 |
Применение геоинформационной системы ArcGis 9 для оценки загрязнения тяжелыми металлами города Ялты
|
|
|
|
В среде проекта ГИС мы можем использовать три настольных приложения ArcGis 9 - ArcCatalog, ArcMapи ArcToolbox.
ArcCatalogуправляет хранением пространственных данных, структурой баз данных, а также записью и просмотром метаданных. ArcMap используется для всех задач создания карт и редактирования, а также для картографического анализа. ArcToolbox используется для преобразования данных и геообработки.
С помощью этих трех приложений мы можем решить любую задачу ГИС, простую или сложную, включая создание карты, управление данными, географический анализ, редактирование данных и геообработку.
АгсСа1а^ позволяет найти, просмотреть, задокументировать и организовать географические данные и создавать сложные базы геоданных для хранения этих данных. АгсСа1а1о§ представляет структуру для организации хранения больших объемов разнотипных данных ГИС.
Разные представления помогают найти нужные данные, хранятся ли они в файле, персональной базе геоданных или в удаленной СУБД.
При помощи АгсСа1а^ мы можем создавать персональные базы геоданных на своем компьютере и использовать инструменты АгсСа1а^ для создания или имортирования объектных классов или таблиц.
АгсМар позволяет создавать карты и работать с ними. В АгсМар можно просмотреть, отредактировать и проанализировать географические данные.
АгсТоо1Ьох - приложение, содержащее множество инструментов ГИС для геообработки.
Экологическим отделом ООО «Институт, экологии, землеустройства и проектирования» были проведены исследования загрязнения территории города Ялты тяжелыми металлами на основании которых мною при помощи геоинформационной системы
ArcGis 9 была построена карта-схема, отображающая загрязнение нашего города. ((1рнло*ение У)
|
|
|
На картосхеме загрязнения химическими элементами атмосферного воздуха и почв г. Ялты показано, что на исследуемой территории имеются как районы значительного загрязнения почв тяжелыми металлами, так и районы максимального загрязнения атмосферного воздуха.
Наиболее сильно загрязнены тяжелыми металлами оживленные автодороги города — улицы Московская, Киевская, автодороги в районе кинотеатра «Спартак». Тетраалкилы свинца добавляются в бензин в качестве антидетонационного сгорания. С выхлопными газами свинец выноситься в форме мелких твердых частиц оксидов, хлоридов, фторидов, нитратов, сульфатов и др. Примерно 20 % частиц имеют величину больше 0,005 мм. Они оседают в непосредственной близости от дороги. Более мелкие частицы, содержащие около 60% выбросов свинца, оседают не так быстро и выпадают в пределах относительно широкой полосы. Остальные 20% захватываются воздушными массами и могут переноситься на более или менее значительные расстояния.
Наиболее сильно загрязнена растительность, находящаяся до 5-10 м открая дороги, или растительность газонов, разделяющих полосы движения на шоссе. Зона более низкой концентрации распространяется до 50-100 м от края шоссе. На расстоянии 200-300 м содержание свинца, как правило, снижается до уровня местного фона.
При изучении концентрации свинца в деревьях вдоль дорог установлено, что максимум загрязнения приходится на интервал 1-2 м над уровнем земли, а выше оно быстро уменьшается.
Высокое количество свинца, поступающего в окружающую среду в районах улиц Московская и Киевская обуславливается еще также постоянными автомобильными пробками, которые образуются в этом районе, особенно в летний курортный период.
Концентрация свинца на поверхности почвы в условиях интенсивного придорожного движения не остается постоянной, а возрастает от весны к осени. То же самое происходит в растениях на протяжении вегетационного периода. Нарастание концентрации металла в почве и растениях, по-видимому, обусловлено постепенной аккумуляцией высокодисперсных частиц, выбрасываемых с выхлопными газами автомобилей. Этому способствует устойчиво сухая погода. Важную роль играет ветер. Под воздействием ветра, длительно действующего в определенном направлении, аномалии вокруг источников сдвинуты в этом направлении. Под влиянием ветра распределение свинца в растениях по обе стороны шоссе часто нессиметрично
|
|
|
Выводы
В настоящее время геоинформационные системы приобретают все более широкое распространение в области охраны окружающей среды.
С помощью ГИС удобно моделировать влияние и распространение загрязнения от точечных и неточечных (пространственных) источников на местности, в атмосфере и по гидрологической сети. Результаты модельных расчетов можно наложить на природные карты, например карты растительности, или же на карты жилых массивов в данном районе. В результате можно оперативно оценить ближайшие и будущие последствия таких экстремальных ситуаций, как разлив нефти и других вредных веществ, а также влияние постоянно действующих точечных и площадных загрязнителей (в нашем конкретном примере - загрязнения территории города тяжелыми металлами).
В процессе написания данной работы нами было выяснено, что основным источником загрязнения территории города Ялты тяжелыми металлами является автотранспорт. Наиболее распространенный загрязнитель - свинец. Он поступает в окружающую среду с выхлопными газами в форме мелких твердых частиц оксидов, хлоридов, сульфатов и др. Наиболее загрязненные участки города Ялта - оживленные автодороги (такие как улицы Московская и Киевская). Также следует отметить, что свою роль в загрязнении этих дорог и прилегающих к ним территорий играют и постоянные автомобильные пробки, в которых автомобили простаивают с включенным двигателем значительное время. Помимо загрязнения свинцом, химический анализ показывает также аномальные содержания таких элементов как цинк, медь, барий, вольфрам, кобальт, молибден, хром, сурьма.
При помощи геоинформационной системы ArcGis9 нами была построена карта-схема, отображающая загрязнение территории города Ялта тяжелыми металлами. На ней при помощи цветового отображения выделены районы с минимальным, значительным и максимальным загрязнением территорий. Данная схема позволяет выявить направление движения загрязняющего воздействия от автортассы на основе наложения климатических данных.
|
|
|
Заключение
В 70-х годах нашего столетия люди впервые смогли увидеть Землю из космоса, что привело к возникновению нового обобщенного взгляда на нашу планету. Однако в то время еще не было адекватных средств анализа получаемых дистанционных данных для их полноценного использования в повседневной жизни. Только с появлением ГИС возможность решения такой задачи стала реальностью, так как эта технология позволяет собрать воедино и проанализировать различную, на первый взгляд мало связанную между собой информацию, получить основанный на массовом фактическом материале обобщенный взгляд на него, количественно и качественно проанализировать взаимные связи между характеризующими его параметрами и происходящими в нем процессами.
Роль ГИС в природоохранным мероприятиях очень важна. ГИС с успехом используется для создания карт основных параметров окружающей среды. В дальнейшем, при получении новых данных, эти карты используются для выявления масштабов и темпов деградации флоры и фауны. При вводе данных дистанционных, в частности спутниковых, и обычных полевых наблюдений с их помощью можно осуществлять мониторинг местных и широкомасштабных антропогенных воздействий. Данные о антропогенных нагрузках целесообразно наложить на карты зонирования территории с выделенными областями, представляющими особый интерес с природоохранной точки зрения, например парками, заповедниками и заказниками. Оценку состояния и темпов деградации природной среды можно проводить и по выделенным на всех слоях карты тестовым участкам.
ГИС широко применяются для составления и ведения разнообразных, в том числе земельных, кадастров. С их помощью удобно создавать базы данных и карты по земельной собственности, объединять их с базами данных по любым природным и социально- экономическим показателям, накладывать соответствующие карты друг на друга и создавать комплексные (например ресурсные) карты, строить графики и разного вида диаграммы
|
|
|
Еще одна распространенная сфера применения ГИС - сбор и управление данными по охраняемым территориям, таким как заказники, заповедники и национальные парки. В пределах охраняемых районов можно проводить полноценный пространственный мониторинг растительных сообществ ценных и редких видов животных, определять влияние антропогенных вмешательств, таких как туризм, прокладка дорог или ЛЭП, планировать и доводить до реализации природоохранные мероприятия. Возможно выполнение и многопользовательских задач, таких как регулирование выпаса скота и прогнозирование продуктивности земельных угодий. Такие задачи ГИС решает на научной основе, то есть выбираются решения, обеспечивающие минимальный уровень воздействия на дикую природу, сохранение на требуемом уровне чистоты воздуха, водных объектов и почв, особенно в часто посещаемых туристами районах.
Региональные и местные руководящие структуры широко применяют возможности ГИС для получения оптимальных решений проблем, связанных с распределением и контролируемым использованием земельных ресурсов, улаживанием конфликтных ситуаций между владельцем и арендаторами земель. Полезным и зачастую необходимым бывает сравнение текущих границ участков землепользования с зонированием земель и перспективными планами их использования. ГИС обеспечивает также возможность сопоставления границ землепользования с требованиями дикой природы. Например, в ряде случаев бывает необходимым зарезервировать коридоры миграции диких животных через освоенные территории между заповедниками или национальными парками. Постоянный сбор и обновление данных о границах землепользования может оказать большую помощь при разработке природоохранных, в том числе административных и законодательных мер, отслеживать их исполнение, своевременно вносить изменения и дополнения в имеющиеся законы и постановления на основе базовых научных экологических принципов и концепций.
ГИС является эффективным средстводля изучения среды обитания в целом, отдельных видов растительного и животного мира в пространственном и временном аспектах. Если установлены конкретные параметры окружающей среды, необходимые,например, для существования какого-либо вида животных, включая наличие пастбищ и мест для размножения, соответствующие типы и запасы кормовых ресурсов, источники воды, требования к чистоте природной среды, то ГИС поможет быстро подыскать районы с подходящей комбинацией параметров, в пределах которых условия существования или восстановления численности данного вида будут близки к оптимальным. На стадии адаптации переселенного вида к новой местности ГИС эффективна для мониторинга ближайших и отдаленных последствий предпринятых мероприятий, оценки их успешности, выявления проблем и поиска путей по их преодолению.
|
|
|
Интегральные функциональные возможности ГИС в наиболее явном виде проявляются и благоприятствуют успешному проведению совместных междисциплинарных исследований. Они обеспечивают объединение и наложение друг на друга любых типов данных, лишь бы их можно было отобразить на карте. К подобным исследованиям относятся, например, такие: анализ взаимосвязей между здоровьем населения и разнообразными (природными, демографическими, экономическими) факторами; количественная оценка влияния параметров окружающей среды на состояние локальных и региональных экосистем и их составляющих; определение доходов землевладельцев в зависимости от преобладающих типов почв, климатических условий, удаленности от городов и др.; выявление численности и плотности ареалов распространения редких и исчезающих видов растений в зависимости от высоты местности, угла наклона и экспозиции склонов.
ГИС значительно упрощает процедуру публикации любых видов картографической продукции. С помощью встроенного языка программирования программного обеспечения ARC/INFOARCMacroLanguage(AML) можно написать программы автоматического создания любых типов печатных карт, графиков, диаграмм и таблиц. Кроме того простые программные продукты типа ArcViewGISпозволяют просматривать и напрямую оперировать с данными, содержащимися в базе данных ГИС любому, даже малоопытному, пользователю. При помощи таких простых и легко доступных программ любой пользователь имеет возможность считывать и распечатывать карты, записанные, например, на CD-ROMв формате ГИС ARC/INFO.
Поскольку создание бумажных карт с помощью ГИС значительно упрощается и удешевляется, появляется возможность получения большого количества разнообразных природных карт, что расширяет возможности и широту охвата программ и курсов экологического образования. Ввиду простоты копирования и производства картографической продукции ее может использовать практически любой ученый, преподаватель или студент. Более того, стандартизация формата и компоновки базовых карт служит основой для сбора и демонстрации данных, получаемых учащимися и студентами, обмена данными между учебными заведениями и создания единой базы по регионам и в национальном масштабе. Можно подготовить специальные карты для землевладельцев с целью ознакомления их с планируемыми природоохранными мероприятиями, схемами буферных зон и экологических коридоров, которые создаются в данном районе и могут затронуть их земельные участки.
Возможность быстрого создания привлекательных, красочных и, в то же время, качественных профессионально составленных карт делает ГИС идеальным средством создания рекламных и обзорных материалов для вовлечения публики в быстро развивающуюся сферу экотуризма. Характерной чертой так называемых "экотуристов" является глубокая заинтересованность в подробной информации о природных особенностях данной местности или страны, о происходящих в природе процессах, связанных с экологией в широком смысле. Среди этой достаточно многочисленной группы людей большой популярностью пользуются созданные с помощью ГИС научно-образовательные карты, отображающие распространение растительных сообществ, отдельных видов животных и птиц, области эндемиков и т.д. Подобная информация может оказаться полезной для целей экологического образования или для туристских агентств, для получения дополнительных средств из фондов проектов и национальных программ, поощряющих развитие путешествий и экскурсий [21].
По мере расширения и углубления природоохранных мероприятий одной из основных сфер применения ГИС становится слежение за последствиями предпринимаемых действий на локальном и региональном уровнях. Источниками обновляемой информации могут быть результаты наземных съемок или дистанционных наблюдений с воздушного транспорта и из космоса. Использование ГИС эффективно и для мониторинга условий жизнедеятельности местных и привнесенных видов, выявления причинно-следственных цепочек и взаимосвязей, оценки благоприятных и неблагоприятных последствий предпринимаемых природоохранных мероприятий на экосистему в целом и отдельные ее компоненты, принятия оперативных решений по их корректировке в зависимости от меняющихся внешних условий.
Список литературы
1) Беспамятное Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник.— JL: "Химия", 1985.
2) Витюк А.. Каря кип Е., Шемет В. Инструментальная геоинформационная система "МАПАв" для Windows.- Материалы конференции "Теория, технология, внедрение ГИС", ГИС-Форум-97, К.: ГИС-ассоциация Украины, с. 74-75.
3) Волосович А.Э. Тенденции развития ГИС.- Материалы конференции "Теория, технология, внедрение ГИС", ГИС-Форум-97, К.:ГИС-ассоциация Украины, с. 14-15.
4) Вредные химические вещества. Неорганические соединения I-IV групп: Справ, изд./ Под ред. В.А. Филова и др. — Д.: "Химия", 1988
5) Вредные химические вещества. Неорганические соединения V- VIII групп: Справ, изд./ Под ред. В.А. Филова и др. — Л: "Химия", 1989
6) Гармаш Г. А. Накопление тяжелых металлов в почвах и растениях вокруг металлургических предприятий. - Новосибирск, 1985.
7) Геоинформатика: Учебник для ВУЗов/ Под ред. B.C. Тикунова. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. Я 480 с.
8) Ильин В.Б., Степанова М.Д. Некоторые аспекты загрязнения среды: тяжелые металлы в системе почва-растение// Изв. СО АН СССР. - 1980. - Вып 3. - с.89-94
9) Исаченко Г.А. Отечественное экологическое картографирование: первые итоги// Изв. РГО. - 1992.
10) Королев Ю.К. Общая геоинформатика - М: «Академия», 2001 - 450 с.
11) Королев Ю.К Теоретическая геоинформатика - М.: «Академия», 2002-380 с.
12) Кошкарев A.B. Теоретические и методические аспекты развития географических информационных систем// География и природные ресурсы.
13) Марченко П.Б., Волосович А.Е., Косецкий П.И. Особенности внедрения ГИС - технологий. - Материалы НТК "Приборостроение- 96", Винница-Судак:, 1996, часть 1, с. И 7.
14) Майкл Н. ДеМерс Географические информационные системы. Основы. - Нью-Йорк, 1995 - 254 с.
16) Мур Дж.В., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. - М.. "Мир", 1987.
17) Роджер Томлинсон. Думая о ГИС. Планирование географических информационных систем - Нью-Йорк, 1996 - 186 с.
18) Синяков В.Н. Картографирование природных и техногенных аномалий - М., 1986 г - 266 с.
19) Смиронов Л.Е. Геоэкологическое картографирование. - СПб., - 1994-55с.
20) Сорокина Е.П. Картографирование техногенных аномалий в целях геохимической оценки урбанизированных территорий // Вопросы географии. М., 1983. № 120. С. 55-67.
21) Трофимов A.M. Геоинформационные системы и проблемы управления окружающей средой. - Казань: Изд-во Каз. Ун-та, 1984. - 142 с.
22) Цемко В.П., Паламарчук И.К. Процессы рассеяния микроэлементов в почвах// Микроэлементы в окружающей среде. - Киев, 1980
23) Чоговадзе Г. А. Информация, общество, человек - М.: «Знание», 2000 -112 с.
|
|
|
