CC BY
26
□ □
Геотформацшна система «Пдровузли Ук-рати», призначена для реалiзацii можливо-стей мотторингу, обробки та аналiзу геопро-сторовоп тформаци у сферi експлуатаци гiдротехнiчних споруд та прилеглих до них територий. Запропонований тструмент мо-же бути використаний як допомiжний тфор-мацшний ресурс для прийняттi управлтських ршень у контекстi забезпечення сталого роз-витку складних природно-техногенних комп-лекыв, що сформувалися або формуються на базi гiдровузлiв
Ключовi слова: гидровузли Украти, геот-формацшт системи, природно-техногенна безпека, сталий розвиток, експлуатащя гид-ровузлiв
□-□
Геоинформационная система «Гидроузлы Украины», предназначена для реализации возможностей мониторинга, обработки и анализа геопространственной информации в сфере эксплуатации гидротехнических сооружений и прилегающих к ним территорий. Предложенный инструмент может быть использован как вспомогательный информационный ресурс для принятия управленческих решений в контексте обеспечения устойчивого развития сложных природно-техногенных комплексов, сформировавшихся или формирующихся на базе гидроузлов
Ключевые слова: гидроузлы Украины, геоинформационные системы, природно-техно-генная безопасность, устойчивое развитие, эксплуатация гидроузлов
УДК 681.58
|DOI: 10.15587/1729-4061.2016.61135|
ГЕО1НФОРМАЦ1ЙНА СИСТЕМА «Г1ДРОВУЗЛИ УКРАШИ» - ВАЖЛИВИЙ ЕЛЕМЕНТ П1ДТРИМКИ УПРАВЛ1НСЬКИХ ПРОЦЕДУР
В. В. Путрен ко
Кандидат географiчних наук, старший науковий ствроб^ник Навчально-науковий комплекс «1нститут прикладного системного аналiзу»* E-mail: [email protected] Д. Е. Бенатов Старший викладач Кафедра екологп та технологи рослинних полiмерiв*
E-mail: [email protected] Д. В. Стефанишин Доктор техычних наук, професор Провщний науковий ствроб^ник 1нститут телекомункацш та глобального шформацтного простору НАН УкраТни бул. Чоколiвский,13, м. КиТв, УкраТна, 03186 E-mail: [email protected] *Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни «КиТвський пол^ехшчний шститут» пр. Перемоги, 37 м. КиТв, УкраТна, 03056
1. Вступ
Пдровузли е одними з найбшьш поширених об'екпв у кластерi складних, потенцшно-небезпечних i водночас ушкальних шженерних споруд, що залучеш в рiзних га-лузях господарства та сферах життедiяльностi людини i значною мiрою визначають рiвень сощально-еконо-мiчного розвитку краТни розташування. До основних функцiй цих природно-техногенних систем традицшно вiдносять виробництво електроенергп, водопостачання, iригацiю, рекреацiю, забезпечення рiчкового судноплав-ства, регулювання стоку рiчок та боротьбу з повенями. Водночас Тх належнiсть до об'екпв критичноТ шфра-структури робить питання безпечноТ експлуатаци пдро-вузлiв одним iз найважливiших чинникiв нацiонально'i безпеки держави. Останшми десятилiттями спостерь гаеться нова хвиля масового будiвництва гiдровузлiв у краТнах, що стрiмко розвиваються, зокрема в Бразилп, В'етнамi, КитаТ, Туреччинi [1]. Бiльшiсть iз них стають фундаментом для прискореного соцiально-економiчного зростання цих краТн.
На територп Укра'iнi також побудовано та з рiзною iнтенсивнiстю експлуатуеться значна юльюсть (за
даними [2] понад 1150) гiдровузлiв рiзного призначен-ня. При цьому повний об'ем водосховищ украТнських гiдровузлiв сягае 55,3 км3, що перевищуе середнiй рiч-ний стiк усiх водних ресурив краТни (52,4 км3), який формуеться на територп УкраТни в середш за воднiстю роки [2, 3].
Бшьшшть гiдровузлiв е об'ектами комплексного призначення i виконують важливi господарськi функцi'i. Водночас згiдно з п. 13 «Методики щенти-ф^ацп потенцiйно небезпечних об'екив» [4] пдровузли належать до потенцшно небезпечних об'екив (ПНО), на яких можуть виникати аварп та надзви-чайш ситуацi'i (НС), iз загрозами життю та здоров'ю людей, об'ектам господарства, стану довкшля. При цьому рiзна пiдпорядкованiсть гiдровузлiв та окре-мих Тх складових (пдроспоруд, мостових переходiв, шлюзiв, берегових iнженерних конструкцiй, суд-ноплавноТ iнфраструктури тощо), а також вщсут-нiсть единоТ бази даних Тх параметрiв, по-перше, ускладнюе проведення дослщжень, що потребують застосування методiв системного аналiзу, по-друге, унеможливлюють використання систематизованоТ та постшно оновлюваноТ iнформацi'i для оператив-
©
ного прийняття вщповщних управлшських рiшень у цш сферi [5, 6].
Актуальшсть запропоновано! теми дослiдження полягае в тому, що використання сучасних геошфор-мацiйних технологiй у сферi аналiзу та забезпечення природно-техногенно! безпеки гiдровузлiв на основi побудови бази ввдповщних геоданих пiдвищить ефек-тивнiсть систем тдтримки прийняття рiшень при управлшш складними природно-технiчними та со-щально-економжо-еколопчними системами, якi вже сформованi або формуються на базi гiдровузлiв.
2. Аналiз лiтературних даних i постановка проблеми
У лГтературних джерелах тематика використання Г1С у дослiдженнях, що стосуються функцiонування гiдровузлiв, розкрита досить обмежено, а в науковому аналiзi наявна лише фрагментарно. Зокрема в низщ роби дослiджуються пiдходи до проектування окремих пдроспоруд iз застосуванням Г1С для вiдображення рельефу та геолопчно! будови територiй, проте в роботах розглядаеться лише зв'язок мiж рiчковими басейнами та характером рельефу водозбiрних басейнiв, що значно обмежуе можливоси Г1С. Так у робоп [7] дослiджено оптимiзацiю рельефу водозбiрноi поверхнi, на прикладi басейшв iндiйських рiк, у роботi [8] проводилось моде-лювання розподiлу рiчкового стоку, а у роботi [9] здшс-нювався технiчний аналiз параметрiв водосховища. У роботах [10, 11] основна увага придшялась пдролопч-ним дослвдженням, а саме аналiзу змш гiдрологiчного режиму рiк пiд час будiвництва водосховищ. Використання Г1С для моделювання можливого неконтрольо-ваного затоплення територш внаслiдок будiвництва гiдровузлiв з метою попередження можливих техноген-них аварiй вiдображено у роботах [12, 13]. Низку робГт присвячено проблемам передавання даних у системах тдтримки управлшських ршень щодо оптимiзацii ро-боти гiдровузлiв iз застосуванням геошформацшних технологiй. Зокрема, питання органiзацii мережi мо-нiторингу та центрiв обробки даних для завдань шже-нерного керування пдровузлами розглянуто у роботах [14, 15], а удосконалення пiдходiв до менеджменту на рiвнi рiчкових водосховищ у роботi [16]. Проте практично не дослщжено використання Г1С на системному рiвнi у завданнях аналiзу безпеки та управлшня безпекою функцiонування гiдровузлiв, в тому чи^ з точки зору сталого розвитку територш, на яю вони впливають.
3. Мета i завдання дослщження
Метою даного дослiдження е розробка геошформа-цiйноi системи «Пдровузли Укра!ни». Для досягнення поставлено! мети сформульовано наступш завдання:
- формулювання вимог до завдань, що повинна виршувати Г1С;
- розробка концептуально! структури системи;
- запровадження архГтектури системи;
- реалiзацiя функцiоналу системи на основi веб-технологiй та хмарних сервгав геопросторових даних.
Побудова Г1С «Пдровузли Укра!ни», першим ета-пом створення яко! е створення Г1С-досье 18 най-
бiльших гiдровузлiв Укра!ни, повинна забезпечити реалiзацiю можливостей монiторингу та аналiзу ге-опросторово! iнформацii для оперативного прийняття управлшських ршень у сферi експлуатацГ! гщ-ротехшчних споруд i прилегло! до них територГ! у контекстi забезпечення сталого розвитку складних природно-техногенних комплекив, що сформувалися або формуються на базi гiдровузлiв.
Основними завданнями запропоновано! Г1С «Пд-ровузли Укра!ни» е:
- мошторинговий збiр i систематизацiя геопросто-рово! iнформацii, що оцiнюе параметри, фактори та умови експлуатацГ! пдровузла як системи;
- збертння геопросторово! iнформацii у виглядi реляцiйних просторових баз даних з набором атрибутивно! шформацп;
- систематизащя шформацп у виглядi тематичних блокiв з формалiзованим набором функцiй обробки;
- обробка, аналiз та вiзуалiзацiя шформацп за до-помогою електронних карт, сервГпв, звiтiв з можливк-тю динамiчного оновлення вхiдних даних;
- геошформацшне моделювання основних шфра-структурних об'екпв, споруд тощо;
- формування просторових та атрибутивних запи-пв, застосування засобiв ПС-аналiзу, геостатистики та алгоритмiв iнтелектуальноi обробки iнформацii;
- оцшка ефективностi та потенцiйних загроз функ-цiонування гiдровузла як складно! природно-техногенно! системи;
- використання як елементу контролю за безпекою пдроспоруд для прийняття управлшських ршень з питань безпечного функщонування пдровузла на рiзних рiвнях: мшцевому, регюнальному, вiдомчому, нацiональному тощо;
- створення серш карт i звтв, що присвяченi рiз-ним напрямам i сферам природокористування, рекре-ацп, охорони навколишнього середовища тощо, пов'я-заних iз експлуатацiею гiдровузлiв;
- надання шформацп для широких юл громадськос-тi з метою забезпечення прозоросп у сферi експлуатацГ! гiдровузлiв, а також використання ще! iнформацГ! як елемента системи еколопчно! освiти та виховання (створення ввдповвдних геопорталiв та веб-сервiсiв).
4. Структура Г1С «Пдровузли Украши»
Пiдтримка прийняття управлшських ршень на на-щональному рiвнi потребуе отримання порiвняльних даних для рiзних гiдровузлiв Укра!ни, тому необхщно передусiм видiлити кiлька шформацшних рiвнiв, що використовуватимуться для побудови Г1С.
Нащональний ргвень дозволяе провести порiвняль-ний аналiз параметрiв основних напрямiв господар-сько! дiяльностi, що пов'язаш з гiдровузлами, та визна-чити перспективи !х використання.
Регюнальний ргвень дозволяе визначити значення пдровузла у регюш та перспективи його використання та впливу на регюнальний розвиток.
Мгсцевий (локальний) ргвень вщдзеркалюе реально наявш зв'язки мiж водосховищем гiдровузла та при-леглими територГями з урахуванням усiх компоненпв господарювання та вимiрiв сталого розвитку. На цьому рiвнi, зокрема, фжсуються особливостi комплексного
використання потенщалу пдровузла в штересах кон-кретних громад населених nyHKTiB, tîcho пов'язаних з його фyнкцiонyванням. При цьому для великих водосховищ локальний рiвень може охоплювати пльки частину акваторiï, наприклад ту, що наближена до певного населеного пункту.
Рiзноманiття територiальних рiвнiв yправлiння пдровузлами потребуе використання шарiв геопро-сторових даних рiзноï тематики.
Для нащонального р1вня базовими е основш рiч-ковi басейни та межi регюшв Украïни та ïï державного кордону.
На регюнальному р1вн1 найб^ьш важливими е вь домостi про рiчковy мережу та розпод^ гiдровyзлiв по вщповщнш територiï.
На мтцевому (локальному) р1вн1 найб^ьше зна-чення мають населен пункти, межi природних та ад-мiнiстративних районiв. Для локального рiвня важливими е окремi пдроспоруди, а також пiдприемства та квартали населених пункпв, що розташованi в без-посереднiй близькостi до пдроспоруд i водосховища.
На деталiзацiю даних та масштабний рiвень знач-но впливае розмiр водосховища. Наприклад, для таких водосховищ, як Кашвське або Каховське, ба-зовим рiвнем е репональний, бо вони займають площу у межах кiлькох областей Украши. Невелик водосховища можуть вiдповiдати мшцевому i навiть локальному р1вню вщображення та ана.изу даних.
Запропонована загальна структура Г1С гiдровузлiв Укра!ни (рис. 1) складаеться iз трьох взаемопов'язаних модулiв - модуля геоданих, аналиичного модуля та модуля атрибутивних даних.
До джерел просторово! iнформацii, що мiстяться у модулг геоданих, належать: обласш електроннi кар-ти, топографiчнi карти, тематичнi карти та атласи, кадастровi карти, аерозшмки, данi дистанцiйного зондування Землi (даш ДЗЗ), наявнi просторовi бази регюнальних Г1С, якi функцiонують, та кар-тографiчнi матерiали з мережi 1нтернет. Модуль геоданих мiстить як просторову шформащю, яка подiляеться на базовi геоданi, так i елементи тема-тичних шарiв даних.
До базових геоданих належать шари, що допома-гають при картографiчному аналiзi територii. Набiр базових геоданих об'еднуе таю тематичш шари: дер-жавнi кордони Укра!ни, кордони областей, пдро-графiчну мережу територш, основш лiсовi масиви, територii з природоохоронним статусом, мережу транспортного сполучення: автомоб^ьний, залiз-ничний, трубопровiдний транспорт, межi адмшь стративних одиниць, населеш пункти. Тематичш геодаш мiстять шформащю про основш споруди пдровузла, водосховище та iншi шфраструктурш, господарськi та сощальш об'екти, що пов'язанi з ним, а також про зони можливого затоплення i шдтоплен-ня тощо.
Рис. 1. Схема оргажзаци структури Г1С «Пдровузли Украши»
Джерелами шформацп для модуля атрибутивних даних е:
- даш оргашв статистики, результати роботи цен-тральних i регiональних пiдроздiлiв, що опiкуються питаннями надзвичайних ситуацiй, охорони довкiлля, транспортноТ iнфраструктури, водного господарства, енергетики, культурноТ спадщини, туризму, охорони здоров'я тощо;
- документи екологiчних органiзацiй, нормативш акти, результати польових дослiджень та обстежень стану пдроспоруд тощо;
- даш, що стосуються засад природно-техногенноТ безпеки гiдровузлiв, одержанi за допомогою матема-тичного моделювання, прогнозування тощо;
- мошторингова iнформацiя, що базуеться на осно-вi ДЗЗ, наземних сенсорiв та датчикiв для збору даних.
Модуль атрибутивних даних у представленш Г1С гiдровузлiв УкраТни структуруеться в таких блоках.
База даних (БД) «Характеристики ггдровузлгв» мгс-тить шформащю про геологш, пдрологш, гiдрографiчнi показники водосховища та його щльове призначення; основнi технiчнi та експлуатацшш характеристики гщ-роспоруд (приклад графiчного звiту вказаноТ БД, сфор-мованого Г1С «Пдровузли УкраТни» показано на рис. 2).
БД «Господарська д1яльтсть» мштить шформащю, пов'язану з господарською дiяльнiстю в акваторп водосховища та на прилеглш до нього територп в межах комплексного використання водних ресурав (пдрое-нергетика, теплова або атомна енергетика, рибництво, водний транспорт, iригацiя, промислове та комуналь-не водопостачання, рекреацiя тощо).
БД «Екологгчний стан» мштить iнформацiю, пов'язану зi станом екосистем акваторп водосховища та прилеглих територш (монiторинговi данi щодо саш-тарно-гiгiенiчних показниюв якостi води, трофiчного стану водойм, прибережноТ ерозп rрунтiв, видового розмаТття, змiн клiмату тощо).
БД «Сощальна сфера» мштить iнформацiю про юльюсть робочих мiсць в iнфраструктурi Пдро-вузлiв; пам'ятки архiтектури, природи та шторп, що розташованi на узбережжi водосховища; об'екти туристичноТ та рекреацшноТ iнфраструктури; демо-графiчнi показники (м^ращя, працевлаштування) тощо.
БД «Природно-техногенна безпека г1дровузл1в» мштить iнформацiю про технiчний стан пдроспоруд, зони паводкового та катастрофiчного затоплення або шдтоплення, схильнiсть гiдровузлiв до впливу на них факторiв загроз рiзного характеру, кiлькiсть населених пункпв та осiб, що потрапляють в зону катастрофiчного затоплення або шдтоплення, а також вщсоток руйнування споруд та загибелi насе-лення тощо.
БД «Заходи 1з запобггання факторам загроз природ -но-техногеннш безпецг ггдровузлгв Украти» мштить шформащю про прюритетш заходи, що спрямоваш на подолання або попередження впливу факторiв загроз ПТБ гiдровузлiв i зниження ризикiв виникнен-ня надзвичайних ситуацш (приклад графiчного звiту вказаноТ БД, сформованого Г1С «Пдровузли УкраТни» показаний на рис. 3).
Водосховища Ппоща дзеркала за НИР, га
до Ю00 1000- 10000- понад 10000 ЮОООО 100000
Максимальна висота гребл!, м
до 20 20-30 понад30
Дтстроепкий- НЭЗВЗ Г|ДрОВуЭЛй
Електростанци
Потужнкть, МВт
ГЕС-гйроелектростмф • до Ю
ф 10-500
ф ¡00 - 1000
в потЗ 1000
ТЕС- теплаелектросташуя Г^ ЕС - ядроакумулнтивна
. а,
ьодйни ичок
В спи
I
[ 1 Д*сп»
] СНвданиогобуту
_I ВНгчя
□
рмо»; Пдоаэоа'я Ррю* Прмчориомар'в РП(ККр14МУ
Рис. 2. Графiчний зв^ БД «Характеристики г'дровузл'в» сформований Г1С «Пдровузли УкраТни»
1нформащя, яка представляеться у модyлi атрибу-тивних даних, крiм даних кадастрiв, реестрiв i спосте-режень, також може об'еднувати оброблеш за ввдпо-вiдними методиками експертнi оцiнки та визначеш на '¿х основi шдекси, наприклад, iнтегральний показник небезпеки [5] та штегральний показник користi [6].
Слщ зазначити, що водосховища гiдровyзлiв харак-теризуються певною динамiкою та значно залежать вщ загального стану довюлля, що необхiдно враховувати при управлшш безпекою гiдровyзлiв.
При цьому таю характеристики водосховища, як змша рiвня та площi дзеркала, яюсть води та розвиток бiоти, можуть прямо впливати на можливосп використання водосховища для господарських i рекреацшних потреб. Оперативний збiр вiдповiдноï геопросторовоï iнформацiï про водосховища може бути оргашзова-ний на основi клiматичних сyпyтникiв типу MODIS i ресурсних супутниюв Landsat 8, ASTER, SPOT-6 та 7, Sentinel 1 та 2, що дозволяють з певною перюдичшстю забезпечувати оцiнкy стану водосховищ, особливо тих, що мають значну площу водного дзеркала.
Водосховища меншого розмiрy, а також окремi пд-роспоруди гiдровyзлiв можуть бути дослiдженi за допо-могою космiчних знiмкiв з високою роздiльною здатш-стю, наприклад: IKONOS, GeoEye 1, WorldView 3 та ш.
Натепер в УкраМ накопичено певний досвiд використання даних ДЗЗ для щлей агромошторингу, що може бути застосований i для гiдровyзлiв. Також iз сучасних методiв ДЗЗ можуть бути ефективно викори-станi данi лiдарноï зйомки, що дозволяють отримувати високоточш моделi рельефу територiй, зокрема i дна водосховища.
Даш ДЗЗ можуть бути ефективно використаш у складi Г1С для створення базовоï картографiчноï ос-нови, мониторингу динамiки водосховища та змш на прилеглих територiях, що впливають на водосховище, та зворотних процеив.
Аналтичний модуль виконуе функщю обробки шформацп, що мктиться у модyлi геоданих та модyлi атрибутивних даних з метою отримання географiчно прив'язаноï систематизованоï iнформацiï, оперативного картографування гiдровyзлiв i використання зга-даних даних у веб-сервшах та з метою паспортизацп. Модуль мiстить три основш блоки.
Блок тематичного картографування - за допомо-гою використання основних способiв картографiчного зображення вiзyалiзyе iнформацiю, що мiститься у модyлi геоданих i модyлi атрибутивних даних.
Блок Г1С-анал1зу складаеться з основних процедур геошформацшного аналiзy просторовоï та атри-бyтивноï iнформацiï. Здшснюе аналiз мшцеположен-ня, взаеморозташування, буферизацп, накладання шарiв, SQL-запитiв, створення представлень з та-блиць та ш.
Блок анал1зу ефективност1 ггдровузла мштить стандартизованi алгоритми обробки даних з метою оцшки ефективностi використання водних ресурав i потенцiалy водосховища, окремих пдроспоруд тощо.
Отримаш результати представляються у вигля-дi пiдсyмкових карт, графжв та звiтiв, що дозволяють вщслщковувати динамiкy вiдповiдних показни-кiв у територiальномy розрiзi та контролювати ефек-тивнiсть впровадження рiзних yправлiнських прог-рам тощо.
-0,000 Структура jaxoflis
I пов'язан h забезпеченняы еколопчного
I та ¡н^нерно-гехжчнотоможторингуу гал>э1 I повгя2ан1 j suliiL12печениям И'фск ï',1 их управлшня I та ' гл i у< : , :i 11 i,,v<; r;''ii !н№ споруд, природних pécypdeакваторий водосховищ! прилегли) до них теротор1и пов'язан! ¡зсоц<апьним нбе^печенням TâoxcpûHOKi npawy ranysj
I Г.боротъбою з торориэмоы тэ I оргашэованою зяочиншетю
ш
I As5| гювгяэач< fîpoîpo&KoioTa впровадженням новихтехнолопй та обпаднакня у ranysi
- назва гщроеуала
гюв'язан!зфорг^ванннмгромадсько|д/глни1азв'нзнамизгромадськ|стк>твшститутал1игромадяиськогосусп!Льстеа
Рис. 3. Графiчний 3BÎT БД «Заходи з запоб/гання факторам загроз природно-техногеннй безпец/'г'дровузл'в
УкраТни» сформований Г1С «Пдровузли Украши»
5. Функщональш можливост та сфера практичного застосування Г1С «Гщровузли Украши»
Запропонована Г1С дозволяе створювати:
- аналгтичш та комплекст карти, що характеризуют обсяг та ефективнiсть використання окремих видiв ресурсiв;
- синтетичт карти, на яких представлено подГл прилеглих до гвдровузла територiй за рiзними видами потенцiалiв природокористування та Тх типiзацiю за показниками господарськоТ ефективностi;
- прогнозт та рекомендацшш карти, що дозво-ляють: прогнозувати змшу в обсягах, структурi та ефективност використання гiдровузла; планувати та корегувати регюнальш та нацiональнi програми ре-сурсозбереження тощо;
- оперативш карти, що дозволяють швидко от-римувати рiзного роду аналiтичну багатоварiантну iнформацiю для вирiшення управлiнських завдань рiзного спрямування;
- карти динамжи, що дозволяють вщслщковувати змiну процеав у динамiцi для вiзуалiзацii даних, одер-жаних шляхом здiйснення периодичного монiторингу гiдровузлiв.
Створення веб-сервiсiв i паспортизацiя гiдровузлiв е перспективним напрямом публжацп даних в 1нтернет для залучення широкоТ громадськостi та фахiвцiв до про-цесу оцiнки та аналiзу ефективностi природокористування при експлуатацп цих природно-техногенних об'ектiв.
Програмний продукт Г1С «Пдровузли Украши» було розроблено ввдповвдно до запропонованоТ струк-тури геоiнформацiйноi системи iз використанням баз геопросторових та непросторових даних, що мГстять показники функщонування 18 найбшьших гiдровузлiв Украши. В якост програмного забезпечення було вико-ристано базове геошформацшне забезпечення ArcGIS та базу даних PostgresSQL. На мовi програмування Pyton було розроблено додатковi модулi, що вiдповiдають за автоматизащю роботи та алгоритми аналiзу даних.
У подальшому плануеться продовжити наповнен-ня баз даних запропонованоТ Г1С iнформацiею про iншi гiдровузли Украши. У прикладi реалiзацii мож-ливостей запропонованоТ Г1С «Пдровузли Украши», як зразок результатГв обробки даних було створено Г1С-досье для 18 найбшьших гiдровузлiв Украши на основi розробленого веб-додатку, що поеднуе паспор-тизащю параметрiв гiдровузлiв з тематичними ге-опросторовими даними, космiчними, топографiчними, фото та вiдеоматерiалами. Веб-додаток реалiзовано на основi технологiй ArcGIS API for JavaScript 4.0 компа-нп ESRI, що передбачае можливГсть налаштування веб-сцен з Portal for ArcGIS або ArcGIS Online. По-еднання та управлшня даними з рГзних джерел на-дае можливостГ для нового штелектуального аналiзу iнформацii про пдровузли, коли управлiння цими об'ектами ввдбуваеться на основГ iнтеграцii рiзномасш-табних геопросторових i статистичних даних, що опи-сують функцiонування об'ектiв та Тх зв'язки з навко-лишнГм середовищем.
З точки зору оргашзацп даних Г1С-досье включае перелiк гГдровузлГв, який е основою для переходу до вГдповщного тематичного контенту, тематичш шари даних з полГгональним шаром водосховищ, лшшним шаром гГдроспоруд, що формують натрш фронти, та точковим шаром центродав водосховищ. Кожний шар даних ввдображаеться на вГдповГдному масштабному рГвнГ. Базовою основою для даних служить покрит-тя космГчними знiмками територii Украши. Кожний вузол мГстить перелiк статистичних характеристик, що описують його параметри та дГяльшсть (рис. 4, 5). Г1С-досье може розширюватися за результатами що-рГчного або щоквартального обстеження гГдровузлГв i навколишнього середовища.
Г1С «Пдровузли Украши» розроблена на базГ ана-лГтичних та розрахункових даних, отриманих в про-цесГ роботи над системним аналГзом проблем природ-но-техногенноТ безпеки 18 найбГльших гГдровузлГв Украши [5, 6].
ПС «Гщровуэпи УнрнТни»
JL
Г|дровузпи
> f Ладижинський пдроеузол
"Л ладижинський Г1Дробузол розгишовании на рЫц! Паденний
• Буг побл изу м I с та Ладижин ВЫницько! облает!. Ос нонне
• призначення водосхооища ГВ - энергетика. До складу ГВ
• входить мала пригреблева ГЕС, На узбережиа водосховища
• знаходиться Ладижинська ТЕС (власник ПАТ «ДТЕК
• Эвхйемергоа), що використовуе водосховищо гв якставок-
• охолоджувач.
Теккгчш та iMuii иарзктерис7*ки"
Роапжхушкю! характеристики -
Рис. 4. Зжмок робочого екрану Г1С «Пдровузли УкраТни»
ПС «Гщроеузли УкраГни» Пдровузли
Ладижинський гщроеузол
Ладижмнський гщроаузол розгашований на р1чц1 ГНеденний Буг поблиэу Micra Ладижин Вшницько! область Основке лризначення еодосховища ГВ - енергетика, До складу ГВ входить мала пригреблева ГЕС. На узбережж! водосховища знаходктъся Ладижинська ТЕС (власник ПАТ «ДТЕК Захщенерго»), що эикористовуе водосховище ГВяк ставок-охолоджувач.
Твхм<чм1 та кнш» характеристики*
Розракумков< характеристики *
Е Map с1э» С OpenStreel Мэр contntmtors. CC SV SA | EOThsw GeogfsphicS. CNES/AlrbLIS DS
Рис. 5. Зшмок робочого екрану Г1С «Пдровузли Украши»
3i6paHa iнформацiя з прив'язкою до геопросторових даних була систематизована в Г1С i може бути викори-стана для паспортизацii вказаних об'екпв в т.ч. з метою створення загальнодержавного кадастру гiдровузлiв. При цьому запропонований шструментарш Г1С у поед-наннi зi системно-аналiтичними процедурами дозволяе контролювати та корегувати мшцев^ регiональнi та загальнодержавнi програми розвитку територш, ввд-слiдковувати новi тенденцп за максимальноi еконо-мii управлшських ресурсiв. У подальшому плануеться продовжити роботу над поступовим наповненням баз даних розробленоi Г1С для iнших гiдровузлiв Украiни та робота над on-line вераею ресурсу. Система може легко масштабуватися для вiдповiдного рiвня територiаль-ного управлiння. У системi реалiзовано комплексний системний пiдхiд до опису та аналiзу проблематики гiдровузлiв. Це передбачае врахування внутрiшнiх i зовнiшнiх факторiв, що впливають на функщонування гiдровузлiв та ефективнiсть 'х використання. Усi блоки Г1С пов'язаш мiж собою прямими та зворотними зв'яз-ками, що надае можлившть для корегування прийнятих за допомогою системи рiшень. Система корисна в мiжвi-домчий координацii роботи мiж мiсцевими органами влади, управлiнням гвдротехшчних споруд та органiв охорони довюлля. Також Г1С може використовуватися оргашзащями для задач планування та створення стра-тегiй розвитку територii.
6. Висновки
Створено прикладний програмний продукт Г1С «Пдровузли Украши» призначений для формування вщповщних досье гiдровузлiв Украши. При цьому:
1. Запропонована структура Г1С включае бази геопросторових i непросторових даних, що поеднуються
та вiзуалiзуються на основi единого геошформацшно-го простору, який Грунтуеться на спiльному викорис-таннi картографiчних й аерокосмiчних даних, ство-рених в единш системi координат. Г1С мiстить три взаемопов'язанi модулi: модуль геоданих, аналиичний модуль та модуль атрибутивних даних. Г1С реалiзо-вано на основi хмарних технологiй з використанням веб-штерфейсу, спроектованого на основi технологiй HTML5, та Java Scripts. В якост базових картографiч-них даних використовуються покриття космiчними зшмками LANDSAT 8 та SPOT-6.
2. Представлена геошформацшна система дозволяе накопичувати, поеднувати, обробляти та вiзуалiзу-вати масиви даних, необхщних для швентаризацп, систематизацii, аналiзу та монiторингу стану функщонування (експлуатацп) гiдровузлiв, ощнювання параметрiв, факторiв та умов експлуатацп кожного пдровузла як складноi природно-техногенноi системи.
3. Розроблений програмний продукт, що реалiзуе запропоновану Г1С, дозволяе здшснювати геошфор-мацiйне моделювання основних шфраструктурних об'ектiв, споруд тощо; формувати просторовi та атри-бутивнi запити. Г1С «Гiдровузли Украши» може бути штегрованою з рiзними прикладними сервисами та додатками призначеними для надання шформацп широким колам громадськосп для наукових, освiтнiх та шших потреб.
4. Запропонована Г1С дозволяе здшснювати ощнку ефективностi та потенцшних загроз функщонуван-ня гiдровузлiв i може бути використана як елементу контролю за безпекою гiдроспоруд для прийняття управлшських ршень пiд час створення, ввдпрацюван-ня та контролю за виконанням регюнальних i загаль-нодержавних програм рацiонального використання природних ресурив, а також засобом для тематичного картографування.
^riepaTypa
1. Hoeg, K. New dam safety legislation and the use of risk analysis [Text] / K. Hoeg // International Journal on Hydropower and Dams. - 1998. - Vol. 5. - P. 85-88.
2. Яцик, А. В. Еколопчна безпека в Укршш [Текст] / А. В. Яцик. - К.: Генеза, 2001. - 216 с.
3. Гребшь, В. В. Водний фонд Украши: штучш водойми - водосховища i ставки [Текст]: довщник / В. В. Гребшь, В. К. Хшьчев-ський, В. А. Старук. - К.: 1нтер-Прес ЛТД, 2014. - 164 с.
4. Про затвердження Методики щентифшацп потенцшно небезпечних об'екпв [Електронний ресурс]: Наказ Мшютерства Украши з питань надзвичайних ситуацш та у справах захисту населення вщ наслiдкiв Чорнобильсько! катастрофи вщ 23.02.2006 № 98. - Режим доступу: http://zakon0.rada.gov.ua/laws/show/z0286-06
5. Бенатов, Д. Е. Системний анашз чиннигав природно-техногенно! безпеки найбiльших гiдровузлiв Украши [Текст] / Д. Е. Бе-натов // Схщно-бвропейський журнал передових технологш. - 2015. - Т. 5, № 10 (77). - С. 12-21. doi: 10.15587/17294061.2015.49270
6. Бенатов, Д. Е. Оцшка факторiв позитивного впливу гiдровузлiв Украши на навколишне середовище, промислову, сшьсько-господарську та сощальну сфери [Текст] / Д. Е. Бенатов // Схщно-бвропейський журнал передових технологш. - 2014. -Т. 3, № 8 (69). - С. 18-26. doi: 10.15587/1729-4061.2014.25171
7. Liang, C. A general model of watershed extraction and representation using globally optimal flow paths and up-slope contributing areas [Text] / C. Liang, D. S. MaCkay // International Journal of Geographical Information Science. - 2000. - Vol. 14, Issue 4. -P. 337-358. doi: 10.1080/13658810050024278
8. Khan, A. R. An analysis of the surface water resources and water delivery systems in the Indus Basin [Text]: Report R-93 / A. R. Khan. - Lahore, Pakistan: International Water Management Institute (IWMI), Pakistan National Program, 1999. - 66 p. doi: 10.3910/2009.530
9. Wang, Y. Analysis of the water volume, length, total area and inundated area of the Three Gorges Reservoir, China using the SRTM DEM data [Text] / Y. Wang, M. Liao, G. Sun, J. Gong // International Journal of Remote Sensing. - 2005. - Vol. 26, Issue 18. -P. 4001-4012. doi: 10.1080/01431160500176788
10. Ceylan, A. An Analysis of Bathymetric Changes in Sille Dam Reservoir Between 1984 and 2008 [Text] / A. Ceylan, O. S. Kirtiloglu, F. Sari, I. Ekizoglu // 10th International Multidisciplinary Scientific GeoConference - SGEM2010, June 20-26, 2010, Bulgaria. -2010. - Vol. 2. - P. 387-394.
11. Baban, S. M. J. Modelling Optimum Site for Locating Reservoirs in Tropical Environments [Text] / S. M. J. Baban, K. Wan-Yusof // Water Resources Management. - 2003. - Vol. 17, Issue 1. - P. 1-17. doi:10.1023/A:1023066705226
12. Schumann, A. H. Hydrological design of flood reservoirs by utilization of GIS and remote sensing [Text]: Proceedings of Rabat Symposium S3, April 1997 / A. H. Schumann, J. Geyer // Remote Sensing and Geographic Information Systems for Design and Operation of Water Resources Systems. - 1997. - Vol. 242. - P. 173-180.
13. Correia, F. N. Coupling GIS with Hydrologic and Hydraulic Flood Modeling [Text] / F. N. Correia, F. C. Rego, M. Da G. Saraiva, I. Ramos // Water Resources Management. - 1998. - Vol. 12, Issue 3. - P. 229-249.
14. Бобылев, А. В. К вопросу о межмуниципальном взаимодействии и территориальном устройстве при создании ГИС водных объектов [Текст] / А. В. Бобылев, Н. С. Рассказова // Интерэкспо Гео-Сибирь. - 2008. - Т. 1, № 2. - С. 23-54.
15. Мацкевич, И. К. Гидрологическая ГИС водохранилищ (на примере Камского каскада) [Текст]: аннотац. отчеты / И. К. Мац-кевич, В. Г. Калинин, С. В. Пьянков // Научно-практические итоги региональных конкурсов РФФИ-Урал в Пермском крае 2004-2006 гг. - Пермь: ПНЦ УрО РАН, 2007. - С. 289-292.
16. McKinney, D. C. Modeling Water Resources Management at the Basin Level: Review and Future Directions [Text] / D. C. McKinney, X. Cai, M. W. Rosegrant, C. Ringler, C. A. Scott // SWIM Paper 6. - Colombo, Srilanka: International Water Management Institute, 1999. - 60 p.
