Информационные технологии в экологии и природопользовании. 3. Применение ГИС (А. В. Грачев, 2013)

ГИС используются для решения разнообразных задач, основные из которых можно сгруппировать следующим образом:

– обеспечение деятельности органов законодательной и исполнительной власти, силовых структур;

– обеспечение комплексного и отраслевого кадастра (земельного, водного, лесного, недвижимости и т. д.);

– поиск и рациональное использование природных ресурсов;

– территориальное, отраслевое, муниципальное планирование и управление;

– природопользование, мониторинг экологических ситуаций, оценка техногенных воздействий, экологическая экспертиза;

– научные исследования и образование;

– контроль условий жизни населения, здравоохранение и рекреация;

– картографирование (комплексное и отраслевое);

– использование в торговле и маркетинге, бизнесе.

Широко применяется ГИС в узковедомственных, потребительских сферах: транспорт, ценообразование, туризм, торговля, справочные услуги.

Таким образом, ГИС по назначениям и функциям является многоцелевой и ориентирована на обеспечение географическими и другими данными широкого круга организаций и граждан.

К потенциальным потребителям геоинформации относятся:

– структуры власти;

– планирующие органы;

– инспекции и контрольные органы;

– юридические и правоохранительные органы;

– природоохранные организации;

– архитектурно-планировочные и земельные службы города;

– организации, эксплуатирующие коммуникации или транспорт;

– научно-исследовательские и проектные институты;

– строительные организации;

– торговые организации;

– частные предприниматели и лица.

3.1. Применение ГИС в природоохранной деятельности

В ходе экологического мониторинга осуществляется сбор и совместная обработка данных, относящихся к различным природным средам, моделирование и анализ экологических процессов и тенденций их развития, использование данных при принятии решений по управлению качеством окружающей среды. Таким образом, в природоохранной деятельности ГИС являются мощным средством поддержки принятия управленческих решений.

Результат экологического исследования, как правило, представляет оперативные данные следующих типов: констатирующие (измеренные или смоделированные параметры состояния экологической обстановки в момент обследования), оценочные (результаты обработки измерений и получение на этой основе оценок экологической ситуации), прогнозные (прогнозирующие развитие обстановки на заданный период времени).

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.