No curso da observação ambiental (monitoramento), eles coletam e processam em conjunto dados relacionados a vários ambientes naturais, modelam e analisam processos ambientais e suas tendências de desenvolvimento e usam dados na tomada de decisões sobre gestão da qualidade ambiental. O resultado de um estudo ambiental apresenta três tipos de dados operacionais: verificando(parâmetros medidos do estado da situação ecológica no momento da pesquisa), avaliação(resultados do processamento de medições e obtenção, nesta base, de estimativas da situação ambiental), previsão(prever o desenvolvimento da situação para um determinado período de tempo). A combinação desses tipos de dados forma a base do monitoramento ambiental. Uma característica da apresentação de dados em sistemas de monitoramento ambiental é que os mapas ambientais apresentam geoobjetos reais em maior extensão do que os lineares.

Nos SIG ambientais, são utilizados principalmente modelos dinâmicos, nos quais as tecnologias de criação de mapas eletrônicos desempenham um papel importante.

Em relação à modelagem digital, o uso de modelos digitais do tipo modelo digital do fenômeno, campo etc.

Ao nível da recolha de informação, a par das características topográficas, são ainda determinados parâmetros que caracterizam a situação ecológica. Isso aumenta a quantidade de dados de atributos no GIS ambiental em comparação com o GIS típico; consequentemente, o papel da modelagem semântica aumenta.

Ao nível da modelação, são utilizados métodos especiais para calcular os parâmetros que caracterizam o estado ecológico do ambiente e determinam a forma de apresentação dos mapas digitais.

No nível de apresentação, os estudos ambientais emitem não um, mas uma série de mapas, especialmente quando da previsão de fenômenos. Em alguns casos, os mapas são emitidos usando técnicas de visualização dinâmica, como pode ser visto nas previsões meteorológicas exibidas na televisão.

Por exemplo, os objetos de monitoramento da cidade são o ar atmosférico, águas superficiais e subterrâneas, solo, espaços verdes, situação de radiação, habitat e estado de saúde da população.

Um grande número de organizações (federal, municipal, departamental) está envolvido de forma independente na coleta de dados sobre o estado dos parâmetros dos objetos ambientais. A composição do ar atmosférico, a quantidade de emissões de empresas e veículos industriais, a qualidade das águas superficiais e subterrâneas, etc. são monitoradas. Esses trabalhos são realizados por diversos órgãos - desde a polícia de trânsito até postos sanitários e epidemiológicos. As desvantagens do procedimento existente de coleta de dados ambientais são a falta de sistema, a fragmentação, a desunião das organizações ambientais urbanas e a falta de avaliações e previsões abrangentes para o desenvolvimento da situação ambiental.

A principal tarefa do monitoramento ambiental urbano é obter uma avaliação abrangente da situação ambiental na cidade com base na integração de todos os tipos de dados provenientes de várias organizações. A base de integração de um conjunto de dados é um mapa. Consequentemente, resolver os problemas de monitoramento ambiental urbano inevitavelmente leva ao uso de SIG. Para isso, combinam as redes existentes de diversas medições e monitoramento especializado de serviços ambientais. A criação do sistema baseia-se na introdução de meios modernos de controlo com base num único espaço de informação.

Os sistemas de geoinformação são a melhor ferramenta para apresentar e analisar dados ambientais espacialmente distribuídos, pois eles podem garantir o uso eficiente de dados acumulados, seu processamento complexo e métodos avançados de modelagem e apresentação. A estrutura de tal sistema pode incluir dois níveis.

O nível inferior do sistema de monitoramento ambiental:

§ subsistemas federais, municipais, departamentais de monitoramento especializado (atmosfera, águas superficiais, saúde pública, monitoramento radiológico, monitoramento de limpeza sanitária da cidade, subsolo e águas subterrâneas, solo, espaços verdes, monitoramento acústico e urbano);

§ centros de recolha e tratamento de dados territoriais.

Esses subsistemas garantem a coleta de informações completas e, se possível, de alta qualidade sobre o estado do meio ambiente em toda a cidade. Nos centros locais, as informações também são analisadas e selecionadas para transmissão ao nível superior. Os centros territoriais coletam informações sobre fontes de poluição antropogênica no território dos distritos administrativos.

O nível superior do sistema de monitoramento ambiental constitui um centro de informação e análise, cujas tarefas incluem:

§ avaliação imediata da situação ambiental da cidade;

§ cálculo de avaliações integrais da situação ambiental;

§ previsão de evolução da situação ecológica;

§ elaboração de projetos de ações de controle e avaliação das consequências das decisões tomadas.

A integração de dados em um único sistema ocorre de duas maneiras:

1. com base na conversão de formatos de dados em um único formato para todo o sistema;

2. com base na seleção de um software GIS unificado.

Além de manter bancos de dados, é possível modelar e obter mapas temáticos. O sistema pode calcular pagamentos pelo uso de recursos naturais, calcular campos de concentração de poluentes na atmosfera, água e solo.

O sistema de monitoramento ambiental prevê a troca de dados entre seus participantes, portanto, um dos principais requisitos para o software de todos os subsistemas é a capacidade de converter arquivos de dados em formatos padrão (DBF para arquivos de banco de dados e DXF para arquivos gráficos).

O monitoramento, como sistema de observação, avaliação e previsão do estado do meio ambiente, inclui duas áreas:

• 1. informações;
• 2. gerencial.

A combinação dessas áreas e gestão é baseada em decisões baseadas em informações obtidas com o auxílio de serviços de informação aeroespacial e terrestre. O tratamento dos resultados dos levantamentos ambientais dos territórios deve ser feito de forma a garantir a facilidade de uso dos dados, a possibilidade de reposição de um banco de dados único, e os resultados finais devem refletir objetivamente o estado do meio ambiente. A organização e análise eficaz da informação utilizada é possível no âmbito dos sistemas de informação geográfica (GIS).

O desenvolvimento da interpretação visual de dados multidimensionais e tecnologias GIS está relacionado, em particular, com o fato de que é difícil, e na maioria dos casos impossível para uma pessoa com sua imaginação espacial tridimensional limitada, analisar e fornecer estimativas generalizadas de dados multidimensionais objetos.

A tecnologia de processamento de informações em GIS é muito mais ampla do que apenas trabalhar com um banco de dados. Ele também é projetado para avaliações de especialistas, ou seja, O SIG deve incluir um sistema especialista. Os dados armazenados e processados ​​em um SIG possuem não apenas uma característica espacial, mas também temporal.

O SIG implica na possibilidade de processamento integrado de dados digitais que possuem diferentes tipos de representação e são obtidos de várias fontes: cartográficas, resultados estatísticos de pesquisas de campo, materiais de levantamento remoto. As vantagens de organizar e armazenar informações em um SIG são a capacidade de apresentar rapidamente informações em um mapa eletrônico, enquanto o usuário pode trabalhar simultaneamente com informações cartográficas e com um banco de dados (informações temáticas).

O uso de SIG permite prever mudanças no estado do ambiente quando a carga tecnogênica muda com base em determinados modelos de impacto.

O método mais racional e eficaz de armazenamento e processamento de dados de monitoramento de sistemas territoriais naturais é considerado o método de mapeamento de geoinformação. Este método é baseado no uso de software especial - sistemas de informação geográfica (GIS), projetado para coletar, armazenar, processar e visualizar dados coordenados espacialmente, ou seja, dados com uma referência territorial específica. Portanto, o método de mapeamento de geoinformação foi originalmente, por sua própria ideia, adaptado para o processamento de dados relacionados a ecossistemas, que são sistemas territoriais Tsvetkov V.Ya. Sistemas e tecnologias de geoinformação. M., 1998, 230s. .

A principal característica dos sistemas de geoinformação adaptados para a análise de dados coletados por métodos sistêmicos é que eles permitem não apenas otimizar o armazenamento e processamento dos resultados da pesquisa, mas também aumentar significativamente a significância informacional e científica dos dados primários. Isso se deve ao fato de que os resultados das observações de campo, às vezes coletados sem levar em conta a interação de vários componentes do ecossistema, são organizados e analisados ​​no próprio sistema de geoinformação de uma determinada maneira, o que possibilita identificar os estrutura das relações cenóticas dos organismos no ecossistema.

Os sistemas de informação que podem efetivamente acumular e processar os resultados dos estudos de ecossistemas, além do banco de dados, devem incluir:

• 1. mapas eletrônicos com imagens em camadas;
• 2. programas para processamento de dados estatísticos e matemáticos mais complexos;
• 3. um sistema de construção de modelos preditivos para o desenvolvimento de ecossistemas.

Mapas de computador com imagens em camadas. Os mapas devem refletir as características da história geológica e tectônica da área, sua geomorfologia, a estrutura do solo e cobertura vegetal, composição de espécies, abundância e distribuição de animais. Como base para a criação de mapas eletrônicos, são utilizados os resultados de estudos geológicos, de solos, botânicos e geobotânicos, além de estudos zoológicos realizados na reserva e em territórios adjacentes. No futuro, é necessário realizar pesquisas de campo para esclarecer a legenda do mapa, determinar a relação entre os vários componentes do ambiente natural e incluir parâmetros-chave nas legendas do mapa que determinam a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas da reserva. O refinamento e o detalhamento dos mapas são realizados à medida que os dados reais sobre vários componentes da natureza inanimada e animada são acumulados.

Bancos de dados e programas analíticos. É necessário pesquisar programas existentes ou criar seus próprios programas de banco de dados e análise matemática de resultados de pesquisas que forneçam cálculos estatísticos complexos e determinem indicadores que caracterizem a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas da reserva.

Modelo gráfico quantitativo caracterizando a estrutura das relações biocenóticas dos organismos nos ecossistemas da reserva. O refinamento e o refinamento do modelo são realizados à medida que os dados sobre a relação de vários elementos das comunidades naturais se acumulam. O programa deve proporcionar a possibilidade de modelagem preditiva de processos e fenômenos ocorridos nos ecossistemas da reserva e uma análise comparativa de dados obtidos em outras comunidades.

Os princípios de organização do SIG permitem, até certo ponto, revelar a estrutura das comunidades naturais com base em dados díspares sobre diferentes componentes dos ecossistemas. No entanto, para o estudo efetivo das relações ecossistêmicas e o desenvolvimento de métodos adequados de coleta, armazenamento e processamento de informações por meio de programas de computador, é necessário utilizar os métodos do sistema descritos acima para a coleta de dados primários. A acumulação gradual de dados sobre vários componentes dos ecossistemas de reservas permitirá compreender melhor a estrutura e o funcionamento das comunidades naturais, identificar as principais relações cenóticas dos organismos e desenvolver métodos cientificamente fundamentados para a proteção e gestão de Recursos.

Tecnologia para criar sistemas de informação geográfica

O conjunto de produtos de software modernos para mapeamento GIS é muito diversificado.

Em geral, tais sistemas destinam-se, como já observado, ao armazenamento de dados coordenados espacialmente, seu processamento elementar e apresentação visual na forma de mapas. A resolução de problemas mais complexos, como a construção de modelos preditivos, requer o uso de software adicional.

Os princípios de construção mais gerais para a maioria dos sistemas de geoinformação diferem ligeiramente e geralmente são bastante simples.

Qualquer objeto representado em um mapa geográfico tem dois "componentes": é caracterizado, em primeiro lugar, por sua posição geográfica em um determinado sistema de coordenadas e, consequentemente, por propriedades geométricas e, em segundo lugar, por um conjunto de propriedades temáticas, ou seja, contente.

Os principais tipos gráficos são ponto, linha e área (objeto de área).

As características temáticas podem ser de vários tipos. Os principais tipos mais usados ​​são string, número (inteiro ou decimal), data; objetos e tipos gráficos que possuem sua própria estrutura interna também podem ser usados.

Na prática do mapeamento de geoinformação, costuma-se dividir o conteúdo dos mapas nos chamados. "camadas temáticas" (não análogas às camadas de cores dos mapas tradicionais). Objetos da mesma natureza são combinados em uma camada temática (por exemplo, contornos, rede fluvial, lagos, estradas, áreas florestais, locais de encontro com animais, etc.).

Considera-se "boa forma" no desenvolvimento do SIG não combinar objetos de diferentes tipos gráficos em uma camada - linear (rios), areal (lagos) e pontual (nascentes), mas formar uma camada separada para cada um deles.

Desta forma, é possível, combinando diferentes camadas, obter mapas de diferentes conteúdos. Algumas camadas, como limites, rede hídrica, geralmente estão sempre presentes; outros (relevo, vegetação, rede viária) são mostrados apenas em alguns casos.

Cada camada temática inclui um conjunto de objetos gráficos e, via de regra, propriedades temáticas desses objetos. No caso mais simples, os dados temáticos podem estar na forma de uma tabela bidimensional. Cada coluna contém dados do mesmo tipo, caracterizando uma das propriedades; cada linha representa um conjunto de dados relacionados a um objeto gráfico comum.

Sistemas de análise de dados e construção de modelos preditivos

A maioria dos GIS modernos são sistemas universais projetados para resolver qualquer problema, mas não focados em resolver nenhum problema específico. Eles contêm o potencial para analisar dados de qualquer conteúdo. No entanto, blocos analíticos temáticos especiais devem ser desenvolvidos "para uma tarefa específica" por um programador ou usuário qualificado.

Para isso, o SIG disponibiliza ferramentas especiais de dois níveis de complexidade – o sistema de consulta SQL e linguagens de programação especiais (Avenue em ArcView, Map Basic em MapInfo, etc.). O sistema de consulta executa cálculos e seleções elementares do banco de dados. Inclui:

º conjunto de operadores: =,<>, >, <, >=, <=, +, - , /и т.д.

o conjunto de funções: Abs (módulo), Area (área do objeto), Perimetr (perímetro do objeto), Sin, Cos, Min, Max, Sum, etc.

ь um conjunto de funções que permitem determinar a comunidade territorial de objetos pertencentes a diferentes camadas temáticas.

Modelos mais complexos e precisos utilizando os métodos de cálculo diferencial e integral, que permitem a análise das relações biocenóticas dos organismos, devem ser desenvolvidos em ambientes de softwares especiais - MapBasic, Avenue, etc.

Assim, com base na análise do tamanho populacional em biogeocenoses de diferentes idades, pode-se compilar um modelo prognóstico da abundância e distribuição territorial das espécies. A base para isso serão duas camadas temáticas: um mapa de tipos de biogeocenoses (com indicação de idade) e um mapa do número de indivíduos encontrados.

Com base nos resultados da análise, pode-se obter uma tabela resumo da densidade de indivíduos por tipos de biogeocenoses ou um gráfico da dependência da densidade populacional em relação à idade (tanto para o caso de regeneração natural quanto para o caso de plantações artificiais) . No futuro, usando o modelo construído, é possível prever o impacto dos impactos antropogênicos nos ecossistemas (por exemplo, derrubada ou plantio de animais jovens) na abundância de uma determinada espécie, bem como mudanças na abundância ao longo do tempo resultado de mudanças sucessionais no ecossistema.

Características específicas do GIS para reservas naturais

Na prática da conservação da natureza, parte significativa das informações recebidas, em princípio, refere-se justamente ao tipo de dados coordenados espacialmente - são dados de encontros com animais, dados de registros de percursos, entre outros, sem falar na própria cartografia materiais.

No entanto, uma nova ferramenta técnica que surgiu deve ser utilizada no trabalho de reservas naturais não simplesmente porque existe. Nas reservas naturais russas, por décadas, uma enorme e valiosa quantidade de informações foi coletada, que hoje é um peso morto e praticamente inacessível para uso. A criação de uma base de dados informática nesta base, nomeadamente um sistema cartográfico, é uma forma de disponibilizar os dados recolhidos para análise científica.

monitoramento ambiental informações geográficas

De fato, até o momento, a coleta de dados em reservas tem sido de natureza "informal" - o sistema contábil muitas vezes não possui uma estrutura clara, a referência temporal e espacial dos dados pode ser dada qualitativamente, o que dificulta muito seu processamento automatizado.

A transição para o uso de tecnologias SIG não exige praticamente nenhuma mudança no conteúdo das observações, mas a forma de seu registro deve se tornar qualitativamente diferente, muito mais rígida.

O uso de estruturas tabulares é organizacionalmente muito benéfico, porque. impede o observador de deixar "espaços em branco" na tabela. Assim, o requisito de completude dos dados coletados é atendido. Por outro lado, com esse método de contabilidade, é formado um sistema de dados de estrutura unificada, que permite inserir dados em um computador e possibilita não apenas armazenar, mas também processar algoritmicamente os dados coletados.

Uma estrutura de dados semelhante, adaptada para processamento computacional, pode ser definida para os resultados das contagens de rotas. Nesse caso, também podem ser desenvolvidos algoritmos para extrapolar esses dados para todo o território com posterior exibição no mapa.

O que é SIG? SIG (Sistema de Informação Geográfica) - sistema
coleção, armazenamento, análise e gráficos
visualização do espaço (geográfico)
dados e informações relacionadas sobre
objetos necessários. Em um sentido mais restrito -
GIS como ferramenta (produto de software),
permitindo que os usuários pesquisem, analisem
e editar mapas digitais, bem como
informações adicionais sobre objetos
por exemplo, altura do edifício, endereço, quantidade
inquilinos.

História do SIG

Embora os sistemas de informação geográfica sejam um fenômeno
relativamente novo, sua história pode ser dividida
em quatro etapas principais:

Etapas do desenvolvimento do SIG

década de 1950 -
década de 1970
Período inicial
Lançamento do primeiro satélite artificial da Terra
O advento dos computadores eletrônicos
(computador) nos anos 50.
O advento dos digitalizadores, plotters,
displays gráficos e outros periféricos
aparelhos nos anos 60.
Criação de algoritmos e procedimentos de software
exibição gráfica de informações sobre
monitores e plotters.
Criando métodos formais
análise espacial.
Criação de controles de software
bancos de dados.

Etapas do desenvolvimento do SIG

década de 1970 -
década de 1980
Período de iniciativas estaduais
Apoio estadual para GIS
estimulou o desenvolvimento
trabalho experimental na área de SIG,
baseado no uso de bases
dados da rede de ruas:
Sistemas automatizados
navegação.
Sistemas municipais de coleta de lixo e
lixo.
Tráfego de veículos em
situações de emergência, etc.

Etapas do desenvolvimento do SIG

década de 1980 -
o presente
Tempo
Período de desenvolvimento comercial
Amplo mercado para vários softwares
fundos, o desenvolvimento de GIS desktop,
expandindo o escopo de sua aplicação por meio de
integração com bancos de dados não espaciais
dados, o surgimento de aplicativos de rede,
aparecimento de um número significativo
usuários não profissionais, sistemas,
suportando conjuntos personalizados
dados em computadores separados, abra
caminho para sistemas que suportam
bancos de dados corporativos e distribuídos
geodados.

Etapas do desenvolvimento do SIG

década de 1980 -
o presente
Tempo
Período do usuário
Aumento da concorrência entre os comerciais
prestadores de serviços de tecnologia de geoinformação
beneficia os usuários de GIS, acessibilidade e
"abertura" do software permite
usar e até modificar programas,
o surgimento de "clubes" de usuários,
teleconferência, geograficamente dispersos, mas
conectados por um único tema de grupos de usuários,
maior necessidade de geodados, começando
formação da geoinformação mundial
a infraestrutura. Análise morfométrica do relevo em
baseado em tecnologias GIS, uma nova direção neste
áreas

Separação GIS

1) Por abrangência territorial:
- SIG global (planetário);
- SIG subcontinental;
- SIG Nacional;
- SIG Regionais;
- SIG sub-regional;
- SIG local (local);

2) Por área de assunto
modelagem de informações:
- SIG urbano;
- SIG Municipal (MGIS);
- SIG Ambiental;

Classificação de recursos GIS

GIS personalizado (ArcGIS, Mapinfo, QGIS, gvSIG)
GIS personalizado integrado com
globos virtuais (uma extensão para ArcGIS
desenvolvido por Brian Flood e permitindo
integrá-lo com o Virtual Earth
Globos virtuais (Google Maps, Google Earth,
Virtual Earth, ArcGIS Explorer)
Mapeamento de servidores web (MapServer, GeoServer,
OpenLayers, etc.)

Exemplos de recursos GIS

Esferas de aplicação do SIG
- Ecologia e gestão da natureza
- Cadastro e gestão fundiária
- Gestão Urbana
- Planejamento regional
- Pesquisa demográfica e trabalhista
Recursos
- Gestão de tráfego
- Gestão e planejamento operacional em
situações de emergência
- Sociologia e ciência política

Exemplos de recursos GIS

SIG em ecologia e gestão da natureza
- Condição do ar

- Localização de corpos d'água no território de Moscou

- Estado das águas subterrâneas

- Mapa ecológico da biodiversidade de Moscou: reassentamento
répteis

ArcInfo (ESRI, EUA) (modelo topológico vetorial)
ArcView (ESRI, EUA) (vetor não topológico
modelo)
ERDAS Imagine (ERDAS, Inc., EUA) (modelo raster)
MapInfo Professional (MapInfo, EUA) (vetor
modelo não topológico)
MicroStation (Bentley System, Inc., EUA) (3D)
ER Mapper (ER Mapping, Austrália) (modelo raster)
WinGis (Progis, Áustria) (vetor não topológico
modelo)

Mapa do AutoCAD (Autodesk, Inc. EUA)
Desktop de desenvolvimento de terreno do AutoCAD
(gestão e uso da terra)
Autodesk Civil Design (engenharia civil)
Autodesk Survey (processamento de dados geodésicos)
Guia de mapas da Autodesk (Web)

Considerando a cidade como um sistema integral, é possível destacar os fatores que
afetando a segurança ambiental da população: isso é poluição
atmosfera, solo, corpos d'água por empresas e transporte, baixa qualidade
água potável, não conformidade dos produtos alimentares com as normas necessárias.
No entanto, se para o consumo de água potável e alimentos ainda é
há controle e gestão de qualidade, o estado do meio ambiente
ambiente nas cidades modernas continua a se deteriorar devido à enorme
quantidade de carga tecnogênica.

EcoGIS

É um componente do EPK ROSA,
realizando possibilidades
geoinformação ecológica
sistemas (SIG). EcoGIS une
módulo gráfico poderoso, base
dados e ferramentas especiais
automação de projeto.
O SIG ecológico permite
use moderno
ferramentas de mapas,
planos, esquemas, o que é essencial
facilita e agiliza o processo
design para grandes
bem como para pequenas organizações.

EPK ROSA - módulo gráfico - esquema de mapa e design
dados

Fragmento do mapa da cidade - base topográfica para a construção de um mapa ecológico
cartas

Esquema de mapa digitalizado da empresa com referência às coordenadas

Esquema de mapa vetorial da empresa após a digitalização

OS SISTEMA DE MONITORAMENTO MÉDICO E AMBIENTAL
"MEMOS" baseados em tecnologias de geoinformação (GIS).
Objetivo do projeto: baseado em
constantemente coletado
informações sobre fatores ambientais e
saúde, desenvolvimento e implementação
sistema Integrado
apresentação, análise e previsão
dados ambientais e
saúde da população. Alvo
implementado resolvendo
as tarefas listadas abaixo.

Tarefas MEMOS:
formação de monitoramento ambiental e sócio-higiênico
(organização da coleta e armazenamento de dados);
fundamentação da escolha de fatores principais (determinantes) de influência na saúde
a população de certos territórios;
previsão no tempo e no espaço do estado do meio ambiente;
previsão no tempo e no espaço do estado de saúde da população em
perspectiva;
cálculo do risco para a saúde pública a partir dos principais fatores ambientais;
construir sistemas de gestão organizacional, metodológica e legal
saúde pública;
formação de mecanismos econômicos para apoiar o desenvolvimento sustentável
região com base no bem-estar médico e ambiental
apresentação aos tomadores de decisão do monitoramento dos resultados por meio de
interfaces web para a Internet

O sistema MEMOS tem várias vantagens significativas. Ela dá
oportunidade para os tomadores de decisão:
estimar o custo de melhorar a situação ambiental ao redor
instalação industrial;
avaliar a magnitude dos custos de saúde associados a
o impacto na saúde de um determinado fator ambiental;
realizar uma previsão dos custos de saúde pública associados a
exposição a um ou mais fatores ambientais;
fundamentar a reivindicação material dos cidadãos por danos à saúde associados a
exposição a fatores ambientais;
dentro da estrutura do sistema legal existente para criar oportunidades para
proteção dos cidadãos em relação à influência do meio ambiente.

Conclusão

As tecnologias GIS não são apenas
banco de dados do computador. Estes são enormes
oportunidades de análise, planejamento e
atualizações regulares de informações. As tecnologias GIS estão sendo usadas hoje
em quase todas as áreas da vida, e
ajuda a resolver de forma realmente eficaz
muitas tarefas. Em particular, as tarefas relacionadas
com segurança ambiental na cidade
meio Ambiente.

2.1. Metodologia geral para conduzir

2.2. Características da composição do componente

Capítulo 3

3.1. Criação de uma camada de construção de blocos da base cartográfica básica da cidade de Kaluga como condição necessária para futuras

3.2. Avaliação cartográfica da qualidade do ambiente no território da cidade de Kaluga em termos de estabilidade

3.3 Avaliação local da qualidade da água de pequenos rios nas proximidades da cidade de Kaluga usando GIS (Cell. Terepets. Kievka, Kaluga).

3.4. Avaliação cartográfica da qualidade do ambiente no território da floresta urbana Kaluga.

3.5 Criação de um cadastro de plantas lenhosas e arbustivas que crescem nas ruas da cidade de Kaluga usando SIG.

Capítulo 4. O uso do SIG para a realização de estudos ambientais regionais (preenchimento do bloco "ecologia" do SIG da região de Kaluga).

4.1 Avaliação cartográfica da qualidade do ambiente no território da região de Kaluga de acordo com a estabilidade do desenvolvimento da bétula prateada.

4.2. Avaliação regional da qualidade da água usando GIS em alguns rios do Kaluga

4.3 Criação de mapas para avaliação da qualidade do ambiente com base nos resultados de estudos bioindicativos no território de áreas protegidas (Parque Nacional de Ugra e Reserva Natural Kaluga Zaseki).

4.4. Avaliação cartográfica da qualidade do ambiente no território da região de Kaluga em termos de incidência de ecopatologias em crianças até

4.5. Criação de um cadastro de espécies raras e ameaçadas de fungos, plantas e animais no território da região de Kaluga como um bloco do SIG "Livro Vermelho

Capítulo 5. Análise Comparativa de Dados de Levantamento Ambiental em um Ambiente GIS.

5.1. Análise comparativa da qualidade do ambiente em termos do estado das árvores e arbustos e da estabilidade do desenvolvimento de plantas lenhosas no território do distrito de Leninsky da cidade de Kaluga para 2004.

5.2. Análise comparativa da qualidade do ambiente aquático com base nos resultados de estudos hidrobiológicos e químicos em pequenos rios do entorno da cidade

5.3. Análise comparativa de mapas de distribuição de espécies raras e ameaçadas de fungos, plantas e animais e o estudo total do território

5.4. Análise comparativa de mapas de distribuição de espécies raras e ameaçadas de fungos, plantas e animais e um mapa bioindicativo resumido no território da região de Kaluga no período de 1997 a

5.5 Comparação do total de bioindicadores

Introdução Dissertação em geociências, com o tema "O uso de tecnologias GIS em estudos ambientais regionais e locais (no exemplo da região de Kaluga)"

Relevância do tema. O crescimento populacional e o desenvolvimento da tecnosfera expandiram significativamente a área de interação entre o homem e a natureza. Agindo em desrespeito às leis da natureza e violando o equilíbrio ecológico para atender às suas necessidades, a humanidade, ao final, tornou-se ainda mais dependente do estado do meio ambiente. Para a sobrevivência e desenvolvimento da humanidade, é necessário estudar a Terra como um sistema integral e formar um banco de dados e conhecimento sobre os processos e elementos do ambiente natural e da sociedade em uma ampla gama de sua interação, análise, avaliação e previsão da dinâmica dos fenômenos e processos que ocorrem no mundo circundante para a adoção de decisões ecologicamente competentes no campo da interação entre natureza e sociedade (Ecoinformatics, 1992). Para implementar uma gestão ambiental racional, levando em consideração decisões embasadas cientificamente, é necessário criar sistemas de informação ambiental. O Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA), estabelecido em 1972, prevê a criação de um sistema global de monitoramento ambiental. Os dados para este sistema são fornecidos pelo sistema de monitoramento ambiental global (GEMS), o sistema de informação e referência INFOTERRA e outros grandes projetos internacionais (Risser, 1988. Gershenzon, 2003). Desde 1980, o Banco de Dados Global de Recursos Naturais (GRID) foi desenvolvido. Trabalhar com enormes quantidades de dados, informações e conhecimentos que a humanidade acumulou e continua a receber constantemente deve ser facilitado pelo uso das novas tecnologias da informação, em especial o uso de sistemas de informação geográfica (SIG). Os SIG são sistemas computacionais para coletar, armazenar, processar e exibir dados coordenados espacialmente que integram informações heterogêneas provenientes de várias fontes com base na posição espacial, o que torna possível comparar vários fatores ambientais e realizar uma avaliação geoecológica abrangente do território. (Serbenyuk, 1990; Berlyant, 1996; Zhukov, Lazarev, Novakovsky, 1995).

De acordo com os materiais da Associação GIS na Rússia, os GIS ecológicos de nível regional e local são geralmente usados ​​para resolver uma única tarefa restrita (exibir a degradação da flora ou fauna, modelar o impacto e a propagação de certos tipos de poluição química, monitorar por um parâmetro específico). Os SIG de áreas protegidas de vários níveis estão mais próximos de uma análise abrangente do território, mas não foram desenvolvidos trabalhos semelhantes de uma unidade e uma abordagem geral para eles (Materialy., 2002, Problems., 2002). Na maior parte, os GIS regionais são usados ​​para resolver problemas econômicos e sociais.

Com base na necessidade de criar GIS regional no território da Federação Russa. na região de Kaluga, o programa-alvo regional "Criação de um sistema de informação geográfica da região de Kaluga" está sendo implementado para melhorar os sistemas de contabilidade, avaliação e potencial para o desenvolvimento econômico da região, incluindo o uso e proteção dos recursos naturais . No final do verão deste ano, foi criado um centro GIS na cidade de Kaluga. O SIG da região de Kaluga e da cidade de Kaluga deve necessariamente incluir uma componente ambiental para a gestão racional e eficaz do desenvolvimento socioeconómico da região e da cidade. Ao mesmo tempo, os dados que preenchem o bloco "Ecologia" devem ser os mais confiáveis ​​possíveis, obtidos de especialistas em determinada área do conhecimento em decorrência de estudos especiais. A necessidade deste trabalho é analisar e justificar as características e benefícios do uso de tecnologias SIG em estudos ambientais e a inclusão dos resultados desses estudos em um único espaço de informação para formar a avaliação mais completa do estado do território do Kaluga região e a cidade de Kaluga. Só com base em tais avaliações é possível gerir eficaz e racionalmente a qualidade do ambiente.

Propósito e objetivos do estudo. O objetivo principal do trabalho é estudar as características do uso de tecnologias SIG para estudos ambientais regionais e locais de diversos assuntos na região de Kaluga. Para atingir o objetivo, foram definidas as seguintes tarefas:

1) Realizar uma análise do uso de tecnologias SIG e métodos existentes para processamento e apresentação de informações ambientais em estudos ambientais em nível local e regional.

2) Criar uma camada de edifícios residenciais na cidade de Kaluga como base necessária para geocodificação de dados de estudos ambientais.

3) Estudar as características de manutenção de cadastros biológicos usando tecnologias GIS usando o exemplo de criação de um banco de dados e mapas eletrônicos associados sobre a distribuição de espécies raras e ameaçadas de organismos vivos listados no Livro Vermelho da Região Kaluga e sobre a distribuição de árvores e arbustos nas ruas da cidade de Kaluga.

4) Analisar as possibilidades de uso conjunto simultâneo de camadas cartográficas caracterizando a distribuição de certas espécies raras e ameaçadas de fungos, plantas e animais para avaliar os territórios da região Kaluga no ambiente SIG.

5) Analisar as possibilidades de utilização da camada cartográfica e da base de dados associada que descreve a distribuição e características de árvores e arbustos nas ruas da cidade de Kaluga para fins de gestão de trabalhos de paisagismo em ambiente SIG.

6) Com base nos dados dos estudos de bioindicadores introduzidos no ambiente SIG, realizar uma análise cartográfica das principais tendências na dinâmica espacial e temporal da distribuição do indicador de estabilidade do desenvolvimento dos organismos vivos nos territórios da cidade de Kaluga e a região de Kaluga.

7) Identificar e analisar as possibilidades de uso de tecnologias SIG como ferramenta para realizar uma análise comparativa de características ambientais heterogêneas dentro da área de estudo e a possibilidade de usar os resultados de uma análise abrangente de informações ambientais em SIG para tomar decisões no campo da gestão da qualidade ambiental.

Novidade científica do trabalho. Pela primeira vez, foi criado um bloco GIS integral (“Livro Vermelho da Região Kaluga”), incluindo mapas eletrônicos e bancos de dados relacionados sobre a distribuição de espécies raras e ameaçadas de fungos, plantas e animais na Região Kaluga.

Pela primeira vez no ambiente SIG, foi utilizado um banco de dados que inclui as características biológicas específicas de árvores e arbustos nas ruas da cidade de acordo com estudos de campo realizados por biólogos, e foi criado um mapa vinculado das localizações dos objetos cadastrais.

Foram obtidos novos dados sobre a dinâmica espaço-temporal da qualidade ambiental da região de Kaluga em termos de estabilidade do desenvolvimento dos organismos vivos no período 2000-2006. Esses dados confirmam as tendências gerais previamente identificadas na dinâmica da qualidade ambiental determinada pelo sistema de biomonitoramento da região.

Pela primeira vez, foi realizada uma análise comparativa da qualidade do ambiente em termos da estabilidade do desenvolvimento de plantas lenhosas e da distribuição do indicador do estado das plantas lenhosas e arbustivas no território do distrito de Leninsky da cidade de Kaluga.

Pela primeira vez, foi realizada uma análise comparativa de área da qualidade do ambiente em termos da estabilidade do desenvolvimento da bétula prateada e da distribuição de espécies raras e ameaçadas de fungos, plantas e animais na região de Kaluga.

O significado prático do trabalho. A camada de construção de blocos é usada como base para referência endereço por endereço em vários estudos ambientais na cidade de Kaluga: mapeamento médico e ambiental, cadastro de espaços verdes nas ruas de Kaluga, estudos de bioindicadores e outros.

A representação cartográfica e o banco de dados cadastral associado de árvores e arbustos das ruas da cidade de Kaluga são usados ​​na gestão da arborização da cidade com custos econômicos mínimos e validade científica máxima. A apresentação de dados em GIS também permite monitorar o número e a condição de objetos de paisagismo com exibição imediata de informações. Os dados são usados ​​pela Administração Econômica da Administração da Cidade de Kaluga, pelo Comitê de Proteção Ambiental e Recursos Naturais e pela Duma da Cidade de Kaluga.

O bloco de mapas eletrônicos e a base de dados “Livro Vermelho da Região Kaluga” é utilizado na prática da perícia ambiental estadual e na avaliação do impacto da atividade econômica planejada na Região Kaluga. Além disso, essas informações, graças às tecnologias GIS, abrem novas oportunidades para a pesquisa bioecológica. permitindo a integração de informações heterogêneas. Um total de 578 camadas foram criadas (de acordo com o número de espécies listadas no Livro Vermelho da Região Kaluga) da distribuição de espécies raras e ameaçadas de fungos, plantas e animais na Região Kaluga.

Mais de 50 mapas eletrônicos e bancos de dados relacionados foram criados com base nos resultados de estudos bioindicativos em nível local e regional. Esses mapas eletrônicos e bancos de dados em SIG são utilizados no trabalho do Laboratório de Bioindicação da KSPU. K.E. Tsiolkovsky, o Comitê da Cidade de Kaluga para Proteção Ambiental, o Centro de Política Ambiental da Rússia, bem como durante o biomonitoramento escolar de várias escalas.

Alguns estudos foram apoiados por doações do Centro Internacional de Pesquisa para o Desenvolvimento IDRC (Canadá) No. 10051805-154 e da Fundação Humanitária Russa.

Os algoritmos e métodos desenvolvidos para a criação de mapas e bancos de dados eletrônicos temáticos e uso de tecnologias GIS em estudos ambientais podem ser recomendados como padrão para estudos semelhantes tanto nos territórios da cidade de Kaluga e da região de Kaluga, quanto em outras cidades e assuntos da Rússia. Federação.

A base para uma análise ambiental abrangente usando tecnologias GIS foi lançada nos territórios da cidade de Kaluga e da região de Kaluga.

Aprovação do trabalho. As principais disposições do trabalho de dissertação apresentado e os resultados de estudos científicos individuais foram apresentados em: a conferência científica e prática inter-regional "O rio Oka - o terceiro milênio" (Kaluga, 2001), a conferência científica estudantil regional "Aplicação de métodos cibernéticos na solução dos problemas da sociedade no século XXI" (Obninsk, 2003), conferência científica-prática internacional "Problemas ecológicos e biológicos dos corpos d'água da bacia do rio Dnieper" (Ucrânia, Novaya Kakhovka, 2004), conferência científica regional "Tecnogênico sistemas e risco ambiental" (Obninsk, 2005), XII conferência de toda a Rússia "Sistemas de geoinformação municipal" (Obninsk, 2005) conferência internacional da juventude ("TUNZA, Dubna +2") "Juventude para um ambiente seguro para o desenvolvimento sustentável" (Dubna , região de Moscou, 2005), uma conferência com participação internacional "Human Ecology" ( Arkhangelsk, 2004)

O volume e a estrutura da dissertação. O trabalho de dissertação consiste em uma introdução, cinco capítulos e uma conclusão, contém uma bibliografia de 155 títulos em russo e inglês. O volume da dissertação é de 159 páginas de texto datilografado, incluindo 48 figuras e 6 tabelas.

Conclusão Dissertação sobre o tema "Geoecologia", Smirnitskaya, Natalya Nikolaevna

1. No estágio atual de desenvolvimento de SIG, é necessário criar novos métodos e introduzir resultados confiáveis ​​de estudos ambientais em blocos de informação ambiental de SIG local e regional.

2. A camada de construção de blocos criada é a base necessária para combinar os dados de todos os estudos ambientais na cidade de Kaluga, como a mais próxima da base matemática, e é uma exibição visual do espaço da cidade.

3. Os cadastros biológicos dos níveis regional e municipal criados no SIG abrem novas oportunidades para o uso eficiente e econômico dos dados - a criação de mapas eletrônicos temáticos tanto para parâmetros individuais quanto para uma comparação abrangente de informações primárias.

4. A utilização conjunta das 578 camadas cartográficas criadas de distribuição de espécies raras e ameaçadas de fungos, plantas e animais listadas no "Livro Vermelho da Região Kaluga" no ambiente SIG permite avaliar não só as características o estado das espécies individuais e seus grupos, mas também para julgar o estado do território das áreas analisadas de acordo com a densidade populacional de espécies raras de organismos vivos.

5. A camada cartográfica e a base de dados associada caracterizando a distribuição e estado das árvores e arbustos nas ruas da cidade de Kaluga, incluída no bloco "Ecologia" do SIG da cidade de Kaluga, permite avaliar os espaços verdes da cidade de acordo com 6 parâmetros (tipo, altura, circunferência, idade, condição, recomendações de especialistas), o que reduz significativamente os custos de material e tempo para o gerenciamento racional do paisagismo.

6. Análise cartográfica comparativa de dados de pesquisa sobre a distribuição de indicadores da condição de árvores e arbustos e sobre o indicador de estabilidade do desenvolvimento de plantas lenhosas no território do distrito de Leninsky da cidade de Kaluga para 2004, e o os dados sobre a avaliação da qualidade do ambiente de acordo com o coeficiente de estabilidade do desenvolvimento da bétula prateada no território da região de Kaluga para 1997-2005 mostraram que as tecnologias GIS são a melhor ferramenta para estudar a dinâmica dos parâmetros analisados. Foi revelada a coincidência na distribuição espacial dos indicadores de conforto ambiental para o crescimento e existência de organismos vegetais de acordo com o estado dos objetos paisagísticos e a estabilidade do desenvolvimento das plantas lenhosas. Foi revelada uma tendência de longo prazo de fazer a média dos valores do coeficiente de assimetria flutuante e manter os principais contornos de qualidade ambiental favorável e desfavorável na região de Kaluga.

7. Estudos abrangentes do território da região de Kaluga (incluindo uma comparação da qualidade do ambiente para vários parâmetros - a estabilidade do desenvolvimento de bétulas, indicação hidrobiológica, carga linear, distribuição de espécies raras e ameaçadas de animais, plantas e fungos) mostram que as tecnologias de SIG permitem aproximar o geossistema de avaliação do território analisado, graças a uma das principais funções do SIG - a unificação de informações heterogêneas com base na localização espacial.

8. Os resultados de uma análise abrangente da informação ambiental em SIG (mapas eletrônicos para vários parâmetros, mapas comparativos da dinâmica dos processos ambientais) são uma base pronta para a tomada de decisões no campo da gestão da qualidade ambiental.