1.3 Мониторинг среды как геоинформационная система.

Основываясь на типизации экологического мониторинга по масштабам, его можно рассматривать как иерархическую систему обработки начальных первичных данных о живой и неживой природе, где каждый уровень наблюдений меньшего масштаба, передает в классифицированную с другим этапам обработки информации. Такая структура экологического мониторинга сближает его с задачами экоинформатики и понятием геоинформационная система (ГИС) в функции, которой входит фиксация и анализ взаимоотношений между живой и неживой природой. Следовательно структурными звеньями экологического мониторинга могут быть блоки, общие для любой прикладной ГИС:

• измерительная (средства сбора и методы измерений, блок ввода данных)

• информационная (базы и банки данных, система управления базой данных)

• ассимиляции данных, ре-анализа и прогноза экологических состояний, метеорологических полей, геофизических полей и т.д. (блок моделирования)

• доведения экологической информации и решений до потребителей

Измерительная система определенного параметра среды может использовать точечные и интегральные наблюдения (осредненные по площади или объёму) прямыми или косвенными методами. Качество и категория информации, получаемая измерительной системой зависит от типа приборов, и методов применяемых при наблюдениях (см. выше). Например в мониторинге загрязнения воздуха можно выделить наблюдения требующие различного типа и точности приборов:

• за фоновыми показателями, на минимальном уровне содержания измеряемых веществ

• за фактическими концентрациями вблизи источников загрязнения или местах работы и проживания населения

• за метеорологическими характеристиками

По аналогии с БД и СУБД ГИС для организации территориальных подсистем ЕГСЭМ необходимо создание региональных информационно-аналитических центров (РИАЦ) в которых бы хранились, классифицировались, ассимилировались данные поступающие от различных ведомств и были доступны как каждому из участников мониторинга, так и общественности.

В РИАЦ необходим блок моделирования где осуществляется ассимиляция данных, которая учитывает степень точности различного рода данных и соотносит их между собой. Здесь также фильтруются фоновые данные, производится объективный анализ полей и интерполяция данных в регулярную сетку, моделируется как поля элементов среды за прошедшие сроки на базе уточненных данных (reanalysis ре-анализ), так и прогностические (forecasting) базирующиеся на текущей информации. В развитых геоинформационных системах, таких как система мониторинга атмосферы и океана (см. сайт www.noaa.gov) для этого применяется численное моделирование полей элементов среды, на основе решения математических моделей системы уравнений гидродинамики с включением уравнений переноса, отражающих условия физико-химической трансформации (миграции) веществ. В настоящее время такой прогноз осуществляется на иерархически соподчиненных моделях: глобальных, региональные и мезомасштабных моделях. Данные модели большего масштаба обычно служат исходными данными для моделей с меньшим шагом сетки и более утонченной деталировкой физических процессов. Для оценки процессов переноса примесей в качестве исходных данных используются как поля, полученные на основании прямых измерений, так и аналитические приближения рассеяния примесей от источников в атмосфере или водной среде. Следовательно при организации мониторинга среды в масштабах области следует отдать предпочтение мезомасштабным моделям, но необходим выход на региональные и глобальные модели прогностические поля, которых в ряде случаев доступны в интернете.