CC BY
40
УДК 504.054+504:064.3
СОСТАВЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ КАРТ ФИЗИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ТЕРРИТОРИИ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ
© 2009 А.В. Васильев
Тольяттинский государственный университет, г. Тольятти е-таИ^АсерШзи.ги Поступила 17.10.2008
Обсуждаются особенности и результаты составления карт физических загрязнений урбанизированных территорий. Предлагается концепция динамических карт. Описываются программное обеспечение и результаты составления карт физических загрязнений территории Самарской области.
Ключевые слова: физические загрязнения, урбанизированные территории, динамические карты, Самарская область.
В настоящее время значительно возросло воздействие на урбанизированные территории физических загрязнений, прежде всего акустических, инфразвуковых, ионизирующих, электромагнитных. В связи с этим крайне актуальной задачей является обеспечение высококачественного мониторинга физических загрязнений [1, 3, 5, 6].
Составление карт физических загрязнений селитебной территории является весьма эффективным для последующего прогнозирования и оценки загрязнений. Карта физических загрязнений характеризует состояние загрязнений в населенном пункте (городе) в период ее составления и на перспективу от всех видов физических загрязнений. Она констатирует уровень физических загрязнений в заданных точках селитебной территории города, определяет наиболее загрязненные участки в жилой зоне, позволяет рассчитать ожидаемые уровни физических загрязнений на примагистральной территории и внутри зданий, расположенных на этой территории. Большим достоинством карт физических загрязнений является их наглядность при оценке величин загрязнений в любой из заданных точек селитебной зоны [1, 3, 6].
Составление карт для каждого из физических загрязнений имеет свою специфику. Любая карта физических загрязнений - это лишь модель реальной картины. Обработка моделей на ЭВМ позволяет получать на выходе искомые характеристики при изменении параметров модели, добавлении новых параметров или исключение старых. Иными словами, возможна «настройка» математической модели с помощью вычислительных машин,
позволяющая усовершенствовать ее, приблизив к реальному объекту. Наконец, модели очень полезны как средство интеграции всего того, что известно о моделируемом объекте и, следовательно, для определения аспектов, требующих новых или уточненных данных или же новых теоретических подходов. Когда модель недостаточно отражает реальную картину, необходимые изменения или улучшения могут быть достигнуты с использованием вычислительной техники. Если модель точно имитирует действительность, то она обладает широкими возможностями для исследований и прогнозирования. В то же время анализ существующих карт физических загрязнений показывает, что они в основном лишь констатируют уровень физических загрязнений в заданных точках селитебной территории и определяют наиболее загрязненные участки.
Главный недостаток существующих карт в том, что они отражают только текущее положение и позволяют лишь определить наиболее загрязненные участки и оценить уровень загрязнений, но не позволяют осуществлять эффективное прогнозирование. В связи с этим предлагается создание карт нового типа, разрабатываемых следующим образом: в определенных точках, расположенных в некоторой опасной с точки зрения уровня физических загрязнений зоне (зонах), накапливаются результаты всех предыдущих измерений уровней загрязнений и выдается заключение о динамике изменения уровней. При этом метод представления результатов может быть различным - видеоуровни, табличное представление, графики и др. (возможно и спектральное представление результатов измерений). Для карт данного типа предложе-
но название: динамические карты загрязнений. Сущность их построения заключается в том, что измеренные данные накапливаются в точках, в которых непосредственно проводились измерения, а эти точки показываются на карте. В результате, при проведении цикла измерений физических загрязнений можно получить графики изменения значений уровней физических загрязнений, что позволяет осуществлять достаточно точное прогнозирование динамики их изменений. К достоинствам предлагаемого типа карт относится также абсолютная точность значений в данной точке измерений, что позволяет разрабатывать эффективные мероприятия по их снижению.
Разработано программное обеспечение «Physic City Test», позволяющее осуществлять автоматизированную обработку и оценку
результатов измерений различных физических воздействий. Программа представляет собой сложный комплекс, который состоит из следующих основных модулей, интегрированных с другими модулями автоматизированного рабочего места «Physic City Test»:
1. Модуль ведения базы данных и автоматизированной обработки результатов измерений различных физических воздействий.
2. Модуль оценки соответствия проведенных измерений нормам экологического законодательства.
Внешний вид основной формы модуля ведения базы данных и автоматизированной обработки результатов измерений различных физических воздействий представлен на рис. 1.
Рис. 1. Модуль ведения базы данных и автоматизированной обработки результатов измерений различных физических воздействий
Логически форма разделена на 2 части:
1) ввод точек (в модуле мониторинга заложена возможность привязки точек к карте);
2) ввод измерений.
Результаты расчетов в зависимости от количества показателей представлены либо сразу в таблице измерений либо если их много то они вынесены в отдельную область результатов (размещена под таблицей измерений).
Программа позволяет вводить в базу данных результаты измерений следующих воздействий:
- шум (звук);
- инфразвук;
- вибрация;
- электромагнитные поля;
- ионизирующие излучения;
- тепловое излучение.
Измерения вводятся в специальную табличную форму. Как правило, измеряются различные показатели одного и того же воздействия, поэтому таблиц для ввода может быть несколько.
После того как измерения введены в базу данных, пользователь может выполнить автоматизированную обработку результатов измерении, нажав на кнопку «Расчет». При этом результат расчета будет сохранен в базу данных.
Структура базы данных спроектирована таким образом, что к одной точке могут быть привязаны различные физические величины.
Это позволит впоследствии комплексно оценивать воздействие различных факторов.
Кроме того, в модуль заложены функции ведения справочников базы данных.
Для использования программы в целях составления карт необходимо в п. «Вид» главного меню выбрать подпункт «Карта...». Откроется окно мониторинга (см. рис. 2).
Рис. 2. Вид окна мониторинга
В верхней части окна расположены элементы управления картой и точками измерений: список карт, кнопка выбора карты, кнопка добавления новой карты, кнопка выбора точки, кнопка отображения измерений.
В нижней части окна расположены элементы управления отображением точек на карте: список слоев (позволяет выбрать вид измерений для отображения), и кнопка отображения измерений с использованием цветовой схемы.
Для выбора карты необходимо в списке карт выбрать нужную и нажать кнопку «Выбрать». При этом на форму будет загружена выбранная карта и точки в которых проведены измерения.
Для добавлений новой карты необходимо нажать кнопку «Добавить» при этом откроется окно выбора карты. После выбора файла с картой можно выбрать ту или иную карту и загрузить ее в базу данных.
На загруженном в форму картографическом материале отображаются точки, в которых проводились измерения. В случае необходимости изменения местоположения точки на карте необходимо нажать кнопку «Указать точку» и щелкнуть левой кнопкой мыши на выбранной точке, при этом указанная точка сменит цвет на красный. После этого курсор мыши должен быть установлен в новое местоположение точки и нажата левая кнопка
мыши. Выбранная точка поменяет свое местоположение на указанное.
Для просмотра значений измерений в определенной точке необходимо выбрать точку как описано выше и нажать кнопку «Показать измерения». При этом на карте отобразиться график (динамика) измерений в различные периоды времени.
Для общей оценки измерений во всех точках можно использовать режим цветовой схемы. Для отрисовки цветовой градации необходимо нажать кнопку «Цветовая схема», при этом все точки на карте будут отрисованы в соответствии с цветовой схемой и результатами измерений.
Для редактирования цветовой схемы необходимо в главном меню выбрать пункт «Сервис», подпункт «Цветовые схемы». На экране отобразится окно, показанное на рис. 3.
Для редактирования схемы необходимо выбрать слой на который будет применятся схема и ввести диапазоны величин. Каждому диапазону необходимо назначить цвет. После редактирования необходимо нажать кнопку «ОК». Для отмены введенных изменений необходимо нажать кнопку «Отмена».
На модуль программы «Sound City Test» получено свидетельство об официальной регистрации [2].
Нос тэоая сны в 0@®
С1И< |1Иыя М
1» |Э5
и ДО |ЕЛ О сй-те 3
Я |ео ДО [□ сК«кк>
ш № ■КЯ
□к Отмена |
Рис. 3. Окно «Цветовая схема»
включительно, желтым цветом - значения в диапазоне от 0,010 до 1 кВ/м, красным -свыше 1 кВ/м.
При составлении карт уровней переменных электромагнитных полей промышленной частоты городов Самара, Тольятти, Жигу-левск, Сызрань по магнитной составляющей Н (А/м) зеленым цветом обозначены значения в диапазоне до 0,01 А/м включительно, желтым цветом - в диапазоне от 0,01 до 1 А/м, красным - свыше 1 А/м.
Рис. 4. Карта уровней звука на территории пос. Шлюзовой г. Тольятти
С использованием разработанного программного обеспечения составлены карты физических загрязнений (ионизирующих излучений, электромагнитных полей и излучений объемной активности радона, уровней шума и уровней инфразвука) территории Самарской области.
При составлении карт ионизирующего излучений (мощности амбиентного эквивалента дозы гамма-излучения) городов Самара, Тольятти, Жигулевск, Сызрань зеленым цветом обозначены значения мощности амбиент-ного эквивалента дозы гамма-излучения в диапазоне до 12 мкЗв/ч включительно, желтым цветом - значения мощности амби-ентного эквивалента дозы гамма-излучения в диапазоне от 13 до 20 мкЗв/ч, красным - от 20 мкЗв/ч.
При составлении карт уровней переменных электромагнитных полей промышленной частоты городов Самара, Тольятти, Жигу-левск, Сызрань по электрической составляющей Е (кВ/м) зеленым цветом обозначены значения в диапазоне до 0,010 кВ/м
Рис. 5. Карта уровней объемной активности радона-222 в воздухе на территории Красноглинского района г. Самара
При составлении карт уровней переменных электромагнитных полей радиочастотного диапазона городов Самара, Тольятти, Жи-гулевск, Сызрань, по электрической составляющей Е (В/м) зеленым цветом обозначены значения в диапазоне до 1 В/м, красным - свыше 1 В/м.
При составлении карт уровней переменных электромагнитных полей радиочастотного диапазона по плотности потока энергии
зеленым цветом обозначены значения в диапазоне до 10 мкВт/см2, красным - свыше 10 мкВт/см2.
При составлении карт уровней объемной активности радона-222 (222Ии) в воздухе при обследовании городских округов Самара, Тольятти, Жигулевск, Сызрань зеленым цветом обозначены значения объемной активности радона-222 в диапазоне до 20 Бк/м3, включительно, жёлтым цветом - значения объемной активности радона-222 Q 20
Бк/м3.
При составлении карт по числу зарегистрированных -распадов 218Ро ШаЛ) N городов Самара, Тольятти, Жигулевск, Сызрань зеленым цветом обозначены значения объемной активности радона-222 с числом зарегистрированных - распадов 218Ро (ИаЛ) N 1, желтым цветом - значения в диапазоне до 20 Бк/м3 с числом зарегистрированных -распадов 218Ро (ИаЛ) N 2.
При составлении карт эквивалентных уровней звука при обследовании городов Самара, Тольятти, Жигулевск, Сызрань зеленым цветом обозначены значения уровней звука в диапазоне до 60 дБА включительно, желтым цветом - значения в диапазоне от 61 до 65 дБА включительно, красным - свыше 65 дБА.
При составлении карт уровней инфразву-кового давления при обследовании городов Самара, Тольятти, Жигулевск, Сызрань зеленым цветом обозначены спектральные значения уровней инфразвукового давления в октавном диапазоне до 90 дБ на частоте 2 Гц, до 85 дБ на частоте 4 Гц, до 80 дБ на частоте 8 Гц, до 75 дБ на частоте 16 Гц, жёлтым цветом - в диапазоне, превышающем вышеуказанные значения уровней звука на 5 дБ включительно, красным цветом - свыше 5 дБ.
С использованием построенных карт физических загрязнений (ионизирующих излучений, электромагнитных полей и излучений объемной активности радона, уровней шума и уровней инфразвука) составлен сводный атлас физических загрязнений территории Самарской области. В качестве примера на рис. 4 и 5 показаны карты уровней звука на территории поселка Шлюзовой г. Тольятти и объемной активности радона-222 в воздухе на территории Красноглинского района г. Самара.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ Р-ОФИ 07-08-97621 и в рамках Государственного контракта 9.1 по заказу Министерства природных ресурсов Самарской области
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Васильев А.В. Мониторинг физических полей урбанизированных территорий: современные подходы, проблемы, перспективы // Изв. СамНЦ РАН. Спец. вып. «ELPIT-2005». 2005. Т. 1.
2. Васильев А.В., Шевченко Д.П. Программное обес-
печение «Саунд-Сити-Тест». Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006611861, зарегистр. в Реестре программ для ЭВМ 31.05.2006.
3. Инженерная экология и экологический менеджмент: Учебник / М.В. Буторина, Л.Ф. Дроздова, Н.И. Иванов и др. М.: Логос, 2004.
4. Шевченко Д.П., Васильев А.В. Программное обес-
печение для автоматизированной системы экологического мониторинга физических загрязнений урбанизированных территорий // Изв. СамНЦ РАН. Спец. вып. «ELPIT-2005». 2005. Т. 2.
5. Luzzi S., Vassiliev A.V. A Comparison of Noise Mapping Methods in Italian and Russian Experiences // Proc. of Intern. Sc. Conf. «Forum Acus-ticum-2005». Budapest, Hungary, 2005.
6. Vogiatzis C. Noise mapping in Greece and the psychosocial parameters of Mediterranean countries. Proc. of «Inter-Noise 2000» Intern. Cong., Nice, France, 2000. V. 1.
PHYSICAL POLLUTIONS DYNAMIC MAPPING OF THE TERRITORY OF SAMARA REGION
© 2009 A.V. Vassiliev
Togliatti State University, Togliatti
Peculiarities and results of physical pollutions mapping of urban territories are discussed. The concept of dynamic mapping is suggested. Program provision and results of physical pollutions mapping of living territory of Samara region are described.
