Научная статья на тему 'МОНИТОРИНГ НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ МЕСТ СКОПЛЕНИЯ ОТХОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ'

МОНИТОРИНГ НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ МЕСТ СКОПЛЕНИЯ ОТХОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
139
28
Читать
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ / ОТХОДЫ / СВАЛКА / ОБНАРУЖЕНИЕ / КОСМИЧЕСКИЕ СНИМКИ / ЕКОЛОГіЧНА БЕЗПЕКА / ВіДХОДИ / ЗВАЛИЩЕ / ВИЯВЛЕННЯ / КОСМіЧНі ЗНіМКИ / ECOLOGICAL SAFETY / WASTE DUMPS / DETECTION / SATELLITE IMAGES

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Вамболь В. В., Шмандий В. М., Крета Д. Л.

В статье анализируется возможность использования широкодоступных данных дистанционного зондирования Земли и ГИСтехнологий для выявления несанкционированных мест скопления отходов, анализа их развития и построения рациональных форм управления экологической безопасностью. Результаты показывают, что проблема, связанная с отсутствием методов идентификации элементов, являющихся источниками формирования экологической опасности, еще существует.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотр
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Monitoring of unauthorized places of waste accumulation using satellite imagery

This paper discusses the monitoring of unauthorized places of waste accumulation as sources of environmental hazards. The main purpose of the study is to analyze the possibility of using widely available remote sensing data and GIS technologies for the rapid detection of these places, the analysis of their development and the construction of rational forms of environmental safety management. The article discussed the currently existing methods of decryption of satellite images and their use by others to solve similar environmental problems. Universal classification image does not reveal places of waste accumulation and to determine the degree of danger to the required accuracy. To select the area of waste accumulation in the image and determine its area requires the introduction of additional parameters. The research results show that the problem with the lack of methods for identifying elements that are the sources of formation of ecological danger still exist with the presence of methods and models for detecting waste dumps and tracking the dynamics of its distribution.

Текст научной работы на тему «МОНИТОРИНГ НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ МЕСТ СКОПЛЕНИЯ ОТХОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ»

фронту одиночного iмпульсу буде зростати, перiодичний ж сигнал буде передаватися одшею гармонiкою. При птах = Щ(2 ■ Щ вихвдне зображення перiодичних штрихiв буде мштити двi гармонiки.

Таким чином, для максимально! частоти передаван-ня , яка ототожнюеться з роздшьною здатнiстю, мож-на запропонувати таю ощночш значення: < 1/Ь для систем з нормальною яюстю зображення i < 3/(2 ■ Щ для систем, де потрiбна тдвищена якiсть зображення.

Лггература

1. Дмитрук, Ж. В. Точшсть вщтворення шформаци растровими пристроями виводу [Текст] / Ж. В. Дмитрук, О. В. Ющик, Н. А. Пац // Наутт записки УАД. — Льв1в, 2003. — Вип. 6. — С. 93-95.

2. Ющик, О. В. Ощнка точност вщтворення текстово! шфор-маци в системах «комп'ютер-друкарська форма» [Текст]: тези доповщей / О. В. Ющик // Зв1тна науково-техшчна конференщя викладач1в, наукових сшвробгтнигав I асшранлв за 1996 рк. — Льв1в, 1997. — Вип. 3.

3. Антипин, М. В. Интегральная оценка качества телевизионного изображения [Текст] / М. В. Антипин. — Л.: Наука, 1970. — 154 с.

4.

5.

6.

7.

8.

9. Прусс, П. Х. О методах оценки фотографических пленок для микрофильмирования [Текст] / П. Х. Прусс // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. — 1970. — Т. 15, № 5. — С. 321-328.

10. Гудмен, Дж. Введение в Фурье-оптику [Текст] / Дж. Гудмен; пер. с англ. под ред. Г. И. Косоурова. — М.: Мир, 1970. — 364 с.

ОЦЕНИВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ИЗОбРАЖЕНИЙ РАСТРОВЫМИ СКАНИРУЮЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ ВЫВОДА

Любое превращение изображения приводит к его искажению. Поэтому любая система его воспроизведения, обеспечивая минимальные искажения, должна давать в каждом звене преобразование изображения необходимого качества. При этом возникает вопрос, каким должно быть изображение, которое представляется человеку, чтобы оно оценивалось им как качественное?

Ключевые слова: изображение, растровые сканирующие устройства выведения, пространственная частота, индекс качества, сигнал.

Гавриш Богдана Muxa^ieHa, кандидат техшчних наук, старший викладач, кафедра технологи додрукарських процеыв, Ук-рагнська академ1я друкарства, Львiв, Украта, e-mail: dana.havrysh@gmail.com.

Ющик Олег Володимирович, кандидат техтчних наук, доцент, кафедра технологи додрукарських процеЫв, Украгнська

О'Нейл, Э. Введение в статистическую оптику [Текст] / Э. О'Нейл; пер. с англ. под ред. П. Ф. Паршина. — М.: Мир, 1968. — 256 с.

Gniadek, K. Optyczne przetwarzanie informacji [Text] / K. Gniadek. — PWN, Warszawa, 1992. — 435 р. Техника систем индикации [Текст] / пер. с англ. А. Н. Ше-манина; под ред. Н. И. Иванова. — М.: Мир, 1970. — 520 с. Ломов, Б. Ф. Человек и техника [Текст] / Б. Ф. Ломов. — М.: Советское радио, 1960. — 562 с.

McCamy, C. S. On the Information in a Microphotograph [Text] / C. S. McCamy // Applied Optics. — 1965. — Vol. 4, № 4. — P. 405-411. doi:10.1364/ao.4.000405

академ1я друкарства, Львiв, Украта.

Гаврыш Богдана Михайловна, кандидат технических наук, старший преподаватель, кафедра технологии допечатных процессов, Украинская академия печати, Львов, Украина. Ющик Олег Владимирович, кандидат технических наук, доцент, кафедра технологии допечатных процессов, Украинская академия печати, Львов, Украина.

Havrysh Bogdana, Ukrainian Academy of Printing, Lviv, Ukraine, e-mail: dana.havrysh@gmail.com.

Yushchyk Oleh, Ukrainian Academy of Printing, Lviv, Ukraine

УДК 628.477 : 519.876.5 001: 10.15587/2312-8372.2015.51182

МОНИТОРИНГ НЕСАНКЦИОНИРОВАННЫХ МЕСТ СКОПЛЕНИЯ ОТХОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ

В статье анализируется возможность использования широкодоступных данных дистанционного зондирования Земли и ГИС-технологий для выявления несанкционированных мест скопления отходов, анализа их развития и построения рациональных форм управления экологической безопасностью. Результаты показывают, что проблема, связанная с отсутствием методов идентификации элементов, являющихся источниками формирования экологической опасности, еще существует.

Ключевые слова: экологическая безопасность, отходы, свалка, обнаружение, космические снимки.

Вамболь В. В., Шмандий В. М., Крета Д. Л.

1. Введение

На сегодняшний день в Украине остро стоит проблема несанкционированых полигонов и свалок различных видов отходов. Одной из причин появления экологически опасных отходов является научно-технический прогресс в создании новых видов материалов. В соответствии с законом Украины «Об отходах» опасные отходы характеризуются как такие, которые имеют физические,

химические, биологические или другие опасные свойства, создающие или могущие создать значительную опасность для окружающей природной среды и здоровья человека и требующие специальных методов и средств обращения с ними. В составе твердых бытовых отходов нередко встречаются опасные отходы. Заброшенные, неправильно спроектированные и неуправляемые свалки отходов снижают уровень экологической безопасности [1]. Сложность работ по выявлению мест несанк-

42 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 5/6(25], 2015, © Вамболь В. В., Шмандий В. М., Крета Д. Л.

ISSN 222Б-3780

информационные технологии и системы управления

J

ционированного скопления отходов и идентификации источников формирования экологической опасности объясняется их многочисленностью при малой площади, пространственным и временным распределением. Таким образом, задачи раннего обнаружения мест складирования различных видов отходов и постоянного слежения за ними являются актуальными в сфере экологической безопасности.

2. Анализ литературных данных и постановка проблемы

Эффективное решение проблемы негативного влияния отходов на компоненты окружающей природной среды заключается в создании системы управления экологической безопасностью при их утилизации [2-5]. Исходными данными для ее создания является идентификация опасностей с учетом принципов их формирования. На сегодняшний день в стране существует огромное количество населенных пунктов (особенно в сельской местности), где образуются нелегальные свалки, ввиду безответственного отношения жителей и отсутствия средств для ликвидации таких отходов. Как правило, обнаружение подобных мест скоплений отходов происходит случайно либо при специальном обходе (объезде) определенной территории [6-8], что делает наземный контроль и выявление свалок очень затратными по финансам, времени и человеческим ресурсам.

Использование космических снимков и цифровых карт позволяет выявить и проанализировать размещение несанкционированных мест скопления отходов относительно населенных пунктов, учитывая особенности естественно-техногенных систем в зонах их расположения [9]. В 2007 году первые исследования по геодинамическому районированию территории для анализа размещения полигонов захоронения отходов проведены исследователями Готыняном В. С., Аристовым М. В., Томченко О. В. и Миколенко Л. И. [10]. Анализу и поиску возможностей использования многоспектральных космических снимков для идентификации несанкционированных свалок путем определения яркостных характеристик посвящены работы [11, 12]. Дешифровке космических снимков посвящены исследования и зарубежных ученых [13, 14].

Методы дистанционного зондирования Земли, в сочетании с ГИС и методами математического моделирования дают возможность комплексно исследовать источники формирования экологической опасности и принять решение относительно методов обращения с ними. Использование отмеченных методик предложено в работах авторов Трофимчука А. Н., Готыняна В. С., Грекова Л. Д., Федоровского А. Д., Яковлева Е. А. и др.

3. объект, цель и задачи исследования

Объект исследования — несанкционированные места скопления отходов, как источники формирования экологической опасности.

Рассматривая в целом проблему обращения с отходами, целью данного исследования является анализ возможности использования широкодоступных данных дистанционного зондирования Земли и ГИС-технологий для оперативного выявления мест несанкционированного скопления отходов, их идентификации как источников формирования экологической опасности техногенного характера, определения

их степени опасности, и построение рациональных форм управления экологической безопасностью.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

— обоснование выбора способа обнаружения мест несанкционированного скопления отходов;

— выбор метода дешифровки космических снимков в задачах анализа и идентификации источников формирования экологической опасности мест несанкционированного скопления отходов.

4. результаты исследования возможности идентификации источников формирования экологической опасности, используя широкодоступные данные дистанционного зондирования земли

Для получения спутникового изображения земной поверхности был избран сервис Google Earth, как наиболее доступный источник геоинформационных данных. Современные геоинформационные системы содержат немалое количество универсальных методов анализа, которые заключаются в выделении исследуемого объекта по яркости пикселей.

На несанкционированных свалках накапливаются бытовой мусор, пищевые отходы, отходы автотранспорта, строительные отходы, новогодние елки, упаковочный материал, бытовая техника или ее части и многое другое. При этом все отходы имеют различную плотность, химический состав, отражающую способность, габаритные размеры и т. д. В связи с этим места скопления отходов, при разделении снимка на классы, могут сливаться с дорогами, различными постройками или другими объектами. Поэтому выделение свалки отходов по яркости пикселей космического снимка дает много ошибок. Следовательно, методом универсальной классификации снимка выявить места скопления отходов, определить их опасность и занимаемую площадь с необходимой точностью, затруднительно. Этот метод можно использовать лишь на первоначальном этапе, так как он позволяет отделить места с растительностью, находящиеся вблизи свалки и на ее территории.

Более точную оценку объемов и динамики развития мест скопления отходов необходимо выполнять с помощью моделей дисперсии, асимметрии и эксцесса [15]. Для этого определяют среднее количество пикселей из исследуемой части снимка, строят модель дисперсии и определяют диапазон ее значений с помощью гистограмм (рис. 1). Далее требуется ввести дополнительные параметры — асимметрию и эксцесс, которые определяют по формулам:

5 =

1(1 - m )3

(n - 1)D32'

K - m)4

Kr = (n- 1)D2 '

(1) (2)

где S — асимметрия; D — дисперсия;^, — эксцесс.

Определив по гистограммам (рис. 2) параметры для выявления мест скопления отходов, создают общую модель и отделяют свалку отходов от других составляющих ландшафта.

TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 5/6(25], 2015

Рис. 1. Гистограммы среднего значения пикселей

Рис. 2. Гистограммы дисперсии, эксцесса, асимметрии

Такой подход позволяет выявить свалку, опреде- 4. лить занимаемую площадь и динамику развития свалки. Однако, невозможно идентифицировать источники формирования экологической опасности и определить 5 степень их опасности.

5. Выводы

По результатам данного исследования можно сделать следующие выводы:

1. Исследование, проведенное в работе, позволяет убедиться в эффективности использования данных космической съемки для обнаружения несанкциониро- 7. ванных мест складирования отходов и изменения их площади.

2. При наличии методов и моделей обнаружения свалок и отслеживания динамики их распространения, 8 существует проблема, связанная с отсутствием методов идентификации элементов, являющихся источниками формирования экологической опасности. д.

Литература

1. Экологи: На каждого украинца приходится 750 тонн мусора [Электронный ресурс] // Корреспондент.^. — 4 сентября

2013. — Режим доступа: \wwwZURL: http://korrespondent.net/ 10.

ukrame/1599674-ekobgi-na-kazhdogo-ukramca-prihoditsya-750-

Шпп-т^ога

2. Шмандий, В. М. Управление техногенной безопасностью урбосистемы на стадии образования и поступления отходов 11. в окружающую среду [Текст]: монография / В. М. Шмандий. — Х.: Библиотека журнала 1ТЕ, 2001. — Т. 2. — 152 с.

3. Шмандий, В. М. Системный подход к решению задачи управления экологической безопасностью при утилизации 12. отходов жизнедеятельности [Текст]: сб. тр. науч. экологич.

конф. / В. М. Шмандий, В. В. Вамболь // Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства. — Краснодар: Кубанский гос. 13. аграрный ун-т., 2015. — С. 680-685.

Кобрин, В. Н. Система управления экологической безопасностью при утилизации твердых бытовых и производственных отходов [Текст] / В. Н. Кобрин, Н. В. Нечипорук, В. В. Вамболь // Еколопчна безпека. — 2014. — № 2(18). — С. 25-30. Vambol', V. V. The systematic approach to solving the problem of management of ecological safety during process of biowaste products utilization [Text] / V. V. Vambol', V. M. Shmandij, S. O. Vambol', O. M. Kondratenko // Еколопчна безпека. — 2015. — № 1(19). — P. 7-11.

В Винницкой области обнаружили свалку ртутных ламп. Экологи бьют тревогу [Электронный ресурс] // Сегодня^. — 6 Июля 2015. — Режим доступа: \www/URL: http:// www.segodnya.ua/ukraine/v-vinnickoy-oblasti-obnaruzhili-svalku-rtutnyh-lamp--629439.html

В Киеве на Позняках обнаружили незаконную свалку мусора [Электронный ресурс] // Корреспондент.net. — 15 августа 2012. — Режим доступа: \www/URL: http://korrespondent.net/ kyiv/1383859-v-kieve-na-poznyakah-obnaruzhili-nezakonnuyu-svalku-musora-zhiteli-massiva-obratilis-v-prokuraturu Ангорская, Л. Экологи выявили крупные свалки в районах Харьковщины [Электронный ресурс] / Лилия Ангорская // Городской Дозор. — 08.05.2015. — Режим доступа: \www/ URL: http://dozor.kharkov.ua/news/authority/1161790.html Новохацька, Н. А. Ефективш технологи поводження з тверди-ми побутовими вщходами [Текст]: зб. наук. праць XI Мiжнар. наук.-практ. конф. / Н. А. Новохацька // Сучасш шформацшш технологи управлшня еколопчною безпекою, природокорис-туванням, заходами в надзвичайних ситуащях. — АР Крим, 2012. — С. 163-166.

Аристов, М. А. Мониторинг полигонов ТБО и обнаружение стихийных мусоросвалок по данным космической съемки [Текст] / М. А. Аристов // ГеоПрофиль. — 2009. — № 2. — С. 34-41.

Доманська, М. В. 1дентифжащя несанкцюнованих звалищ побутових вiдходiв за матерiалами ДЗЗ [Текст] / М. В. Доманська, С. П. Боднар // Часопис картографи. — 2013. — Вип. 7. — С. 114-126.

Кохан, С. С. Ощнка можливост щентифжаци звалищ за ба-гатоспектральними космiчними зшмками [Текст] / С. С. Кохан, А. А. Москаленко // Вюник геодези та картографи. — 2009. — № 6. — С. 29-34.

Wood, C. Strategic Environmental Assessment [Text] / C. Wood, N. Lee. — Manchester: Manchester EIA Centre, 1995. — 298 р.

44

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 5/6(25], 2015

ISSN 222Б-3780

информационные технологии и системы управления

14. Cui, S. Y. Building detection and Recognition from High Resolution Remotely Sensed Imagery [Text] / S. Y. Cui, Q. Yan, Z. J. Liu, M. Li // Proceedings of XXI ISPRS Congress. — Beijing, China, 2008. — Vol. XXXVII. — P. 411-416.

15. Зинченко, С. С. Ранее обнаружение несанкционированных мест складирования отходов, как способ предупреждения техногенных ЧС [Электронный ресурс]: сб. мат. междунар. науч.-практич. конф. / С. С. Зинченко // Обеспечение безопасности жизнедеятельности: проблемы и перспективы. — Минск, КИИ МЧС РБ, 2015. — С. 29. — Режим доступа: \www/ URL: http://kii.gov. by/file/Konf/Sbornik2015(1).pdf

МОН1ТОРИНГ НЕСАНКЦШНОВАНИХ М1СЦЬ НАКОПИЧЕННЯ В1ДХ0Д1В з ВИКОРИСТАННЯМ КОСМ1ЧНИХ ЗН1МК1В

У стати анашзуеться можливють використання широкодоступных даних дистанцшного зондування Землi та Г1С-техно-логш для виявлення несанкцюнованих мюць скупчення вiдходiв, анашзу ¡х розвитку та побудови ращональних форм управлшня екологiчною безпекою. Результати показують, що проблема, пов'язана з вщсутшстю методiв щентифшацп елементiв, що е джерелами формування екологiчно¡ небезпеки, ще iснуe.

Ключовi слова: екологiчна безпека, вщходи, звалище, виявлення, космiчнi знiмки.

Вамболь Виола Владиславовна, кандидат технических наук, доцент, кафедра химии, экологии и экспертизных технологий, Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт», Украина, e-mail: violavambol@gmail.com.

Шмандий Владимир Михайлович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой экологической безопасности и организации природопользования, Кременчугский национальный университет им. М. Остроградского, Украина. Крета Дмитрий Леонидович, старший преподаватель, кафедра производства радиоэлектронных систем летательных аппаратов, Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт», Украина.

Вамболь Вюла Владиславiвна, кандидат техтчних наук, доцент, кафедра хжп, екологп та експертизних технологш, Нащональний аерокосмiчний утверситет ж. М. Б. Жуковсько-го «Хартвський авiацiйний iнститут», Украта. Шмандий Володимир Михайлович, доктор техшчних наук, професор, завгдувач кафедри екологлчног безпеки та оргатзацп природокористування, Кременчуцький нацональний утверситет ж. М. Остроградського, Украта.

Крета Дмитро Леотдович, старший викладач, кафедра ви-робництва радюелектронних систем лтальних апаратiв, Нащональний аерокосмiчний утверситет ж. М. Б. Жуковсько-го «Хартвський авiацiйний iнститут», Украта.

Vambol Viola, National Aerospace University «Kharkiv Aviation Institute», Ukraine, e-mail: violavambol@gmail.com. Shmandij Volodymyr, Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University, Ukraine.

Kreta Dmytro, National Aerospace University «Kharkiv Aviation Institute», Ukraine

УДК 629.7.615.3 DOI: 10.15587/2312-8372.2015.51215

Ащепкова н. с. Р03Р0БКА АДАПТИВНО! СИСТЕМИ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

КЕРУВАНИН М0ДЕЛ1 РОБОТА-НАВАНТАЖУВАЧА НА БА31 LEGO MINDSTORMS NXT

Представлено функцюнальну схему та алгоритм адаптивног системи керування моделг ро-бота-навантажувача на базг Lego Mindstorms NXT. Проаналгзованг швидкодгя й продуктивнгсть для трьох способ1в керування моделлю робота. Для забезпечення швидкоди рекомендуеться частину задач керування перенести з ЕОМ на убудований процесор робота.

Клпчов1 слова: адаптивнгсть, система керування, гмтацшне моделювання, робот-наван-тажувач.

1. Вступ

Робот, як керована машина мае наступш власти-boctí [1]:

— утверсальт можливост1, тобто здатшсть вико-нувати pÍ3HÍ мехашчш дп в реальному просторг,

— адаптивтсть до зовшшнього середовища, тобто здатшсть самостшно пристосовуватися (змшювати свою стратепю, кшематичну конфкуращю, траекто-рш або параметри руху) залежно ввд змш робочого простору.

Роботи Lego Mindstorms активно й широко вико-ристовуються в студентськш науково-дослвдницькш дiяльностi для апробацп рiзних способiв керування, ал-горитмiв програмування та траекторш руху [2-4]. Крiм

того на базi Lego Mindstorms здшснюеться iмiтацiйне моделювання виробничих процеав з використанням робопв. Модели алгоритми i методи керування, як застосовуються у гнучких виробничих системах, базу-ються на результатах iмiтацiйного моделювання. Таким чином, розробка адаптивно! системи керування моделi робота-навантажувача на базi Lego Mindstorms NXT е актуальною науково-прикладною задачею.

2. Постановка проблемы

Задана предметна область iз розташуванням задано! кшькосп об'екпв (деталей). Зазвичай для змагань з робо-тотехтки, предметна область задана як бше коло дiаметром 1 м обмежене чорною смугою шириною 50 мм (рис. 1).

TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 5/6(25), 2015, © Ащепкова Н. С.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.