Александр Грачев - Информационные технологии в экологии и природопользовании

Особенностью представления данных в системах экологического мониторинга является то, что на экологических картах в значительной степени представлены ареальные геообъекты (например, области с одинаковой концентрацией загрязняющего вещества).

Сегодня предлагается целый ряд специализированных программ для профессиональной деятельности в области охраны окружающей среды, реализующих элементы технологии ГИС. Они могут предназначаться для оценки загрязнений и их последствий и привязки результатов к конкретной местности. Основой таких программ является математическая модель процесса (например, метод расчета загрязнения атмосферы, базирующийся на гидродинамической модели пограничных слоев атмосферы и методе Монте-Карло для оценки турбулентной диффузии примесей, на основе суперпозиции полей загрязнений возможен расчет суммарного загрязнения и риска токсических эффектов и т. п.). На основе данных об источнике загрязнения (геопространственная привязка, объем, скорость выброса и др.), климатических характеристик можно рассчитать поле загрязнения, и результаты будут визуализироваться с учетом пространственных данных. Применение стандартизованного метода расчета позволяет использовать полученные результаты для принятия управленческих решений.

Для крупных территориальных образований система экомониторинга на основе геоинформационных систем имеет сложную многоступенчатую структуру. Обычно ее можно разделить на два основных уровня.

Нижний уровень системы включает:

– федеральные, городские и ведомственные подсистемы специализированных мониторингов (мониторинг атмосферы, поверхностных вод, здоровья населения и т. п.);

– территориальные центры сбора и обработки данных.

Эти подсистемы обеспечивают сбор информации о состоянии окружающей среды и первичный анализ информации.

Верхний уровень системы экомониторинга составляет информационно-аналитический центр. В его задачи входят:

– оперативная оценка экологической ситуации в регионе;

– расчет интегральных оценок экологической ситуации;

– прогноз развития экологической ситуации;

– подготовка проектов управляющих воздействий и оценка последствий принимаемых решений.

Интеграция данных в единую систему происходит двумя путями: – на основе конвертирования форматов данных в единый для всей системы формат;

– на основе выбора единого программного обеспечения ГИС. Используемый программный комплекс, кроме стандартных для ГИС, должен выполнять следующие функции:

– формирование и ведение баз экологической информации по территориям, предприятиям, средам (воздух, вода, почва);

– ведение базы данных нормативно-законодательных документов в области экологии;

– ведение базы данных нормативов содержания загрязняющих веществ в воздухе, воде, почве и продуктах питания;

– ведение базы данных приборов экологического контроля.

ГИС использует разнообразные данные об объектах, характеристиках земной поверхности, информацию о формах и связях между объектами, различные описательные сведения. Используя приемы генерализации и абстракции, необходимо свести множество данных к конечному объему, легко поддающемуся анализу и управлению.

Абстракция –отвлечение в процессе познания от несущественных сторон, свойств, связей предмета или явления с целью выделения их существенных, закономерных признаков.

Генерализация –процесс отбора и обобщения содержания при составлении географических карт.

Генерализация проявляется:

– в отборе объектов (т. е. в ограничении содержания карты необходимыми объектами и в исключении прочих);

– в продуманном упрощении контуров;

– в обобщении количественных характеристик, состоящем в укрупнении ступеней;

– в обобщении качественных характеристик, состоящем в упрощении классификаций изображаемых явлений;

– в замене отдельных объектов их собирательными обозначениями.

В существующих ГИС используются различные способы для описания реальности посредством модели данных. Модель пространственных данных –способ цифрового описания пространственных объектов, тип структуры пространственных данных. Наиболее универсальные и употребительные из них: векторное (топологическое или нетопологическое) и растровое представление.