Застосування географічних інформаційних систем у сфері екологічного управління

У теперішній час відповідно до вимог нових інформаційних технологій створюються й функціонують багато систем управління, пов’язані з необхідністю відображення інформації на електронній карті, а саме:

§ геоінформаційні системи;

§ системи регіонального управління;

§ системи проектування;

§ системи військового призначення і т. ін.

Ці системи управління регулюють діяльність технічних і соціально-екологічних систем, що функціонують у деякому операційному просторі (географічному, економічному і т.п.) з явно вираженою просторовою природою.

При вирішенні завдань соціального й технічного регулювання в системах управління використовується маса просторової інформації: топографія, гідрографія, інфраструктура, комунікації, розміщення об’єктів.

Просторовий характер більшості екологічних аспектів природно-антропогенних систем, їх багатофакторність та значні обсяги даних, що оброблюються, зумовили необхідність автоматизації еколoгo-географічного картографування із застосуванням сучасних комп’ютерних технологій, що дістало назву - географічні інформаційні системи (ГІС). Вважається, що саме просторовий аналіз є головним напрямом розвитку ГІС. Світовий досвід показав надзвичайну ефективність і перспективність використання ГІС у багатьох сферах життєдіяльності суспільства.

Створення і розвиток засобів ГІС-технологій є одним із найважливіших напрямків застосування сучасних досягнень обчислювальної та космічної техніки в різних сферах життєдіяльності людини (господарстві, обороні, охороні довкілля, науці, управління тощо). В світі успішно експлуатуються сотні тисяч геоінформаційних систем.

Значна різноманітність прикладних застосувань геопросторової інформації, постійне вдосконалення технічних засобів, розвиток нових технологій, міжнародне співробітництво зі створення глобальних систем спостереження Землі – все це дає підстави стверджувати, що ГІС-технології в найближчий час будуть широко використовуватися в різних видах діяльності.

Основні функції ГІС показані на рис. 3.1.

Рис. 3.1 - Функції ГІС

Структуру ГІС складає набір інформаційних шарів. Шар – це сукупність однотипних просторових об’єктів, що відносяться до однієї теми чи класу об’єктів в межах певної території та в системі координат, яка спільна для всіх шарів.

При створенні ГІС велике значення надається вибору базових шарів, які в подальшому будуть використовуватися для суміщення та узгодження всіх даних.

До базової відноситься інформація, яка звичайно відображається на стандартних топографічних картах відповідного масштабу, як правило, це наступні дані:

- математичні елементи, включаючи ті з них, що відносяться до планової і висотної основи;

- рельєф суші;

- гідрографія і гідрографічні споруди;

- населені пункти;

- промислові, сільськогосподарські і соціально-культурні об’єкти;

- дорожня мережа і дорожні споруди;

- рослинність і ґрунти;

- адміністративний устрій, окремі природні явища та об’єкти.

Географічні інформаційні системи - це інформаційне майбутнє систем екологічного управління; це сучасна комп’ютерна технологія для картографування та аналізу об’єктів навколишнього природного середовища, а також реальних подій, що відбуваються в ньому.

Ці системи являють собою комплекс апаратних і програмних засобів, які забезпечують їх функціонування: надання можливості введення даних, перетворення їх форматів, накопичення їх, вилучення, оновлення та пошук, розв’язання аналітичних і прогнозних, статичних і динамічних задач, вибір форми видачі кінцевого результату, організацію діалогу з користувачем. Технологія ГІС надає новий, сучасніший, ефективніший, зручний і швидкий засіб аналізу і вирішення проблем. Вихідна інформація ГІС може надаватись у картографічному вигляді, супроводжуватись кількісними та якісними описами об’єктів.

Географічна інформаційна система забезпечує можливість довгострокового збереження, періодичного поповнення і оновлення цієї інформації. Маючи унікальні можливості для повноцінного аналізу та оперування географічною інформацією, ГІС є тим реальним інструментарієм, який здатний забезпечувати інформаційну основу для прийняття оптимального управлінського рішення. її широкі можливості дають змогу автоматизувати процедури аналізу та прогнозування екологічного стану і тенденцій його змін як на окремій території, так і в масштабах усієї країни. Здатність обробляти інформацію просторового характеру, представлену на географічних картах, принципово відрізняють ГІС від інших інформаційних систем.

Архітектурно ГІС являють собою складне сполучення автоматизованих картографічних систем, систем дистанційного зондування, систем баз даних, систем автоматизованого проектування тощо. Географічні інформаційні системи - це проблемно-орієнтована обчислювана інтерактивна система обробки просторово-розподіленої інформації, яка складається із засобів збирання, перетворення, зберігання та подання картографічної інформації, для вироблення управлінських рішень у галузі природокористування і охорони навколишнього середовища. В українському законодавстві (Національна програма інформатизації) дано таке тлумачення ГІС - це сучасні комп’ютерні технології, що дають можливість поєднати модельне зображення території (електронне відображення карт, схем, космо- та аерозображень земної поверхні) з інформацією табличного типу (різноманітні статистичні дані, списки, економічні показники тощо).

Географічні інформаційні системи виникли на базі практичних застосувань шляхом інтеграції досягнень широкого кола дисциплін: географії, картографії, екології, інформатики, теорії інформаційних систем, комп’ютерної техніки і програмування, фотограмметрії, математики та інших - а також загальнонаукових дисциплін і методів пізнання навколишнього середовища. ГІС-технології стали основою геоінформатики, яка розвивається, щоб забезпечити потреби наук про Землю, тобто про навколишнє природне середовище. Ідея створення ГІС полягала в збагаченні арсеналу управлінських засобів новим автоматизованим інструментарієм, здатним ефективно працювати з просторовою інформацією.

Причини, які спонукають до застосування ГІС як інформаційного забезпечення систем екологічного управління, пов’язані з такими обставинами:

• наявність великих обсягів екологічної та іншої інформації і значної кількості параметрів, що відстежуються в природно-антропогенних системах, унаслідок чого стає неефективним, а то й неможливим використання традиційних неформалізованих методів обробки емпіричних даних;

• динамічний характер досліджуваних процесів у природно-антропогенних системах, що не залишає часу для "ручної" обробки інформації і потребує оперативного прийняття рішень;

• ймовірнісний і багатоваріантний характер розвитку подій, який диктує визначення наслідків екологічного, економічного й соціального характеру для різних сценаріїв;

• потреба в прогнозуванні зміни ситуації з розрахунком імовірності реалізації того або іншого сценарію;

• вплив на процес прийняття рішень суб’єктивної інтерпретації оброблюваних даних із боку персоналу.

Загальні світові тенденції свідчать, що частка витрат на збирання, зберігання, обробку інформації та підтримку інформаційної інфраструктури систем екологічного управління постійно зростає і становить у розвинених країнах від 40 до 75 %. Нині понад 75 % карт у світі створюються й розповсюджуються в комп’ютерному вигляді.

У сфері екологічного управління сьогодні можна виділити кілька напрямів спеціалізації ГІС, які мають практичне застосування:

• ГІС для управління територіями (національний, регіональний, місцевий та об’єктовий рівні);

• ГІС для ведення кадастрів природних ресурсів;

• моніторингові ГІС (національний, регіональний, місцевий та об’єктовий рівні);

• ГІС для управління і моніторингу техногенних потенційно небезпечних об’єктів;

• диспетчерські ГІС;

• прикладні ГІС;

• довідково-інформаційні ГІС;

• ГІС для геопросторових банків даних;

• ГІС для тематичних і спеціалізованих банків даних;

• ГІС для корпоративних систем управління.

Основними етапами технологічного процесу ГІС є отримання даних, введення і попередня обробка, керування даними, маніпулювання та аналіз, генерування інформаційного продукту (рис. 3.2

Рис. 3.2 - Етапи технологічного процесу ГІС

Отримання даних - це ідентифікація та збирання даних, необхідних для розв’язання поставлених завдань. Дані просторового характеру і пов’язані з ними табличні чи описові дані збираються самим користувачем або можуть бути придбані на комерційній чи іншій основі. Джерелами даних є картографічні матеріали, статистичні дані, аерокосмічні знімки, результати натурних вимірювань і зйомок, фондові й текстові матеріали.

Важливим елементом вхідної інформації є карти, які використовуються для побудови картографічних моделей у ГІС. Спектр видів карт надзвичайно широкий: топографічні, тематичні, екологічні економічні, демографічні тощо. Іншим видом картографічної інформації, що є результатом застосування такого цінного технологічного інструменту вивчення Землі, як дистанційне зондування навколишнього середовища з космосу, є матеріали космічного моніторингу (рис. 3.3). Новий вид карт, являючи собою космічні знімки поверхні Землі з роздільною здатністю від 3,5 км до 5 м, надає унікальні можливості для користувачів ГІС.

Рис. 3.3 - Структура використання даних дистанційного зондування

навколишнього природного середовища з космосу

Введення і попередня обробка - це введення первинних даних у комп’ютер і перетворення їх формату (перетворення інформації з карт фотографій, друкованих записів на формат, придатний для внесення всієї цієї інформації у комп’ютерну базу даних) та ідентифікація розміщення об’єктів

Опис просторових даних у ГІС складається з двох частин: просторової координати та непросторової, або змістовної - атрибути. У ГІС є засоби, що забезпечують зберігання і маніпулювання непросторових даних разом із просторовими. Множину елементарних просторових об’єктів, з якими працює ГІС, становлять точки (точкові об’єкти), лінії (лінійні об’єкти), контури (ареали, полігони), поверхні (рельєфи), комірки періодичних просторових мереж та піксели (найменші елементи зображень аерокосмічних знімків).

Дата добавления: 2014-01-13