CC BY
28
УДК 550.8.05
МАКЕТ ЭЛЕКТРОННОГО АТЛАСА ГЕОЛОГО-ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНОГЕННЫХ УСЛОВИЙ ТЕРРИТОРИИ Г. ИРКУТСКА
1 2 Л.И. Аузина , Г.С. Лоншаков
Иркутский государственный технический университет , 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Дано описание макета электронного атласа геолого-гидрогеологических и техногенных условий города Иркутска, созданного в ГИС-программе ArcView 3.2a. Макет может служить динамической, развивающейся информационно-аналитической базой для районирования территории г. Иркутска по степени устойчивости гидросферы в соответствии с комплексным показателем ее состояния.
Библиогр. 10 назв. Ил. 3.
Ключевые слова: электронный атлас; ГИС; устойчивость подземной гидросферы.
MODEL OF ELECTRONIC ATLAS OF GEOLOGICAL, HYDROGEOLOGICAL AND ANTHROPOGTENIC CONDITIONS OF IRKUTSK TERRITORY
L.I. Auzuna, G.S. Lonshakov
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
Authors create the electronic atlas of geological, hydrogeological and anthropogenic conditions of Irkutsk territory using the ArcView 3.2a. As a dynamic and developing data-analysis system it will be used for zoning of city territory stability according to the complex index of hydrosphere state.
10 sources. 3 figures.
Key words: electronic atlas; geoinformation system; ground hydrosphere stability; data-analysis system.
Современные технологии открывают новые пути в решении прикладных задач в области природопользования, в том числе - анализа и контроля состояния природно-техногенных систем. Решение большинства подобных вопросов всегда основано на комплексном анализе большого объема разнородной геологической информации и невозможно без качественной информационной базы.
В роли информационного обеспечения при решении геологических задач все чаще выступают электронные атласы, которые представляют собой послойно отображающуюся картографическую модель местности с возможностью интерактивного взаимодействия с пользователем и анализа исходной информации с помощью математического
моделирования для разработки комплексных характеристик исследуемых площадей.
В настоящее время использование методов математического моделирования в большинстве нормативных документов, регламентирующих гидродинамические расчеты, рассматривается как необходимое и обязательное условие при количественных оценках процессов геофильтрации в сложных и очень сложных геолого-гидрогеологических условиях. В данном случае комплексная оценка устойчивости природных и при-родно-техногенных систем базируется на многоуровневой и многофункциональной информационно-аналитической системе - электронном атласе геолого-гидрогеологических и техногенных условий территории г. Иркутска.
:Аузина Лариса Ивановна, кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры прикладной геологии, тел./факс: (3952) 405108, e-mail: auzina@irk.ru
Auzina Larisa, Ph.D., Associate Professor of the Department of Applied Geology, tel.: (3952) 405108, e-mail: auzina@istu.edu
2Лоншаков Григорий Сергеевич, студент, тел./факс: (3952) 405108, e-mail: rgm-10-1@mail.ru Lonshakov Grigorii, student, tel.: (3952 )405108, e-mail: rgm-10-1@mail.ru
Разработка геологических и гидрогеологических атласов городов СССР началась ещё в 1930-х годах. Первым из опубликованных был геологический атлас г. Москвы (1935 г.). Создание атласов отдельных территорий в электронном виде получает все большее распространение. Наиболее крупные работы -это атлас Северо-Востока России (акад. Симаков К.В., чл. - корр. Черешнев и др., 2005), электронные атласы Москвы (ООО «Тематические медиа») и ряда других городов России и зарубежья, а также уникальный в своем роде атлас инженерных коммуникаций Санкт-Петербурга («ЛенЭнерго») [1, 2, 3]. Созданы геологические атласы локального и регионального уровней, в том числе геолого-промышленный атлас Канско-Ачинского угольного бассейна (Красноярск, изд-во «Универсал», 2001), геологический атлас г. Москва (ГУП Мосгор-геотрест, НПП «Георесурс», 2009), геологический атлас г. Санкт-Петербург (ФГУП «ВСЕГЕИ», ГГУП СФ «Мине-
рал», 2009), историко-географический атлас г. Иркутска (ФГУП «ВостСи-бАГП, 2011) [4, 5, 6, 7] и др.
Комплексной работы природно-техногенного характера по территории г. Иркутска нет, в связи с чем начата разработка электронного атласа геолого-гидрогеологических и техногенных условий территории Иркутска, который представляет собой качественно новый источник современной информации о различных компонентах геологической среды города и действующих в её пределах техногенных нагрузках (рис.1).
Главным отличием разрабатываемого атласа от существующих аналогов является то, что наряду с картографическим материалом в атласе в электронном виде отражена и доступная для статистической обработки информация по более чем 2500 точкам наблюдения, в том числе - буровым скважинам, колодцам, шурфам, канавам, пройденным на территории города за период с 1989 по 2011 год. На основе многослойной
Модели карт природных условий
Модели карт техногенных условий
Рис. 1. Принципиальная модель ИАС «Электронный атлас»
информационно-аналитической системы возможны комплексная оценка устойчивости гидросферы территории с учетом различных техногенных нагрузок и количественная характеристика их защищенности (см. рис.1).
По мере накопления информации исходная база данных должна пополняться, на основании чего будут уточняться картографические модели, а также расчетные характеристики устойчивости отдельных компонентов геологической среды.
Такая многоплановая работа наиболее реально и эффективно может быть реализована в современной ГИС-оболочке.
ГИС - геоинформационные системы - предназначены для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах. ГИС - это интегрированные в единой информационной среде электронные пространственно-ориентированные изображения (карты, схемы, планы и т.п.) и базы данных (БД). В качестве БД могут использоваться таблицы, паспорта, иллюстрации, фото- и видеоматериалы и т.п. Такого рода интеграция значительно расширяет возможности системы и позволяет упростить аналитические работы с ко-ординатно-привязанной информацией.
Одна из наиболее популярных на сегодняшний день ГИС - это ArcView, являющаяся программным продуктом американской компании ESRI -Environmental Systems Research Institute, т.е. Института Исследования Систем Окружающей Среды. ArcView появился в 1993 г. как дополнение к системе ArcInfo для целей массового использования. ArcView дает возможность быстро создавать внешнюю базу пространственных данных: карты, схемы и другой графический материал в виде векторных моделей, публиковать их и использовать в настольных приложениях. Этот программный комплекс имеет удобный для пользователя интерфейс,
высокую разрешающую способность и наиболее удобен с точки зрения работы с атрибутивной (внутренней) базой данных, где она представлена в виде простых электронных таблиц. Он имеет возможность осуществлять экспорт-импорт файлов как стандартных форматов (TIFF, WMF, BMP, PICT, EPS, JPEG), так и картографических данных из шейп-файлов (ARC/INFO, PC ARC/INFO, ArcCAD, AutoCAD (DXF, DWG), Intergraph (DGN); в нем возможно редактировать электронные карты и выполнять статистическую обработку данных. Программный комплекс позволяет выводить на экран различную частную информацию по точкам наблюдения в виде отдельных слоев, наложенных на единую топографическую основу.
Основные возможности ArcView можно сформулировать следующим образом:
- хранение большого объема информации в виде внешних и внутренних БД: качественно-количественные данные по точкам наблюдения, растровые карты, таблицы, диаграммы и пр.
- осуществление сложного анализа координатно-привязанной информации и моделирования;
- использование инструментов наложения данных, оценки близости объектов по отдельным параметрам, анализа поверхностей, обработки растровых изображений, их векторизации и генерализации;
- публикация и конвертирование данных в другие форматы;
- создание карт, интерактивно взаимодействующих с данными через отчеты и диаграммы, печать и встраивание оформленных карт в другие документы, и многое другое.
Таким образом, в качестве электронной оболочки атласа была использована ГИС программа Arc View 3.2a, которая предоставляет широкие возможности для отображения, изучения, выполнения запросов и анализа пространственных данных.
Разрабатываемый атлас предназначен для использования и реализации планов по развитию города, в том числе - в рамках программы социально-экономического развития г. Иркутска на срок до 2020 г., основанных на принципах рационального использования подземного пространства и природных ресурсов [7]. Его применение также целесообразно для оценки инженерно-геологических и эколого-геологических рисков, обеспечения информационной основы проектов различного назначения и применения в образовательных целях.
В атлас вошли сведения как природного, так и техногенного характеров, привязанные к топографической основе: геолого-тектоническое строение, геоморфологические, ландшафтные, гидрогеологические и инженерно-геологические характеристики территории Иркутска, развитие современных геодинамических процессов, план застройки города, схемы подземных коммуникации различного назначения и т.д. Благодаря возможностям используемой ГИС на картографической основе можно отобразить данные из внутренней базы в виде таблицы атрибутов, например, расположение точек наблюдения с показателями макрокомпонентного состава подземных вод (рис.2). При этом соблюдается иерархический порядок описываемых территориальных единиц (рис.3).
Макет базируется на ранее разработанном Аузиной Л.И. и Миромано-вым А.В. геоинформационном проекте «Hydrostate» [9], который включает в себя большой объем исходной информации, скомпонованный в виде баз данных в формате, доступном для работы в ГИС ArcView.
Внутренняя БД включает 2500 точек наблюдения, охарактеризованных по 52 признакам.
Внешняя БД, состоящая преимущественно из картографического комплекса, в настоящее время включает:
-геологическую карту масштаба 1: 50 000 (Агеева Л.С., Алексеев Н.А.,
Будь Т.Д., Наумов В.Ц., Пермяков С.А., Рыбченко А.А., 2011);
-гидрогеологическую карту города Иркутска и прилегающих территорий масштаба 1: 50 000 (Сироткин Г.Г., 1964);
-карту тектонических нарушений масштаба 1: 25 000 (Лобацкая Р.М., ИрГТУ, 1998);
-геоморфологическую карту масштаба 1: 30 000 (Кононов Е.Е., ИрГТУ, 1993);
-карту опасности экзогенных геологических процессов (Рыбченко А.В., ИЗК СО РАН, 2009);
-инженерно-геодинамические карты, отражающие развитие суффозион-но-просадочного, эрозионного, гравитационных процессов, развитие подтопления (Рыбченко А.В., ИЗК СО РАН, 2009);
-генеральный план развития города Иркутска (ОАО «ИркутскГраждан-Проект», 2003);
-схемы-врезки масштаба 1:10 000 (по данным МУП «Водоканал» г.Иркутска, 1998);
-схемы районирования центральной части г. Иркутска по плотности сетей водопровода горячего и холодного водоснабжения;
-схемы районирования центральной части г. Иркутска по плотности сетей бытовой и ливневой канализации (Аузина Л.И., Пеллинен В.А., Щербакова Ю.А., Щербина АН., НИ ИрГТУ, 2005-2011);
-схемы районирования центральной части г. Иркутска по уровню строительной нагрузки и плотности дорожного покрытия (Аузина Л.И., Пеллинен В.А., Щербакова Ю.А., Щербина АН., НИ ИрГТУ, 2005-2011). В перспективе планируется расширение атласа за счет дополнения БД информацией о составе атмосферного воздуха, почв и т.д.; картографического комплекса - картами ландшафтного районирования, интенсивности расчле- нен-ности рельефа, схемой микросейсмо-районирования и др.
ю
Информация об объекте
43hco3
еонзлл
1рнутси" ICCCUkup
Очистить
Очистить все
о. CuOupcxiii
г рис т. Су ль« ар
огарцнп J
ЦПКм О ч
ImageWarp 2.0
шиши и щ
Ш ШЮИ1 а
ш шешшш
1 ОСТ П
Зсездсиш
1*1 но я
(• Automatic Manual
У Ю >^НОШ0ГО J
■úmi_
Viewl
AG с опю п мая от мелг ка
Глубина до УПВ
Уровень подземных вод
Превышения нэд главной <
Глубина вы работ о к
Абсолют ная от мет ка .dfof
«оopa. Y.dbf
Kb орд. X.dbf
Тип_в tapa бот OK.dbf
Не я с мог о генезиса ф Скважина □ Шурф ^ Подвал
КЬлодеи, t р. Ангара
Водопровод ® Яма
Подполье
Т
[Т| Шурф о-с к в ажин а We ясного генезиса Хи мия_ма Kpo.dbf
I I 40'Jt
Ц 41т g ■ 12п ah
ю п п н S a
О S о»
п К о -1
о о н
to rt ü rt
О rt К
а
% к
о
и>
п §
п
hd
>
И И
£
ю о
Рис. 2. Карта центральной части г. Иркутска с информацией о макрокомпонентом составе подземных вод из БД (растровая подложка - схема г.Иркутска из историко-географического атласа города [7])
Рис. 3. Таксономические уровни электронных моделей: промзона в долине р.Ангара, 2 - территория г. Иркутска, 3 - центральная часть г. Иркутска
Благодаря своей электронной оболочке атлас геолого-гидрогеологических условий может быть использован с целью уточнения комплексного показателя устойчивости геологической среды (КПГ) [10] и районирования территории по степени устойчивости в соответствии с этим показателем (см. рис.1). Многослойный атлас позволяет производить оценку КПГ в любой точке города в зависимости от поставленных целей, таких как освоение наземного и подземного пространства, дорожного строительства и т.д. По мере расширения внешней и дополнения внутренней БД будут корректироваться КПГ и карта геоэкологического районирования, т.е. атлас представляет собой «живую», развивающуюся модель.
Разрабатываемая методика оценки устойчивости гидросферы носит универсальный характер и может использоваться для решения широкого спектра задач: геоэкологического картографирования и районирования; при создании гидро- и литомониторинга, кадастровых и других информационных систем; для строительного проектирования; создания информационно-правовой базы развития и управления урбанизированными территориями и оценки их устойчивого состояния; изучения загрязнения ПВ при оценке, поисках и эксплуатации месторождений углеводородного сырья и твердых полезных ископаемых, работе предприятий нефтегазового комплекса.
Библиографический список
1. «Электронный атлас Северо-Востока России», http://atlas.magis.ru
2. «Электронный атлас Москвы», http://eatlas.mos.ru/
3. Электронный атлас всех инженерных коммуникаций Санкт-Петербурга,
http://www.gisa.ru/68677.html
4. «Геологический атлас Москвы», http://www.georesurs.su
5. «Геологический атлас города Санкт-Петербурга», http://www.sc-mineral.ru
6. Геолого-промышленный атлас Канско-Ачинского угольного бассейна. Красноярск: Изд-во «Универс», 2001. 120 с.
7. Историко-географический атлас «Иркутск. 350 лет». ФГУП «ВостСи-бАГП», 2011. 58 с.
8. Программа социально-экономического развития г. Иркутска на срок до 2020 года» http://www.admirkutsk.ru
9. Аузина Л.И., Мироманов А.В. Принципы разработки геоинформационного проекта «Hydrostate» // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2004. №1. C. 33-38.
10. Аузина Л.И. Комплексный показатель как основа оценки устойчивости подземной гидросферы // Город: прошлое, настоящие, будущие: сборник научных трудов «Проблемы развития и управления на пороге III тысячелетия.
Иркутск, 2000. С. 154-158.
Рецензент кандидат геолого-минералогических наук, доцент Иркутского государственного технического университета А.В. Мироманов
