CC BY
27
Доклады БГУИР
Doklady BGUIR
2017, № 7 (109) 2017, No. 7 (109)
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
УДК 004.9:504.064.2.001.18
МЕТОД КОНЕЧНЫХ ПРЕДИКАТОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ
О М. БАКУНОВА, О Н. ОБРАЗЦОВА
Институт информационных технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, Республика Беларусь
Поступила в редакцию 12 октября 2017
Аннотация. В статье предложен метод комплексной оценки антропогенной нагрузки на территориальные единицы. Частные показатели, положенные в основу комплексной оценки, соответствуют Руководству по подготовке оценочных докладов по охране окружающей среды, основанных на применении экологических показателей в странах Восточной Европы (ЕСЕ/СЕР/140) [1]. На основе обработки этих данных в соответствии с методом конечных предикатов получен комплексный показатель, который характеризует степень загрязненности окружающей среды на конкретной территории, а также комфортность проживания на указанной территории.
Ключевые слова: оценка антропогенной нагрузки, метод конечных предикатов, комплексный показатель загрязненности окружающей среды.
Abstract. The method of complex assessment of anthropogenic effect on the territory units is suggested. Particular indications taken as the basic of complex assessment correspond to the «Environmental Indicators and Indicators-based Assessment Reports - Eastern Europe, Caucasus and Central Asia» (ECE/CEP/140) [1]. On the basis of these data complex indicator is obtained in accord with the method of finite predicates. This indicator characterizes the contamination level of the environment on particular area as well as comfort of living in the area.
Keywords: anthropogenic effect assessment, method of finite predicates, complex indicator of environmental contamination.
Doklady BGUIR. 2017, Vol. 109, No. 7, pp. 93-96
Finite predicates method for assessment of anthropogenic effect
O.M. Bakunova, V.M. Abraztsova
Введение
В настоящее время в связи с ростом численности населения, расширением промышленности, увеличением выбросов в окружающую среду возрастает актуальность оценки антропогенной нагрузки. Факторы антропогенного воздействия на окружающую среду и экологического риска тесно связаны между собой. С возрастанием антропогенного воздействия вероятность наступления события, имеющего неблагоприятные последствия для природной среды, - экологического риска - также увеличивается [2]. Данные об уровнях вредных и опасных факторов являются важными как для оценки уровня загрязнения окружающей среды, так и для оценки риска заболеваемости и смертности населения.
Как признание значимости перечисленных угроз, была принята международная Конвенция о доступе к информации, участии общественности в процессе принятия решений и доступе к правосудию по вопросам, касающимся окружающей среды (Орхусская конвенция) [3]. Среди целей этой конвенции называются способствование экологическому
просвещению и повышению уровня информированности общественности о проблемах окружающей среды. В частности, Орхусская конвенция предполагает активное информирование общественности посредством Интернета, публикаций отчетов о состоянии окружающей среды. В связи с вышеизложенным актуальны проблемы разработки метода обработки разнородных экологических показателей, приведения их к единой форме представления и создания систем мониторинга и прогнозирования состояния окружающей среды.
В настоящее время существует ряд методов оценки частных показателей загрязнения окружающей среды, например, оценка выбросов вредных веществ в атмосферу или водную среду [4], либо производится оценка состояния отдельно для воздушной, водной среды, почвенного покрова [5], или приводятся комплексные оценки, однако, по ограниченному числу факторов [6, 7].
В данной работе предлагается использовать для оценки антропогенного состояния показатели, изложенные в Руководстве по подготовке оценочных докладов по охране окружающей среды, основанных на применении экологических показателей в странах Восточной Европы (ЕСЕ/СЕР/140) [1]. Для комплексной оценки состояния окружающей среды вводится комплексный показатель «уровень комфортности проживания».
Построение модели
В предлагаемой модели для оценки антропогенной нагрузки данные структурируются по району, источнику загрязнения, загрязнителю, среде.
Каждый из признаков представлен группой характерных для него компонентов. Так, для признака «Среда» в модели выделяются 3 компонента: загрязнение атмосферы, загрязнение водных ресурсов, загрязнение почвенного покрова. Источниками загрязнения являются промышленные и транспортные предприятия, действующие на определенной территории города Минска. Составляющие в группах компонентов являются разнородными данными, имеющими разную размерность.
Проблему приведения множества разнородных показателей к единому виду решает применение метода конечных предикатов. При исследовании множества объектов, каждый из которых можно формально отождествить с некоторым набором двоичных признаков, т. е. с точкой булева пространства, эффективно применяется аппарат булевой алгебры, а точнее, теория дизъюнктивных нормальных форм булевых функций. Путем обобщения понятий и методов этой теории аппарат был распространен на случай, когда объекты представляются точками в пространстве многозначных переменных, что существенно расширяет область его применения. Метод конечных предикатов предлагает единообразный способ представления данных как системы закономерностей в форме секционированной булевой матрицы дизъюнктов, индуктивный способ ее получения, алгоритмы ее эквивалентных преобразований и дедуктивный метод распознавания на основе матрицы дизъюнктов и частичной информации о рассматриваемом объекте.
Для признака «Источник загрязнения» значимость того или иного источника загрязнения вносится в матрицу предикатов как «0», если выбранный источник не вносит вклад по данному загрязнителю, или «1», если выбранный источник вносит существенный вклад по данному загрязнителю и т. д. На рис. 1 приведен пример секционированной булевой матрицы, представляющей собой выборку по 3 признакам: «Район», «Источник загрязнения» и «Среда».
точка наблюдения 1 точка наблюдения 2
точка наблюдения N
Рис. 1. Секционированная булева матрица, выборка по 3 признакам
О -
00010.000.0101 01101.010.1000
[О 0111. 001. 001 1. воздух вода почва
Результаты и обсуждение
В результате моделирования получен метод расчета уровня комфортности проживания, позволяющий учесть загрязнение атмосферы, загрязнение водных ресурсов, загрязнение почвенного покрова различными веществами и из различных источников, предложен способ визуализации расчетных данных. Модель апробирована на наборах данных, приведенных в отчетах Национальной системы мониторинга окружающей среды Республики Беларусь, и в результате получены расчетные значения уровня комфортности проживания для всех территориальных единиц на определенный период времени и соответствующие карты комфортности проживания.
Заключение
В статье представлен метод комплексной оценки антропогенной нагрузки на территориальные единицы на примере Республики Беларусь, позволяющий учесть загрязнение атмосферы, загрязнение водных ресурсов, загрязнение почвенного покрова различными веществами и из различных источников, основанный на методе конечных предикатов. Оценка антропогенной нагрузки по указанному методу позволяет решить проблему приведения множества разнородных экологических показателей к единому виду.
Список литературы
1. Экологические показатели и основанные на них оценочные доклады: Восточная Европа, Кавказ и Центральная Азия / 6-я конференция министров «Окружающая среда для Европы». Белград, Сербия, 10-12 октября 2007 г. 122 с.
2. Бакунова О.М., Рыбак В.А. Научно-методические принципы оценки антропогенного воздействия на окружающую среду: аналитический обзор // Природные ресурсы. 2012. № 1. С. 99-105.
3. Конвенция о доступе к информации, участии общественности в процессе принятия решений и доступе к правосудию по вопросам, касающимся окружающей среды (Орхусская конвенция). [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.conventions.ru/view_base.php?id=67. - Дата доступа: 23.01.2017.
4. ТКП 17.13-17-2014 (02120) Охрана окружающей среды и природопользование. Аналитический (лабораторный) контроль и мониторинг окружающей среды. Порядок отбора проб и определения гидробиологических показателей. Макрозообентос.
5. ТКП 17.13-10-2013 (02120) Охрана окружающей среды и природопользование. Аналитический контроль и мониторинг. Правила определения экологического (гидробиологического) статуса речных экосистем.
6. Методика геоэкологического анализа урбанизированных территорий и автоматизированный алгоритм расчета геоэкологической напряженности городской среды / А.Р. Шакирова [и др.] // Геоинформатика. 2008. № 2. С. 67-73.
7. Лис Л.С. Анализ экологического состояния территорий административных районов с использованием комплексных показателей // Природопользование. 2009. № 16. С. 157-164.
8. Национальная система мониторинга окружающей среды Республики Беларусь: результаты наблюдений, 2015 / Под общ. ред. М.А. Ересько. [Электронный ресурс]. Электрон. текстовые, граф. данные. Минск: «Бел НИЦ «Экология», 2016.
References
1. Jekologicheskie pokazateli i osnovannye na nih ocenochnye doklady: Vostochnaja Evropa, Kavkaz i Central'naja Azija / 6-ja konferencija ministrov «Okruzhajushhaja sreda dlja Evropy». Belgrad, Serbija, 1012 oktjabrja 2007 g. 122 s. (in Russ.)
2. Bakunova O.M., Rybak V.A. Nauchno-metodicheskie principy ocenki antropogennogo vozdejstvija na okruzhajushhuju sredu: analiticheskij obzor // Prirodnye resursy. 2012. № 1. S. 99-105. (in Russ.)
3. Konvencija o dostupe k informacii, uchastii obshhestvennosti v processe prinjatija reshenij i dostupe k pravosudiju po voprosam, kasajushhimsja okruzhajushhej sredy (Orhusskaja konvencija). [Electronic data]. - Access mode: http://www.conventions.ru/view_base.php?id=67. - Date of access: 23.01.2017.
4. TKP 17.13-17-2014 (02120) Ohrana okruzhajushhej sredy i prirodopol'zovanie. Analiticheskij (laboratornyj) kontrol' i monitoring okruzhajushhej sredy. Porjadok otbora prob i opredelenija gidrobiologicheskih pokazatelej. Makrozoobentos. (in Russ.)
5. TKP 17.13-10-2013 (02120) Ohrana okruzhajushhej sredy i prirodopol'zovanie. Analiticheskij kontrol' i monitoring. Pravila opredelenija jekologicheskogo (gidrobiologicheskogo) statusa rechnyh jekosistem. (in Russ.)
6. Metodika geojekologicheskogo analiza urbanizirovannyh territorij i avtomatizirovannyj algoritm rascheta geojekologicheskoj naprjazhennosti gorodskoj sredy / A.R. Shakirova [i dr.] // Geoinformatika. 2008. № 2. S. 67-73. (in Russ.)
7. Lis L.S. Analiz jekologicheskogo sostojanija territorij administrativnyh rajonov s ispol'zovaniem kompleksnyh pokazatelej // Prirodopol'zovanie. 2009. № 16. S. 157-164. (in Russ.)
8. Nacional'naja sistema monitoringa okruzhajushhej sredy Respubliki Belarus': rezul'taty nabljudenij, 2015 / Pod obsh. red. M.A. Eres'ko. [Jelektronnyj resurs]. Jelektron. tekstovye, graf. dannye. Minsk: «Bel NIC «Jekologija», 2016. (in Russ.)
Сведения об авторах
Бакунова О.М., старший преподаватель кафедры информационных систем и технологий Института информационных технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники.
Образцова О.Н., к.т.н., доцент, доцент кафедры микропроцессорных систем и сетей Института информационных технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники.
Information about the authors
Bakunova O.M., senior lecturer of information systems and technologies department of Information technologies institute of Belarusian state university of informatics and radioelectronics.
Abraztsova V.M., PhD, associate professor, associate professor of microprocessor systems and network department of Information technologies institute of Belarusian state university of informatics and radioelectronics.
Адрес для корреспонденции
220037, Республика Беларусь,
г. Минск, ул. Козлова, д. 28,
Институт информационных технологий
Белорусского государственного университета
информатики и радиоэлектроники
тел. +375-17-294-57-60;
e-mail: jeunesse@inbox.ru
Бакунова Оксана Михайловна
Address for correspondence
220037, Republic of Belarus, Minsk, Kozlova st, 28, Information technologies institute of Belarusian state university of informatics and radioelectronics tel. +375-17-294-57-60; e-mail: jeunesse@inbox.ru Bakunova Oksana Mihailovna
