CC BY
18
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ ИПД ПО ОБЪЕКТАМ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ КРУПНЫХ ГОРОДОВ Талгат А.Т.1, Таштай Е.Т.2
1Талгат Алтынай Талгатцызы - магистрант;
2Таштай Ерлан Таштаевич - кандидат технических наук, заведующий кафедрой, кафедра электроники, телекомуникации и космической технологии, Казахский национальный исследовательский технический университет им К.И.Сатпаева,
г. Алматы, Республика Казахстан
Аннотация: в этой статье рассматриваются вопросы подготовки инфраструктуры пространственных данных (ИПД) по объектам загрязнения воздушного бассейна крупных городов на примере города Алматы. Также перспективы интеграции Казахстана в цифровое пространство и потенциальные возможности коммуникации потребителей геопортала с компонентами ИПД. Задачи, решаемые на основе анализа данных с геопортала.
Ключевые слова: ИПД (инфраструктура пространственных данных), выбросы, ГИС, геопортал, метаданные, кадастр загрязнений.
В процессе развития информационных, телекоммуникационных и космических технологий, новейших форм и механизмов организации 90-х годов XX века были созданы все необходимые предпосылки и условия для развития геоинформатики и управление пространственными данными. В 1990-х годах Соединенные Штаты, Канада, Австралия и некоторые европейские страны разработали долгосрочные программы для создания национальных инфраструктур пространственных данных в качестве информационных и телекоммуникационных систем, Приложениям I ,II и III ЕС INSPIRE (ИПД в Европейском сообществе) [1].
Через систему национальных, региональных и локальных геопорталов Интернета ИПД должна соединять и объединять географически удаленных производителей и потребителей пространственных данных, включая правительственные учреждения, бизнес, научное и образовательное сообщество и граждан. Количество доступных информационных продуктов огромно: в каждом национальном ИПД насчитывается много десятков или даже сотен тысяч единиц информации [2].
В Казахстане в рамках реализуемых проектов «Создание космической системы ДЗЗ» и «Создание наземной инфраструктуры высокоточной спутниковой навигации Республики Казахстан» появились уникальные возможности развития национальной ИПД в республике [3]. С 2016 года Казахстан активно принимает участие в развитии евразийской технологической платформы таблице 1. «Космические
геоинформационные технологии - продукты глобальной конкурентоспособности» [4].
Все большее значение будут приобретать методы ДЗЗ, в том числе - космическая и цифровая аэросъемка, лазерное сканирование. Необходимость разработки градостроительной документации будет стимулировать практическое применение данных космического зондирования и аэрофотосъёмки для обновления топографо-геодезических основ.
Совместный проект «Создание интегрированной системы государств-членов ЕАЭС по производству и предоставлению потребителям космических и геоинформационных услуг на основе национальных источников данных ДЗЗ»
Единый рынок ЕАЭС космических технологий и геоинформационных услуг и мировой рынок ДЗЗ
ЦИФРОВОЕ ПРОСТРАНСТВО ЕАЭС 1 Единая информационно-поисковая система - банк данных о материалах и продуктах ДЗЗ, получаемых с КА государств-членов ЕАЭС + Единый оператор космических и геоинформационных услуг государств-членов ЕАЭС Орбитальная и наземная космическая инфраструктура стран ЕАЭС +
Информационные ГИС-сервисы и космические услуги для отраслевых потребителей в странах ЕАЭС : Разработчики-производители национальных космических систем ДЗЗ: Владельцы космической наземной инфраструктуры:
Энергетика, транспорт Сельское хозяйство Нефтегазовой Экология Казкосмос (АО «НК «Казахстан Гарыш Сапары» Кыргызская Республика Республика Армения
Недро-пользование Лесной комплекс Развитие территорий НАН Беларуси (УП «ГИС») Компании из стран ЕАЭС:
Прогнозирование макроэкономических показателей ЕАЭС Роскосмос (НЦ ОМЗ) Поставщики исходной геопространственной и экономической информации
Разработчики инновационных космических технологий и ГИС-технологий из числа компаний - участников ЕТП и других разработчиков из стран ЕАЭС
Все большее значение будут приобретать методы ДЗЗ, в том числе - космическая и цифровая аэросъемка, лазерное сканирование. Необходимость разработки градостроительной документации будет стимулировать практическое применение данных космического зондирования и аэрофотосъёмки для обновления топографо-геодезических основ. Растет интерес к трехмерному моделированию, такие мегаполисы как Алматы и Нурсултан уже планируют бюджетное финансирование на создание трехмерных моделей городской среды. Однако, при нынешнем уровне подготовки цифровых данных ИПД в республике в соответствии с рекомендациями Европейского Союза INSPIRE вызывает множество проблем. В частности, подготовка ИПД по (Приложение III, п.п. 12- 13 [5]) по качеству воздуха требует особенного внимания.
Загрязнение воздуха является одной из самых актуальных проблем в крупных и промышленных городах республики. Среди них ведущее место в городе Алматы. Это связано с природными, климатическими, техногенными условиями: горные районы. накопление вредных примесей в воздухе. Их основными источниками являются автомобильный транспорт, промышленные предприятия, частный сектор жилья и отопление твердым топливом. Атмосферный воздух города насыщен окисью углерода, двуокисью азота и формальдегидом, а средняя концентрация этих химикатов превышает максимально допустимую концентрацию, установленную
16
санитарными нормами. В последние годы состояние Алматы находится на современном уровне и в состоянии снижения уровня загрязнения воздуха, особенно парка транспортных средств, точнее зеленых зон.
Грязный воздух — самый крупный в мире экологический риск для здоровья человека. Результаты мониторинга воздуха на VOCs (ежегодно с 2015 года) показали, что по качеству воздуха Алматы стоит в ряду с одними из самых загрязненных городов в мире, такими как Нью-дели (Индия), Хошимин (Вьетнам), Каир (Египет). Оцените масштаб проблемы по численности населения: Нью-Дели — 22 миллиона человек, Хошимин — 8,5 миллионов, Каир — 9,5 миллионов, в Алматы — меньше двух миллионов человек.
Индекс загрязнения воздуха в Алматы составляет 9, хотя фиксируют и более высокие показатели. Даже индекс 7 считается очень высоким и опасным для здоровья. Исследование показали, что основным источником выбросов являются выхлопные газы от работающих автомобилей старого выпуска. Потребляемый у нас бензин имеет не такое высокое октановое число и не соответствует евро стандартам. На выхлопных трубах машин нет фильтров. Особенно сильно выхлопы влияют на высокое содержание серный кислоте [6].
Для определения дальнейших методов и шагов по улучшению экологии Алматы необходимо понимать реальный уровень загрязнения воздуха, выявить источники.
Сегодня официальный мониторинг атмосферы, в том числе, измерения компонентов PM2.5 и PM10 производится посредством 16 датчиков РГП «Казгидромет» (5 стационарных и 11 автоматических станций наблюдения) на всей территории города Алматы.
Решения этой проблемы предлагались и реализовывались самые разные. Активно обсуждается переход алматинской ТЭЦ-2 на газ: это приведёт к 30-кратному снижению выбросов в атмосферу, добиваются перехода автобусных парков на газ, а также появились проекты AUA и AirKaz.org. Принцип работы софта "Яндекс. Пробки": в онлайн - режиме уже сами алматинцы, без поддержки со стороны государства, стали устанавливать у себя дома пылемеры и собирать данные для интерактивной карты загрязнения воздушного бассейна Алматы. В мегаполисе было установлено более 20 датчиков загрязнения атмосферного воздуха частицами PM2,5 и РМ10, из которых снимается непрерывно первичная информацию для базы данных [7].
Для подготовки метаданных (МД) необходимо организация структуры геопортала (рис. 1) ИПД по загрязнению воздушной среды города, в частности города Алматы.
Рис. 1. Структура геопортала ИПД по загрязнению воздушной среды города Алматы
В процессе эволюции подготовки метаданных ИПД отрабатывались данные различного уровня иерархии. Так ИПД местного самоуправления и уровня городов обычно вели большие масштабы 1:5000 и средние 1:25000, в то время как национальные ИПД имеют тенденцию небольшие до 1:100000, а глобальные данные обычно ведутся в масштабе 1:1000000.
Рис. 2. Коммуникация потребителей с компонентами ИПД
Инфраструктура пространственных данных - это инициатива, направленная на создание среды, в которой все заинтересованные стороны могут сотрудничать и взаимодействовать с ИПД - на гражданском, политическом и административном уровнях. Основными технологическими компонентами ИПД являются сети ввода данных, административные процедуры и стандарты подготовки данных (рис.2). различные проблемно-ориентированные модели данных, направленные на решение конкретных потребительских проблем [8]. База данных ArcGIS поддерживает объектно-ориентированные векторные и растровые данные, которые представлены их собственными свойствами, поведением и отношениями. ArcGIS уже имеет встроенные возможности для работы с различными типами объектов. С выбросами и переносом загрязняющих веществ. Он основан на Орхусской конвенции [9], которая относится к международному документу, обеспечивающему соблюдение права на доступ к информации. ГИС для мониторинга выбросов или их инвентаризации. Организация данных в базы данных MD, включая выбор приложений.
Анализ существующих серверных и инфраструктурных ГИС-технологий для создания пространственных баз данных, ГИС-серверов и ГИС-площадок показал, что существует множество типов ИПД для мониторинга загрязнения, его типы уже существуют [10]. Следовательно, основное внимание загрязнения ИПД должно быть уделено структуре, содержанию и функциям его компонентов. Примерами программных продуктов являются Esri ArcSDE для создания хранилища основных данных и метаданных, Esri ArcGIS Server, пакет ConTerrasdi для создания элементов и интерфейс геопортала, расширение ArcGIS Server Geoportal для профиля метаданных загрязнения в целом. города.
Геопортал публикуется в Интернете и обеспечивает доступ к данным широкому кругу лиц. Посетители геопортала могут производить поиск и доступ к этим информациям для использования их с собственными проектами. Посетителям Геопортала предоставляется возможность зарегистрироваться и более широкие возможности его использования.
Ресурсы регистрируются на геопортале с использованием метаданных. Имея доступ к порталу о объектах загрязнений, организация может принимать решения, основанные на их информации.
Учитывая то, что задачи связанные с объектами выбросов весьма актуальны, а проработка вопроса явно недостаточна, создание инфраструктуры пространственных данных по объектам загрязнения (ИПД ОЗ ) на современном этапе полагается весьма
востребованным. Представленная концепция предлагает последовательное и системное решение на самом современном техническом уровне.
Перспективность использование данного предложение очевидны, так как их использование позволяет одновременно решать целый ряд экономических, социальных и экологических задач крупных городов:
- оценка прогресса в отношении снижения риска и предотвращения загрязнения на национальном уровне ;
- рационализация и интеграция существующих требований отчетности о средне специфическом загрязнений;
- идентификация соответствующих источников выбросов в пространственных данных (географическая увязка);
- отслеживание тенденции выбросов загрязняющих веществ по кадастру;
- планирование мероприятий для снижения рисков превышения допустимых норм;
- обязательный и постоянный мониторинг существующих норм по выбросам представление информации всем заинтересованным сторонам любых объектов загрязнений;
- выполнение международных требований отчетности в рамках различных международных конвенции и соглашений.
Заключение.
Несмотря на явное отставание Республики Казахстан в области разработки и проектирования национальной инфраструктуры пространственных данных, сегодняшняя ситуация имеет ряд положительных сторон. Во-первых, интеграция в Евразийскую технологическую платформу «Космические и геоинформационные технологии - продукты глобальной конкурентоспособности» позволит объединить имеющиеся ресурсы СНГ и их опыт по внедрению ИПД. Во-вторых, принципы построение ИПД по загрязнению региональных инфраструктур , в частности крупных городов позволить обобщить собственный опыт, выявить достоинства и недостатки опробованных методик проектирования узлов геопортала.
Список литературы
1. INSPIRE Metadata Implementing Rules: Technical Guidelines based on EN ISO 19115 and EN ISO 19119 // Drafting Team Metadata and European Commission Joint Research. 2009. V. 1.1. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://inspire.jrc.ec.europa.eu/reports/ImplementingRules/metadata/MD_IR_and_ISO_2 0090218.pdf/ (дата обращения: 10.12.2019).
2. Spatial Data Infrastructures in Germany: State of Play 2007 // Country report on SDI elaborated in the context of a study commissioned by the EC (EUROSTAT) in the framework of the INSPIRE initiative (Under Framework Contract REGIO/G4-2002-02-Lot 2). February 2008. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://inspire.jrc.ec.europa.eu/reports/stateofplay2007/rcr07DEv111 .pdf/ (дата обращения: 10.12.2019).
3. Об утверждении Программы по развитию космической деятельности в Республике Казахстан на 2010-2014 годы.// Постановление Правительства Республики Казахстан от 29 октября 2010 года № 1125.
4. В рамках основных направлений промышленного сотрудничества ЕАЭС (Решение ЕМПС от 8 сентября 2015 года № 9)// Концепция создания условий для цифровой трансформации промышленного сотрудничества государств-членов ЕАЭС.
5. Кошкарев А.В. Нормативная правовая база и стандарты европейской программы INSPIRE как основа ИПД РФ // Геоинформационные системы в здравоохранении РФ: данные, аналитика, решения: труды 1-й и 2-й Всероссийских конференций с международным участием, Санкт-Петербург, 26-27 мая 2011 г. и 24-25 мая 2012 г. Санкт-Петербург: ООО «Береста». 2013. С. 123-130.
19
6. Что загрязняет воздух Алматы - мнение ученых//Какие причины смогут играть ключевую роль при загрязнении атмосферы над Алматы вредными веществами, inAlmaty.kz, дата и номер первичной постановки на учет 06.12.2018, 17392-СИ.
7. Как в Алматы пытаются решить проблему загрязнение воздуха? //Городские власти и гражданское общество не могут договориться и каждый по-своему решают проблему загрязнения воздуха. ТОО «Инфополис», 2015 - 2019.
8. Кошкарев А.В. Геопортал как инструмент управления пространственными данными и геосервисами // Пространственные данные. 2008. № 2. С. 6-14. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://www.gisa.ru/45968.html
9. Практика Комитета по вопросам соблюдения Орхусской конвенции (2004—2011) / Под ред. А. Андрусевич, Т. Алге, К. Конрад, З. Козак. Львов. 2012. 238 с
10. Nowak J., Craglia M. INSPIRE Metadata Survey Results // Institute for Environment and Sustainability.—2006.—EUR22488EN. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://inspire.jrc.ec.europa.eu/reports/INSPIRE_ Metadata_Survey_ 2006_final.pdf/ (дата обращения: 10.12.2019).
