3.4 Применение геоинформационной системы ArcGis 9 для оценки загрязнения тяжелыми металлами города Ялты

^{В среде проекта ГИС мы можем использовать три настольных приложения ArcGis 9 - ArcCatalog, ArcMap и ArcToolbox.}

^{ArcCatalog управляет хранением пространственных данных, структурой баз данных, а также записью и просмотром метаданных. ArcMap используется для всех задач создания карт и редактирования, а также для картографического анализа. ArcToolbox используется для преобразования данных и геообработки.}

^{С помощью этих трех приложений мы можем решить любую задачу ГИС, простую или сложную, включая создание карты, управление данными, географический анализ, редактирование данных и геообработку.}

^{АгсСа1а^ позволяет найти, просмотреть, задокументировать и организовать географические данные и создавать сложные базы геоданных для хранения этих данных. АгсСа1а1о§ представляет структуру для организации хранения больших объемов разнотипных данных ГИС.}

^{Разные представления помогают найти нужные данные, хранятся ли они в файле, персональной базе геоданных или в удаленной СУБД.}

^{При помощи АгсСа1а^ мы можем создавать персональные базы геоданных на своем компьютере и использовать инструменты АгсСа1а^ для создания или имортирования объектных классов или таблиц.}

^{АгсМар позволяет создавать карты и работать с ними. В АгсМар можно просмотреть, отредактировать и проанализировать географические данные.}

^{АгсТоо1Ьох - приложение, содержащее множество инструментов ГИС для геообработки.}

^{Экологическим отделом ООО «Институт, экологии, землеустройства и проектирования» были проведены исследования загрязнения территории города Ялты тяжелыми металлами на основании которых мною при помощи геоинформационной системы}

^{ArcGis 9 была построена карта-схема, отображающая загрязнение нашего города. ((1рнло*ение У )}

^{На картосхеме загрязнения химическими элементами атмосферного воздуха и почв г. Ялты показано, что на исследуемой территории имеются как районы значительного загрязнения почв тяжелыми металлами, так и районы максимального загрязнения атмосферного воздуха.}

^{Наиболее сильно загрязнены тяжелыми металлами оживленные автодороги города — улицы Московская, Киевская, автодороги в районе кинотеатра «Спартак». Тетраалкилы свинца добавляются в бензин в качестве антидетонационного сгорания. С выхлопными газами свинец выноситься в форме мелких твердых частиц оксидов, хлоридов, фторидов, нитратов, сульфатов и др. Примерно 20 % частиц имеют величину больше 0,005 мм. Они оседают в непосредственной близости от дороги. Более мелкие частицы, содержащие около 60% выбросов свинца, оседают не так быстро и выпадают в пределах относительно широкой полосы. Остальные 20% захватываются воздушными массами и могут переноситься на более или менее значительные расстояния.}

^{Наиболее сильно загрязнена растительность, находящаяся до 5-10 м открая дороги, или растительность газонов, разделяющих полосы движения на шоссе. Зона более низкой концентрации распространяется до 50-100 м от края шоссе. На расстоянии 200-300 м содержание свинца, как правило, снижается до уровня местного фона.}

^{При изучении концентрации свинца в деревьях вдоль дорог установлено, что максимум загрязнения приходится на интервал 1-2 м над уровнем земли, а выше оно быстро уменьшается.}

^{Высокое количество свинца, поступающего в окружающую среду в районах улиц Московская и Киевская обуславливается еще также постоянными автомобильными пробками, которые образуются в этом районе, особенно в летний курортный период.}

^{Концентрация свинца на поверхности почвы в условиях интенсивного придорожного движения не остается постоянной, а возрастает от весны к осени. То же самое происходит в растениях на протяжении вегетационного периода. Нарастание концентрации металла в почве и растениях, по-видимому, обусловлено постепенной аккумуляцией высокодисперсных частиц, выбрасываемых с выхлопными газами автомобилей. Этому способствует устойчиво сухая погода. Важную роль играет ветер. Под воздействием ветра, длительно действующего в определенном направлении, аномалии вокруг источников сдвинуты в этом направлении. Под влиянием ветра распределение свинца в растениях по обе стороны шоссе часто нессиметрично}

^Выводы

^{В настоящее время геоинформационные системы приобретают все более широкое распространение в области охраны окружающей среды.}

^{С помощью ГИС удобно моделировать влияние и распространение загрязнения от точечных и неточечных (пространственных) источников на местности, в атмосфере и по гидрологической сети. Результаты модельных расчетов можно наложить на природные карты, например карты растительности, или же на карты жилых массивов в данном районе. В результате можно оперативно оценить ближайшие и будущие последствия таких экстремальных ситуаций, как разлив нефти и других вредных веществ, а также влияние постоянно действующих точечных и площадных загрязнителей (в нашем конкретном примере - загрязнения территории города тяжелыми металлами).}

^{В процессе написания данной работы нами было выяснено, что основным источником загрязнения территории города Ялты тяжелыми металлами является автотранспорт. Наиболее распространенный загрязнитель - свинец. Он поступает в окружающую среду с выхлопными газами в форме мелких твердых частиц оксидов, хлоридов, сульфатов и др. Наиболее загрязненные участки города Ялта - оживленные автодороги (такие как улицы Московская и Киевская). Также следует отметить, что свою роль в загрязнении этих дорог и прилегающих к ним территорий играют и постоянные автомобильные пробки, в которых автомобили простаивают с включенным двигателем значительное время. Помимо загрязнения свинцом, химический анализ показывает также аномальные содержания таких элементов как цинк, медь, барий, вольфрам, кобальт, молибден, хром, сурьма.}

^{При помощи геоинформационной системы ArcGis 9 нами была построена карта-схема, отображающая загрязнение территории города Ялта тяжелыми металлами. На ней при помощи цветового отображения выделены районы с минимальным, значительным и максимальным загрязнением территорий. Данная схема позволяет выявить направление движения загрязняющего воздействия от автортассы на основе наложения климатических данных.}

^{Заключение}

^{В 70-х годах нашего столетия люди впервые смогли увидеть Землю из космоса, что привело к возникновению нового обобщенного взгляда на нашу планету. Однако в то время еще не было адекватных средств анализа получаемых дистанционных данных для их полноценного использования в повседневной жизни. Только с появлением ГИС возможность решения такой задачи стала реальностью, так как эта технология позволяет собрать воедино и проанализировать различную, на первый взгляд мало связанную между собой информацию, получить основанный на массовом фактическом материале обобщенный взгляд на него, количественно и качественно проанализировать взаимные связи между характеризующими его параметрами и происходящими в нем процессами.}

^{Роль ГИС в природоохранным мероприятиях очень важна. ГИС с успехом используется для создания карт основных параметров окружающей среды. В дальнейшем, при получении новых данных, эти карты используются для выявления масштабов и темпов деградации флоры и фауны. При вводе данных дистанционных, в частности спутниковых, и обычных полевых наблюдений с их помощью можно осуществлять мониторинг местных и широкомасштабных антропогенных воздействий. Данные о антропогенных нагрузках целесообразно наложить на карты зонирования территории с выделенными областями, представляющими особый интерес с природоохранной точки зрения, например парками, заповедниками и заказниками. Оценку состояния и темпов деградации природной среды можно проводить и по выделенным на всех слоях карты тестовым участкам.}

^{ГИС широко применяются для составления и ведения разнообразных, в том числе земельных, кадастров. С их помощью удобно создавать базы данных и карты по земельной собственности, объединять их с базами данных по любым природным и социально- экономическим показателям, накладывать соответствующие карты друг на друга и создавать комплексные (например ресурсные) карты, строить графики и разного вида диаграммы}

^{Еще одна распространенная сфера применения ГИС - сбор и управление данными по охраняемым территориям, таким как заказники, заповедники и национальные парки. В пределах охраняемых районов можно проводить полноценный пространственный мониторинг растительных сообществ ценных и редких видов животных, определять влияние антропогенных вмешательств, таких как туризм, прокладка дорог или ЛЭП, планировать и доводить до реализации природоохранные мероприятия. Возможно выполнение и многопользовательских задач, таких как регулирование выпаса скота и прогнозирование продуктивности земельных угодий. Такие задачи ГИС решает на научной основе, то есть выбираются решения, обеспечивающие минимальный уровень воздействия на дикую природу, сохранение на требуемом уровне чистоты воздуха, водных объектов и почв, особенно в часто посещаемых туристами районах.}

^{Региональные и местные руководящие структуры широко применяют возможности ГИС для получения оптимальных решений проблем, связанных с распределением и контролируемым использованием земельных ресурсов, улаживанием конфликтных ситуаций между владельцем и арендаторами земель. Полезным и зачастую необходимым бывает сравнение текущих границ участков землепользования с зонированием земель и перспективными планами их использования. ГИС обеспечивает также возможность сопоставления границ землепользования с требованиями дикой природы. Например, в ряде случаев бывает необходимым зарезервировать коридоры миграции диких животных через освоенные территории между заповедниками или национальными парками. Постоянный сбор и обновление данных о границах землепользования может оказать большую помощь при разработке природоохранных, в том числе административных и законодательных мер, отслеживать их исполнение, своевременно вносить изменения и дополнения в имеющиеся законы и постановления на основе базовых научных экологических принципов и концепций.}

^{ГИС является эффективным средстводля изучения среды обитания в целом, отдельных видов растительного и животного мира в пространственном и временном аспектах. Если установлены конкретные параметры окружающей среды, необходимые ,например, для существования какого-либо вида животных, включая наличие пастбищ и мест для размножения, соответствующие типы и запасы кормовых ресурсов, источники воды, требования к чистоте природной среды, то ГИС поможет быстро подыскать районы с подходящей комбинацией параметров, в пределах которых условия существования или восстановления численности данного вида будут близки к оптимальным. На стадии адаптации переселенного вида к новой местности ГИС эффективна для мониторинга ближайших и отдаленных последствий предпринятых мероприятий, оценки их успешности, выявления проблем и поиска путей по их преодолению.}

^{Интегральные функциональные возможности ГИС в наиболее явном виде проявляются и благоприятствуют успешному проведению совместных междисциплинарных исследований. Они обеспечивают объединение и наложение друг на друга любых типов данных, лишь бы их можно было отобразить на карте. К подобным исследованиям относятся, например, такие: анализ взаимосвязей между здоровьем населения и разнообразными (природными, демографическими, экономическими) факторами; количественная оценка влияния параметров окружающей среды на состояние локальных и региональных экосистем и их составляющих; определение доходов землевладельцев в зависимости от преобладающих типов почв, климатических условий, удаленности от городов и др.; выявление численности и плотности ареалов распространения редких и исчезающих видов растений в зависимости от высоты местности, угла наклона и экспозиции склонов.}

^{ГИС значительно упрощает процедуру публикации любых видов картографической продукции. С помощью встроенного языка программирования программного обеспечения ARC/INFO ARC Macro Language (AML) можно написать программы автоматического создания любых типов печатных карт, графиков, диаграмм и таблиц. Кроме того простые программные продукты типа ArcView GIS позволяют просматривать и напрямую оперировать с данными, содержащимися в базе данных ГИС любому, даже малоопытному, пользователю. При помощи таких простых и легко доступных программ любой пользователь имеет возможность считывать и распечатывать карты, записанные, например, на CD-ROM в формате ГИС ARC/INFO.}

^{Поскольку создание бумажных карт с помощью ГИС значительно упрощается и удешевляется, появляется возможность получения большого количества разнообразных природных карт, что расширяет возможности и широту охвата программ и курсов экологического образования. Ввиду простоты копирования и производства картографической продукции ее может использовать практически любой ученый, преподаватель или студент. Более того, стандартизация формата и компоновки базовых карт служит основой для сбора и демонстрации данных, получаемых учащимися и студентами, обмена данными между учебными заведениями и создания единой базы по регионам и в национальном масштабе. Можно подготовить специальные карты для землевладельцев с целью ознакомления их с планируемыми природоохранными мероприятиями, схемами буферных зон и экологических коридоров, которые создаются в данном районе и могут затронуть их земельные участки.}

^{Возможность быстрого создания привлекательных, красочных и, в то же время, качественных профессионально составленных карт делает ГИС идеальным средством создания рекламных и обзорных материалов для вовлечения публики в быстро развивающуюся сферу экотуризма. Характерной чертой так называемых "экотуристов" является глубокая заинтересованность в подробной информации о природных особенностях данной местности или страны, о происходящих в природе процессах, связанных с экологией в широком смысле. Среди этой достаточно многочисленной группы людей большой популярностью пользуются созданные с помощью ГИС научно-образовательные карты, отображающие распространение растительных сообществ, отдельных видов животных и птиц, области эндемиков и т.д. Подобная информация может оказаться полезной для целей экологического образования или для туристских агентств, для получения дополнительных средств из фондов проектов и национальных программ, поощряющих развитие путешествий и экскурсий [21].}

^{По мере расширения и углубления природоохранных мероприятий одной из основных сфер применения ГИС становится слежение за последствиями предпринимаемых действий на локальном и региональном уровнях. Источниками обновляемой информации могут быть результаты наземных съемок или дистанционных наблюдений с воздушного транспорта и из космоса. Использование ГИС эффективно и для мониторинга условий жизнедеятельности местных и привнесенных видов, выявления причинно-следственных цепочек и взаимосвязей, оценки благоприятных и неблагоприятных последствий предпринимаемых природоохранных мероприятий на экосистему в целом и отдельные ее компоненты, принятия оперативных решений по их корректировке в зависимости от меняющихся внешних условий.}

^{Список литературы}

^{1) Беспамятное Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник.— JL: "Химия", 1985.}

^{2) Витюк А.. Каря кип Е., Шемет В. Инструментальная геоинформационная система "МАПАв" для Windows.- Материалы конференции "Теория, технология, внедрение ГИС" , ГИС-Форум-97, К.: ГИС-ассоциация Украины, с. 74-75.}

^{3) Волосович А.Э. Тенденции развития ГИС.- Материалы конференции "Теория, технология, внедрение ГИС" , ГИС-Форум-97, К.:ГИС-ассоциация Украины, с. 14-15.}

^{4) Вредные химические вещества. Неорганические соединения I-IV групп: Справ, изд./ Под ред. В.А. Филова и др. — Д.: "Химия", 1988}

^{5) Вредные химические вещества. Неорганические соединения V- VIII групп: Справ, изд./ Под ред. В.А. Филова и др. — Л: "Химия", 1989}

^{6) Гармаш Г. А. Накопление тяжелых металлов в почвах и растениях вокруг металлургических предприятий. - Новосибирск, 1985.}

^{7) Геоинформатика: Учебник для ВУЗов/ Под ред. B.C. Тикунова. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. Я 480 с.}

^{8) Ильин В.Б., Степанова М.Д. Некоторые аспекты загрязнения среды: тяжелые металлы в системе почва-растение// Изв. СО АН СССР. - 1980. - Вып 3. - с.89-94}

^{9) Исаченко Г.А. Отечественное экологическое картографирование: первые итоги// Изв. РГО. - 1992.}

^{10) Королев Ю.К. Общая геоинформатика - М: «Академия», 2001 - 450 с.}

^{11) Королев Ю.К Теоретическая геоинформатика - М.: «Академия», 2002-380 с.}

^{12) Кошкарев A.B. Теоретические и методические аспекты развития географических информационных систем// География и природные ресурсы.}

^{13) Марченко П.Б., Волосович А.Е., Косецкий П.И. Особенности внедрения ГИС - технологий. - Материалы НТК "Приборостроение- 96", Винница-Судак:, 1996, часть 1, с. И 7.}

^{14) Майкл Н. ДеМерс Географические информационные системы. Основы. - Нью-Йорк, 1995 - 254 с.}

^{16) Мур Дж.В., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах. - М.. "Мир", 1987.}

^{17) Роджер Томлинсон . Думая о ГИС. Планирование географических информационных систем - Нью-Йорк, 1996 - 186 с.}

^{18) Синяков В.Н. Картографирование природных и техногенных аномалий - М., 1986 г - 266 с.}

^{19) Смиронов Л.Е. Геоэкологическое картографирование. - СПб., - 1994-55с.}

^{20) Сорокина Е.П. Картографирование техногенных аномалий в целях геохимической оценки урбанизированных территорий // Вопросы географии. М., 1983. № 120. С. 55-67.}

^{21) Трофимов A.M. Геоинформационные системы и проблемы управления окружающей средой. - Казань: Изд-во Каз. Ун-та, 1984. - 142 с.}

^{22) Цемко В.П., Паламарчук И.К. Процессы рассеяния микроэлементов в почвах// Микроэлементы в окружающей среде. - Киев, 1980}

^{23) Чоговадзе Г. А. Информация, общество, человек - М.: «Знание», 2000 -112 с.}

111