CC BY
166ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ В РЕШЕНИИ КОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ
USE OF GIS TECHNOLOGIES IN THE SOLUTION OF ECOLOGICAL
PROBLEMS
Наумова Татьяна Александровна, Аспирантка 1-ый курс, институт естествознания КГУ им. К. Э. Циолковского
Научный руководитель: Стрельцов Алексей Борисович, Д.б.н, профессор кафедры ботаники, микробиологии и экологии КГУ им. К. Э. Циолковского. Россия, Калуга
Naumova Tatyana Alexandrovna, Graduate student 1st year, Institute of Natural Sciences KSU named after K. E. Tsiolkovsky
Scientific adviser: Streltsov Aleksey Borisovich, Doctor of Biological Sciences, Professor, Department of Botany, Microbiology and Ecology KSU named after K. E. Tsiolkovsky Russia, Kaluga
Аннотация: В данной статье рассматриваются вопросы использования ГИС-технологий в экологии. На данный момент особое внимание уделяется вопросам экологического состояния окружающей среды, поэтому стоит вопрос о разработке мер с целью улучшения экологической обстановки. В этой статье будут рассматриваться методы ГИС-технологий, которые помогут решить проблемы обработки большого количества информации в области экологии и природопользования.
Annotation: This article discusses the use of GIS technologies in ecology. At the moment, special attention is paid to the environmental state of the environment, so there is a question of developing measures to improve the environmental situation. This article will discuss methods of GIS technologies that will help solve the problems of processing a large amount of information in the field of ecology and nature management.
Ключевые слова: окружающая среда, экология, ГИС-технологии, методы, мониторинг, анализ, хранение, обработка.
Keyword: environment, ecology, GIS technologies, methods, monitoring, analysis, storage, processing.
Для безопасной жизнедеятельности людей и других живых организмов необходимы благоприятные условия их качества жизни. Все мы знаем, что ежегодно экологическая обстановка ухудшается во всем мире, поэтому сейчас уделяется большое внимание не только изучению экологического состояния
окружающей среды, но и разработке мер по ее улучшению. В настоящее время исследования по охране окружающей среды ведутся во всем мире. Работа любого предприятия связана с преобладанием большого количества информации и возможностью ее анализа. Большую часть этой информации составляют геоданные, то есть различные сведения о территории. Поэтому для эффективного решения этих проблем используют ГИС.
В общем смысле, геоинформационные системы это инструменты для обработки пространственной информации, обычно привязанной к земной поверхности и используемые для управления ею. [1]
Наиболее рациональным и эффективным методом хранения и обработки данных мониторинга природных территориальных систем является метод геоинформационного картографирования. В его основе лежит использование специального программного обеспечения - геоинформационных систем (ГИС), необходимых для сбора, хранения, обработки и визуализации пространственно-координированных данных, т.е. данных, имеющих определенную территориальную привязку. Отсюда следует, что метод геоинформационного картографирования изначально не адаптирован к конкретно экосистемам, а создан для анализа пространственно-ориентированной совокупности данных и поэтому может эффективно использоваться при анализе экосистем, как и других пространственно-дифференцированных систем, совокупностей пространственно-привязанных данных. [2, 3]
Основной особенностью ГИС-технологий является точный анализ данных собранных системными методами, оптимизация хранения и обработка результатов исследования, а также повышение информационной и научной значимости первичных данных. Они могут применяться в картографии, геологии, землеустройстве, экономике и экологии.
Информационные системы, с помощью которых можно эффективно накапливать и обрабатывать результаты экосистемных исследований, кроме базы данных, должны включать:
1. электронные карты с послойным разбиением изображений;
2. программы статистической и сложной математической обработки данных;
3. систему построения прогностических моделей развития экосистем.
Таким образом, основная идея технологии ГИС состоит в создании многослойной электронной карты, главный слой которой описывает географию территории, а второстепенные слои характеризуют отдельные составляющие части данной территории.
Часто при изучении окружающей среды используют компьютерные карты с послойным разбиением изображений. На таких картах должны отображаться особенности геологической и тектонической истории данного района, его геоморфологическая, структура почвенного и растительного покрова, видовой состав, численность и распределение животных. В качестве основы для создания электронных карт используются результаты геологических, почвенных, ботанических и геоботанических, а также зоологических исследований, проводившихся при изучении экосистем на определенных территориях. В дальнейшем необходимо проведение полевых исследований для уточнения легенды карт, определения взаимосвязи между различными компонентами природной среды. Уточнение и детализация карт проводится по мере накопления фактических данных по различным компонентам неживой и живой природы.
ГИС помогают изучить структуру природных сообществ на основе разрозненных данных по разным компонентам экосистем. Постепенное накопление данных по различным компонентам изучаемых экосистем позволит лучше понять структуру и функционирование природных сообществ, выявить ключевые ценотические связи организмов, разрабатывать необходимые меры для решения данных проблем. [4, 5]
С помощью ГИС можно 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 карты жилых массивов в данном районе (Рис.1), а также можно оценить последствия экстремальных ситуаций, как разлив нефти и других вредных веществ.
Рис. 1. Составление карты с использованием слоев [9]
ГИС успешно используется для создания карт основных параметров окружающей среды. При получении данных с дистанционных, спутниковых и
полевых наблюдений можно осуществлять мониторинг антропогенных воздействий разных масштабов (Рис.2).
Рис. 2. Карта влияния антропогенных факторов на окружающую
среду [10]
ГИС широко используются для составления кадастров. С их помощью создаются базы данных и карты по земельной собственности, объединенные с базами данных по природным и социально-экономическим показателям, методом накладки карт друг на друга. Таким образом, создаются комплексные (например, ресурсные) карты, графики и диаграммы разного вида.
Геоинформационные системы используются для сбора данных по охраняемым природным территориям, например, заказникам, заповедникам и национальным паркам. С помощью ГИС в пределах охраняемых районов можно проводить пространственный мониторинг растительных сообществ, редких видов животных, определять влияние антропогенных вмешательств, таких как наличие экологически опасных объектов: промышленных предприятий, автомобильных и железных дорог, использование ядохимикатов, расположение полигонов ТКО и т.п.
Использование ГИС-технологий характерно для изучения оценки здоровья среды методами биоиндикации. Используя ГИС-технологии для биомониторинга можно оценить возможность площадной оценки и районирования территорий по степени отклонения от оптимального качества (здоровья) среды. Биомониторинг является частью экологического мониторинга. Связь компонентов экологического мониторинга осуществляется через различный подход к оценке одной и той же территории и интеграцию всех этих подходов в виде картографических материалов. [5, 6]
ГИС-технологии используются и в экотуризме. Они помогают качественно и красочно создать рекламные и обзорные материалы для вовлечения публики в развивающуюся сферу экотуризма. [7] Экотуристы заинтересованы в подробной информации о природных особенностях данной
местности или страны, о происходящих в природе процессах. Поэтому ГИС научно-образовательные карты, отображающие распространение растительных сообществ, отдельных видов животных и птиц, являются полезными в целях экологического образования или для туристов. [2, 8]
ГИС намного упрощают процедуру публикации различных видов картографических данных. При помощи простых и легкодоступных программ, обычный пользователь может легко и быстро считывать и распечатывать карты.
Таким образом, ГИС используется для обработки и управления информацией. Эта технология позволяет проанализировать различную малосвязанную между собой информацию, получить обобщенные данные. ГИС успешно используется для наблюдения состояния окружающей среды и для создания карт по основным параметрам окружающей среды. ГИС помогают решить проблемы охраны окружающей среды с улучшением экологического состояния территорий на основе использования информации полученной с помощью современных технологий, в частности с помощью аэрокосмической информации.
Литература:
1. ДеМерс, Майкл Н. Географические информационные системы. Основы. Пер. с англ. - М: Дата+, 1999 - 254 с.
2. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. М.,1998, 230с.
3. Хлебосолов Е.И, Хлебосолова О.А, Кушель Ю.А, Макарова О.А. Методы системного экологического мониторинга. Ряз. обл. ин-т развития образования. - Рязань, 2000 - 70 с.
4. Рогуленко А.В., Стрельцов А.Б., Алексеев С.К. Применение ГИС-технологий для моделирования пространственного распределения некоторых видов мелких млекопитающих на территории национального парка «Угра». // Проблемы региональной экологии, №5, 2007 - С.70-75.
5. Rogulenko A.V., Streltsov A.B., Alekseev S.K. The utilization of GIS technologies for the analysis of forestry biocenoses and biodiversity estimation (by the example of rodents of "Ugra" national park). Использование ГИС-технологий для анализа лесных биоценозови оценки биологического разнообразия (на примере мышевидных грызунов национального парка «Угра») // Advances in modern natural sciences, 3rd International Conference INTERNAS'2007. Proceeding. Kaluga, 2007, C.129-131
6. Стрельцов А.Б. Региональная система биомониторинга. Калуга: ЦНТИ, 2003. - 158с.
7. Стрельцов Н.А., Стрельцов А.Б. Об организации экологического туризма в Лаосской Народно-Демократической республике // Экологический и этнографический туризм: становление, проблемы и перспективы развития. Хабаровск, 2009. С. 153-157.
8. Использование ГИС в экологии [Электронный ресурс] URL: http://loi.sscc.ru/gis/geoeco/use gis eco.htm (дата обращения: 08.04.2020)
9. ГИС- карта [Электронный ресурс] URL: https://yandex.ru/images/search?text=гискарта%20с%20использованием%2 0слоев&pos=11&img url (дата обращения: 22.04. 2020)
10. ГИС- карта [Электронный ресурс] URL:
https: //yandex.ru/images/search?text (дата обращения: 22.04.2020)
Literature:
1. DeMers, Michael N. Geographic Information Systems. The basics. Per. from English - M: Date +, 1999 - 254 s.
2. Tsvetkov V.Ya. Geoinformation systems and technologies. M., 1998, 230s.
3. Khlebosolov E.I., Khlebosolova O.A., Kushel Yu.A., Makarova O.A. Methods of systemic environmental monitoring. Ryaz. reg. Institute of Educational Development. - Ryazan, 2000 - 70 s.
4. Rogulenko A.V., Streltsov A.B., Alekseev S.K. The use of GIS technologies for modeling the spatial distribution of some species of small mammals in the territory of the Ugra National Park. // Problems of regional ecology, No. 5, 2007 - P.70-75.
5. Rogulenko A.V., Streltsov A.B., Alekseev S.K. The utilization of GIS technologies for the analysis of forestry biocenoses and biodiversity estimation (by the example of rodents of "Ugra" national park). The use of GIS technologies for the analysis of forest biocenoses and assessment of biological diversity (for example, mouse-like rodents of the Ugra National Park) // Advances in modern natural sciences, 3rd International Conference INTERNAS'2007. Proceeding. Kaluga, 2007, C.129-131
6. Streltsov A.B. Regional biomonitoring system. Kaluga: TSNTI, 2003 .-- 158s.
7. Streltsov N.A., Streltsov A.B. On the organization of ecological tourism in the Lao People's Democratic Republic // Ecological and ethnographic tourism: formation, problems and development prospects. Khabarovsk, 2009.S. 153157.
8. The use of GIS in ecology [Electronic resource] URL: http://loi.sscc.ru/gis/geoeco/use_gis_eco.htm (accessed: 04/08/2020)
9. GIS-map [Electronic resource] URL: https://yandex.ru/images/search?text=giskart0/o20s0/o20usmg0/o20 layers&pos=11&img_url (accessed date: 22.04. 2020)
10. GIS map [Electronic resource] URL: https://yandex.ru/images/search?text (accessed date: 04/22/2020)
