Подобные документы

Информационное обеспечение экологических исследований. Структура и особенности экспертной системы. Преимущества геоинформационных систем. Модели в "математической экологии". Системы получения данных. Объединение различных информационных технологий.

реферат , добавлен 11.12.2014


Определение экологии. Основные разделы. Законы экологии. Организм и среда. Практическое значение экологии. Взаимодействие сельскохозяйственных и природных экосистем, сочетания окультуренных и естественных ландшафтов.

реферат , добавлен 25.10.2006


Зарождение и становление экологии как науки. Взгляды Ч. Дарвина на борьбу за существование. Оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний. Свойства "живого вещества" согласно учению В.И. Вернадского. Превращение экологии в комплексную науку.

реферат , добавлен 21.12.2009


Структура современной экологии как науки. Понятие среды обитания и экологических факторов. Экологическое значение пожаров. Биосфера как одна из геосфер Земли. Сущность законов экологии Коммонера. Опасность загрязнителей (поллютантов) и их разновидности.

контрольная работа , добавлен 22.06.2012


История развития экологии. Становление экологии как науки. Превращение экологии в комплексную науку, включающую в себя науки об охране природной и окружающей человека среды. Первые природоохранные акты на Руси. Биография Келлера Бориса Александровича.

реферат , добавлен 28.05.2012


Типы систем в экологии. Задачи исследований и границы выделения системы во времени и пространстве. Целостность системы, принцип эмерджентности. Прямые и обратные связи в наземной экосистеме. Характеристика концептуальных принципов выделения систем.

презентация , добавлен 03.04.2013


Основы экологии человека: понятия и термины. Взаимосвязь экологии человека с проблемами сохранения здоровья. Главные аксиомы экологии. Понятие зоны экологической стабильности, нестабильности. Важнейшие современные антропогенные экосистемы, их особенности.

реферат , добавлен 24.12.2014


Глобальные проблемы окружающей среды. Междисциплинарный подход в исследовании экологических проблем. Содержание экологии как фундаментального подразделения биологии. Уровни организации живого как объекты изучения биологии, экологии, физической географии.

реферат , добавлен 10.05.2010


История зарождения и этапы становления экологии как науки, оформление экологии в самостоятельную отрасль знаний, превращение экологии в комплексную науку. Возникновение новых направлений науки: биоценология, геоботаника, популяционная экология.

реферат , добавлен 06.06.2010


Теоретические проблемы социальной экологии. Информационные, математические и нормативно-технологические методы, их закономерности, специфика и объективная необходимость единства. Основные законы социальной экологии, их сущность, содержание и значение.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

История создания географических информационных систем, их классификация и функции. Сущность геохимической оценки техногенных аномалий. Применение геоинформационной системы ArcView 9 для оценки загрязнения тяжелыми металлами атмосферного воздуха г. Ялты.

дипломная работа , добавлен 19.12.2012


Информационное обеспечение экологических исследований. Структура и особенности экспертной системы. Преимущества геоинформационных систем. Модели в "математической экологии". Системы получения данных. Объединение различных информационных технологий.

реферат , добавлен 11.12.2014


Особенности экологии района: основные проблемы Челябинской области в сфере экологии, влияние промышленных предприятий на экологию, пути и методы решения экологических проблем. Усовершенствование технологий по очистке природной среды от отходов.

доклад , добавлен 15.07.2008


Основные виды хроматографии. Применение хроматографических методов в экологическом мониторинге. Применение хроматографии в анализе объектов окружающей среды. Современное аппаратурное оформление. Методы проявления хроматограмм и работа хроматографа.

курсовая работа , добавлен 08.01.2010


Использование геоинформационных систем для создания карт основных параметров окружающей среды в нефтегазовой отрасли с целью выявления масштабов и темпов деградации флоры и фауны. Базовые основы системы мониторинга и комплексной оценки природной среды.

курсовая работа , добавлен 27.02.2011


Понятие мониторинга загрязнения вредными веществами, его цели и задачи, классификация. Институты регионального мониторинга состояния экологии. Построение системы регионального наблюдения в Республике Беларусь. Некоторые результаты стационарных наблюдений.

реферат , добавлен 30.05.2015


презентация , добавлен 27.11.2015


Общая характеристика загрязнений естественного и антропогенного происхождения, физические, химические и биологические загрязнения природной среды. Последствия загрязнения и неблагоприятное изменение нашего окружения, контроль и ликвидация отходов.

сажи, тяжелых металлов - для выяснения закономерности перераспределения загрязнителей на территории открытой и облесенной, так как снежный покров позволяет выявить лесомелиоративный эффект в пространственном перераспределении загрязнителей на различном расстоянии от источника загрязнения .

Результаты и их обсуждение. Полученные результаты свидетельствуют об аккумуляции загрязняющих веществ снежным покровом, объем которых уменьшается пропорционально расстоянию от источника воздействия. Таким обрахом, подтверждается снегозащитная роль прижелезнодорож-ных полос (на расстоянии 60-100 м от источника воздействия) - содержание загрязняющих веществ на облесенном участке в среднем ниже на 60%, чем на аналогичной открытой территории.

Заключение, выводы.

Исходя из экспериментальных данных, можно сделать следующие выводы. В процессе работы была апробирована традиционная методика отбора снежного покрова на содержание в нем поллю-тантов. Кроме того, подобная методика позволяет выявить эффективность выполнения снегозащитной функции системой защитных лесных насаждений вдоль линейных объектов. Следует отметить положительную тенденцию по уменьшению содержания загрязняющих веществ в снежном покрове в прижелезнодорожной полосе по сравнению с открытой территорией.

Литература:

1. Аэротехногенный мониторинг состояния городской среды по загрязнению снежного покрова (на примере города Воронежа) / Т. И. Прожорина [и др.] // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 11. Естественные науки. - 2014. - № 3(9). - С. 28-34.

2. Безуглая Э. Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 284 с.

3. Василенко В. Н., Назаров И. М. Мониторинг загрязнения снежного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 312 с.

4. Инструкция по снегоборьбе на железных дорогах Российской Федерации. - М.: Транспорт, 2000. - 95 с.

5. Матвеева А. А. Снежный покров как индикатор

загрязнения окружающей среды // Эколого-экономи-ческие оценки регионального развития: материалы Круглого стола, г. Волгоград, 30 марта 2009 г., ГОУ ВПО «ВолГУ» / Отв. ред С. Н. Кириллов. - Волгоград: ВолГУ

2009. - С. 59-63.

6. Матвеева А. А. Состояние и экологическая роль защитных лесных насаждений вдоль железных дорог: ав-тореф. дисс. ... к. с.-х.. н. - Волгоград, 2009. - 22 с.

7. Матякин Г. И., Пряхин В. Д., Прохорова З. А. Снегозащитные лесные полосы. - М.: НТИ Мин-ва автомобильного транспорта и шоссейных дорог РСФСР, 1962. - 79 с.

8. Оценка загрязнения атмосферного воздуха пылью по данным снегосъемки на основе реконструкции полей выпадений / А. Ф. Щербатов [и др.] // Анализ риска здоровью. - 2014. - № 2. - С. 42-47.

9. Прокачева В. Г., Усачев В. Ф. Снежный покров как индикатор кумулятивного загрязнения в сфере влияния городов и дорог // Метеорология и гидрология. - 2013. - № 3. - С. 94-106.

10. Путевое хозяйство: учебник для вузов ж.-д. транспорта / Под ред. И. Б. Лехно. - М.: Транспорт, 1990. - 472 с.

11. Сажин А. Н., Кулик К. Н., Васильев Ю. И. Погода и климат Волгоградской области. - Волгоград: ВНИАЛМИ,

12. Сергеева А. Г., Куимова Н. Г. Снежный покров как индикатор состояния атмосферного воздуха в системе санитарно-экологического мониторинга // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. - 2011. - Вып. 40. - С. 100-104.

13. Снег: Справочник / Под ред. Д. М. Грея и Д. Х. Мейла. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 751 с.

14. Шумилова М. А., Жиделева Т Г. Особенности загрязнения снежного покрова вблизи крупных автомагистралей г. Ижевска // Вестник Удмуртского университета. - 2010. -Вып. 2. - С. 90-97.

ENVIRONMENTAL ROLE OF WINDBREAKS PLANTED

ALONG THE RAILWAYS FOR REDUCTION OF SNOW COVER POLLUTION

Matveyeva A. A., PhD Sci. Agr. [email protected], [email protected] Volgograd State University, Volgograd, Russia

The paper considers the sorption properties of snow cover which define the level of anthropogenic impact of linear facilities, including railway transport; shows the analysis of the territory of the Volgograd branch of the railroad - both sheltered and unsheltered.

Keywords: protective forestations, railway, region, snow cover, pollution

УДК 528:634.958

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИИ

К. Б. Мушаева, к. с.-х. н., [email protected] - Калмыцкая НИАГЛОС -филиал ФНЦ агроэкологии РАН, Элиста, Россия

Рассмотрены вопросы применения геоинфор- при создании картографических материалов.

мационных систем (ГИС). Составлена электрон- Ключевые слова: геоинформационные систе-

ная почвенная карта Калмыкии. Показаны пре- мы, экология, природопользование, электрон-

имущества применения программы Quantum GIS ные карты.

В настоящее время практически ни одна задача природопользования не решается без использования той или иной геоинформационной технологии. В наше время свободное программное обеспечение стало символом инноваций и прогресса . Геоинформационные методы и системы находят широкое применение в природопользовании и охране окружающей среды, так как позволяют:

создавать электронные карты, отражающие состояние окружающей среды территории;

проводить гео- и имитационное моделирование явлений, происходящих в окружающей среде, с учетом уровней антропогенной нагрузки и эффективности принимаемых управленческих решений;

накапливать, хранить и запрашивать информацию по трендам параметров окружающей среды за

промежуток времени;

оценивать экологические риски территорий и объектов (предприятий) для управления безопасностью при техногенных воздействиях на окружающую среду.

Для того чтобы использовать ГИС в какой-то определенной тематической области, необходимо, прежде всего, сформулировать задачу, которая должна решаться средствами ГИС.

Каждый проект является уникальным, поэтому при его реализации учитываются доступные технические средства и структура субъекта, в котором ГИС-проект реализуется.

Возможности ГИС для интеграции информации, полученной из различных источников, в пространственном контексте делают их пригодными в каче-

стве средств поддержки процедур принятия решений, построения моделей для принятия решения, например в природопользовании, которые должны строиться с учетом множества факторов.

Такие модели используют географически привязанную информацию, измеренную по множеству параметров, для определения пространственных взаимодействий, являющихся оптимальными или предпочтительными.

Значительная часть информации в сфере природопользования имеет географическую привязку и поэтому является пространственно-координированной. Любой специалист в этой области вынужден применять в своей работе ГИС как для визуализации данных, т. е. создания электронных карт, так и для выполнения различных видов пространственного анализа данных, хранения первичной информации, проведения экспертиз и подготовки принятия управленческих решений.

ГИС могут включать информационно-измерительные блоки. В этом случае возможна визуализация результатов постоянного мониторинга окружающей среды в режиме реального времени.

Также ГИС могут служить источником данных для компьютерных моделей распространения загрязняющих веществ в окружающей среде и моделей функционирования экологических систем.

Результаты компьютерного моделирования также могут представляться на электронных ГИС-картах. Одно из преимуществ электронных карт по сравнению с бумажными заключается в широчайших возможностях создания новых пространственных объектов на основе уже существующих с наследованием семантики «базовых» объектов.

При выполнении исследований часто бывает необходимо поместить на карте точки отбора проб, измерений и тому подобных мест выполнения полевых исследований по их координатам. Также часто для визуализации или анализа экологической информации требуется выполнить связывание или соединение реляционных таблиц.

Типовой задачей геоэкологических исследований является пространственная интерполяция результатов полевых исследований и анализ полученных пространственных полей.

Для лучшего представления результатов исследований бывает полезным применение диаграмм, а их создание также возможно в среде ГИС.

Очень часто при исследованиях в области геоэкологии и природопользования возникает необходимость географической привязки растрового слоя - отсканированного изображения бумажной карты или спутникового снимка.

Экологические ГИС представляют собой сложные информационные системы, включающие:

операционную систему;

интерфейс пользователя;

системы ведения баз данных и отображения экологической информации.

Свободное использование, изменение и распространение программного обеспечения и его исходных кодов гарантировано поддержкой свободного обмена идеями между пользователями и разработчиками. Сейчас можно выделить следующие популярные открытые ГИС: GRASS GIS; ILWIS; MapWindow GIS; SAGA; Quantum GIS; gvSIG и др.

Среди перечисленных программ для первоначальной оцифровки карт и их создания используют Quantum GIS (QGIS) - свободную кроссплатформен-

ную геоинформационную систему.

Программа QGIS доступна для большинства современных платформ (Windows, Mac OS X, Linux) и совмещает поддержку векторных и растровых данных, а также способна работать с данными, предоставляемыми различными картографическими веб-серверами и многими распространенными пространственными базами данных . QGIS имеет одно из наиболее развитых интернет-сообществ в среде открытых ГИС, при этом количество разработчиков постоянно увеличивается, чему способствуют наличие хорошей документации по процессу разработки и удобная архитектура. Программа QGIS имеет большой набор функций для создания ЦМР и для формирования карт.

Базой для создания карты послужили архив с цифровой почвенной картой России масштаба 1:2 500 000 в формате shape-файла и легенда почвенной карты в формате электронной таблицы Excel, которая содержит индекс и название почвы.

Добавляем слой почвенной карты в QGIS. Слой - Добавить слой - Добавить векторный слой или кнопка на панели инструментов слева. Указываем тип источника Файл, кодировка UTF-8. Нажмите кнопку Обзор и выберите файл soil_map_ M2_5-1.0.shp.

В диалоговом окне открываем OGR-совмести-мый векторный слой справа напротив строки Имя файла будет стоять фильтр ESRI shape-файлы (*.shp *.SHP) (рисунок 1).

Добавленный слой будет отображаться в градусах широты и долготы, географической системы координат WGS-84. Добавляем в проект файл boundary-polygon.shp из Open Street Map. Данный файл мы создавали ранее для картографирования статистических данных. Увеличиваем охват изображения до его границ. Необходимо обратить внимание, что границы слоев будут немного не совпадать в пространстве. Это объясняется разным масштабом исходных данных. Для исправления выполняем аналитическую операцию «Обрезать» -Меню Вектор - Геообработка - Обрезать.

Указываем исходный слой - то, что будет обреза-

0. t В-О Га--Чт ¡411 ■■ Т Н ■"» " -:■

11 Б и-Р SB-Ii И

Недавние проекты

© . í , ä,„......

Рисунок 1 - Диалоговое окно открытия OGR-совмести-мого векторного слоя

но - файл soil_map_M2_5-1.0.shp.

В качестве слоя обрезки - то, что будет использовано в качестве отрезающей формы - указываем файл boundary-polygon.shp.

Результат обрезки называем Почвы Республики Калмыкии и сохраняем в ту же папку, где находится скачанная почвенная карта. При этом указываем тип файлов SHP файлы (*^р). Кодировка - ШГ-8 (рисунок 2).

Параметры Лог

boundary-polygon

parte of the features in the input layer that fells

features will be modified by the dipoing operation.

Мой компьютер Ü soi_map_MZ_5-L0

Рисунок 2 - Окно сохранения полученного файла

Запускаем инструмент (рисунок 3). Добавляем в проект сохраненный на диске в результате обрезки файл Почвы Республики Калмы-кия^р, не забывая при этом указать кодировку ШГ-8.

Сменяем систему координат проекта с географической WGS-84 на прямоугольную систему координат WGS 84 / UTM 44N (Universal Transverse Mercator - универсальная поперечная Меркатора). В результате карта примет более привычный вид.

в пакетном режиме.

Исходный слом |soil_map_M2_5-l.Q [

Слой обрезки

I boundary-polygon

Результат обрезки

| P:/Soil/soil_map_M2._5-i.O/rio4Bbi Алтайского края,5Ьр 0 Открыть выходной файл после исполнения алгоритма

This algorithm dips a vector layer using the polygons of an additional polygons layer Only the parts of the features in the input layer that falls within the polygons of the dipping layer will be added to the resulting layer

The attributes of the features are not modified, although properties such as area or length of the features will be (modified by the dipoing operation. If such properties are stored as attributes, those attributes will have to be manually updated,

Рисунок 3 - Окно запуска инструмента обрезки файла

Добавим EXCEL-файл легенды почвенной карты в проект. Слой - Добавить слой -Добавить векторный

слой. Тип источника Файл. Кодировка ШГ-8. Обзор - выбрать файл soil_map_M2_5Jegend-L0.xls (рисунок 4).

Добавить векторный слой

Тип источника

® Файл О Каталог Кодировка System

О База данных

~ «Н - Ча И

Набор данных

]|| Обзор I

Открыть OGR-совместимый векторный слой

ifF1 Admin (k504-n02 В видео ¿Ц Документы Ц^. Загрузки

Изображения jb Музыка Lh Рабочий стол

U SOi map M2 5-1.0 28.0B.2017 18:40 Пагтка с файлами

IIsoi _m a p_M2_5_l eg en d -1.0.xts 28.03.2017 17:59 Лист Microsoft Ex... 82 КБ

LID soi _map_M2_5-10.zip 28.03,201717:58 Сжатая ZIP-папка 54192 КБ

I диск SKRIPKO (GO stud t\\10,0.28,2с.

Имя файла:

soil_map_M2_5_legend-1.0.xls V I Все файлы Г) Г.") ^ I

Рисунок 4 - Открытие EXCEL-файл легенды почвенной карты

Почвы Калмыкии ИТОГ

Бурые солонцеватые и солонцы (автоморфные) I I Бурые солонцеватые и солончаковатые

I М Вода "-"

I I Каштановые ^^

I I Каштановые солонцеватые и солончаковатые

I -I Каштановые солонцеватые и солончаковатые и солонцы (автоморфные)"-"

ОВ Лугово-болотные солончаковатые и солонцеватые ^^

I И Лугово-каштановые

I I Лугово-каштановые солонцеватые и солончаковатые I I Луговые солонцеватые и солончаковатые I I Маршевые засоленные и солонцеватые |Л Пески

I I Пойменные засоленные Ц Пойменные луговые

С ветло- каштановые

Светло-каштановые солонцеватые и солончаковатые

Светло-каштановые солонцеватые и солончаковатые и солонцы (автоморфные) Солоди

Солонцы (автоморфные)

Солонцы (автоморфные) и бурые солонцеватые

Солонцы (автоморфные) и каштановые солонцеватые и солончаковатые

Солонцы (автоморфные) и светло-каштановые солонцеватые и солончаковатые

Солонцы луговатые (полугидроморфные)

Солонцы луговые (гидроморфные)

Солончаки луговые

Солончаки типичные

Солончаки типичные и солонцы луговые (гидроморфные) Темно-каштановые

Темно-каштановые солонцеватые и солончаковатые

Черноземы южные и обыкновенные мицепярно-карбонатные (черноземы глубокие карбонатные)

Рисунок 5 - Почвенная карта Калмыкии

Итогом такой работы (на примере цифровой почвенной карты России масштаба 1:2 500 О00) у нас стала почвенная карта Калмыкии (рисунок 5).

Использование информационного подхода, базирующегося на информационных технологиях (геоинформационных и экспертных системах), позволяет не только количественно описать процессы, происходящие в сложных эко- и геосистемах, но и, смоделировав механизмы этих процессов, научно обосновать методы оценки состояния различных компонентов окружающей природной среды.

Программа Quantum GIS обладает хорошим компоновщиком карт . Компоновщик карты обеспечивает широкие возможности для подготовки макета карты и его печати. Он позволяет добавлять следующие элементы: карта QGIS, легенда, масштабная линейка, изображения, фигуры, стрелки и текстовые блоки. При создании макета доступно изменение размеров, группировка, выравнивание и изменение положения каждого элемента, а также настройка их свойств. Готовый макет можно распечатать или экспортировать в растровое изображение, форматы Postscript, PDF или SVG. Таким

образом, можно сделать следующий вывод, что использование программы Quantum GIS облегчает процесс создания картографических материалов для тех или иных целей. Преимущество данной программы и были описаны в данной работе.

Литература:

1. Акашева А.А. Пространственный анализ данных в исторических науках. Применение геоинформационных технологий. Учебно-методическое пособие / А.А. Акашева. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2011. - 79 с.

2. Электронный учебник Quantum GIS http://wiki.gis-lab.info/w/%D0%A3%D1%87%D0%B5%D0%B1%D0%BD 0/oD0°/oB80/oD0°/oBA_Quantum_GIS

3. Quantum GIS. Руководство пользователя.

GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS IN ECOLOGY AND

ENVIRONMENTAL MANAGEMENT Mushayeva K.B., PhD Sci. Agr., [email protected] - Kalmyk NIAGLOS - Branch of FSC of Agroecology RAS, Elista, Russia

The article considers the use of geographic information systems (GIS). The soil e-map of the Republic of Kalmykia has been developed. The advantages of application of the program Quantum GIS for creating maps are revealed.

Key words: geographic information systems, ecology, nature management, e-maps.

геоинформационная технология экология природопользование

Географические информационные системы (ГИС) появились в 60-х годах XX века как инструменты для отображения географии Земли и расположенных на ее поверхности объектов. Сейчас ГИС представляют собой сложные и многофункциональные инструменты для работы с данными о Земле.

Возможности, предоставляемые пользователю ГИС:

работа с картой (перемещение и масштабирование, удаление и добавление объектов);

печать в заданном виде любых объектов территории;

вывод на экран объектов определенного класса;

вывод атрибутивной информации об объекте;

обработка информации статистическими методами и отображение результатов такого анализа непосредственным наложением на карту

Так, с помощью ГИС специалисты могут оперативно спрогнозировать возможные места разрывов трубопроводы, проследить на карте пути распространения загрязнений и оценить вероятный ущерб для природной среды, вычислить объем средств, необходимых для устранения последствий аварии. С помощью ГИС можно отобрать промышленные предприятия, осуществляющие выбросы вредных веществ, отобразить розу ветров и грунтовые воды в окружающей их местности и смоделировать распространение выбросов в окружающей среде.

В 2004г. президиумом Российской академии наук было принято решение о проведении работ по программе «Электронная Земля», суть которой заключается в создании многопрофильной геоинформационной системы, характеризующей нашу планету, практически - цифровой модели Земли.

Зарубежные аналоги программы «Электронная Земля» можно подразделить на локальные (централизованные, данные хранят на одном сервере) и распределенные (данные хранятся и распространяются различными организациями на разных условиях).

Безусловным лидером в создании локальных баз данных является ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc., США) Сервер ArcAtlas “Our Earth” содержит более 40 тематических покрытий, которые широко используются во всем мире. Практически все картографические проекты масштаба 1:10 000 000 и более мелких масштабов создаются с его использованием.

Наиболее серьезным проектом по созданию распределенной базы данных является «Цифровая Земля» (Digital Earth). Этот проект был предложен вице-президентом США Гором в 1998г., основным исполнителем является NASA. В проекте участвуют министерства и государственные ведомства США, университеты, частные организации, Канада, Китай, Израиль и Европейский союз. Все проекты распределенных баз данных испытывают серьезные трудности в вопросах стандартизации метаданных и совместимости отдельных ГИС и проектов, созданных разными организациями с применением разного программного обеспечения.

Деятельность человека постоянно связана с накоплением информации об окружающей среде, ее отбором и хранением. Информационные системы, основное назначение которых - информационное обеспечение пользователя, то есть предоставление ему необходимых сведений по конкретной проблеме или вопросу, помогают человеку решать задачи быстрее и качественнее. При этом одни и те же данные могут использоваться при решении разных задач и наоборот. Любая информационная система предназначена для решения некоторого класса задач и включает в себя как хранилище данных, так и средства для реализации различных процедур.

Информационное обеспечение экологических исследований реализуется главным образом за счет двух информационных потоков:

информация, возникшая при проведении экологических исследований;

научно-техническая информация по мировому опыту разработки экологических проблем по различным направлениям.

Общей целью информационного обеспечения экологических исследований является изучение информационных потоков и подготовка материалов для принятия решений на всех уровнях управления в вопросах выполнения экологических исследований, обоснования отдельных научно-исследовательских работ, а также распределения финансирования.

Поскольку объектом описания и изучения является планета Земля, и экологическая информация имеет общие черты с геологической, то перспективно построение географических информационных систем для сбора, хранения и обработки фактографической и картографической информации:

о характере и степени экологических нарушений естественного и техногенного происхождения;

об общих экологических нарушениях естественного и техногенного происхождения;

об общих экологических нарушениях в определенной сфере человеческой деятельности;

о недроиспользовании;

об экономическом управлении определенной территорией.

Географические информационные системы рассчитаны, как правило, на установку и подключение большого количества автоматизированных рабочих мест, располагающих собственными базами данных и средствами вывода результатов. Экологи на автоматизированном рабочем месте на основе пространственно привязанной информации может решить задачи различного спектра:

анализ изменения окружающей среды под влиянием природных и техногенных факторов;

рациональное использование и охрана водных, земельных, атмосферных, минеральных и энергетических ресурсов;

снижение ущерба и предотвращение техногенных катастроф;

обеспечение безопасного проживания людей, охрана их здоровья.

Все потенциально экологически опасные объекты и сведения о них, о концентрации вредных веществ, допустимых нормах и т.д. сопровождаются географической, геоморфологической, ландшафтно-геохимической, гидрогеологической и другими типами информации. Рассеянность и нехватка информационных ресурсов в экологии легла в основу разработанных ИГЕМ РАН аналитических справочно-информационных систем (АСИС) по проектам в области экологии и охраны окружающей среды на территории Российской Федерации АСИС «ЭкоПро», а также разработка автоматизированной системы для Московской области, призванной осуществить ее экомониторинг. Разница задач обоих проектов обуславливается не только территориальными границами (в первом случае это территория всей страны, а во втором непосредственно Московская область), но и по областям применения информации. Система «ЭкоПро» предназначена для накопления, обработки и анализа данных об экологических проектах прикладного и исследовательского характера на территории РФ за иностранные деньги. Система мониторинга Московской области призвана служить источником информации об источниках и реальном загрязнении окружающей среды, предотвращения катастроф, экологических мероприятиях в области охраны окружающей среды, платежах предприятий на территории области в целях экономического управления и контроля со стороны государственных органов. Так как информация по природе своей обладает гибкостью, то можно сказать, что и та, и другая система, разработанная ИГЕМ РАК может использоваться как с целью проведения исследований, так и для управления. То есть задачи двух систем могут переходить одна в другую.

В качестве более частного примера базы данных, хранящей информацию по охране окружающей среды, можно привести работу О.С. Брюховецкого и И.П. Ганина «Проектирование базы данных по методам ликвидации локальных техногенных загрязнений в массивах горных пород». В ней рассматривается методология построения такой базы данных, дается характеристика оптимальных условий ее применения.

При оценке чрезвычайных ситуаций информационная подготовка занимает 30-60% времени, а информационные системы в состоянии быстро предоставить информацию и обеспечить нахождение эффективных методов урегулирования. В условиях чрезвычайной ситуации решения не могут быть смоделированы в явном виде, однако основой для их принятия может служить большой объем разнообразной информации, хранимой и передаваемой базой данных. По предоставленным результатам управленческий персонал на основе своего опыта и интуиции принимает конкретные решения.

Моделирование процессов принятия решений становится центральным направлением автоматизации деятельности лица, принимающего решения (ЛПР). К задачам ЛПР относится принятие решений в геоинформационной системе. Современную геоинформационную систему можно определить как совокупность аппаратно-программных средств, географических и семантических данных, предназначенную для получения, хранения, обработки, анализа и визуализации пространственно-распределенной информации. Экологические геоинформационные системы позволяют работать с картами различных экологических слоев и автоматически строить аномальную зону по заданному химическому элементу. Это достаточно удобно, так как эксперту-экологу не нужно в ручную рассчитывать аномальные зоны и производить их построение. Однако, для полного анализа экологической обстановки эксперту-экологу требуется распечатывать карты всех экологических слоев и карты аномальных зон для каждого химического элемента. Берштейн Л.С., Целых А.Н. Гибридная экспертная система с вычислительным модулем для прогноза экологических ситуаций. Труды международного симпозиума “Интеллектуальные системы - ИнСис - 96”, г.Москва, 1996г.В геоинформационной системе построение аномальных зон производилось для тридцати четырех химических элементов. Сначала он должен получить сводную карту загрязнения почвы химическими элементами. Для этого путем последовательного копирования на кальку со всех карт, строится карта загрязнения почвы химическими элементами Алексеенко В.А. Геохимия ландшафта и окружающая cреда. - М.:Недра, 1990. -142с.:ил.. Затем полученную карту таким же образом сопоставляют с картами гидрологии, геологии, геохимических ландшафтов, глин. На основании сопоставления строится карта качественной оценки опасности окружающей среды для человека. Таким образом осуществляется мониторинг окружающей среды. Этот процесс требует много времени и высокой квалификации эксперта, для того, чтобы точно и объективно оценить обстановку. При таком большом объеме информации, одновременно, обрушивающейся на эксперта могут возникать ошибки. Поэтому возникла необходимость в автоматизации процесса принятия решений. Для этого существующая геоинформационная система была дополнена подсистемой принятия решений. Особенностью разработанной подсистемы является то, что одна часть данных с которыми работает программа, представлена в виде карт. Другая часть данных обрабатывается и на их основе строится карта, которая затем также подлежит обработке. Для реализации системы принятия решений был избран аппарат теории нечетких множеств. Это вызвано тем, что с помощью нечетких множеств можно создавать методы и алгоритмы способные моделировать приемы принятия решений человеком в ходе решения различных задач. В качестве математической модели слабоформализованных задач выступают нечеткие алгоритмы управления, позволяющие получать решение хотя приближенные, но не худшие, чем при использовании точных методов. Под нечетким алгоритмом управлению будем понимать упорядоченную последовательность нечетких инструкций (могут иметь место и отдельные четкие инструкции), обеспечивающую функционирование некоторого объекта или процесса. Методы теории нечетких множеств позволяют, во-первых, учитывать различного рода неопределенности и неточности, вносимые субъектом и процессами управления, и формализовать словесную информацию человека о задаче; во-вторых, существенно уменьшить число исходных элементов модели процесса управления и извлечь полезную информацию для построения алгоритма управления. Сформулируем основные принципы построения нечетких алгоритмов. Нечеткие инструкции, используемые в нечетких алгоритмах, формируются или на основе обобщения опыта специалиста при решении рассматриваемой задачи, или на основе тщательного изучения и содержательного ее анализа. Для построения нечетких алгоритмов учитываются все ограничения и критерии, вытекающие из содержательного рассмотрения задачи, однако полученные нечеткие инструкции используются не все: выделяются наиболее существенные из них, исключаются возможные противоречия и устанавливается порядок их выполнения, приводящий к решению задачи. С учетом слабоформализованных задач существуют два способа получения исходных нечетких данных - непосредственный и как результат обработки четких данных. В основе обоих способов лежит необходимость субъективной оценки функций принадлежности нечетких множеств.

Логическая обработка данных проб почвы и построение сводной карты загрязнения почвы химическими элементами.

Программа являлась развитием уже существующей версии программы “ТагЭко”, дополняет существующую программу новыми функциями. Для работы новых функций необходимы данные содержащиеся в предыдущей версии программы. Этим обусловлено использование методов доступа к данным разработанных в предыдущей версии программы. Используется функция для получения информации, хранящейся в базе данных. Это необходимо для получения координат каждой точки пробы, хранящейся в базе данных. Также используется функция для расчета величины аномального содержания химического элемента в ландшафте. Таким образом через эти данные и эти функции происходит взаимодействие предыдущей программы с подсистемой принятия решений. В случае изменения в базе данных значения пробы или координат пробы это будет автоматически учитываться в подсистеме принятия решений. Необходимо отметить, что при программировании используется динамический стиль выделения памяти и данные хранятся в виде односвязных, либо двусвязных списков. Это обусловлено тем, что заранее неизвестно количество проб или количество участков поверхности на которые будет разбита карта.

Построение карты качественной оценки влияния окружающей среды на человека.

Построение карты происходит согласно алгоритму, описанному выше. Пользователь указывает интересующую его область, а также шаг с которым будет производиться анализ карт. Перед началом обработки данных производится считывание информации из WMF файлов и формирование списков, элементами которых являются указатели на полигоны. Для каждой карты составляется свой список. Затем после формирования списков полигонов производится формирование карты загрязнения почвы химическими элементами. По окончании формирования всех карт и ввода исходных данных формируются координаты точек, в которых будет производиться анализ карт. Данные, получаемые функциями опроса заносятся в специальную структуру. Завершив формирование структуры программа производит ее классификацию. Каждая точка сетки опроса получает номер эталонной ситуации. Этот номер с указанием номера точки заносится в двусвязный список, чтобы потом можно было бы построить карту графически. Специальная функция анализирует этот двусвязный список и производит графическое построение изолиний вокруг точек, имеющих одинаковые классификационные ситуации. Она считывает точку из списка и анализирует значение номера ее ситуации с номерами соседних точек, и в случае совпадения объединяет рядом расположенные точки в зоны. В результате работы программы вся территория г.

Таганрога окрашивается в один из трех цветов. Каждый цвет характеризует качественную оценку экологической обстановки в городе. Так красный цвет указывает на “особо опасные участки”, желтый на “опасные участки”, зеленый на “безопасные участки”. Таким образом информация представляется в доступной для пользователя и удобной для восприятия форме. Берштейн Л.С., Целых А.Н. Гибридная экспертная система с вычислительным модулем для прогноза экологических ситуаций. Труды международного симпозиума “Интеллектуальные системы - ИнСис - 96”, г.Москва, 1996г.