Мониторинг природной среды с помощью ArcView gis в Скандинавии

по материалам Европейской конференции пользователей ESRI

Выполнение проекта по сооружению путепровода через пролив Эресунн, который свяжет Данию и Швецию и, тем самым, Скандинавию с континентальной Европой, рассчитано на два года. Проект включает в себя туннель, мост, и искусственный остров, по которым будут проходить двухколейная железная дорога и четырехполосная автомагистраль.

Такое соединение будет важной частью европейской транспортной сети и выгодно как для Дании, так и южной Швеции. Этот крупнейший проект по гражданскому строительству в Европе относится к одному из 14 приоритетных проектов по трансевропейской сети. Его завершение предполагается в 2000 году.

Соединение Øresund Link начинается в Дании вблизи международного аэропорта Копенгагена и выходит на берег Швеции в нескольких километрах к югу от Мальме. Первые 3,5 км у датского берега пройдут по подводному туннелю. За туннелем 4,1 км железной дороги и автострады пройдут по искусственному острову. На последнем участке искусственный остров и берег Швеции соединяются мостом длиной 7,8 км (Рис. 1).

В 1991 году правительства Дании и Швеции создали Øresundskonsortiet (ØSK) — совместное агентство, ответственное за проектирование и реализацию проекта. ØSK поставил перед Датским гидравлическим институтом (DHI) и Институтом качества воды (VKI) задачу создания и поддержания Центра по контролю за экологическими последствиями в ходе строительства и эксплуатации путепровода (Feed Back Monitoring Centre - FBC). Задача FBC состоит в разработке системы природного мониторинга для успешного проведения огромных объемов комплексных строительных работ в условиях разнообразных законодательных ограничений, установленных датскими и шведскими властями в отношении природной среды.

DHI — это международная исследовательская и консультационная организация, которая создает современные методы и технологии в области гидрологических и водоресурсных инженерных исследований. Его программные продукты, связанные с ГИС, включают пакеты численного моделирования для водных ресурсов, рек, городских стоков и береговых областей.

Из-за строгих требований к проекту по охране природы, DHI помог ØSK разработать Систему поддержки географической и природной информации (EAGLE) — приложение, построенное на ArcView GIS, которое следит за ходом выполнения работ и в случае каких-либо нарушений, связанных с природной средой, дает возможность создать отчет о таком событии.

В правилах по природной среде установлено, что не более 5% грунта, поднятого драгой, может быть рассеяно. Более того, для контроля и минимизации ущерба для морских природных систем, установлены максимальные суточные и недельные скорости таких утечек. С учетом того, что должно быть намыто более семи миллионов кубометров грунта, такие потери действительно могли бы испортить экологию пролива.

Рис. 1

На стадии строительства необходимо следить и оценивать многие факторы, касающиеся природы моря. Состояние экосистем служит одним из главных параметров, нужных, когда принимаются решения о намыве грунтов и восстановительных работах. Система EAGLE содержит информацию о текущем состоянии экосистемы и взаимодействует с системой прогнозного моделирования для оценки разных сценариев строительства с целью достичь самого экономичного решения с учетом экологического критерия.

Андерс Йенсен, руководитель группы наблюдения за воздействиями на природу из DHI, отмечает: "Ограничение и контроль скоростей потерь грунта за сутки и неделю являются главным фактором в природоохранной деятельности во время крупных морских проектов по намыву грунта. Мы использовали наши численные модели для расчета максимальной нагрузки, не превышающей существующие нормы. Исполнители учли эти пороговые значения, и им удалось благодаря тщательному планированию выполнить основные намывочные работы без каких-либо задержек. Часть наших расчетов опирается на исследования водорослевой растительности района, которая могла бы погибнуть из-за разноса грунта. Измерение и моделирование сокращения численности этих водорослей, а также моллюсков в проливе Эресунн позволяет нам пристально следить за состоянием природной среды".

Система EAGLE установлена на сервере FBC в Копенгагене, а около 20 клиентских мест ArcView GIS находятся в Дании и Швеции. Основная часть системы работает на платформе ПК с использованием технологий локальной и удаленной сетей. Ежедневно за ходом строительства следит много людей, и ежеквартально подготавливаются министерские отчеты. Система EAGLE используется властями и другими заинтересованными сторонами, чтобы следить за выполнением проекта, принимаемыми решениями и полевыми данными. Система дает возможность мониторинга в онлайновом режиме, информация обновляется два раза в день.

ØSK использует контроль последствий для слежения и моделирования ряда переменных, характеризующих изменения природной среды. Планирование и экологическая оценка работ, связанных с намывом грунта, рассматриваются как главные инструменты, гарантирующие соблюдение природоохранных требований. Объединение данных наблюдений за природной средой с результатами прогнозирования с помощью численной модели ее изменений при конкретном плане работ служит ключевым фактором в принятии решений. В программе мониторинга использование численных моделей интегрировано с системой обратной связи.

Все собранные данные сохраняются системой мониторинга и могут быть выведены на экран или печать в виде временных рядов или профилей, а также могут быть переданы как данные ввода или проверки для численных моделей.

DHI выполняет прямые прогнозы и обратные прогнозы, связанные с разносом грунта. Они базируются как на текущем мониторинге, так и оценках, которые делают инженеры относительно возможных потерь грунта при работах в определенном месте. Эта информация вводится в гидродинамические модели EAGLE. Модели используются для проверки точности сделанных оценок и позволяют внести в работы необходимые поправки.

Модели отчасти служат целям обратного прогноза переменных по имеющимся гидрографическим данным и сведениях о потерях грунта, а отчасти для прямого прогноза будущих последствий по плану работ и соответствующим гидрографическим сценариям. Результаты моделирования часто сопоставляются с измеряемыми величинами для оценки надежности моделей, а также определения других факторов, помимо строительства, с которыми связаны изменения характеристик.

Модели ясно показывают, что в случае утечки грунта, он быстро переносится течением в иное место. Для контроля этого потока материала и удержания величин переноса в заданных пределах выполняется компенсационный намыв. Модельные временные ряды помогают визуализировать такое перемещение отложений.

"EAGLE и ArcView GIS дают нам очень быструю обратную связь,- отмечает Йенсен, - сразу после происшествия Центр слежения передает сообщение в Øresundskonsortiet с указанием возникшей проблемы. Вместо того, чтобы просто собирать данные, теперь мы можем действовать незамедлительно, что дает возможность принять оперативные меры без влетевшей бы нам в копеечку приостановки работ".

© Copyright Data+, Inc.

http://www.dataplus.ru/win/ARCREV/Number_10/6_Monitor.htm