Приклади задач, що вирішуються за допомогою ГІС: 1. Охорона природно-заповідного фонду та ведення реєстру зелених насаджень
Прикладом є проект по створенню еколого-географічної бази даних на заказник місцевого значення «Жуків острів». Метою даної роботи було визначення сучасного стану і надання пропозицій щодо меж заказника «Жуків острів» за допомогою супутникових знімків високої роздільної здатності, польових досліджень та порівняння отриманих даних з архівними.
Контроль за якістю атмосферного повітря.
Основними напрямками робіт тут є облік викидів забруднюючих речовин, створення їх реєстрів та просторово-кількісний аналіз концентрацій забруднюючих речовин в повітрі.
Створено ГІС з розрахунку концентрацій забруднювачів та аналізу можливості застосування методів математичного моделювання розсіювання атмосферних забруднень з використанням ДЗЗ на прикладі Трипільської ТЕС; створення програми спостережень за забруднюючими речовинами на мережі стаціонарних постів спостереження м. Києва Центральної Геофізичної Обсерваторії.
3. Створення «Екологічного атласу міста Києва» і «Екологічного атласу маленького киянина», які можна вважати екологічними довідниками для екологічного управління містом та інформативними виданнями з точки зору сповіщення громадськості. Через велику актуальність інформації, яка була представлена, заплановано видання нових редакцій екологічних атласів.
Оцінка ризиків для здоров'я та аналіз захворювання.
Серед робіт в цій галузі є пілотний проект оцінки ризику для здоров'я населення від забруднення атмосферного повітря викидами від стаціонарних джерел м. Запоріжжя; дослідження стану повітря та захворюваності населення одного на бронхіальну астму; аналіз захворюваності на ботулізм в Україні залежно від різних факторів, в т.ч. від типів ґрунтів.
Сучасні геоінформаційні системи дозволяють забезпечити коротко-, середньо– та довгострокові науково-обґрунтовані екологічні прогнози щодо стану довкілля та перехід до сучасних принципів соціально-економічного сталого розвитку регіону.
ЛЕКЦІЯ 2. Методи опрацювання даних моніторингу земної поверхні.
1. Основні методи, які застосовуються для вирішення задач дослідження навколишнього середовища
2. Структура типового програмно-технічного комплексу для для обробки даних моніторингу та прийняття управлінських рішень (на прикладі регіональних систем моніторингу довкілля)
Основні методи, які застосовуються для вирішення задач дослідження навколишнього середовища
Залежно від точності результатів, які необхідно отримати при проведенні моніторингу з того чи іншого компоненту, явища, процесу, від середовища, в якому проходять дослідження, доступних фінансових та інших засобів, використовують різні методи моніторингу.
За способом отримання інформації методи моніторингу класифікуються на:
1 Дистанційні методи
1.1 Аерокосмічні
1.2 Комп'ютерні методи обробки супутникових даних
2.Наземні
2.1.Фізико-хімічні методи
2.1.1.Якісні
2.1.2.Кількісні
2.2. Методи біологічного моніторингу
2.3. Методи статистичної та математичної обробки даних
2.4. Географічні інформаційні системи
Дистанційні методи
Як відомо, перші автоматичні системи спостереження за параметрами зовнішнього середовища були створені у військових і космічних програмах. Одним з основних джерел даних для моніторінгу є матеріали дистанційного зондування Землі (ДЗЗ).
До дистанційних методів зйомки відносяться різноманітні методи морського і наземного базування, включаючи, наприклад, фототеодолітну зйомку, сейсмо-, електромагніторозвідку і інші методи геофізичного зондування надр, гідроакустичні зйомки рельєфу морського дна за допомогою гідролокаторів бічного огляду , інші способи, засновані на реєстрації власного або відбитого сигналу хвильової природи.
Аерокосмічні методи
Аерокосмічні методи екологічного моніторингу включають систему нагляду за допомогою літакових, аеростатних коштів, супутників і супутникових систем, а також систему обробки даних дистанційного зондування . Для космічного екологічного моніторингу доцільно орієнтуватися насамперед на полярно-орбітальні метеорологічні супутники, як на вітчизняні апарати (супутники типу «Метеор», «Океан» і «Ресурс»), так і на американські супутники серій NOAA, Landsat і SPOT. Комплекс наукової апаратури дозволяє оперативно 2 рази на добу отримувати зображення хмарності і підстилаючої поверхні у видимому й інфрачервоному діапазонах, дані про температуру і вологість повітря, температурі морської поверхні і хмар. Здійснюються також моніторинг озоносфери і геофізичний моніторинг.
Супутникові дані дистанційного зондування дозволяють вирішувати такі задачі контролю стану навколишнього середовища:
1. Визначення метеорологічних характеристик: вертикальні профілі температури, інтегральні характеристики вологості, характер хмарності і т. д.;
2. Контроль динаміки атмосферних фронтів, ураганів, отримання карт великих стихійних лих;
3. Визначення температури підстилаючої поверхні, оперативний контроль і класифікація забруднень грунтів та водної поверхні;
4. Виявлення великих або постійних викидів промислових підприємств;
5. Контроль техногенного впливу на стан лісопаркових зон;
6. Виявлення великих пожеж та виділення пожежонебезпечних зон в лісах;
7. Виявлення теплових аномалій і теплових викидів великих виробництв і ТЕЦ в мегаполісах;
8. Реєстрація димних шлейфів від труб;
9. Моніторинг та прогноз сезонних паводків та розливів річок;
10. Виявлення і оцінка масштабів зон великих повеней;
11. Контроль динаміки сніжних покривів і забруднень сніжного покриву в зонах впливу промислових підприємств.
1.2. Комп'ютерні методи обробки супутникових даних
Метою обробки даних дистанційного зондування (ДЗ) є отримання знімків чи зображень з необхідними радіометричними і геометричними характеристиками. Розглянемо основні етапи обробки даних. У загальному випадку обробка даних дистанційного зондування включає три етапи:
1. попередня обробка - прийом супутникових даних, запис їх на магнітний носій, Декодування і коректування, перетворення даних безпосередньо у зображення або космічний знімок або у формати, зручні для наступних видів обробки;
2. первинна обробка - виправлення викривлень, викликаних нестабільністю роботи космічного апарату і датчика, а також географічна прив'язка зображення з накладенням на нього сітки координат, зміна масштабу зображення і представлення зображення в необхідній географічної проекції (геокодування);
3. вторинна (тематична) обробка - цифровий аналіз із застосуванням статистичних методів обробки, візуальне дешифрування та інтерпретація в інтерактивному або повністю автоматизованому режимі.
Перший і другий етапи обробки в даний час можуть бути виконані на борту космічного апарату.
Багатозональна зйомка ведеться багато років, і дослідники накопичили великий обсяг емпіричних даних.
Цілий ряд супутників, оснащених приладами дистанційного зондування (радіолокаторами, скаттерометрами, радіометрами і оптичної технікою), виведені на орбіту спеціально для одержання різнобічної геофізичної інформації, необхідної для оцінки стану навколишнього середовища і для природо-ресурсних досліджень.