CC BY
286
1(25)2014
Техносферная безопасность
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ КАК ИНСТРУМЕНТ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ В СФЕРЕ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
© 2014 г. А.В. Рамзаев
Приведены основные аспекты охраны окружающей среды, особенности применения географических информационных систем для решения экологических задач и основные направления адаптации моделирующих программ геоинформатики для повышения адекватности геоинформационных моделей состояния природной среды.
Ключевые слова: охрана окружающей среды, охрана природы, геосфера Земли, географическая информационная система, геоэкоинформатика, изолинейная карта.
The main aspects of the environment, features of use of the geographical information systems for the solution of ecological tasks, the main directions of adaptation for the geoinformatics modeling programs for increase of adequacy of the environment condition geoinformation models are submitted.
Key words: environmental protection, conservancy, geosphere of Earth, GIS (Geography Information System), geo-eco-informatics, isoline card.
Во всем мире проблемам охраны окружающей среды сейчас уделяется повышенное внимание. В основе существования общества лежит использование ресурсов экосферы. Сохранение природных ресурсов Земли путем их рационального использования и воспроизводства является насущной потребностью человеческого общества на современном этапе его социального и экономического развития. В условиях ограниченности, исчерпаемости природных ресурсов Земли беспрецедентный в истории человечества рост потребления будет подогревать разнонаправленные как негативные, так и позитивные процессы.
Охрана природы - это система мер, направленных на поддержание рационального взаимодействия между человеком и окружающей природной средой, обеспечи-
вающая сохранение и восстановление природных богатств, разумное использование природных ресурсов. В современных философских и социальных исследованиях уже давно высказывалась мысль о необходимости осознать нашу ответственность за природу и существование человечества, изменить наше отношение к окружающей человека сфере жизни на Земле.
Бурное развитие хозяйственной деятельности людей создало все предпосылки реальной возможности экологического кризиса. Таким образом, все геосферы Земли становятся подвержены антропогенному влиянию и преобразованию. В этой связи большое значение приобретает направление, связанное с количественной оценкой антропогенных воздействий на окружающую среду, созданием систем комплексной
Вестник аграрной науки Дона
1(25)2014
оценки состояния экологической обстановки, а также моделированием и прогнозированием развития ситуации. Создание подобных систем в настоящее время невозможно без использования современных компьютерных инструментов. Одним из важных инструментов являются технологии на основе геоинформационных систем.
Географические информационные системы (ГИС) - это компьютерные системы, позволяющие эффективно работать с пространственно-распределенной информацией. ГИС дает возможность накапливать и анализировать подобную информацию, оперативно находить нужные сведения и отображать их в удобном для использования виде.
Появление географических информационных систем относят к началу 60-х годов ХХ века. Именно тогда появились предпосылки и условия для информатизации и компьютеризации сфер деятельности, связанных с моделированием географического пространства. Первый успех в становлении ГИС - это разработка и создание Географической информационной системы Канады (Canada Geographic Information System - CGIS) в 60-х годах ХХ века. Назначения ГИС Канады состояло в анализе многочисленных данных, накопленных Канадской службой земельного учета, и получении статистических данных о земле, которые использовались при разработке планов землеустройства огромных площадей преимущественно сельскохозяйственного назначения. Возвращаясь непосредственно к геоинформационным системам, важно подчеркнуть их способность хранить и обрабатывать пространственные, или географические, данные, что и отличает ГИС от иных информационных систем.
В России происходит бурный рост интереса к геоинформационным технологиям. Это связано с широким спектром применения ГИС: землеустройство, контроль ресурсов, экология, муниципальное управление, транспорт, экономика, социальные задачи и многое другое.
Геоинформационные технологии применяют практически во всех сферах человеческой деятельности: от анализа таких глобальных проблем, как перенаселение,
загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, до решения частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи, исследование динамики изменения экологической обстановки в пространстве и времени.
Использование ГИС позволяет моделировать развитие экологической ситуации в различных средах обитания и исследование зависимости состояния экосистемы от метеоусловий, характеристик источников загрязнений, значений фоновых концентраций, получать комплексную оценку состояния объектов окружающей природной среды на основе разнородных данных. В экологических исследованиях, особенно прикладного характера, карта является наиболее оптимальным и наглядным средством представления конечных результатов. А поскольку геоинформационные технологии все прочнее закрепляют свои позиции в картографии, то понятно, что они не могли не затронуть и экологическое картографирование. Изучение и картографирование экосистем требует привлечения большого объема информации различного характера, зачастую необходимо быстрое получение конечных результатов. Геоинформационное картографирование решает эти задачи, используя одно из своих свойств-преимуществ - оперативность. Наиболее же перспективное направление применения ГИС связано с наличием блока анализа и интерпретации информации, который дает возможность моделировать и прогнозировать различные процессы, сравнивать различные показатели и т.д. Вообще ГИС настолько широко «вошли» в экологические исследования, что появились новые понятия: экологическая геоинформационная система (или ЭкоГИС) и геоэкоинформатика - научное направление, синтезирующее экологические и информационные составляющие экологии и геоинформатики. Таким образом, с помощью ГИС и геоинформационных технологий на основе поступающих новых данных можно и целесообразно осуществлять составление, обновление и использование экологических карт, формировать различные экологические модели в це-
Вестник аграрной науки Дона
1(17)2012
лях экологического мониторинга, прогноза, экспертизы и т.п.
Среди основных преимуществ использования геоинформационных технологий для экологических исследований можно выделить картографическую многовариантность представления информации и применение моделирующих программ. Экологические исследования включают в себя оценку состояния окружающей среды в целом и ее отдельных компонентов. При такой оценке необходимо рассматривать содержание - загрязнение различных веществ. Одним из наиболее распространенных способов представления такой информации всегда являлись изолинейные карты. С появлением моделирующих программ и цифровых моделей рельефа создание таких карт упростилось. Вначале создается база данных: тем или иным образом вводятся координаты ключевых объектов на местности, а затем к ним привязывается информация по загрязнению компонентов различными веществами. Далее моделирующие программы, используя эти данные, при помощи различных алгоритмов строят цифровые модели «рельефа» загрязнения. Полученные данные используются для изучения характера загрязнения.
Большая часть моделирующих программ предназначена для создания цифровых моделей реального рельефа, поэтому их использование не всегда бывает правомочно. Связано это с тем, что для исследования характера загрязнения различного рода необходимо учитывать влияние множества факторов, причем для различных компонентов окружающей среды набор этих факторов может видоизменяться. Главной же проблемой является то, что не всегда можно математически формализовать влияние этих параметров, т.к. на сегодняшний день существует очень мало таких программных средств, а большинство из них узкопро-
Сведения об авторе
Рамзаев Александр Владимирович - канд. техн. наук, доцент кафедры «Безопасность технологических процессов и производств», Азово-Черноморский инженерный институт ДГАУ в г. Зернограде. Тел.: 8(863-59) 35-6-71. E-mail: [email protected].
Information about author Ramzaev Alexander Vladimirovich - Candidate of Technical Sciences, associate professor of the Safety of technological processes and productions department, Azov-Black Sea Engineering Institute FSBEE HPE "Don State Agrarian University" in Zernograd. Phone: 8(863-59) 35-6-71. E-mail: [email protected].
фильны и предназначены для решения какой-то одной задачи.
Решение возникшей проблемы может иметь несколько направлений.
Во-первых, необходимо применять различные математические алгоритмы получения цифровых моделей и из всего спектра выбрать наиболее подходящие. Здесь важно иметь ввиду возможности интерактивного режима работы, когда специалист может уточнить конечные результаты.
Во-вторых, для выявления достоверной картины распространения, а также для более оптимального представления итоговой информации можно использовать различные картографические способы.
Таким образом, несмотря на существующие трудности можно получать вполне достоверную картину состояния компонентов окружающей среды для решения большого количества задач, связанных с охраной природы в реалиях современного мира.
Литература
1. Шищиц, И.Ю. Основы инженерной георадиоэкологии: учебное пособие для вузов / И.Ю. Шишиц - Москва: Изд-во Московского государственного горного университета, 2005. - 691 с.
2. Емельянов, А.Г. Основы природопользования: учебник для студ. высш. учеб. заведений. - 5-е изд., стер. / А.Г. Емельянов - Москва: Академия, 2009. - 304 с.
3. Гершензон, В.Е. Информационные технологии в управлении качеством среды обитания: учебное пособие для вузов / В.Е. Гершезон, Е.В. Смирнова, В.В. Эли-ас. - Москва: Академия, 2003. - 288 с.
4. Жанабердинов, Г.Ж. Использование ГИС технологий в сфере охраны окружающей среды [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.rusnauka.com /12_KPSN_2013/Ecologia.
