Применение геоинформационных технологий в научных и учебно-научных экологических исследованиях (на примере оценки экологического риска загрязнения подземным вод).

При составлении карт риска загрязнения подземных вод обычно принимаются во внимание такие параметры, как защищенность водоносного горизонта с учетом особенностей залегания водоносного комплекса; мощности, фильтрационных и миграционных характеристик перекрывающего слоя, условий расположения источников загрязнения и др.

Методика районирования территории по степени экологического риска загрязнения подземных вод базируется на применении бассейнового подхода, который в настоящее время находит все большее развитие не только в науках физико-географического цикла, но и в исследованиях, связанных с проблемами природопользования и экологии. Водосборный бассейн имеет достаточно хорошо выраженную внешнюю границу и речную сеть, что позволяет проводить наряду с гидрологическими морфологические, топологические и другие исследования.

Предлагаемая методика оценки экологического риска загрязнения подземных вод сводится к следующему:

— исследование проводится по бассейновому принципу (с учетом морфометрических характеристик);

— определяется природно-обусловленная защищенность подземных водоносных горизонтов (на основе литологических характеристик);

— выявляются особенности экзогенных процессов;

—исследуются особенности землепользования и демографической нагрузки;

— количественно определяются техногенные воздействия и гидродинамические изменения в эксплуатируемых водоносных горизонтах;

— проводится аналитическая обработка информации по каждому из изучаемых параметров с последующим включением картографической информации в геоинформационную систему;

— составляется интегрированная карта оценки экологического риска загрязнения подземных вод и проводится ее предметный анализ для прогнозирования.

Особенность методики заключается в том, что карта существующего и потенциального риска может быть создана только путем синтеза, т.е. сопряженного анализа ряда основных ранжированных параметров, получивших отражение в отдельных информационных слоях.

При использовании электронной карты водосборных бассейнов получают такие морфометрические характеристики бассейнов, как площадь, длина всех водотоков, длина основного водотока рассчитана густота речной сети.

Все бассейны разбивают по группам в зависимости от морфометрических характеристик.

Показатели объединяются в базу данных, на основе которой создается геоинформационный слой в ГИС.

Вопрос 4. ГИС-продукты: настольные, серверные, встраиваемые, мобильные. Краткий обзор программных средств, используемых в России. Коммерческие пакеты программ (ArcView, ArcGIS, EASYTRACE, SPATIAL ANALYST, 3D ANALYST, ENVI, IDL и др.).

Настольные ГИС-продукты (ArcView, ArcMap, MapInfo и многие другие) - устанавливаются на отдельные персональные компьютеры конечным пользователям. Работать за настольным ГИС-приложением может одновременно только один пользователь, в отличие от серверных ГИС-продуктов.

Серверные ГИС-приложения (ArcGIS Server) предназначены для одновременного обслуживания многих пользователей, работающих по сети. Позволяют эффективно координировать усилия по работе над сложными ГИС-проектами, используются для хранения, обработки, передачи данных и разграничения доступа к ним, т.е. обслуживают географические базы данных. Внедрение серверных ГИС-продуктов позволяет не тратить средства на приобретение множества настольных ГИС-приложений, что выгодно для крупных организаций.

Встраиваемые ГИС-продукты (ArcGIS Engine) предназначены для расширения возможностей различных настольных приложений (например, Microsoft Word и Excel) в области ГИС, а также для создания узкоспециализированных приложений, выполняющих небольшой набор часто повторяемых действий.

Мобильные ГИС-продукты (пакет ArcPad) устанавливаются на различные мобильные устройства с поддержкой GPS для сбора и просмотра географической информации в полевых условиях.

В России наибольшее распространение получили несколько систем настольной картографии - MapInfo Professional, ArcGIS, ENVI, ERDAS IMAGINE. За долгое время пребывания на рынке они «научились» решать самый широкий спектр задач в различных сферах деятельности, в том числе: создание, обмен, управление, анализ и публикация географической информации.

MapInfo Professional - мощная программа для цифрового картографирования и географического анализа, управления базами географических данных.

ArcView - один из трех настольных продуктов ArcGIS. В состав ArcView 9 входит три приложения: ArcMap, ArcCatalog и ArcToolbox для ArcView. Это набор мощных инструментов для картографирования, создания отчетов и картографического анализа.

Spatial Analyst - модуль ArcGIS, предназначенный для анализа растровых и векторных данных. Среди его функций - определение расстояний по карте, вычисление плотности размещения объектов, интерполяция растра (например, создание карты высот по отдельным данным точкам с высотами), анализ поверхности (вычисление уклона, экспозиции, видимости и т.д.), калькулятор растров и другие.

3D Analyst - модуль ArcGIS, позволяющий получать и анализировать трёхмерные карты.

Easy Trace - первоначально был продвинутой системой для векторизации растров, в том числе отсканированных изношенных карт. К настоящему времени возможности Easy Trace расширились до полного цикла подготовки географической информации, в котором полноценные компьютерные географические карты получают из отсканированных изображений или спутниковых снимков.

ENVI (Environment for Visualizing Images - среда для отображения снимков) является наиболее совершенным и в то же время очень простым в управлении программным обеспечением для работы с данными дистанционного зондирования, обработки и дешифрирования спутниковых снимков.

IDL - среда разработки программ для решения множества научных задач, в том числе для сложных вычислений, обработки, анализа и визуализации пространственных данных.

ERDAS IMAGINE. Программный продукт, имеющий простой и удобный интерфейс и широкий набор инструментов, был создан специально для обработки данных дистанционного зондирования и интеграции полученных результатов в ГИС.