10912
.pdfОграничением проекта является отсутствие данных о выбросах про- мышленных и транспортных источников, включая крупные предприятия и объединенные промышленные зоны, аэропорты, железнодорожные терми- налы и пригородные магистрали с его инфраструктурой. Сезонная измен- чивость проектируемых моделей также нуждается в лучшей корректиров- ке.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Ivanov A.V., Platov A.Yu., Stepanov D.V., Ostanina I.M. Online monitoring of urban environment // International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM. 2018. Т. 18. № 2-2. с. 339-346.
2.Карандеев Д.Ю. Эффективная температура как фактор, влия- ющий на электропотребление города. Современная техника и технологии, 2015. № 2 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/02/5728
3.Мягков М.С., Губернский Ю.Д., Конова Л.И., Лицневич В.К. Город, архитектура, человек и климат. М.: Архитектура-С, 2007.
МУСИХИНА Д.В., студент международного института технологий бизнеса
ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия, musikhinadina@yandex.ru.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВО ПОДДЕРЖКИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИНИЦИАТИВ
Информационные технологии и достижения в области их примене- ния уже не первое десятилетие используются в самых различных областях деятельности человеческого общества.
Виртуальная реальность – это комплекс современных компьютерных и информационных технологий, позволяющих создавать ощущения взаи- модействия с различными виртуальными объектами, при этом испытывать сильное чувство присутствия. Главное отличительное свойство – интерак- тивность, проявляющаяся во взаимодействии не с изображениями объек- тов, а непосредственно с самими объектами [3].
Эти технологии уже нашли свое применение в таких областях как медицина, моделирование, машиностроение, строительство, индустрия развлечений и даже абстрактных науках. Одним из способов решения про- блемы недостатка информированности при решении проблем, связанных с
500
экологией может служить виртуальная реальность и ее наиболее актуаль- ный вид – дополненная реальность.
Например, дополненная реальность может быть успешно применена при обучении в области экологии, биологии и других естественно-научных направлениях. Данный инструмент полезен также и тем, что отражает со- временные тенденции к упрощенной подаче информации, характерной для более молодого поколения. Благодаря исследованиям механизмов памяти человека, было выявлено, что самым мощным источником информации при запоминании является зрительная память. А различные дополнитель- ные факторы, как например направленные действия на наблюдаемый объ- ект, усиливают эффективность процесса усвоения информации.
На наш взгляд, современные молодые люди склонны к работе с мо- бильными устройствами, на которых наиболее естественно можно реали- зовать данные технологии.
Например, включить дополненную реальность не только в изучение вопросов экологии, истории, обществознания, философии, но и в ситуации, связанные с образованием человека в течение всей жизни, в том числе, са- мообразованием. Развитие данных технологий может позволить создать условия, при которых любому человеку была бы доступна возможность открыть нужную карту, например, карту какого-нибудь региона России, навести на нее свой смартфон или планшет и увидеть какой грунт или поч- ва в определённой части нашей страны. При этом доступна возможность отображения того, какие животные или птицы заселяют определённый район, какие растения, в том числе занесенные в Красную книгу, растут в нем.
Используя другой инструмент виртуальных технологий – очки вир- туальной реальности, можно сделать доступной максимальному числу лю- дей информацию о последствиях человеческой жизнедеятельности. К при- меру, погрузиться в атмосферу, где хорошо видны объемы отходов, произ- водимых объектами промышленности, и их воздействие на близлежащие территории, а также увидеть, что именно попадает в воздух от различных выбросов, понять, чем мы дышим. Или оказаться внутри водоема и уви- деть, что происходит с жителями вод, при их загрязнении [1].
С помощью дополненной реальности могут быть продемонстрирова- ны не только негативные последствия, но и положительные факторы. Дан- ные технологии дают возможность смоделировать дальнейшее развитие планеты, при положительном влиянии экологических инициатив, таких как очистка от мусора зеленых территорий и водных объектов. Это может служить как средство для более углубленного изучения материала дисци- плин, связанных с естественнонаучным циклом, для лучшего понимания важности сохранения окружающей среды, актуальности вопросов эколо- гии и рационального природопользования. В настоящее время уже проис- ходит оснащение образовательных учреждений по всему миру комплексом
501
аппаратно-программных средств, реализующих дополненную реальность. Пока все это работает в режиме эксперимента, но уже сейчас преподавате- ли и учащиеся получили возможность совершать «путешествия» по стране, миру, а также известным мировым достопримечательностям и музеям.
Так же в качестве информационной поддержки экологических ини- циатив можно использовать открытый веб-сайт, который бы демонстриро- вал посетителям последствия тех или иных действий человека, связанных с загрязнением окружающей среды. Ведь каждая брошенная помимо урны бутылка, каждый выброшенный на почву неразлагаемый пакет несет в себе огромный вред для окружающей нас среды. При входе на сайт пользовате- ли имеют возможность увидеть, что будет с нашей землей, через опреде- ленное количество лет, если мы продолжим загрязнять воздух, выкидывать в неположенном месте мусор и производить другие экологически опасные действия. Это помогло бы людям осознать какая на них лежит ответствен- ность, понять, что каждый из нас своими действиями вносит вклад в буду- щее нашей планеты [2].
Сайты с таким или похожим содержанием создаются в рамках, как конкретных экологических проектов, так и непрофессиональных инициа- тив. Но на наш взгляд, централизация их управления и унификация содер- жания позволит сделать их работу более эффективной с точки зрения до- стижения целей их создания.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Акимова, Т.В. Экология. Природа-Человек-Техника.: Учебник для студентов техн. направл. и специал. Вузов / Т.А.Акимова, А.П.Кузьмин, В.В.Хаскин.- Под общ. ред. А.П.Кузьмина; Лауреат Всеросс. конкурса по созд. новых учебников по общим естественнонауч. дисципл. для студ. вузов. М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2016.- 343 с.
2.ГОСТ 17.0.0.01-76 Система стандартов в области охраны при- роды и улучшения использования природных ресурсов.
3.Шабров, Н.Н. Программно-аппаратные комплексы виртуаль- ной реальности предсказательного моделирования в научных и инженер- ных исследованиях [Электронный ресурс] / Н.Н. Шабров // Суперкомпью- терный консорциум университетов России. – Режим доступа: http://www.cadcamcae.lv/N103/81-86.pdf.
502
РОДИОНОВА С.В., старший преподаватель кафедры прикладной информатики и статистики; ПАПКОВА М.Д., канд. техн. наук, доцент, профессор кафедры прикладной информатики и статистики; ЮРЧЕНКО П.В., студент факультета архитектуры и дизайна
ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия, svr41@mail.ru
ПРОБЛЕМЫ ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА В РЕГИОНАЛЬНУЮ ГИС
Актуальность работы связана со многими факторами развития нашей цивилизации (построение информационного общества, мониторинг
иуправление природными и человеческими ресурсами и т.д), а для России подтверждается ожидаемыми результатами реализации национальных проектов и конкретно проекта «Цифровая экономика».
Цель работы заключается в постановке задачи экологического мо- ниторинга (ЭМ) и выявлении проблем при внедрении системы ЭМ в реги- ональную ГИС.
Методология исследования основана на применении методов общей теории систем и системного анализа, информационных технологий, теории
иметодах регионального и муниципального управления.
Результаты проведенного исследования позволяют сформулировать основные проблемы внедрения системы экологического мониторинга в ре- гиональную геоинформационную систему.
Заключение. Рекомендации и выводы по результатам исследования свидетельствуют о практической значимости поставленной задачи и необ- ходимости ее решения для обеспечения оптимального управления эколо- гией региона.
Географические информационные системы (геоинформационные си- стемы - ГИС) – это программно-аппаратный комплекс, способный вводить, хранить, обновлять, манипулировать, анализировать и выводить все виды географически привязанной информации [1].
Информационной основой ГИС является пространственная (карто- графическая) информация. Пространственная информация содержит гео- метрическую часть, которая описывает позиционные свойства объектов, а также атрибутивную информацию описывающую тематические свойства этих объектов.
Эта информация содержит индивидуальные идентификаторы объек- тов при помощи которых осуществляется связь между геометрическими объектами и их тематическим описанием.
Структура ГИС, как правило, включает четыре обязательные подси- стемы:
503
–ввода данных, обеспечивающих ввод и/или обработку простран- ственных данных, полученных из различных источников (карт и снимков, топографической съемки и др.);
–хранения и поиска, позволяющих оперативно получать данные для соответствующего анализа, актуализировать и корректировать их;
–обработки и анализа, дающих возможность оценивать параметры, решать расчетно-аналитические задачи;
–представления (выдачи) данных в различном виде (карт, таблиц, блок-диаграмм, цифровых моделей местности и т.д.).
Основная цель создания ГИС - консолидация всех информационных ресурсов в едином хранилище данных на единой геопространственной ос- нове, с использованием единой системы кодировки и классификации объ- ектов учета. Только в этом случае ГИС сможет охватить все сферы процес- са управления, а пользователи этой системы получат возможность синхро- низировать между собой процессы своей деятельности.
Использование геоинформационных систем и ГИС-технологий как инструмента территориального управления, обусловлено тем, что боль- шинство (по некоторым оценкам до 80%) данных, находящихся в распо- ряжении органов регионального и муниципального управления, имеют территориальную привязку. Органы власти часто используют возможности электронной картографии и пространственного анализа для наглядного представления и обработки информации при решении управленческих за- дач. В соответствии с концепцией «электронного правительства» именно ГИС часто становятся ядром интегрированных систем управления регио- нами и муниципалитетами [2].
Электросети
Газовое хозяйство
Дорожная сеть
Инженерные соору-
Земельный кадастр
Кадастр недвижимости
Водоканал
Природные ресурсы Экологический мониторинг
Теплосети
Рисунок 1 - Состав региональных и муниципальных ГИС
504
В соответствии с календарем событий национального проекта «Циф- ровая экономика» планируются следующие действия:
-в 2020 году будет создана геораспределенная катастрофоустойчи- вая система центров обработки данных (в том числе с использованием оте- чественного оборудования);
-в 2021 - разработана и введена в эксплуатацию государственная информационная система «Федеральный портал пространственных дан- ных»;
-в 2022 - создана отечественная цифровая платформа сбора, обра- ботки, хранения и распространения данных дистанционного зондирования Земли из космоса в рамках проекта «Цифровая Земля»,
-в 2024 году будет создана универсальная цифровая платформа ин- вентаризации, учета и контроля состояния всех видов энергоресурсов имущественных комплексов, начнет функционировать система распреде- ленных ситуационных центров высших органов государственной власти и создана единая электронная картографическая основа.
Глобальная формулировка не исключает, а наоборот, требует, чтобы при создании муниципальных и региональных ГИС, были решены следу- ющие задачи:
-создана единая база растрово-векторных данных ГИС;
-разработана единая система классификации и кодировки объектов учета ГИС;
-обеспечен распределенный доступ пользователей к базам геодан- ных, в соответствии с определенными для них полномочиями (авториза- ция);
-обеспечена поддержка разных картографических проекций (их преобразование "на лету") и систем координат, поскольку различные слои региональных и муниципальных ГИС базируются на картах разного мас- штаба.
При этом возможны следующие масштабы:
− региональный (группа областей, краев, федеральный округ, физ.-
геогр. страна) – масштаб 1:1 млн. – 1:2.5 млн.;
−субрегиональный (область, край, физ.-геогр. область) – масштаб
1:200 тыс. – 1:1 млн.;
−локальный (административный район, физ.-геогр. район) – мас-
штаб 1:25 тыс. –1:100 тыс.;
−муниципальный (поселение, группа ландшафтов) – масштаб 1:5
тыс. – 1:25 тыс.
При этом, все данные могут быть закрыты или открыты для копиро- вания с ГИС-сервера – в обменные форматы, в буфер обмена или на другие карты. Геоданные могут размещаться на нескольких ГИС-серверах и ло- кально на рабочих местах пользователей. Таким образом обеспечивается
505
совместная обработка большого объема геоданных и высокая производи- тельность системы.
Особенно следует выделить ту часть региональной ГИС, которая от- вечает за экологическую информацию. По сути, эта часть является подси- стемой, обеспечивающей сложное взаимодействие разных по динамике процессов.
Она, наряду с кадастровой информацией (кадастр особо охраняемых природных территорий, кадастр предприятий, производящих всевозмож- ные загрязняющие выбросы, кадастр природных аномалий и т.п.), являю- щейся более или менее постоянной и имеющей большой период обновле- ния, должна позволять отслеживать так же более динамичную (обновляю- щуюся по дням и даже по часам) информацию о результатах мониторинга окружающей среды.
Наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха автотранспор- том, предприятиями, за радиоактивным загрязнением атмосферного возду- ха, наблюдения за фоновым состоянием атмосферы, за загрязнением при- родных вод, почв и т.д. требуют не только использования передвижных или стационарных лабораторий и пунктов контроля, но и создания эффек- тивной информационной системы, которая позволяет принимать данные с постов, накапливать их и визуализировать при помощи геоинформацион- ных систем.
Такая система должна анализировать полученные данные, строить прогнозы. Необходимо организовать передачу получаемых данных для использования их в семантических базах данных региональной геоинфор- мационной системы. Геоинформационные технологии представляют эф- фективный инструмент наглядного представления информационных дан- ных. Однако они сами по себе не являются основанием для выработки оперативных управленческих решений, для проведения аналитического анализа на основе информации, хранящейся в ГИС, нужны специализиро- ванные программные продукты [3].
При внедрении системы экологического мониторинга в региональ- ную ГИС возникают проблемы, связанные со сложностью процессов и ор- ганизации их совместной реализации. Проектирование соответствующей информационной системы требует высокой квалификации не только раз- работчиков, владеющих методами и технологиями использования различ- ных прикладных средств и их интеграции в региональную ГИС, но и до- статочно грамотных заказчиков.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Бугаевский Л.М. Геоинформационные системы: учебное пособие
для вузов. / Бугаевский Л.М., Цветков В.Я. – М.: Златоуст, 2008. – 222 с.
506
2.Facilitating Municipal Workflows. GIS for Public Works. V. 3. February 2014. ESRI Report. URL: http://www.esri.com/library/bestpractices/public- works-vol3.pdf.
3.Найденко В.В. Эколого-экономический мониторинг окружающей среды / Найденко В.В., Губанов Л.Н., Косариков А.Н., Афанасьева И.М., Иванов А.В. Учебное пособие. Нижний Новгород, 2003. –186 с.
РОДИОНОВА С.В., старший преподаватель кафедры прикладной информатики и статистики; ЮРЧЕНКО Т.В., канд. пед. наук, доцент кафедры прикладной информатики и статистики, ЮРЧЕНКО П.В., студент кафедры геоинформатики, геодезии и кадастра
ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строитель- ный университет», г. Нижний Новгород, Россия, pavel-yurchenko@list.ru
ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ В МОНИТОРИНГЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ НЕБЛАГОПОЛУЧНЫХ РАЙОНОВ ГОРОДА
Современная городская среда является сложной и многослойной, включат в себя большое количество объектов, которые нуждаются в по- стоянном наблюдении со стороны соответствующих служб. В связи с этим организация системных наблюдений за ее текущим состоянием (монито- ринг) становится одной из актуальных задач. Мониторинг экологически неблагополучных городских районов необходимо рассматривать в двух аспектах – информационном и управленческом. При этом в каждом из двух аспектов принятие решений базируется на информации, получаемой с помощью аэрокосмической и наземной служб. Одними из наиболее небла- гополучных с точки зрения экологии районов города являются районы, в которых располагаются промышленные предприятия, находятся места скопления отходов (промышленных и бытовых), свалки, проходят пути интенсивного перемещения транспортных средств. Так, например, места скопления отходов нуждаются в постоянном наблюдении, так как они про- воцируют множество экологически неблагоприятных последствий: загряз- нение окружающей среды, размножение грызунов, птиц и микроорганиз- мов, являющихся источниками и переносчиками различных заболеваний. Собранная в ходе наблюдений информация должна храниться в базах дан- ных определенной структуры, обеспечивающей ее регулярное обновление. Обработка данных экологических обследований этих территорий должна проводиться таким образом, чтобы обеспечить удобство их использования.
507
Результаты пользовательских запросов должны объективно отражать со- стояние исследуемых объектов [1].
Внастоящее время одним из наиболее эффективных средств органи- зации и анализа информации в рамках обозначенной проблемы признаны геоинформационные системы (ГИС). ГИС предназначены для сбора, хра- нения, обработки и визуализации пространственно-координированных данных, т.е. данных, имеющих определенную территориальную привязку. Технология обработки информации в ГИС значительно шире, чем просто работа с базой данных. Данные, хранящиеся и обрабатываемые в ГИС, имеют не только пространственную, но и временную характеристику. ГИС предполагают возможность интегральной обработки цифровых данных, имеющих разные типы представления и получаемых из различных источ- ников: картографических, статистических результатов полевых исследова- ний, материалов дистанционной съемки. Одним из несомненных преиму- ществ организации и хранения информации в ГИС является возможность оперативного представления информации на электронной карте, при этом пользователь может работать одновременно с картографической информа- цией и с базой данных (тематической информацией). Наиболее рациональ- ным и эффективным методом хранения и обработки данных мониторинга урбанизированных и природных территориальных систем считается метод геоинформационного картографирования [3].
ВГИС, предназначенную для целей экологического мониторинга, целесообразно включить следующие тематические наборы данных:
1) общегеографические слои:
− границы урбанизированных территорий; − границы отдельных районов в рамках заданной территории; − границы объектов мониторинга; − растровые карты-подложки; 2) специальные слои:
−точки контроля (станции мониторинга состояния окружающей
среды);
−технологические объекты (промышленные предприятия, склады, места скопления отходов);
−области действия нормативных природоохранных и технических документов Российской Федерации;
−области действия экологических требований;
−карты состояния здоровья населения, в том числе тематические по заболеваниям;
−местоположение событий (автоматически регистрируемые и отоб- ражаемые на карте внештатные ситуации);
3)аналитические данные:
508
−оперативного экологического мониторинга (построенные для определённой области, на основании точечных замеров состояния окру- жающей среды характеристики распределения наблюдаемых загрязнений);
−данные прогнозирования распространения загрязнений (сформи- рованные на основе параметров, передаваемых из расчетных компонент);
−данные прогнозирования распространения определенных заболе- ваний населения экологически неблагоприятных районов;
4)данные дистанционного зондирования:
−данные, полученные со спутников;
−векторные данные дешифрования снимков;
−растровые данные, полученные из различных источников.
При необходимости база пространственных данных может быть расширена любым необходимым набором данных.
В результате внедрения системы можно получить инструмент для работы с массивом экологической информации, оперативного реагирова- ния на изменения экологической обстановки и, соответственно, значитель- ное сокращение затрат при ликвидации последствий этого изменения, со- гласовании разрешительной документации в контролирующих органах, а так же за счет минимизации рисков, связанных с действиями третьих лиц (например – возникновение стихийных несанкционированных мест сброса отходов). Необходимо также разработать механизмы предоставления поль- зователям расширенных возможностей анализа массивов накопленных данных методами математической статистики [2].
Картографические сервисы, используемые ГИС-компонентой, могут быть также использованы отдельно от нее интернет-пользователями в ин- формационно-справочных целях (просмотр карт, местонахождения техно- логических объектов и станций мониторинга, данных дистанционного зон- дирования).
Проведенное теоретическое исследование возможностей применения ГИС для мониторинга экологически неблагоприятных урбанизированных территорий позволяет сделать вывод о несомненной пользе данного ин- струмента не только для обозначенной проблемы, но и для ряда других взаимосвязанных целей.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.ГОСТ Р 56060-2014. Производственный экологический монито- ринг. Мониторинг состояния и загрязнения окружающей среды на терри- ториях объектов размещения отходов. – М.: 2014. – 4 с.
2.Найденко, В.В., Косариков, А.Н., Губанов, Л.Н, Афанасьева,
И.М., Иванов А.В. Эколого-экономический мониторинг окружающей сре- ды: учебное пособие // В.В.Найденко [и др.]. – Н.Новгород: Изд-во ННГА-
СУ, 2003. – 186 с.
3. Цветков, В.Я. Геоинформационные системы и технологии /
509