Gis u ekologiji. Nastavni rad: Geoinformacioni sistemi u zaštiti životne sredine

Šta je GIS GIS (Geografski informacioni sistem) - sistem
prikupljanje, skladištenje, analiza i grafika
vizualizacija prostornog (geografskog)
podatke i srodne informacije o
neophodnih objekata. U užem smislu -
GIS kao alat (softverski proizvod),
omogućavajući korisnicima da pretražuju, analiziraju
i uređivati ​​digitalne karte, kao i
dodatne informacije o objektima
npr. visina zgrade, adresa, količina
stanari.

Istorija GIS-a

Iako geoinformacioni sistemi fenomen
relativno nova, njena istorija se može podeliti
u četiri glavna koraka:

Faze razvoja GIS-a

1950-te -
1970-ih
Početni period
Lansiranje prvog umjetni satelit zemlja
Pojava elektronskih kompjutera
(kompjuter) 50-ih godina.
Pojava digitalizatora, plotera,
grafičkih displeja i drugih perifernih uređaja
uređaja 60-ih godina.
Kreiranje softverskih algoritama i procedura
grafički prikaz informacija na
displeji i ploteri.
Kreiranje formalnih metoda
prostorna analiza.
Kreiranje softverskih kontrola
baze podataka.

Faze razvoja GIS-a

1970-te -
1980-ih
Period državnih inicijativa
Državna podrška GIS
stimulisao razvoj
eksperimentalni rad u oblasti GIS-a,
na osnovu upotrebe baza
podaci o uličnoj mreži:
Automatizovani sistemi
navigacija.
Sistemi za sakupljanje komunalnog otpada i
smeće.
Saobraćaj Vozilo in
vanredne situacije itd.

Faze razvoja GIS-a

1980-e -
sadašnjosti
vrijeme
Period komercijalnog razvoja
Široko tržište za razni softver
sredstva, razvoj desktop GIS-a,
proširenje obima njihove primjene kroz
integracija sa neprostornim bazama podataka
podataka, pojavu mrežnih aplikacija,
pojavljivanje značajnog broja
neprofesionalni korisnici, sistemi,
podržava prilagođene setove
podaci na odvojenim računarima, otvoreni
put do sistema koji podržavaju
korporativne i distribuirane baze podataka
geopodaci.

Faze razvoja GIS-a

1980-e -
sadašnjosti
vrijeme
Korisnički period
Povećana konkurencija među komercijalnim
pružaoci usluga geoinformacionih tehnologija
koristi GIS korisnicima, pristupačnost i
„otvorenost“ softvera dozvoljava
koristiti, pa čak i modificirati programe,
pojava korisničkih "klubova",
telekonferencije, geografski raspoređene, ali
povezane jednom temom korisničkih grupa,
povećana potreba za geopodacima, poč
formiranje svjetskih geoinformacija
infrastrukture. Morfometrijska analiza reljefa na
baziran na GIS tehnologijama, novi pravac u tome
oblasti

GIS razdvajanje

1) Po teritorijalnoj pokrivenosti:
- Globalni (planetarni) GIS;
- Subkontinentalni GIS;
- Nacionalni GIS;
- Regionalni GIS;
- subregionalni GIS;
- Lokalni (lokalni) GIS;

2) Po predmetnoj oblasti
informaciono modeliranje:
- Urbani GIS;
- Opštinski GIS (MGIS);
- GIS životne sredine;

Klasifikacija GIS resursa

Prilagođeni GIS (ArcGIS, Mapinfo, QGIS, gvSIG)
Custom GIS integriran sa
virtuelni globusi (proširenje za ArcGIS
razvio Brian Flood i omogućio
integrirati ga sa Virtual Earth
Virtuelni globusi (Google Maps, Google Earth,
Virtual Earth, ArcGIS Explorer)
Mapiranje web servera (MapServer, GeoServer,
OpenLayers, itd.)

Primjeri GIS resursa

Oblasti primjene GIS-a
- Ekologija i upravljanje prirodom
- Katastar zemljišta i upravljanje zemljištem
- Urbano upravljanje
- Regionalno planiranje
- Demografija i istraživanje rada
resurse
- Upravljanje saobraćajem
- operativni menadžment i planiranje u
vanredne situacije
- Sociologija i političke nauke

Primjeri GIS resursa

GIS u ekologiji i upravljanju prirodom
- Klima

- Lokacija vodnih tijela na teritoriji Moskve

- Država podzemne vode

- Ekološka karta biodiverziteta Moskve: preseljenje
reptili

ArcInfo (ESRI, SAD) (vektorski topološki model)
ArcView (ESRI, SAD) (vektorski netopološki
model)
ERDAS Imagine (ERDAS, Inc., SAD) (rasterski model)
MapInfo Professional (MapInfo, SAD) (vektor
netopološki model)
MicroStation (Bentley System, Inc., SAD) (3D)
ER Mapper (ER Mapping, Australija) (rasterski model)
WinGis (Progis, Austrija) (vektorski netopološki
model)

AutoCAD mapa (Autodesk, Inc. SAD)
AutoCAD Land Development Desktop
(upravljanje zemljištem i korištenje zemljišta)
Autodesk Civil Design (građevinarstvo)
Autodesk Survey (obrada geodetskih podataka)
Autodesk vodič za karte (web)

Posmatrajući grad kao integralni sistem, moguće je izdvojiti faktore koji
utiče na ekološku sigurnost stanovništva: ovo je zagađenje
atmosfera, tlo, vodna tijela po preduzećima i transportu, loš kvalitet
pije vodu, neusaglašenost prehrambenih proizvoda sa potrebnim standardima.
Međutim, ako je za konzumaciju pitke vode i hrane još uvijek
postoji kontrola i upravljanje kvalitetom, stanje životne sredine
životna sredina u modernim gradovima nastavlja da se pogoršava zbog ogromnog
količina tehnogenog opterećenja.

EcoGIS

Komponenta je EPK ROSA,
ostvarivanje mogućnosti
ekološke geoinformacije
sistemi (GIS). EcoGIS ujedinjuje
moćan grafički modul, baza
podataka i specijalnih alata
automatizacija dizajna.
Ekološki GIS dozvoljava
koristiti moderno
alati za karte,
planove, šeme, što je bitno
olakšava i ubrzava proces
dizajn za oba velika
kao i za male organizacije.

EPK ROSA - grafički modul - karta-šema i dizajn
podaci

Fragment karte grada - topografska osnova za izgradnju ekološke
kartice

Skenirana karta-šema preduzeća sa referencom na koordinate

Vektorska karta-šema preduzeća nakon digitalizacije

OS MEDICINSKI I SISTEM ZA PRAĆENJE ŽIVOTNE SREDINE
"MEMOS" baziran na geoinformacionim tehnologijama (GIS).
Cilj projekta: na osnovu
stalno prikupljati
informacije o faktorima životne sredine i
zdravlje, razvoj i implementacija
integrisani sistem
prezentacija, analiza i prognoza
podaci okruženje i
zdravlje stanovništva. Target
implementirano rješavanjem
dole navedene zadatke.

MEMOS zadaci:
formiranje ekološkog i socio-higijenskog monitoringa
(organizacija prikupljanja i skladištenja podataka);
obrazloženje izbora vodećih (određujućih) faktora uticaja na zdravlje
stanovništvo određenih teritorija;
predviđanje stanja životne sredine u vremenu i prostoru;
prognoziranje u vremenu i prostoru zdravstvenog stanja stanovništva u
perspektiva;
proračun rizika po javno zdravlje od vodećih faktora životne sredine;
izgradnja organizacionih, metodoloških i pravnih sistema upravljanja
zdravstvo;
formiranje ekonomskih mehanizama za podršku održivom razvoju
regionu na osnovu medicinske i ekološke dobrobiti
prezentacija donosiocima odluka rezultata praćenja kroz
web interfejsa na Internet

MEMOS sistem ima niz značajnih prednosti. Ona daje
prilika za donosioce odluka da:
procijeniti troškove poboljšanja ekološka situacija okolo
industrijski objekat;
procijeniti veličinu troškova zdravstvene zaštite povezanih s negativnim
uticaj na zdravlje određenog faktora životne sredine;
izvršiti prognozu troškova javne zdravstvene zaštite povezanih sa
izloženost jednom ili više faktora okoline;
potkrijepiti materijalni zahtjev građana za štetu po zdravlje u vezi sa štetnim
izloženost faktorima okoline;
u okviru postojećeg legalni sistem stvoriti prilike za ekonomsku
zaštita građana u vezi sa uticajem životne sredine.

Zaključak

GIS tehnologije nisu samo
kompjuterska baza podataka. Ove su ogromne
mogućnosti za analizu, planiranje i
redovno ažuriranje informacija. GIS tehnologije se danas koriste
u skoro svim oblastima života, i
pomaže u rješavanju zaista efikasno
mnogo zadataka. Posebno, zadaci u vezi
sa ekološkom sigurnošću u urbanim sredinama
okruženje.

geoinformacione tehnologije ekologija upravljanje prirodom

Geografski informacioni sistemi (GIS) pojavili su se 60-ih godina XX veka kao alati za prikaz geografije Zemlje i objekata koji se nalaze na njenoj površini. Danas su GIS složeni i multifunkcionalni alati za rad sa podacima o Zemlji.

Mogućnosti koje se pružaju korisniku GIS-a:

rad sa kartom (pomicanje i skaliranje, brisanje i dodavanje objekata);

štampanje u datom obliku bilo kojih objekata na teritoriji;

prikazivanje objekata određene klase na ekranu;

izlaz atributivne informacije o objektu;

obrada podataka statističke metode i prikazivanje rezultata takve analize direktnim preklapanjem na karti

Dakle, uz pomoć GIS-a, stručnjaci mogu brzo predvidjeti moguće lokacije pukotine u cjevovodima, pratiti putanju zagađenja na karti i procijeniti moguću štetu prirodno okruženje, izračunati iznos sredstava potrebnih za otklanjanje posljedica nesreće. Uz pomoć GIS-a moguće je odabrati industrijska preduzeća koja emituju štetne materije, prikazati ružu vjetrova i podzemne vode u svom okruženju, te simulirati distribuciju emisija u okoliš.

Godine 2004 Prezidijum Ruske akademije nauka odlučio je da se radi na programu "Elektronska zemlja", čija je suština stvaranje multidisciplinarnog geografskog informacionog sistema koji karakteriše našu planetu, praktično digitalnog modela Zemlje.

Strani analogi programa Electronic Earth mogu se podijeliti na lokalne (centralizirane, podaci se pohranjuju na jednom serveru) i distribuirane (podatke pohranjuju i distribuiraju različite organizacije pod različitim uvjetima).

Neosporni lider u kreiranju lokalnih baza podataka je ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc., SAD). ArcAtlas server “Our Earth” sadrži više od 40 tematskih priloga koji se široko koriste širom svijeta. Gotovo svi kartografski projekti u mjerilu 1:10.000.000 i manjim razmjerima nastaju pomoću njega.

Najozbiljniji projekat za kreiranje distribuirane baze podataka je "Digitalna Zemlja" (Digital Earth). Ovaj projekat je 1998. godine predložio američki potpredsjednik Gore, a glavni izvršilac je NASA. Projekat uključuje američka ministarstva i vladine službe, univerzitete, privatne organizacije, Kanadu, Kinu, Izrael i Evropsku uniju. Iskustvo sa svim projektima distribuiranih baza podataka ozbiljne poteškoće u pitanjima standardizacije metapodataka i kompatibilnosti pojedinačnih GIS-a i projekata koje kreiraju različite organizacije koristeći različite softvere.

Ljudska aktivnost je stalno povezana sa akumulacijom informacija o okolini, njihovim odabirom i skladištenjem. Informacioni sistemi, čija je osnovna svrha informatička podrška korisniku, odnosno pružanje mu potrebne informacije na određeni problem ili problem, pomoći osobi da brže i bolje riješi probleme. Istovremeno, isti podaci se mogu koristiti u rješavanju različitih problema i obrnuto. Svaki informacioni sistem je dizajniran da reši određenu klasu problema i uključuje i skladište podataka i alate za implementaciju različitih procedura.

Informaciona podrška istraživanjima životne sredine sprovodi se uglavnom kroz dva toka informacija:

informacije koje su nastale tokom istraživanja životne sredine;

naučne i tehničke informacije o svjetskim iskustvima u razvoju ekoloških problema u različitim oblastima.

zajednički cilj informatička podrška Istraživanje životne sredine je proučavanje tokova informacija i priprema materijala za donošenje odluka na svim nivoima upravljanja u sprovođenju istraživanja životne sredine, obrazloženja pojedinačnih istraživačkih projekata i raspodele sredstava.

Budući da je planeta Zemlja predmet opisa i proučavanja, a informacije o životnoj sredini imaju zajedničke karakteristike od geoloških, onda je obećavajuća izgradnja geografskih informacionih sistema za prikupljanje, skladištenje i obradu faktografskih i kartografskih informacija:

o prirodi i obimu ekoloških poremećaja prirodnog i vještačkog porijekla;

o opštim ekološkim prekršajima prirodnog i vještačkog porijekla;

o općim kršenjima okoliša u određenom području ljudske djelatnosti;

o korišćenju podzemlja;

o ekonomskom upravljanju određenom teritorijom.

Geografski informacioni sistemi su dizajnirani, po pravilu, za instaliranje i povezivanje velikog broja radnih stanica koje imaju sopstvene baze podataka i sredstva za izlaz rezultata. Ekolozi na automatizovanom radnom mestu, na osnovu prostorno referenciranih informacija, mogu da reše probleme različitog spektra:

analiza promjena u životnoj sredini pod uticajem prirodnih i veštačkih faktora;

racionalno korišćenje i zaštitu voda, zemljišta, atmosferskih, mineralnih i energetskih resursa;

smanjenje štete i prevencija katastrofa izazvanih ljudskim djelovanjem;

osiguravanje sigurnog života ljudi, zaštitu njihovog zdravlja.

Svi potencijalno po okolinu opasni objekti i podaci o njima, o koncentraciji štetnih materija, dozvoljenim standardima itd. praćeni su geografskim, geomorfološkim, pejzažno-geohemijskim, hidrogeološkim i drugim vrstama informacija. Disperzija i nedostatak informacionih resursa u ekologiji činili su osnovu analitičkih referentnih i informacionih sistema (ASIS) koje je razvio IGEM RAS za projekte u oblasti ekologije i zaštite životne sredine na teritoriji Ruska Federacija ASIS "EcoPro", kao i razvoj automatizovani sistem za moskovsku regiju, dizajniran za obavljanje monitoringa životne sredine. Razlika u zadacima oba projekta određena je ne samo teritorijalnim granicama (u prvom slučaju to je teritorija cijele zemlje, a u drugom, direktno moskovskom regijom), već i područjima primjene informacije. Sistem EcoPro je namenjen za prikupljanje, obradu i analizu podataka o ekološkim projektima primenjene i istraživačke prirode na teritoriji Ruske Federacije za strani novac. Sistem monitoringa Moskovske oblasti je namenjen da služi kao izvor informacija o izvorima i stvarnom zagađenju životne sredine, prevenciji katastrofa, ekološkim merama u oblasti zaštite životne sredine, plaćanjima preduzeća u regionu u cilju ekonomski menadžment i kontrolu od strane vladinih agencija. Budući da su informacije inherentno fleksibilne, može se reći da se oba sistema koja je razvio IGEM RAK mogu koristiti i u svrhu istraživanja i za upravljanje. Odnosno, zadaci dva sistema mogu se premjestiti jedan u drugi.

Kao konkretniji primjer baze podataka u kojoj se pohranjuju podaci o zaštiti okoliša može se navesti rad O.S. Bryuhovetsky i I.P. Ganina "Izrada baze podataka o metodama za uklanjanje lokalnog tehnogenog zagađenja u masivima stijene". Razmatra se metodologija za konstruisanje takve baze podataka, opisuju se optimalni uslovi za njenu primenu.

Prilikom procjene vanrednih situacija, priprema informacija traje 30-60% vremena, a informacioni sistemi su u mogućnosti da brzo pruže informacije i osiguraju lokaciju. efikasne metode naselje. U uslovima hitan slučaj odluke se ne mogu modelirati eksplicitno, već velika količina razne informacije, pohranjen i prenesen u bazi podataka. Na osnovu dobijenih rezultata, rukovodno osoblje, na osnovu svog iskustva i intuicije, donosi konkretne odluke.

Modeliranje procesa donošenja odluka postaje centralni pravac automatizacije aktivnosti donosioca odluka (DM). Zadaci donosioca odluka uključuju donošenje odluka u geografskom informacionom sistemu. Savremeni geografski informacioni sistem može se definisati kao skup hardverskih i softverskih alata, geografskih i semantičkih podataka, dizajniranih za primanje, skladištenje, obradu, analizu i vizualizaciju prostorno raspoređenih informacija. Ekološko-geografski informacioni sistemi omogućavaju vam da radite sa mapama različitih ekoloških slojeva i automatski izgradite anomalnu zonu prema datom hemijskom elementu. Ovo je prilično zgodno, jer stručnjak za okoliš ne mora ručno izračunavati anomalne zone i graditi ih. Međutim, za potpunu analizu ekološke situacije, stručnjak za zaštitu životne sredine treba da odštampa karte svih ekoloških slojeva i karte anomalnih zona za svaki hemijski element. Bershtein L.S., Tselykh A.N. Hibridni ekspertni sistem sa računarskim modulom za predviđanje ekoloških situacija. Zbornik radova međunarodnog simpozijuma "Inteligentni sistemi - InSys - 96", Moskva, 1996. U geoinformacionom sistemu izvršena je konstrukcija anomalnih zona za trideset četiri hemijska elementa. Prvo, mora dobiti zbirnu kartu zagađenja tla. hemijski elementi. Da bi se to postiglo, uzastopnim kopiranjem na paus papir sa svih karata, mapu zagađenja tla hemijskim elementima gradi Alekseenko V.A. Geohemija pejzaža i životne sredine. - M.: Nedra, 1990. -142 s.: ilustr.. Zatim se dobijena karta na isti način poredi sa kartama hidrologije, geologije, geohemijskih predela, glina. Na osnovu poređenja izrađuje se mapa kvalitativne procjene opasnosti životne sredine za čovjeka. Na ovaj način se prati životna sredina. Ovaj proces je dugotrajan i visoko kvalifikovan stručnjaka kako bi precizno i ​​objektivno procijenili situaciju. Uz toliku količinu informacija koja istovremeno pada na stručnjaka, može doći do grešaka. Stoga je postojala potreba za automatizacijom procesa donošenja odluka. Zbog toga je postojeći geoinformacioni sistem dopunjen podsistemom za donošenje odluka. Odlika razvijenog podsistema je da je jedan dio podataka sa kojima program radi predstavljen u obliku mapa. Drugi dio podataka se obrađuje i na osnovu njih se izrađuje mapa, koja potom također podliježe obradi. Za implementaciju sistema odlučivanja odabran je aparat teorije rasplinutih skupova. To je zbog činjenice da je uz pomoć rasplinutih skupova moguće kreirati metode i algoritme koji mogu modelirati ljudske tehnike odlučivanja u toku rješavanja različitih problema. As matematički model fuzzy algoritmi upravljanja djeluju kao slabo formalizirani problemi, omogućavajući dobivanje rješenja, iako približno, ali ne gore nego kada se koristi preciznim metodama. Pod fuzzy kontrolnim algoritmom podrazumijevamo uređeni niz neizrazitih instrukcija (mogu postojati zasebne jasne instrukcije) koji osigurava funkcionisanje nekog objekta ili procesa. Metode teorije rasplinutih skupova omogućavaju, prvo, da se uzmu u obzir različite vrste nesigurnosti i netačnosti koje unose predmetni i kontrolni procesi i da se formalizuje verbalna informacija osobe o zadatku; drugo, da se značajno smanji broj početnih elemenata modela procesa upravljanja i ekstrakta korisne informacije da se izgradi kontrolni algoritam. Hajde da formulišemo osnovne principe za konstruisanje fuzzy algoritama. Fuzzy instrukcije koje se koriste u fazi algoritmima formiraju se ili na osnovu generalizacije iskustva stručnjaka u rješavanju problema koji se razmatra, ili na osnovu detaljnog proučavanja i smislene analize istog. Za izgradnju rasplinutih algoritama uzimaju se u obzir sva ograničenja i kriterijumi koji proizilaze iz smislenog razmatranja problema, međutim, ne koriste se sve primljene fuzzy instrukcije: izdvajaju se najznačajnije od njih, isključuju se moguće kontradikcije, a utvrđuje se redosled njihovog izvođenja, što dovodi do rešenja problema. Uzimajući u obzir slabo formalizovane zadatke, postoje dva načina za dobijanje početnih nejasnih podataka – direktno i kao rezultat obrade jasnih podataka. Obje metode su zasnovane na potrebi za subjektivnom procjenom funkcija pripadnosti rasplinutih skupova.

Logička obrada podataka uzoraka tla i izrada zbirne karte zagađenja tla hemijskim elementima.

Program je bio razvoj postojeća verzija program "TagEco", dopunjava postojeći program novim funkcijama. Nove funkcije zahtijevaju podatke sadržane u prethodnoj verziji programa. To je zbog upotrebe metoda pristupa podacima razvijenih u prethodnoj verziji programa. Funkcija se koristi za dobivanje informacija pohranjenih u bazi podataka. Ovo je neophodno za dobijanje koordinata svake tačke uzorka pohranjene u bazi podataka. Funkcija se takođe koristi za izračunavanje veličine anomalnog sadržaja hemijskog elementa u pejzažu. Dakle, preko ovih podataka i ovih funkcija prethodni program stupa u interakciju sa podsistemom za donošenje odluka. Ako baza podataka promijeni vrijednost uzorka ili koordinate uzorka, to će se automatski uzeti u obzir u podsistemu odlučivanja. Treba napomenuti da se prilikom programiranja koristi dinamički stil dodjele memorije i podaci se pohranjuju u obliku jednostruko ili dvostruko povezanih lista. To je zbog činjenice da broj uzoraka ili broj površina na koje će karta biti podijeljena nije unaprijed poznat.

Izrada mape kvalitativne procjene uticaja okoline na osobu.

Mapa je napravljena prema gore opisanom algoritmu. Korisnik označava područje koje ga zanima, kao i korak kojim će se karte analizirati. Prije početka obrade podataka, informacije se čitaju iz WMF datoteka i formiraju liste čiji su elementi pokazivači na poligone. Svaka kartica ima svoju listu. Zatim, nakon formiranja lista poligona, formira se karta zagađenosti tla hemijskim elementima. Po završetku formiranja svih karata i unosa početnih podataka formiraju se koordinate tačaka na kojima će se karte analizirati. Podaci koje primaju funkcije anketiranja unose se u posebnu strukturu. Po završetku formiranja strukture, program vrši njenu klasifikaciju. Svaka tačka anketne mreže dobija broj referentne situacije. Ovaj broj se, zajedno sa brojem tačke, upisuje u dvostruko povezanu listu, kako bi kasnije bilo moguće grafički napraviti kartu. Posebna funkcija analizira ovu dvostruko povezanu listu i proizvodi grafička konstrukcija izolinije oko tačaka koje imaju iste klasifikacijske situacije. Čita tačku sa liste i analizira vrednost broja njene situacije sa brojevima susednih poena, a u slučaju poklapanja, kombinuje obližnje tačke u zone. Kao rezultat programa, cijela teritorija grada

Taganrog je obojen u jednoj od tri boje. Svaka boja karakterizira kvalitativnu procjenu stanja životne sredine u gradu. Dakle, crvena označava “posebno opasna područja”, žuta označava “opasna područja”, zelena označava “sigurna područja”. Dakle, informacije su predstavljene u obliku koji je jednostavan i lako razumljiv. Bershtein L.S., Tselykh A.N. Hibridni ekspertni sistem sa računarskim modulom za predviđanje ekoloških situacija. Zbornik radova međunarodnog simpozijuma "Intelektualni sistemi - InSys - 96", Moskva, 1996.

U toku posmatranja (monitoringa) životne sredine prikupljaju i zajednički obrađuju podatke koji se odnose na različite prirodne sredine, modeliraju i analiziraju ekološke procese i trendove njihovog razvoja, te podatke koriste u donošenju odluka o upravljanju kvalitetom životne sredine. Rezultat ekološke studije predstavlja tri vrste operativnih podataka: utvrđivanje(izmjereni parametri stanja ekološke situacije u vrijeme istraživanja), procjena(rezultati obrade mjerenja i dobijanje na osnovu toga procjena ekološka situacija), prognoza(predviđanje razvoja situacije za određeni vremenski period). Kombinacija ovih tipova podataka čini osnovu monitoring životne sredine. Karakteristika prezentacije podataka u sistemima za praćenje životne sredine je ona na ekološkim kartama u više Prikazani su arealni geoobjekti nego linearni.

U ekološkom GIS-u prvenstveno se koriste dinamički modeli u kojima važnu ulogu imaju tehnologije za izradu elektronskih karata.

Što se tiče digitalnog modeliranja, upotreba digitalnih modela tipa digitalni model fenomena, polje itd.

Na nivou prikupljanja informacija, uz topografske karakteristike, dodatno se određuju parametri koji karakterišu ekološku situaciju. Ovo povećava količinu podataka o atributima u ekološkom GIS-u u poređenju sa tipičnim GIS-om; shodno tome se povećava uloga semantičkog modeliranja.

Na nivou modeliranja koriste se posebne metode za proračun parametara koji karakterišu ekološko stanje životne sredine i određuju oblik prikaza digitalnih karata.

Na nivou prezentacije, studije životne sredine vršiti izdavanje ne jedne, već niza karata, posebno kada se predviđaju pojave. U nekim slučajevima, karte se izdaju pomoću tehnika dinamičke vizualizacije, što se može vidjeti u vremenskoj prognozi prikazanoj na televiziji.

Na primjer, objekti gradskog monitoringa su atmosferski zrak, površinske i podzemne vode, tlo, zelene površine, radijacijska situacija, stanište i zdravstveno stanje stanovništva.

Veliki broj organizacije (savezne, opštinske, resorne) samostalno prikupljaju podatke o stanju parametara objekata životne sredine. Prati se sastav atmosferskog zraka, količina emisija industrijska preduzeća i vozila, kvalitet površinskih i podzemnih voda itd. Ove radove izvode različite organizacije - od saobraćajne policije do sanitarnih i epidemioloških stanica. Nedostaci postojeće procedure prikupljanja podataka o životnoj sredini su nepostojanje sistema, rascjepkanost, razjedinjenost urbanih ekoloških organizacija i nedostatak sveobuhvatnih procjena i prognoza razvoja stanja životne sredine.

glavni zadatak urbani monitoring životne sredine - dobijanje integrisana procjena ekološka situacija u gradu zasnovana na integraciji svih vrsta podataka koji dolaze razne organizacije. Integraciona osnova Skup podataka je mapa. Posljedično, rješavanje problema urbanog monitoringa životne sredine neminovno dovodi do upotrebe GIS-a. Da bi to uradili, kombinuju postojeće mreže različitih merenja i specijalizovanog praćenja ekoloških usluga. Stvaranje sistema zasniva se na uvođenju savremenih sredstava kontrole na bazi jedinstvenog informacionog prostora.

Geoinformacioni sistemi su najbolji alat za predstavljanje i analizu prostorno raspoređenih podataka o životnoj sredini, jer mogu osigurati efikasno korištenje akumuliranih podataka, njihovu složenu obradu i napredne metode modeliranja i prezentacije. Struktura takvog sistema može uključivati ​​dva nivoa.

Niži nivo sistema monitoringa životne sredine:

§ federalni, gradski, resorni podsistemi specijalizovanog monitoringa (atmosfera, površinske vode, javno zdravstvo, radiološki monitoring, monitoring sanitarnog čišćenja teritorije grada, podzemlja i podzemnih voda, tla, zelenih površina, akustički i urbanistički monitoring);

§ teritorijalni centri za prikupljanje i obradu podataka.

Ovi podsistemi osiguravaju prikupljanje potpunih i, po mogućnosti, kvalitetnih informacija o stanju životne sredine u cijelom gradu. U lokalnim centrima informacije se također analiziraju i odabiru za prijenos na viši nivo. Teritorijalni centri prikupljaju podatke o izvorima antropogenog zagađenja na teritoriji upravnih okruga.

Gornji nivo sistema monitoringa životne sredinečini informativno-analitički centar, čiji zadaci obuhvataju:

§ pravovremena procjena stanja životne sredine u gradu;

§ obračun integralne procjene ekološka situacija;

§ prognoza razvoja ekološke situacije;

§ priprema projekata kontrolnih radnji i procjena posljedica donesenih odluka.

Integracija podataka u jedinstveni sistem dešava na dva načina:

1. na osnovu konverzije formata podataka u jedinstven format za cijeli sistem;

2. na osnovu izbora jedinstvenog GIS softvera.

Osim održavanja baza podataka, moguće je modelirati i dobiti tematske karte. Sistem može izračunati plaćanja za korištenje prirodni resursi, proračun koncentracijskih polja zagađivača u atmosferi, vodi, tlu.

Sistem monitoringa životne sredine omogućava razmjenu podataka između svojih učesnika, pa je jedan od osnovnih zahtjeva za softver svih podsistema mogućnost konverzije datoteka podataka u standardne formate (DBF za datoteke baze podataka i DXF za grafičke datoteke).

GIS (Geografski informacioni sistemi) omogućava sagledavanje podataka o analiziranim problemima u odnosu na njihove prostorne odnose, što omogućava sveobuhvatnu procenu situacije i stvara osnovu za donošenje preciznijih i razumnijih odluka u procesu upravljanja. Objekti i procesi opisani u GIS-u dio su svakodnevnog života i gotovo svaka odluka koju donesemo je ograničena, vezana ili diktirana nekim prostornim faktorom ili onim. Danas je mogućnost korištenja GIS-a u kombinaciji s potrebom za njima, što rezultira brzim porastom njihove popularnosti.

Uloga i mjesto GIS-a u mjerama zaštite životne sredine

2.1. Degradacija staništa

GIS se uspješno koristi za izradu karata glavnih parametara okoliša. U budućnosti, kada se dobiju novi podaci, ove karte će se koristiti za identifikaciju razmjera i stope degradacije flore i faune. Prilikom unosa podataka sa daljine, posebno satelita, i konvencionalnog terenska zapažanja mogu se koristiti za praćenje lokalnih i velikih antropogenih uticaja. Podaci o antropogena opterećenja svrsishodno je na mapama zoniranja nametnuti područja sa istaknutim područjima od posebnog interesa sa stanovišta očuvanja, kao što su parkovi, rezervati prirode i rezervati. Procjena stanja i stope degradacije prirodnog okoliša također se može izvršiti korištenjem testnih područja identificiranih na svim slojevima karte.

2.2. Zagađenje

Koristeći GIS, pogodno je modelirati uticaj i širenje zagađenja iz tačkastih i netačkastih (prostornih) izvora na tlu, u atmosferi i duž hidrološke mreže. Rezultati modelskih proračuna mogu se superponirati na prirodne karte, kao što su vegetacijske karte, ili na karte stambenih područja u datom području. Kao rezultat toga, moguće je brzo procijeniti neposredne i buduće posljedice toga ekstremne situacije kao što je izlivanje nafte i drugih štetnih materija, kao i uticaj trajnih zagađivača tačaka i područja.

2.3. posjedovanje zemlje

GIS se široko koristi za sastavljanje i održavanje različitih katastara, uključujući i katastre zemljišta. Uz njihovu pomoć, zgodno je kreirati baze podataka i karte o vlasništvu nad zemljištem, kombinirati ih s bazama podataka o bilo kojim prirodnim i socio-ekonomskim pokazateljima, postavljati odgovarajuće karte jednu na drugu i kreirati složene (na primjer, resursne) karte, graditi grafikone i različite vrste dijagrami.

2.4. Zaštićena područja

Još jedno uobičajeno područje primjene GIS-a je prikupljanje i upravljanje podacima o zaštićenim područjima kao što su svetilišta, rezervati prirode i Nacionalni parkovi. Unutar zaštićenih područja moguće je izvršiti cjeloviti prostorni monitoring biljnih zajednica vrijednih i rijetkih vrsta životinja, utvrditi uticaj antropogenih intervencija, poput turizma, polaganja puteva ili dalekovoda, planirati i dovesti u realizaciju mjera zaštite okoliša. . Mogući su i zadaci za više korisnika, kao što su upravljanje ispašom i predviđanje produktivnosti zemljište. GIS rješava takve probleme na naučne osnove, odnosno odabiru se rješenja koja osiguravaju minimalan nivo utjecaja na divlje životinje, održavajući potreban nivo čistoće zraka, vodenih tijela i tla, posebno u područjima koja često posjećuju turisti.

2.5. Obnova staništa

GIS je efikasan alat za proučavanje staništa u cjelini, pojedinih vrsta flore i faune u prostornim i vremenskim aspektima. Ako se uspostave specifični ekološki parametri koji su potrebni, na primjer, za postojanje bilo koje vrste životinje, uključujući dostupnost pašnjaka i uzgajališta, odgovarajuće vrste i zalihe prehrambenih resursa, izvore vode, zahtjeve za čistoćom prirodnog okoliša, onda će vam GIS pomoći da brzo pronađete područja sa odgovarajućom kombinacijom parametara unutar kojih će uvjeti za postojanje ili obnavljanje brojnosti ove vrste biti blizu optimalnih. U fazi adaptacije preseljene vrste na novo područje, GIS je efikasan za praćenje najbližih i dugoročnih efekata preduzete mjere, procjenu njihovog uspjeha, identifikaciju problema i pronalaženje načina za njihovo prevazilaženje.

2.6. Monitoring

Proširenjem i produbljivanjem mjera zaštite životne sredine, jedno od glavnih područja primjene GIS-a je praćenje posljedica djelovanja na lokalnom i regionalnom nivou. Izvori ažuriranih informacija mogu biti terenska istraživanja ili daljinska posmatranja iz vazdušnog saobraćaja i iz svemira. Upotreba GIS-a je efikasna i za praćenje životnih uslova lokalnih i introdukovanih vrsta, utvrđivanje uzročno-posledičnih lanaca i veza, procenu povoljnih i nepovoljnih efekata preduzetih mera zaštite životne sredine na ekosistem u celini i njegove pojedinačne komponente, i donošenje brzih odluka za njihovo prilagođavanje u zavisnosti od promenljivih spoljašnjih uslova. .

Jedinstveni sistem monitoringa životne sredine (SEM) je glavni alat za rešavanje problema interakcije čoveka i životne sredine, očuvanja resursa i energije, upravljanje životnom sredinom, posebno u industrijalizovanim područjima sa napetom ekološkom situacijom, implementirati koncept osiguravanja ekološke sigurnosti života na globalnom, regionalnom i objektnom nivou, koji ima mnogo aspekata: od filozofskih i društvenih do biomedicinskih, ekonomskih i inženjerskih. Centralni element EEM sistema, koji u velikoj meri određuje njegovo efikasno funkcionisanje, je informacioni sistem.
Razmotrite principe izgradnje GIS EEM-a za urbanu regiju. Za implementaciju integriranog pristupa rješavanju problema osiguravanja ekološke sigurnosti, to je opšti slučaj treba da sadrži sljedeće međusobno povezane strukturne veze: baze podataka i banke podataka ekoloških, pravnih, biomedicinskih, sanitarno-higijenskih, tehničkih i ekonomskih oblasti; blok modeliranja i optimizacije industrijskih objekata; blok obnove prema podacima mjerenja i prognozi širenja polja okolišnih i meteoroloških faktora;
¦ Blok donošenja odluka.
Za organe uprave regionalne vlasti može se izdvojiti niz funkcija za kojima postoji potreba informatička podrška odluke koje se donose u oblasti ekološke sigurnosti života stanovništva, racionalnog korišćenja energije i uštede energije. Ove funkcije obuhvataju: izvještavanje o rezultatima rada u okviru socio-ekološkog stanja u regionu i mjerama za njegovo unapređenje; kontrolu trenutna drzavaživotne sredine, prekoračenje maksimalno dozvoljenih koncentracija štetnih i sličnih materija na teritoriji pod njihovom nadležnošću; planiranje (godišnjih, kvartalnih) programa društveni razvoj, proučavanje kvaliteta života stanovništva, unapređenje ekološke sigurnosti života stanovništva u regionu; menadžment u svakodnevnom administrativne aktivnosti(analiza zahtjeva, pritužbi i sukoba sa pravnim i fizičkim licima).
Za obavljanje navedenih funkcija potrebne su potpune i pouzdane informacije.Tokovi informacija neophodnih za adekvatnu procjenu trenutnog stanja i donošenje upravljačkih ili korektivnih odluka prolaze kroz različite faze: primanje, obrada i prikazivanje informacija, procjena situacije i donošenje odluka. . Ovakav multifunkcionalni sistem sa velikim količinama georeferenciranih informacija može se efikasno implementirati samo uz upotrebu savremenih geoinformacionih tehnologija o kojima je bilo reči.
Složenost ekoloških problema, koja povezuje zadatke koje rješavaju različiti stručnjaci, zahtijeva sistemski pristup na njihovu odluku, koja se manifestuje u specifičnim akcijama stručnjaka u svakoj industriji. Struktura informacione podrške sistema monitoringa životne sredine odražava ovu specifičnost. Prema funkcionalnoj namjeni, preporučljivo je podijeliti ga na problemsko orijentisane blokove (ili, u odnosu na terminologiju GIS slojeva) informacija iz pojedinih regionalnih servisa, uključujući arhitektonsko-planske, komunalne, inženjersku podršku itd.
Informaciona podrška EEM sistema treba da sadrži sledeće tematske slojeve informacija (slika 13.6). opšte ekološke karakteristike (atmosferski vazduh, vodna tijela, tlo, sanitarni i epidemiološki uslovi, itd.); izvori negativan uticaj na životnu sredinu (emisije i ispuštanja, čvrsti otpad, itd.); zoniranje teritorija (proizvodni objekti, stambeni prostori, poslovne zgrade, itd.); sistem zaštićenih teritorija (spomenici istorije i arhitekture, vodozaštitne zone i dr.); inženjerske, tehničke i transportne komunikacije (autoputevi kopnenih i podzemnih vidova transporta, toplovodi, dalekovodi itd.); zdravstvena zaštita i socijalni uslovi; regulatorne i pravni dokumenti, izgledi za razvoj regiona
Jedan od bitnih elemenata sistemi su podaci o objektivnom stanju životne sredine. Na primjer, razmotrite strukturu baza podataka sa indikatorima kvaliteta atmosfere

Slika 13 6 Tematske informacije u regionalnom EEM sistemu

zrak. Stanje atmosferskog vazduha karakterišu prvenstveno rezultati eksperimentalna definicija prisustvo u njemu određenih zagađivača i njihove koncentracije. Ove informacije sastoji se od rezultata periodičnih analiza uzorkovanja koje u regionu provode relevantne državne organizacije (npr. sanitarni i epidemiološki nadzorni organi) i podataka koji dolaze sa stacionarnih punktova kontinuiranog monitoringa životne sredine. Stoga bi baza podataka karata za praćenje atmosfere trebala sadržavati pune informacije o mjestima kontrole (adresa mjesta uzorkovanja), vremenu mjerenja, vremenskim prilikama u vrijeme uzorkovanja, koncentraciji mjerenih sastojaka. Na osnovu takvih informacija, savremeni GIS omogućava rešavanje problema interpolacije - obnavljanja kontinualnih polja iz diskretnih podataka, zadataka sveobuhvatne procene uticaja na ekološku situaciju regiona polja zagađenja različitih sastojaka. , itd.
Tematske informacije o lokaciji i konfiguraciji glavnih izvora zagađenja životne sredine treba da budu predstavljene relevantnim elektronskim kartama. U tabelama povezanim s njima, preporučljivo je pohraniti opće informacije o preduzećima u regiji (naziv, adresa, administracija, itd.). Takve baze podataka, zajedno sa odgovarajućim mapama, omogućavaju da se dobiju odgovori na pitanja: koji je objekt istaknut na karti; Gdje se nalazi; koji predmeti emituju određene štetne materije; koja preduzeća emituju ovu štetnu materiju u količini većoj od navedene; koje supstance se emituju ovo preduzeće iu kojoj meri; koja preduzeća premašuju standarde MPE; kom preduzeću je istekla dozvola za emitovanje; koja kompanija ima dugovanja za plaćanje emisija u atmosferu.
Podatke o inženjerskim, tehničkim i transportnim komunikacijama treba pohraniti u GIS EEM iu obliku odgovarajućih karata i tematskih baza podataka. Treba napomenuti da je za inženjerske komunikacije preporučljivo imati dodatne grafičke informacije u bazi podataka u obliku dijagrama, crteža i dokumenata s objašnjenjima neophodnim za njihov siguran rad (GIS pruža široke mogućnosti za rad sa takvim informacijama).
Baza podataka autoputeva treba da sadrži ekološke indikatore kao što su obim saobraćaja, spektar i zapremina štetne emisije po jedinici dužine, vibroakustički podaci itd. Očigledno je da se ovi pokazatelji mijenjaju na različitim dionicama autoputa. Stoga se pri mapiranju autoputeva predstavljaju kao skup međusobno povezanih lukova, od kojih je svaki u bazi podataka povezan sa svojim karakteristikama. Općenito, grafičke i tematske baze podataka o autoputevima trebale bi osigurati izvršavanje upita: koliki dio datog štetna supstanca se izbacuje cijelom dužinom transportne magistrale, na kojoj se autoputu izbacuje maksimalni iznos određena štetna supstanca ili sve supstance zajedno; koliki je ukupan broj transportnih jedinica koje prate datu autoput ili broj transportnih jedinica date vrste; koji autoput (ili dio kojeg autoputa) je najopterećeniji u smislu transporta.
Prikaz autoputeva na karti linijama različite širine u zavisnosti od intenziteta saobraćaja duž njih ili količine emisije zagađujućih materija iz automobila na različitim dionicama autoputa pojednostavljuje analizu saobraćajne situacije, a istovremeno korištenje baze podataka omogućava da dobijete bilo koju informaciju od interesa za korisnika.
Dodatne mogućnosti za analizu ekološke situacije pružaju operacije prekrivanja za preklapanje slojeva informacija u GIS-u. Dakle, istovremeni prikaz na ekranu polja koncentracije ugljičnog monoksida, izgrađenog prema rezultatima njegovih mjerenja, i emisija ovog zagađivača duž transportnih puteva omogućava nam da izvedemo zaključak o izvoru opasnosti po životnu sredinu i preduzmemo odgovarajuće mjere. da ga eliminiše.
Pored zajedničkih baza podataka u sistemu informacione podrške EEM, od posebnog je značaja blok za modeliranje distribucije polja koncentracije zagađujućih materija na osnovu opštih performansi industrijskih objekata ili drugih izvora zagađenja i stepena njihovog uticaja na životnu sredinu. Ovakvi proračuni su neophodni prilikom analize nepovoljne ekološke situacije u regionu kako bi se identifikovali njeni počinioci (zajedno sa analizom podataka direktnih merenja ili umesto njih kada ih nije moguće dobiti) ili prilikom prognoziranja ekološke situacije tokom puštanje u rad ili rekonstrukciju pojedinih izvora antropogenog uticaja na životnu sredinu i utvrđivanje visine troškova za smanjenje količine štetnih emisija u životnu sredinu. Tačnost modeliranja postojećeg stanja u ovom slučaju, po pravilu, nije visoka, ali je dovoljna da se identifikuju izvori zagađenja i razvije adekvatna kontrolna akcija na tehnološkom i ekonomskom nivou. Trenutno postoji niz metoda i nezavisnih softverskih alata (koji nisu uključeni u GIS) koji omogućavaju određivanje polja koncentracija zagađivača na osnovu rezultata rješavanja jednačina koje opisuju, u ovom ili onom stepenu,

aproksimacija, disperzija nečistoća u atmosferi ili vodena sredina. Metoda OND-86 je odobrena kao normativna metoda za modeliranje procesa u atmosferi.
Široke integracione mogućnosti GIS-a omogućavaju korišćenje eksternih specijalizovanih proračunskih modula i softvera kao izvora informacija, tako da njihovo uključivanje u EEM GIS ne izaziva posebne poteškoće.
Dakle, GIS EEM vam omogućava da efektivno implementirate integrirani pristup rješavanju problema osiguravanja ekološke sigurnosti u regiji i stvara jedinstven informacioni prostor za usluge regionalnog upravljanja.
LITERATURA Tsvetkov V Ya Geoinformacioni sistemi i tehnologije M Finansije i statistika, 1998 Bigaevsky L M, Vakhromeeva L A Kartografske projekcije M Nedra, 1992 Konovalova N V, Kapralov E G Uvod u GIS Izdavačka kuća Petrozavodsk Univerziteta u Petrozavodsku Razvoj požara u Rusiji, GIS za 1995. o ARC View CIS 30 i globalnom Internetu / S.A. Bartalev, A.I. Belyaev, D.V. Ershov i dr. Rusija // ARC REVIEW (moderne geoinformacijske tehnologije) 1997. br. 2 Matrosov A S informacione tehnologije u sistemu upravljanja otpadom Udžbenik M URAO, 1999