych zaimplementowano model transportu konwekcyjno-dyfuzyjnego zanieczyszczeń. Modelowanie rozmieszczenia substancji zanieczyszczających przeprowadza się z grupy ujść wody na terenie obiektu lub z całego dorzecza, uwzględniając ich specyfikę (rys. 4). Oblicza się maksymalny dopuszczalny zrzut ścieków do jednolitych części wód. Wynikiem modelu jest także pole koncentracji zaimportowane do GIS.
Ryż. 4. Modelowanie rozmieszczenia zanieczyszczeń w cieku wodnym.
Kompleksowa ocena stanu złożonych obiektów przyrodniczych opiera się na wynikach monitoringu charakterystyk w różnych środowiskach (pomiary poziomów promieniowania, stężeń substancji szkodliwych, obszaru skażenia itp.), wynikach pomiarów i badań, a także wyniki modelowania różnych sytuacji spowodowanych przez człowieka lub naturalne. Zwiększa to wagę zadania łączenia cech ilościowych i jakościowych oraz zgodności z wymogami jednorodności pomiarów.
2.3 Metody uzyskania kompleksowej oceny
Stworzony system rozwiązuje problem łączenia heterogenicznych danych w celu uzyskania kompleksowych ocen stanu obiektów środowiskowych w oparciu o ujednoliconą podstawę metrologiczną. Opracowano metody konstruowania wystandaryzowanych skal w celu łączenia różnych ocen, z uwzględnieniem charakterystyki rzetelności i stopnia udziału każdego czynnika. Za skalę znormalizowaną przyjmuje się skalę o równych segmentach i stosunkach warunkowych: 0-1 – znacznie poniżej normy (ZNL); 1-2 – poniżej normy (NN); 2-3 – norma (N); 3-4 – powyżej normy (VN); 4-5 – znacznie powyżej normy (ZN).
Do oceny jakości wyników pomiarów kontrolnych stosuje się standaryzację w stosunku do maksymalnego dopuszczalnego stężenia (MAC). Płaszczyznę zgodności pomiędzy znormalizowanymi wartościami pomiarów kontrolnych i ocenami jakościowymi pokazano na ryc. 5.
Ryż. 5. Płaszczyzna zgodności wartości znormalizowanych z ocenami jakościowymi.
Każdy wynik pomiaru jest zmienną losową, której prawdziwa wartość mieści się w przedziale x*=x’± ks. W tym przypadku przyjęcie określonej wartości wielkości kontrolowanej w znormalizowanej skali zależności jakościowych można zdefiniować jako prawdopodobieństwo znalezienia wartości mierzonej wielkości w odpowiednim przedziale wartości stężeń. Prawdopodobieństwo przyjęcia określonej wartości jakości można zdefiniować jako:
Wybór wartości granicznych (C i) zależy od klasy zagrożenia substancji i regionu badania, co tłumaczy się specyficzną sytuacją środowiskową i istniejącymi ramami regulacyjnymi.
W przypadku, gdy do oceny poszczególnych obiektów bezpieczeństwa stosuje się cechy złożone, wartość pewnego uogólnionego wskaźnika określa wartość jakościową kontrolowanej cechy. Trudność polega na tym, że skale jakości są różne dla różnych środowisk i technik. W tym przypadku zadanie normalizacji złożonych ocen sprowadza się do doprowadzenia takich skal do znormalizowanej.
W systemie oprogramowania zaimplementowano algorytmy uzyskiwania szacunków jakościowych na podstawie wyników pomiarów kontrolnych, z uwzględnieniem istniejących standardowych metod dla środowisk powietrzno-wodnych (rys. 6). Różne skale jakościowe sprowadzono do skali ustandaryzowanej.
Ryż. 6. Ocena stanu środowiska wodnego.
Ze względu na niedostatek danych z analizy chemicznej często wykorzystuje się wyniki badań, ankiet i ekspertyz, a także wyniki pomiarów kontrolnych. W systemie oprogramowania utworzono moduł realizujący odbiór i przetwarzanie ocen eksperckich.
Podczas przetwarzania wyników badań wartość każdej wartości, a także wyniki pomiarów kontrolnych, określają stopień zanieczyszczenia obiektu i można je powiązać ze znormalizowanymi charakterystykami obiektu. Wyniki ocen ekspertów przetwarzających podsumowywane są w ustandaryzowanej skali. W takim przypadku ocenę odpowiadającą każdej charakterystyce należy sprowadzić do znormalizowanej charakterystyki å p k =1. Wyniki są georeferencyjne i można je nanieść na mapę (ryc. 7).
Ryż. 7. Ekspertyzy.
Kompleksową ocenę stanu obiektów przeciwpożarowych uzyskuje się łącząc dane różnego rodzaju (wyniki pomiarów kontrolnych w różnych środowiskach, wyniki modelowania, badania i ekspertyzy). W tym przypadku problem unifikacji zamienia się w problem sumowania cech różnych ocen w znormalizowanej skali jakościowej.
Należy wziąć pod uwagę, że jeżeli ocenę kompleksową wyznacza się poprzez połączenie dużej liczby ocen mających różne rozkłady w skali znormalizowanej, to w wyniku połączenia takich ocen istnieje duże prawdopodobieństwo uzyskania rozkładu jednolitego, w którym nie da się dokonać oceny jakościowej stanu obiektu.
W tym zakresie proponuje się zastosować następującą metodę łączenia podobnych szacunków. Dla każdej grupy ocen zebranych np. według mediów (powietrze, woda, gleba) lub według rodzaju ich odbioru (pomiary kontrolne, ekspertyzy, wyniki modelowania) należy dokonać sortowania według maksymalnej wartości każdej jakości i należy wybrać te najbardziej krytyczne. Jednocześnie, w zależności od wykonywanego zadania, algorytm wyboru ocen krytycznych może być również inny. Przykładowo, aby ocenić sytuację awaryjną, należy wybrać wskaźniki, dla których ocena maksymalna przyjmuje wartość ZVN (znacznie wyższą od normy); dla warunków normalnych należy wybrać wskaźniki z maksimum z zakresu od N ( norma) do ZVN.
Kompleksową ocenę stanu obiektów przyrodniczych można uzyskać łącząc różne rodzaje danych, np. wyniki pomiarów kontrolnych i oględzin obszaru przybrzeżnego. Formułując takie szacunki, należy wziąć pod uwagę znaczenie każdej użytej cechy.
Oceny takie stanowią złożoną cechę uzyskaną poprzez podsumowanie prostych ocen z uwzględnieniem ich właściwości w ramach grup wpływu, czyli:
gdzie: * jest operatorem sumowania, x i * jest prostą oceną wchodzącą w skład zbioru ważnych charakterystyk I s, pdi jest oceną stopnia zaufania oraz g уi jest oceną stopnia udziału x i *.
Stopień ufności charakteryzuje rzetelność zastosowanej oceny i zależy od sposobu jej uzyskania. Stopień uczestnictwa określa wagę cechy wykorzystywanej przy formułowaniu kompleksowej oceny jakości obiektu ekosystemu. Zastosowanie współczynnika udziału eliminuje możliwość uzyskania równie prawdopodobnej charakterystyki wyniku w przypadku sumowania dużej liczby cech i pozwala ekspertowi uzyskać różne szacunki w zależności od zadania.
Kompleksowa ocena stanu obiektów bezpieczeństwa pożarowego jest cechą uzyskiwaną poprzez sumowanie ocen prostych i złożonych z uwzględnieniem ich właściwości
gdzie: * jest operatorem sumowania, x i * jest estymatorem prostym zawartym w zbiorze istotnych cech I 0, S i * jest estymatorem zespolonym uzyskanym standardowymi metodami łączenia danych tego samego typu lub według wzoru (2) dla danych różnych typów.
Środowisko informacyjne umożliwiające uzyskanie kompleksowej oceny zapewnia integrację i wykorzystanie rozproszonej informacji, a technologia GIS zapewnia jej przetwarzanie zgodnie z odniesieniem geograficznym lub administracyjnym (rys. 8).
Ryż. 8. Środowisko informacyjne dla uzyskania kompleksowej oceny.
Aby formułować złożone szacunki na podstawie danych tego samego typu, wybiera się odpowiednią warstwę (o wymaganej powierzchni i parametrach) i dane przetwarza się zgodnie ze standardowymi metodami. W przypadku uzyskania złożonego oszacowania poprzez zsumowanie danych różnego typu, projekt tworzony jest z kilku warstw. Każdej warstwie przypisany jest wskaźnik uczestnictwa i generowane są złożone wyniki. Powstałe złożone szacunki stanowią również warstwę GIS. Tworząc projekty na podstawie prostych i złożonych szacunków, a także wyników modelowania, można uzyskać szacunki dla mediów (powietrza, wody, gleby itp.), które są jednocześnie warstwami GIS. Łącząc oceny środowiskowe w jeden projekt, uzyskamy kompleksową ocenę stanu obiektu w oparciu o heterogeniczne dane.
3. Wykorzystanie technologii GIS do rozwiązywania problemów środowiskowych w przemyśle naftowo-gazowym
Zdając sobie sprawę z potencjalnych zagrożeń dla środowiska stwarzanych przez przedsiębiorstwa naftowo-gazowe, w szczególności rosyjskie koncerny naftowe za jeden ze swoich priorytetów zadeklarowały zachowanie równowagi ekologicznej na obszarach swoich przedsiębiorstw. Aby jednak rzeczywiście poprawić stan środowiska na obszarze, na którym działa kompleks naftowo-gazowy (OGC), konieczne są ogromne inwestycje w kompleks technologiczny wydobycia ropy naftowej, przede wszystkim we wprowadzanie technologii środowiskowych. W tym zakresie nowoczesne środki technologii geoinformacyjnych można z powodzeniem zastosować do optymalizacji kosztów ekonomicznych przedsiębiorstw naftowo-gazowych. Poniżej przedstawiamy doświadczenia zgromadzone w Tomskim Centrum Naukowym SB RAS w zakresie rozwoju i wykorzystania GIS do komputerowego wyboru technologii środowiskowych akceptowalnych dla środowiska na podstawie analizy stanu środowiska.
Opracowany GIS składa się z następujących komponentów:
· baza danych o stanie środowiska,
· baza danych technologii środowiskowych,
· zestaw narzędzi programowych do analizy stanu terytorium i wyboru technologii środowiskowych.
Zadanie kompleksowej analizy stanu środowiska przyrodniczego i doboru technologii środowiskowych na podstawie tej analizy ma na celu osiągnięcie standardowej jakości środowiska naturalnego. Pakiet oprogramowania do analizy stanu środowiska umożliwia identyfikację terytorialnych stref zanieczyszczeń oraz przewidywanie dynamiki zmian granic tych stref w oparciu o analizę scenariuszy rozwoju gospodarczego przedsiębiorstw. Wyniki obliczeń stref zanieczyszczenia powietrza są przejrzyście zilustrowane na mapach komputerowych (rys. 9) z wykorzystaniem narzędzi GIS. Jednocześnie do obliczenia wartości przyziemnych stężeń substancji szkodliwych w powietrzu atmosferycznym zawartych w emisjach z przedsiębiorstw wykorzystano znaną metodykę OND-86. Obliczenia dokonywane są dla najbardziej niekorzystnych warunków meteorologicznych. Wstępnymi danymi do prognozowania zanieczyszczenia powietrza i identyfikacji obszarów zwiększonego zanieczyszczenia były paszporty środowiskowe przedsiębiorstw i inne materiały informacyjne organów ochrony środowiska.
Ryc.9. Prognoza wzrostu obszaru strefy zanieczyszczenia powietrza na skutek spalania gazów towarzyszących wraz ze wzrostem wielkości wydobycia.
Opracowane narzędzia technologii GIS umożliwiają osiągnięcie standardowej jakości środowiska naturalnego na terenie kompleksu naftowo-gazowego poprzez modelowanie zmian jego stanu poprzez zastosowanie nowoczesnych technologii środowiskowych wybranych z bazy danych GIS. W konsekwencji zastosowanie technologii GIS umożliwia wybór akceptowalnych środowiskowo i ekonomicznie uzasadnionych technologii środowiskowych w oparciu o wszechstronną analizę zanieczyszczeń wody, powietrza i gleby. Poniżej (rys. 10) przedstawiono przykład modelowania komputerowego ilustrujący możliwość doboru odpowiednich technologii oczyszczania ścieków z bazy danych GIS w celu poprawy jakości wód rzecznych na polach naftowych.
Ryc. 10. Początkowy stan zanieczyszczenia rzek na terenie pól naftowych na skutek zrzutów ścieków.
Perspektywy szerszego wykorzystania technologii GIS do rozwiązywania złożonych problemów środowiskowych w przemyśle naftowo-gazowym wiążą się z opracowaniem proponowanego podejścia do poprawy stanu środowiska terytorium w oparciu o wykorzystanie informacji lotniczych.
Wniosek
Możemy zatem śmiało powiedzieć, że GIS ma pewne cechy, które słusznie pozwalają nam uznać tę technologię za główną do celów przetwarzania informacji i zarządzania nimi. Wraz z pojawieniem się GIS możliwość rozwiązania takiego problemu, jak analiza zdalnych danych w celu ich pełnego wykorzystania w życiu codziennym, stała się rzeczywistością, ponieważ technologia ta pozwala nam gromadzić i analizować różne, na pierwszy rzut oka, mało powiązane informacje i uzyskać uogólniony pogląd na podstawie masowego materiału faktograficznego na jego temat, ilościowo i jakościowo przeanalizować wzajemne relacje pomiędzy charakteryzującymi go parametrami a procesami w nim zachodzącymi. GIS jest z powodzeniem stosowany do monitorowania stanu środowiska, a także do tworzenia map kluczowych parametrów środowiska.
System geoinformacyjny do zintegrowanej oceny, modelowania i prognozowania, opracowany w oparciu o ArcGIS ArcInfo 9.1, stanowi podstawę do budowy wielopoziomowych systemów informacyjno-pomiarowych (IMS) i może być stosowany przy projektowaniu terytoriów oraz przy wykonywaniu decyzje zarządcze dotyczące ochrony środowiska i racjonalnego wykorzystania zasobów naturalnych.
Perspektywy szerszego wykorzystania technologii GIS do rozwiązywania złożonych problemów środowiskowych w różnych gałęziach przemysłu wiążą się z opracowaniem proponowanego podejścia do poprawy stanu ekologicznego terytorium w oparciu o wykorzystanie informacji uzyskanych przy użyciu nowoczesnych technologii, w szczególności z wykorzystaniem informacji lotniczej .
Literatura
1. Alekseev V.V., Kurakina N.I. Monitorowanie usług IIS. Zagadnienia kompleksowej oceny stanu systemu ochrony środowiska w oparciu o GIS // Magazyn GIS-Review.-2000.-No.19.
2. Alekseev V.V., Gridina E.G., Kulagin V.P., Kurakina N.I. Ocena jakości obiektów złożonych w oparciu o GIS // Zbiór materiałów Międzynarodowego Sympozjum „Niezawodność i jakość 2003”. - Penza 2003.
3. Alekseev V.V., Kurakina N.I., Zheltov E.V. System modelowania rozkładu substancji zanieczyszczających i oceny sytuacji środowiskowej w oparciu o GIS // magazyn „Technologie informacyjne do modelowania i zarządzania”, nr 5(23), Woroneż, 2005.
4. Alekseev V.V., Kurakina N.I., Orlova N.V., System geoinformacyjny do monitorowania jednolitych części wód i regulacji obciążenia środowiska // Magazyn ArcReview.-2006.-nr 1(36).
5. Alekseev V.V., Gridina E.G., Kurakina N.I. Zagadnienia zapewnienia jednolitości pomiarów w formułowaniu ocen złożonych // Zbiór materiałów z Międzynarodowego Sympozjum „Niezawodność i Jakość 2005”. - Penza 2005.
6. Data wydania+ ArcReview. - http://www.dataplus.ru.
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 Ogromne znaczenie ma zdolność współczesnego GIS do przekształcania istniejących informacji środowiskowych przy użyciu różnych modeli (umiejętność syntezy).
Zasadniczą różnicą pomiędzy GIS a bazami danych środowiskowych jest ich przestrzenny charakter ze względu na wykorzystanie bazy kartograficznej [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 żądań można łatwo zwizualizować na podstawie ilustracji przedstawiającej pakiet przezroczystych arkuszy. Zapytanie o dopasowanie atrybutów punktu "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 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 jednolitym 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 przestrzenie przestrzenne charakteryzują się niewystarczającym 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 niedostatecznym 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 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.
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 rozwiązywaniu 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 linii konturowych i znaków wysokościowych 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 bezpieczeństwo 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 odniesienia. 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 niepraktyczną możliwość 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 obszaru 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.