Жанабердинов Г.Ж
Бейсенова Р.Р

Использование ГИС технологий как инструмент решения задач в сфере охране окружающей среды

Во всем мире проблемам охраны окружающей среды сейчас уделяется повышенное внимание. И это не удивительно.[1] В основе существования общества лежит использование ресурсов экосферы.[3] Сохранение природных ресурсов Земли путем их рационального использования и воспроизводства является насущной потребностью человеческого общества на современном этапе его социального и экономического развития.[1]

В условиях ограниченности, исчерпаемости природных ресурсов Земли беспрецедентный в истории человечества рост потребления будет подогревать разнонаправленные как негативные, так и позитивные процессы. [2] Охрана природы – эта система мер, направленных на поддержание рационального взаимодействия между человеком и окружающей природной средой, обеспечивающая сохранение и восстановление природных богатств, разумное использование природных ресурсов. [1] Как сказал об этом глава государства Н.А.Назарбаев в своем послании к народу Казахстана « Нам принципиально важно переосмыслить наше отношение к своим природным богатствам. Ннеобходимо внедрить новую систему управления природными ресурсами. Мы должны использовать ресурсы как важное стратегическое преимущество Казахстана для обеспечения экономического роста » [2] В современных философских и социальных исследованиях уже давно высказывалась мысль о необходимости осознать нашу ответственность за природу и существование человечества, изменить наше отношение к окружающей человека сфере жизни на Земле. Эти идеи разрабатывались в исследованиях Римского клуба. Сегодня предпринимаются попытки расширить понимание категорического императива, применяя его не только в сфере нравственных отношений людей, но и в отношениях человека к живой природе. [4]

Бурное развитие хозяйственной деятельности людей создало все предпосылки реальной возможности экологического кризиса.[1] Таким образом, все геосферы Земли становятся подвержены антропогенному влиянию и преобразованию.[3] В этой связи большое значение приобретает направление, связанное с количественной оценкой антропогенных воздействий на окружающую среду, созданием систем комплексной оценки состояния экологической обстановки, а также моделированием и прогнозированием развития ситуации. Создание подобных систем в настоящее время невозможно без использования современных компьютерных инструментов. Одним из важных инструментов являются ГИС-технологии. [1]

Географическая информационная система (ГИС) – это современная технология для картирования и анализа объектов реального мира, а также происходящих событий на базе вычислительной техники. Такая технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которое предоставляет карта. [6]

Появление географических информационных систем относят к началу 60-х годов ХХ в. Именно тогда появились предпосылки и условия для информатизации и компьютеризации сфер деятельности, связанных с моделированием географического пространства решением их. [7] Первый успех в становлении ГИС – это разработка и создание Географической информационной системы Канады ( Canada Geographic Information System. CGIS ) в 60-х. Назначения ГИС Канады состояло в анализе многочисленных данных, накопленных Канадской службой земельного учета, и получении статистических данных о земле, которые использовались при разработке планов землеустройства огромных площадей преимущественно сельскохозяйственного назначения. [6] Возвращаясь не посредственно к геоинформационным системам, важно подчеркнуть их способность хранить и обрабатывать пространствтвенные, или географические, данные, что и отличает ГИС от иных информационных систем. Распространено мнение, утверждающее тождественность понятий «географические информационные системы» и «пространственные (пространственно-координированные, пространственно распределенные) информационные системы», т.е. слово «географические» в данном контексте имеет смысл не обозначение науки, а характеристики пространственности. [7] Функциональные возможности ГИС, их «функциональность» и составляет суть ГИС. Например. Глава администрации некоторого города N, озабоченный идеей развития альтернативной энергетики (нетрадиционных возобновляемых энергоисточников), решил установить на его территории и в ближайшем предместье M крыльчатое ветроэнергоустановки – «ветряки».

Задача выбора мест их установки является типично оптимизационной: максимальная выработка электроэнергии при фиксированных финансовых средствах в условиях архитектурно-строительных, конструктивных и природоохранных ограничений. Ее решение средствами ГИС можно решить в 2 этапа:

1) Исключить из числа потенциальных площадок все, не удовлетворяющие перечисленным ограничениям

2) Внутри допустимой зоны выбрать заданное много точек, обозначающих места точек возведения энергоустановок при фиксированной (установленной) их мощности, а также с учетом того, что в условиях холмистого, хорошо расчленённого предгорного ландшафта городской территории мощность, а следовательно, и выработка энергии будут существенно будет зависеть от мезо климатических условии, в данном случаи ветрового режим, в свою очередь определяемого рельефа.

Проектировщикам понадобиться разнообразные пространственные данные о городской территории. Работу разумно начать с создания цифровой карты города, вернее его крупномасштабного цифрового плана. Первый его этап, как отмечалось выше, это исключение территории, где сооружение ветро установок по тем или иным причинам невозможно по архитектурным или строительным соображениям (на крышах домов, автомагистралях, водоемах, территориях парков, стадионов и т.п.). В итоге будет получен новый слой с допустимыми и недопустимыми для строительства зонами (контурами, областями, полигонами).

Зона потенциально допустимых мест дислокации установок еще более уменьшиться, когда на следующем этапе предпроектных разработок проектировщики будут вынуждены учесть экологические требования к их размещению. А именно шумовому загрязнению среды, в особенности низкочастотному. Последовательное вычитание потенциально непригодных для строительства площадок осуществляется с помощью операции, которая носит название оверлея (наложения) слоев. Для выбора в пределах итогового слоя конкретных М площадок на втором этапе решения задачи необходимо создать и реализовать имитационную климатическую модель ветрового режима в пределах городской территории. Скорее всего такая модель уже существует и применяется для решения задач, например для оценки распространения загрязнении атмосферы от точечных источников выбросов. Программное обеспечение ГИС должно допускать возможность встраивания в нее таких моделей, используя языки программирования высокого уровня или собственного макропрограммирования. Итогом решения задачи, будет список, включающий координаты множества проектируемых ветроэнергоустановок, вполне достаточный для подрядной строительной организации, которая выиграет тендер на реализацию проекта. Этот пример иллюстрирует возможность ГИС как инструмента для решения пространственных задач.

Состав и структура ГИС определяется объектами информационного моделирования, какими являются как собственно феномены реальности ( лес, земля, вода, население, хозяйство), так и процессы (наводнение, загрязнение окружающей среды, миграционные процессы) и т.д. [7]

В процессе развития общества задачи охраны природы менялись. Охрана природы – это, как уже говорилось, система мер, направленных на рациональное использование природных ресурсов, которая основывается на научных разработках. [1]

В современном мире высокие технологии становятся ключевым элементом всех аспектов безопасности. [4]

Это еще раз убеждает нас в том, что такая сложная проблема, как охрана природной среды, не может рассматриваться односторонне, очевидно, при ее изучении необходим многоплановый подход. Поскольку проблемы, связанные с охраной окружающей среды, отличаются иключительным разнобразием. [5]

Использованная литература:

[1]-Воронцев А.И., Щетинский Е.А., Никодимов И.Д. Охрана природы. – М: Агропроиздат, 1989.

[2]-ПОСЛАНИЕ ПРЕЗИДЕНТА РЕСПУБЛИКИ Казахстан - ЛИДЕРА НАЦИИ Н. А. НАЗАРБАЕВА НАРОДУ Казахстана 2013

[3]- Голубев Г.Н.Геоэкология-учебник для студентов высших учебных заведений.-М:Изд-во ГЕОС,1999.-338с

[4] – Биобезопасность Лобанова Т.П., Иванькина Т.Ю., Кисурина М.И. 2002г

[5] – Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию: Пер. С нем. – М:Мир, 1997. – 232 с

[6] - Манько А.В – Организация оптимального мониторинга среды подземного сооружения: Монография. - : Издательтсво АСВ, 2009

[7] - Кошкарев А.В,Тикунов В.С и др – Геоинформатика. М:Издательский центр «Академия» - 2005