Алгоритмическое обеспечение геоинформационной системы оценки состояния природного объекта

Орлова, Наталья Вячеславовна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Алгоритмическое обеспечение геоинформационной системы оценки состояния природного объекта
ВАК РФ 25.00.35, Геоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Алгоритмическое обеспечение геоинформационной системы оценки состояния природного объекта"

004616592

На правах рукописи

Орлова Наталья Вячеславовна

АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНОГО ОБЪЕКТА

Специальность 25.00.35 — Геоинформатика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 3 ЛЕИ 2010

Санкт-Петербург - 2010

004616592

Работа выполнена на кафедре «Информационно-измерительные системы и технологии» ГОУ ВПО Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ)

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Алексеев Владимир Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Алешин Игорь Владимирович

кандидат технических наук, доцент Шишкин Анатолий Дмитриевич

Ведущая организация: ОАО «Информационные телекоммуникационные

технологии»

Защита состоится 22 декабря 2010 на заседании диссертационного совета: Д 212.197.03 при Российском государственном гидрометеорологическом университете по адресу: 195196, г.Санкт-Петербург, пр. Металлистов, д.З, аудитория. 102.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного гидрометеорологического университета

Автореферат разослан 19 декабря 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.197.03

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Решение проблем экологической безопасности и рационального использования природных ресурсов при постоянно возрастающем антропогенном воздействии, вызванным активной хозяйственной деятельностью человека, невозможно без знаний об их текущем состоянии, без получения достоверной и исчерпывающей информации о степени загрязнения, как в количественной, так и в качественной характеристике, и получении на этой основе оценок состояния природных объектов. Оценка помогает дать ответ на вопрос о благополучии состояния природных объектов, указать, чем именно оно обусловлено, определить действия, направленные на его нормализацию или указать благоприятные ситуации, наличие природных возможностей.

Использование геоинформационных систем, как систем предназначенных для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах, позволяет провести сбор, обработку и обобщение пространственно-распределенных данных, обеспечивает интеграцию данных и знаний о территории для эффективного использования при решении задач, связанных с учетом, анализом, моделированием, прогнозированием и выработкой управляющих решений.

ГИС обеспечивают эффективное решение задач, связанных с анализом целостности и устойчивости природных объектов, с оценкой их состояния, при которой необходимо соединять результаты обработки данных, получать оценку в соответствии с критериями качества по различным параметрам и дать общую качественную оценку в соответствии с функцией использования, а также, прогнозированием изменения состояния этих объектов, определением возможной их деградации. Использование основных преимуществ ГИС -автоматизации процессов анализа и визуализации дает возможность понимать ситуацию и отражать скрытые ранее тенденции и особенности, которые практически невозможно увидеть при табличной организации данных.

Целью работы является разработка алгоритмического обеспечения и методики формирования ГИС-проекта оценки состояния природного объекта на основе данных контроля.

Для достижения поставленной цели автором решались следующие задачи:

1. Анализ вопросов получения достоверной информации на основании результатов контроля, обеспечение единства измерений при формировании оценок состояния природного объекта;

2. Анализ возможности объединения данных контроля для получения оценки состояния природного объекта на метрологической основе;

3. Анализ и разработка алгоритмов получения сложных и комплексных оценок состояния природного объекта;

4. Разработка алгоритмов формирования нормированной шкалы простой, сложной и комплексной оценки состояния природного объекта;

5. Анализ метрологических характеристик линейных и логарифмических нормированных шкал;

6. Разработка методики создания ГИС-проекта формирования оценки состояния природного объекта на основе нормированных шкал.

Методы исследования

При решении поставленных задач применялись методы теории вероятностей, статистические методы обработки данных, математические методы аппроксимации и методы метрологического анализа.

Научная новизна определяется тем, что впервые разработано алгоритмическое обеспечение и методика формирования ГИС-проекта на основе нормированных шкал для получения оценки состояния природного объекта.

При решении поставленных в работе задач получены следующие результаты, выносимые на защиту:

1. Модель представления результатов контроля для получения оценок состояния природного объекта, позволяющая получать оценки с соблюдением принципа единства измерений;

2. Алгоритм формирования нормированной шкалы с масштабированием на разных участках, обеспечивающий получение симметричной оценки и алгоритм формирования логарифмической нормированной шкалы, обеспечивающий отражение всего диапазона событий через значение логарифма нормированной величины результата контроля с шириной коридоров, имеющих значения одного порядка;

3. Алгоритмы получения простых, сложных и комплексных оценок состояния природного объекта на основе данных контроля, позволяющие реализовать задачу получения оценок в автоматическом режиме при помощи ГИС технологии;

4. Методика создания ГИС-проекта для получения комплексной оценки состояния сложного объекта на основе простых и сложных оценок, позволившая получить оценку, провести анализ и выявить тенденции изменения состояния природного объекта.

Практическая значимость результатов работы заключается в том, что:

1. Разработанные алгоритмы формирования нормированных шкал позволяют автоматизировать процесс получения комплексной оценки

состояния природного объекта, объединяя результаты простых и сложных оценок на основе результатов контроля характеристик;

2. Представление результатов контроля характеристик, простых и сложных оценок в виде слоев геоинформационной системы позволяет достоверно и наглядно оценить состояние природного объекта, а оперативность и актуальность представленной информации сокращает время принятия решений;

3. Разработанная методика формирования геоинформационных проектов дает возможность создания систем оценивания состояния природных объектов в автоматическом режиме.

Внедрение и реализация результатов работы. Достоверность научных и практических положений и рекомендаций подтверждены результатами испытаний и экспериментов, а также полученными оценками состояния водных объектов и результатами внедрения.

Результаты диссертационного исследования использованы при разработке методологии формирования комплексной оценки, прогнозирования и предупреждения техногенных и природных чрезвычайных ситуаций (ПМЧС-11, 2009-2010 гг), при обучении магистров в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» по дисциплинам: «Интегрированные измерительные системы на базе ГИС технологий» и «Обработка пространственных данных», в научной и практической деятельности Балтийской дирекции по техническому обеспечению надзора на море и лаборатории экологического нормирования при Санкт-Петербургского государственного технологического университете растительных полимеров (СПб ГТУРП), в практическую деятельность ООО «Гидроэконорма».

Апробация работы.

На XII и XIII международных конференциях пользователей ESRI & Leica Geosystems в России и странах СНГ (Москва, 2008 и 2009 гг), международном конгрессе «Цели развития тысячелетия» и инновационные принципы устойчивого развития арктических регионов (Санкт-Петербург, 2009 и 2010 гг), 63-ей научно-техническая конф. ППС СПбГЭТУ (Санкт-Петербург, 2010), XIII Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям (SCM'2010) (Санкт-Петербург, 2010).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 16 работ, в том числе монография и 5 статей в ведущих журналах и изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы включающей 118 наименований и приложений. Основная часть работы изложена на 122 страницах машинописного текста. Работа содержит 31 рисунок и 28 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована важность и актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования, отражена научная новизна, изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Оценка состояния природных объектов на основе результатов контроля» рассматриваются проблемы оценивания состояния природных объектов.

На примере оценки состояния водного объекта, показано, что при получении показателей качества воды в соответствии с типом водопользования (функциональным назначением), предъявляются различные критерии качества, характеризующие степень загрязненности, степень устойчивости и др. Эти показатели качества могут быть как простыми, так и сложными, то есть отражать общую загрязненность исследуемого природного объекта смесью нескольких загрязнителей.

Единичные (простые) оценки, осуществляющие сравнение с нормативными значениями, не дают четкого представления о Суммарном загрязнении водных объектов и не позволяют однозначно выражать степень качества воды с различным характером загрязнения.

Разработанный ряд стандартизированных методик позволяет дать оценку состояния либо по различным типам параметров (гидрохимическим, гидробиологическим, микробиологическим и др.), либо по комплексу параметров. Однако существующие методики не имеют единой критериальной основы, дают оценку по различному числу классов и имеют различные диапазоны и размерности оценки, что затрудняет получение оценки суммарного загрязнения водного объекта, не позволяют отобразить степень качества воды с различным характером загрязнения и сравнить оценки состояния нескольких водных объектов.

Задачу объединения данных разного рода для получения оценки состояния природного объекта можно решать на метрологической основе, объединяя разнородные величины с помощью нормированных шкал. При этом различные характеристики приводятся к единой шкале для сравнения или объединения.

Показано, что для множества разнородных данных, используемых при формировании оценки состояния природного объекта, представление результатов контроля в виде значения величины и характеристики неопределенности позволяет обеспечить достоверность измерительной информации (единство измерений или единую метрологическую основу) и возможность их объединения на основе нормированной шкалы качественных оценок. Таким образом, данные

контроля в геоинформационной системе должны представляться как сложный структурно-организованный вектор геоданных, который в своем составе имеет:

• Результаты контроля и значение неопределенности в = {в*, где б* - результат измерения, о5- среднеквадратическое отклонение результатов измерений;

• Координаты точки контроля в пространстве и времени

Ок = {долгота, широта, глубина (высота над уровнем моря), дата, время};

• Нормативная и контрольно-методическая информация

в,, = {наименование контролируемой величины, единицы измерения, минимальное и максимальное значения контролируемой величины, нормативные значения контролируемой величины для различных целей использования контролируемого объекта, измерительное средство, методика контроля, метрологические характеристики средства и методики, и др.};

• Атрибутивная геоинформация

Ог = {наименование объекта, тип объекта, физические характеристики объекта, географические характеристики объекта, технико-экономические характеристики объекта и др.}.

Следовательно, результаты контроля параметров природного объекта в геоинформационной системе должны представляться в виде некоторой структуры геоданных, описывающей все необходимые для решаемой задачи свойства данных, т.е. в виде соответствующего множества параметров (модели)

в= {я, Ок, Он, Ог}.

Показано, что технология ГИС дает возможность автоматизировать получение простых и сложных оценок на основе сформированных баз геоданных, базы нормативных данных, результатов контрольных измерений, экспертизы и др. Послойная организация данных обеспечивает построение системы получения простых, сложных и комплексных оценок, при этом результаты оценивания определяются как слои ГИС и используются для анализа состояния объекта.

Во второй главе «Анализ и разработка алгоритмов формирования нормированных шкал» рассмотрены алгоритмы формирования нормированных шкал для простых, сложных и комплексных оценок.

При формировании нормированных шкал простых оценок рассмотрены два возможных подхода: первый - приведение контрольных измерений к нормированной качественной шкале оценок состояния природного объекта; второй - получение шкалы нормированных значений измеряемой величины и разбиение ее на интервалы качественной оценки.

Показано, что оба подхода представляют качественную оценку в виде нормированной шкалы с равными отрезками и условными отношениями. Например, О = {НТ, ЗН, НН, Н, ВН, ЗВ, ЧВ}: 0-1 - показатель имеет минимальные значения в пределах точности проводимых измерений (НТ), 1-2 -

значительно ниже нормы (ЗН), 2-3 - ниже нормы (НН), 3-4 - норма (Н), 4-5 -выше нормы (ВН), 5-6 - значительно выше нормы (ЗВ), 6-7 чрезвычайно высокая - (ЧВ), где цифры определяют номера границ коридоров шкалы качественной оценки. При этом вероятность принятия того или иного значения

качества на каждом из отрезков может быть определена как Pj= J p(s*)ds,

i =1ч-7, где p(s*) - вероятность нахождения результата контрольного измерения в соответствующем интервале значений контролируемой величины.

При этом второй подход дает возможность провести анализ динамики изменения состояния объекта во времени, спрогнозировать развитие ситуации.

При формировании нормированной шкалы интегральных оценок проведен анализ вариантов объединения простых оценок в интегральный показатель качества или состояния объекта, построенных на основе операции нормирования для обеспечения возможности объединения результатов контрольных измерений:

1. Нормирование путем деления на ПДК,

2. Приведение каждого результата к нормированной шкале качественной оценки,

3. Формирование для каждого показателя нормированной шкалы с последующим объединением и формированием нормированной шкалы для комплексного показателя.

Первый подход является стандартизированным при получении интегральных оценок в водной и воздушной средах при объединении результатов измерений концентрации веществ, но не применим для характеристик, не имеющих значения ПДК.

Второй подход позволяет формировать комплексную оценку, объединяя разные характеристики, но требует построения плоскости соответствия для каждого параметра и объединения параметров на уровне нормированной качественной шкалы. Вероятность нахождения полученной нормированной оценки в к-ом коридоре (вероятность нахождения контролируемой объекта в к-ом состоянии (качестве) определяется как

i* 1 к-1 А-1

где i - номер контролируемого параметра, п - количество контролируемых параметров, к - номер коридора шкалы нормированного пространства, К -количество коридоров.

Третий подход позволяет формировать для каждого показателя нормированную шкалу с последующим объединением и формированием нормированной шкалы для комплексного показателя.

На примере числовых характеристик оценки устойчивости водоема к изменению параметров естественного режима показано, что третий подход может быть распространен на оценки, получаемые путем суммирования

взвешенных в соответствии с их значимостью нормированных параметров в соответствии с выражением

где а* - коэффициент значимости суммируемого параметра, Як - значение контролируемого параметра, к - индекс параметра из множества контролируемых параметров, входящих в сложную оценку, п - количество параметров в'списке.

В процессе получения интегральной оценки параметров объекта X* значения частных оценок суммируются, при этом суммируются и их случайные составляющие погрешности

где Хк - оценка контролируемого параметра, о> - среднеквадратическое отклонение оценки контролируемого параметра, g - коэффициент, зависящий от доверительной вероятности и закона распределения.

Показано, что полученные нормированные шкалы для интегральных оценок позволяют достаточно просто по нормированным значениям параметров идентифицировать состояние объекта, определить его класс и могут быть построены для любой группы параметров.

При этом для возможности объединения оценок необходимо при формировании шкал обеспечивать их одинаковую направленность и сравнимость - один порядок точности представления результатов, что является важным при формировании значений нормированной шкалы для параметров, у которых один из пределов не определен.

Сложные оценки состояния экосистем и/или природных объектов определяются по сертифицированным методикам, позволяющим получить значение показателя качества на основании контрольных измерений. Как правило, шкалы этих оценок носят специфический характер и не нормированы, что затрудняет применение этих оценок для более сложного анализа.

Формирование нормированных шкал сложных оценок рассмотрено на примерах построения шкал для показателей качества воды и загрязнения воздуха. Показано, что полученные оценки могут быть сведены к нормированной шкале: для этого доопределяются граничные значения (если пределы не определены), а граничные значения диапазонов шкалы вычисляются в соответствии с алгоритмом нормирования. Значение дисперсии получаемых оценок будет зависеть от точности контрольных измерений соответствующих параметров по правилам суммирования погрешностей измерения.

Например, при формировании нормированной шкалы оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха, определяемой комплексным показателем, учитывающим загрязнение атмосферы при одновременном присутствии нескольких вредных веществ в зависимости от числа источников загрязнения

(табл. 1, где ПДКсс - среднесуточная предельно допустимая концентрация), для каждого значения параметра «Число источников загрязнения» строится своя шкала.

Таблица 1

Число источников загрязнения Уровень загрязнения атмосферного воздуха, ПДКСС

Допустимый Слабый Умеренный Сильный Очень сильный

2-3 4-9 10-20 более 20 (0.0) - 2.0 (0.0) - 3.0 (0.0)-4.0 (0.0) - 5.0 2.1-4.0 3.1-6.0 4.1-8.0 5.1-10.0 4.1-8.0 6.1-12.0 8.1-16.0 10.0-20.0 8.1-16.0 12.1-24.0 16.1-32.0 20.1-40.0 16.0-(20.0) 24.0-(30.0) 32.0-(40.0) 40.0 - (50.0)

Данная оценка может быть сведена к нормированной шкале. Значения коридоров шкалы оценок доопределены (числа в скобках), а значения шкалы вычислены по выражению = ^ - 51т|П)/(з1тах - з1тш).

В результате получим нормированную шкалу сложной оценки - табл.2

Таблица 2

Число источников загрязнения Уровень загрязнения атмосферного воздуха, о.е.

Допустимый Слабый Умеренный Сильный Очень сильный

2-3, (а1к) 4-9, (а2к) 10-20, (аЗк) более 20, (а4к) 0.0-0.1 0.0-0.1 0.0-0.1 0.0-0.1 0.1-0.2 0.1-0.2 0.1-0.2 0.1-0.2 0.2-0.4 0.2-0.4 0.2-0.4 0.2-0.4 0.4-0.8 0.4-0.8 0.4-0.8 0.4-0.8 08.0-1.0 08.0-1.0 08.0-1.0 08.0-1.0

Однако представленная шкала отражает только отрицательную сторону, т. е. показатели хорошего состояния сводятся к нулю, что не всегда справедливо и затрудняет ее использование для более сложного анализа. Для устранения данного недостатка рассматривается вариант построения нормированной шкалы с неравномерным масштабированием на разных участках.

На первом участке нормированные значения шкалы вычисляется по выражению з^^/ПДКб^'1, при < ПДКбь а на втором участке по выражению 5ш=(1+5Дтах)2"' =((з1тах+5,)/з1ПИл)2"1, при Б, > ПДКэ,.

Полученная нормированная шкала отражает весь диапазон событий с шириной коридоров одного порядка. Преобразованная в соответствии с предложенным алгоритмом шкала, на примере одной строки приведена в табл.3.

Таблица 3.

Число ИСТОЧНИКОВ загрязнения Уровень загрязнения атмосферного воздуха, 1ой(й/ПДКз|)

НТ ЗНН нн н Слабый Умеренный Сильный Очень сильный

2-3 (-ЗН-2) (-2Н-1) (-1)-0 0-1.0 1.0-2.0 2.0-3.0 3.0-4.0 4.0-(5.0)

Получение комплексной оценки связано с решением задач, формированием сложных целевых функций, объединяющих для каждого конкретного случая простые и сложные характеристики контролируемых параметров природного объекта, учитывающих степень влияния того или иного фактора с учетом соблюдения требования единства измерений ко всем данным и операциям над ними.

Это может быть достигнуто, если все множество оценок организовать в виде нормированного многопараметрического пространства, с обязательным формированием характеристик достоверности (неопределенности) для каждого значения контролируемых параметров. Логику получения комплексной оценки удобно записать в виде алгоритма

v„* = SUM {sm*, Ят*, ат}, т'М

где М — множество контролируемых параметров при получении комплексной оценки, sm*, Хт* - простая и сложная оценки, входящие в множество важных характеристик М, ат_~_значимость характеристики,

К = SUM(Smj , Smj" = j^Ao^ J. л'т =\л'щ,сгх Ym~ инДекс подмножеств

параметров простых и сложных оценок, Jm - подмножество параметров сложной оценки.

Сформированная логика получения комплексной оценки состояния объекта окружающей природной среды может быть реализована в виде ГИС-проекта.

В третьей главе «Метрологический анализ алгоритмов формирования нормированных шкал. Разработка методики создания геоинформационных проектов для получения оценок состояния природного объекта» проводится метрологический анализ алгоритмов формирования нормированных шкал.

Показано, что обеспечение метрологической сопоставимости результатов контроля физических величин различными средствами измерений может быть достигнуто при выражении достоверности результатов контроля в виде неопределенности s=s ±gos (например, s=s ±3as при заданной доверительной вероятности Р=0,997), где s* - значение контролируемого показателя, as -значение среднего квадратичного отклонения.

Показано, что при формировании нормированных шкал и требований к получаемым оценкам, необходимо обеспечить их сравнимость - один порядок, что важно для параметров, у которых один из пределов не определен.

Метрологический анализ формирования линейной нормированной шкалы рассмотрен на примере контроля качества воды по группе параметров. Для

каждой группы определяется значение показателя fJ='^JbiJ-si, и значение

i.i

коэффициента к, = • fJp, где sly - значение контролируемого показателя, by -р. 1

вес параметра в группе (определяется экспертами), ар - вес группы в значении коэффициента (определяется экспертами).

Значение оценки будет иметь вид

*'*=5>, -Ъ, ЗА %

/•«1 1=1 р=1 1-1

где Ду - значение дисперсии рассматриваемой оценки.

А/ м

Если = 1 и XX =1 > то значения оценок соответствуют определяемой

ы р=1

величине, а погрешность оценивания в большой степени определяется максимальной погрешностью измерений. Поэтому целесообразно предъявлять к системе контроля требование применения средств контроля, имеющих (обеспечивающих) одинаковую точность. В этом случае можно утверждать, что Д, = £>0 =

При этом, значения границ участков нормированной шкалы (например, при числе диапазонов равных шести) определяются в соответствии с выражением

//и = ([1-£т1п)/0)тах-/]т1п)'

к\н ~ (к\ — к^л)/(кмах — к,т1п); I—1,6.

Нормированное значение рассматриваемых оценок определяется как

0*1* ~ /]т1п)/([]тах ~ £пип) >

кщ* ■ к1т1п)/(к[тах к^Ь]).

Значение дисперсии получаемых оценок зависит от точности контрольных измерений соответствующих параметров и определяется по правилам суммирования погрешностей измерения. Дисперсии нормированных оценок при этом будут определяться выражениями

Щн = /$тах -/]т1п), Аьи = Дй

откуда средние квадратические отклонения определяются как аи» = ав']1 ¡^ ~ /,тт' = оч^к^-кш«-

Таким образом, если обеспечена однородность результатов измерений контролируемых величин - точность измерений соответствует одному классу, то обеспечивается «одинаковая» достоверность определения оценок на всем диапазоне нормированной шкалы.

Метрологический анализ формирования логарифмической шкалы нормированных оценок рассмотрен на примере уровня загрязнения атмосферного воздуха, определяемого комплексньм показателем, когда для каждого значения параметра «Число источников загрязнения» строится своя шкала (см. табл. 3). Схема формирования анализируемой нормированной шкалы приведена на рис. 1.

Р(5)

Результаты контролспо.д измерений

Р(Х)

Уровень загрязнения

Допустимый Слабый

умеренный Сильный

НТ ЗНН НН

Очень

$/ПДК$

Матрица соответствия

Рис. 1. Схема формирования нормированной шкалы загрязнения атмосферного воздуха с масштабированием на разных участках

Необходимость применения разных нормирующих коэффициентов на разных участках шкалы приводит к дополнительным алгоритмическим трудностям и дает разные метрологические характеристики получаемой оценки. Особенно это важно на границе «Норма» — «Слабый уровень загрязнения».

Для устранения данного недостатка предложен алгоритм построения нормированной шкалы с использованием логарифмической шкалы оценки результата измерений.

В отличие от примера (рис. 1) нормированные значения шкалы вычисляются по выражению б,н = б./ПДКз; на всем анализируемом диапазоне, а шкала строится относительно значения логарифма от нормированного значения й = 1оя2(з1н) = Ь^/ПД^) (табл. 3).

Нормированное значение результата контроля будет определяться как с*ш =0о&(8(/ПДК80 - гшп^2)/(тах1о§2 - тт^г). Схема формирования нормированной логарифмической шкалы представлена на рис. 2.

В результате получена логарифмическая нормированная шкала, отражающая весь диапазон событий, ширина коридоров которой имеет значения одного порядка, что соответствует принятым требованиям (в рассмотренном случае ширина коридоров шкалы получилась одинаковой и равна 0,125) (табл. 4).

Таким образом, полученная нормированная логарифмическая шкала, предназначенная для формирования оценки, имеет равные коридоры, а

значения оценок имеют одинаковые (одного порядка) метрологические характеристики.

_Таблица 4.

Число источни ков загрязне ния Уровень загрязнения атмосферного воздуха, (1ой2(х,/ПДКх,) +3)/8.

Нет ЗНН НН Н Слабый Умеренный Сильны й Очень сильны й

2-3 0,00,125 0,1250,25 0,250,375 0,3750.5 0,50,625 0,6250,75 0,750,875 0,8751.0

Разработанные алгоритмы служат основой для формирования системы получения простых и сложных оценок на основе нормированных шкал, реализованной в виде ГИС-проекта (рис. 3).

Методика построения системы нормированных шкал для анализа состояния сложных объектов может быть реализована в виде ГИС-проекта, обеспечивающего получение нормированных оценок разной сложности в автоматическом режиме.

Алгоритм формирования ГИС-проекта включает ряд этапов.

1-этап. Создание исходной информационной структура ГИС для построения системы нормированных шкал - формирование базы карт, базы данных, библиотеки алгоритмов нормирования и базы нормативных данных.

2-этап. Описание свойств природного объекта - создание геоинформационной модели объекта (объектов) - формирование ГИС-слоев

(ГС), описывающих основные географические, гидрофизические, экологические и другие характеристики.

SUM -+Crc).'i Л)-» Поирифм.

----' шкапа

Рис 3. Структура ГИС-проекта построения системы нормированных шкал получения простых и сложных оценок

Ъ-этап. Определение основных целей: оценка состояния для наказания или управления; мониторинг для определения динамики изменения состояния и формирования политики управления; анализ прогнозирования развития ситуации или проектирования в задачах рационального природопользования и др.

Для природного объекта - водоем на данном этапе формируются слои и определяется система показателей качества для решения задач оценки состояния. Формируются ГИС-слои результатов контроля (определяется структура оценок):

S простая s ={s*, as}- значение контролируемой физической величины;

S сложная (вид оценки) Я = (I ,

) t-1

где к - индекс параметра из множества контролируемых параметров, входящих в сложную оценку, п - количество параметров в списке, ац - значимость параметра в общей оценке;

Sкомплексная (вид оценки) v = SUM h a;},

где SUM - оператор суммирования, st, А,— простая и сложная оценки, из множества контролируемых характеристик, входящих в комплексную оценку, /0 - множество контролируемых характеристик, а, - значимость характеристики в общей оценке.

Указанные характеристики определяют систему показателей качества для решения задач оценки состояния водного объекта и являются основой для формирования управляющих решений.

4-этап. Определение перечня контролируемых параметров, алгоритмов оценивания, комплексных оценок, состав и структуру показателей качества для каждой целевой функции контролируемого объекта.

Формируется список контролируемых величин проекта 8 = {81, Б2,..., Бд,..., Бе}, где 0=1,© - индексы контролируемых параметров (физические, химические, биологические, гидрофизические, гидрохимические и др.) из списка параметров в базе данных ГИС. При отсутствии контролируемой величины в нормативной базе, необходимо вернуться к первому этапу и добавить контролируемую величину с нормативной информацией в перечень параметров.

5-этап. Формирование базы алгоритмов получения простых нормированных оценок. Для каждого параметра из перечня измеряемых величин {б 1, Бг,..., Эе,..., ве}, где 0=1,0 в соответствии с нормативной базой определяется алгоритм нормирования, в виде процедуры нормирования используемой при формировании вектора оценки данного параметра (ГИС-слой данных) в матрице нормированных оценок контролируемого объекта

вн = {А^О, АгЫ,..., АеСве).....Ае(8е)}={51„, з2н.....вен,-.., вен},

где А], Аг, ... - алгоритмы нормирования соответствующих величин в зависимости от их нормативной функции. При отсутствии алгоритма нормирования в базе алгоритмов, необходимо вернуться к первому этапу и добавить недостающий алгоритм нормирования.

6-этап. Формирование алгоритмического обеспечения получения сложных и комплексных нормированных оценок.

В соответствии с сформулированными целями (этап 3) формируются алгоритмы вычисления простых и сложных оценок в виде векторов оценок (ГИС-слой данных) в матрице нормированных оценок контролируемого объекта.

В результате выполнения этапов 5 и 6 формируется алгоритмическое обеспечение, направленное на создание базы нормированных оценок состояния объекта по результатам контрольных измерений — алгоритмическое обеспечение формирования таблицы нормированных оценок по результатам контрольных измерений

^^ы'-Яш'-Ль'У}' где б от Я,«- ^ - оценки, представляющие собой нормированные значения результатов измерений соответствующих величин, обработанные разработанными алгоритмами, которые могут быть представлены в виде соответствующих слоев геоданных.

7-этап. Формирование алгоритмического обеспечения вычисления показателей качества анализируемого объекта, определение управляющих решений.

Результаты контрольных измерений б* = {Б]*, з2*,..., Бе*,..., б0*}, привязанные к географическим координатам контролируемого объекта записываются в базу геоданных (БГД). Для каждого контролируемого параметра, определенного на этапе 4, формируется слой геоданных. В БГД также имеется нормативная документация для контролируемой величины (этап 1) и сформированное алгоритмическое обеспечение для проведения операции нормирования (этап 5), оформленной в виде процедуры нормирования в ГИС-проекте.

Далее для определенных сложных характеристик объекта (этап 3), на основании простых показателей и сформированном на этапе 6 алгоритмическом обеспечении, формируются процедуры получения этих характеристик. В результате реализации процедур формируются соответствующие ГИС-слои. Каждый ГНС-слой является элементом БГД в ГИС-проекте (см. рис. 3).

Полученные результаты могут служить для выработки управляющих решений, если таковые определены (этап 3). Связь между результатами анализа контрольных измерений (полученных нормированных оценок) и управляющими воздействиями устанавливается соответствующими процедурами ГИС-проекта и записывается в БГД в виде матрицы соответствия.

Описанная последовательность действий может быть представлена в следующем виде

=> Q*

где б* результат измерения заданной величины (простая оценка);

Ян' = I I - сложная оценка, полученная по результатам контроля;

v* = SUM {Sj*, АД dj} - комплексная оценка, полученная путем объединения

(е/0

простых и сложных оценок, т - число возможных ситуаций, которым соответствуют различные комбинации управляющих воздействий (решений).

8. Представление результатов анализа (ГИС-слой, таблицы, диаграммы, формы отчетности).

Таким образом, методика построения системы нормированных шкал для анализа состояния природных объектов может быть направлена на создание геоинформационного проекта, который обеспечивает выполнение всех этапов получения нормированных оценок разной сложности в автоматическом

режиме. Оценка состояния объектов экосистемы может быть получена, если определена функция формирования оценки. Функция формирования комплексной оценки определяется специалистом-заказчиком или экспертом-профессионалом, которые вкладывают в нее свои знания и опыт. При этом поэтапно определяются структура каждого уровня (ГИС-слоя) функционала оценки, важность каждого параметра, входящего в оценку данного уровня. ГИС поддерживает каждый уровень соответствующей базой данных и программой ее формирования, представление результатов в удобном виде.

В четвертой главе «Практическая реализация методики создания геоинформационного проекта получения оценок состояния водного объекта» на основе разработанной методики сформирован ГИС-проект оценки состояния водного объекта - Семиозерье (Голубые озера), расположенного в Ленинградской области.

Структура формирования ГИС-проекта реализована в графическом редакторе МоёеЮшШег (рис.4).

а ^ а

о; ® ш Й ЯВИ *Я»№ л VI _>.

Рис 4. Реализация структуры ГИС-проекта в графическом редакторе МоёеШшИег.

Информационная структура ГИС-проекта базируется на топографической основе, структурированной в виде слоев природных объектов; нормативной базе, содержащей перечень контролируемых параметров, единицы их измерения, допустимые пределы, нормативные величины для каждого параметра, классы их опасности и др.; перечне алгоритмов формирования контролируемых параметров.

Геоинформационная модель анализируемых водных объектов представлена отдельным слоем, атрибутивная таблица которого содержит описание и основные характеристики.

В соответствии с целью формируемого ГИС-проекта определен перечень контролируемых параметров и соответствующие им алгоритмы нормирования.

В процессе создания ГИС-проекта сформированы слои простых оценок по контролируемым параметрам (цветность, и т.д.), сложных, объединяющие I простые оценки, согласно алгоритмам суммирования.

Опираясь на данные контрольных измерений, информационную | структуру и геоинформационную модель на базе системы нормированных шкал, получена комплексная оценка. На рис.5 представлены комплексные оценки, полученные по каждому из постов, а также временные диаграммы изменения комплексных оценок во времени.

Сформированный ГИС-проект позволяет:

осуществлять сбор, классификацию и упорядочивание информации; исследовать динамику изменения состояния объекта в пространстве и во времени;

по результатам анализа строить тематические карты; оценивать ситуацию.

Полученные результаты служат основой для выработки управляющих решений.

Основные результаты и выводы

1. На основе проведенного анализа показано, что для объединение данных разной размерности и разного типа для получения комплексной оценки состояния с учетом всех информативных параметров необходимо учитывать метрологические характеристики результатов контроля для построения системы нормированных шкал.

2. Предложена модель представления результатов контроля для получения оценок состояния природного объекта, включающая результаты контроля и значение неопределенности, координаты точки контроля в пространстве и времени, нормативную и контрольно-методическую информацию,

атрибутивную геоинформацию и обеспечивающая получение достоверных результатов анализа в автоматическом режиме.

3. Разработан алгоритм формирования нормированной шкалы с масштабированием на разных участках, отражающей весь диапазон событий, и обеспечивающей получение симметричной оценки.

4. Разработан алгоритм формирования логарифмической нормированной шкалы, отражающей весь диапазон событий через значение логарифма нормированной величины результатов контроля с шириной коридоров одного порядка, что позволяет получать значения сложных оценок на данной шкале с одинаковыми (одного порядка) метрологическими характеристиками.

5. Разработаны алгоритмы формирования нормированных шкал, позволяющие получить комплексную оценку состояния природного объекта, объединяя результаты простых и сложных оценок на основе результатов контроля характеристик, -и учитывающие получение комплексных оценок на базе ГИС технологии.

6. Разработана методика формирования геоинформационных проектов оценки состояния природных объектов, обеспечивающая получение нормированных оценок разной сложности в автоматическом режиме.

7. Разработанная методика реализована в виде ГИС-проектов оценки состояния водных объектов в зоне деятельности Балтийской дирекции по техническому обеспечению надзора на море, лаборатории экологического нормирования при Санкт-Петербургского государственного технологического университете растительных полимеров (СПб ГТУРП), ООО «Гидроэконорма».

По теме диссертации опубликованы следующие работы: В изданиях, рекомендованных ВАК

1. Алексеев В.В., Орлова Н.В. ИИС контроля состояния природных объектов. Обеспечение единства измерений при получении оценок на основе контрольных измерений//Приборы.-2010.-№2.- С. 19-28.

2. Алексеев В.В., Королев П.Г., Куракина Н.И., Орлова Н.В. Информационно-измерительные и управляющие системы мониторинга состояния распределенных технических и природных объектов//Приборы.-2009.-№10.-С.28-42.

3. В.В. Алексеев, Н.В. Орлова, O.A. Иващенко ИИС контроля состояния природных объектов на основе геоинформационных технологий. Формирование нормированных шкал для простых, сложных и комплексных оценок// Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». - 2010.-№8.-С. 77-84.

4. В.В. Алексеев, Н.В. Орлова, O.A. Иващенко ИИС контроля состояния природных объектов на основе геоинформационных технологий. Формирование нормированных шкал для простых, сложных и комплексных оценок// Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», Известия СПбГЭТУ

«ЛЭТИ». - 2010.-Ш-С. 88-97

5. Алексеев В.В., Орлова Н.В. ИИС мониторинга сложных объектов. Методика построения системы нормированных шкал для анализа состояния природных объектов на базе ГИС/ науч. журнал «Вестник ТОГУ».-Хабаровск: Изд-во Тихоокеанского гос. ун-та.-2010.-№3(18).-С. 33-42.

Статьи и другие публикации:

6. Бескид П.П., Куракина Н.И., Орлова Н.В. Геоинформационные системы и технологии. - СПб.: изд. РГГМУ, 2010.-173 с.

7. Обеспечение единства измерений при получении оценок на основе контрольных измерений в ИИС мониторинга/ Алексеев В.В., Королев П.Г., Орлова Н.В.; СПбГЭТУ - СПб., 2010,- 21 е.: Деп. в ВИНИТИ 24.02.2010 № 109-В2010.

8. Методы построения нормированных шкал для объединения разного рода величин/ Алексеев В.В., Орлова Н.В.; СПбГЭТ - СПб., 2010.- 17 е.: Деп. в ВИНИТИ 24.02.2010 № 108-В2010.

9. Алексеев В.В., Орлова Н.В. Методы построения нормированных шкал при формировании состояния объектов на базе ГИС-технологий//Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем: межвузовский научный сборник; Уфимский гос. авиационный технич. университет. -Уфа:Изд-во УГАТУ.-2010. -С.5-9.

10. Алексеев В.В., Орлова Н.В. Методика формирования ГИС-проекта оценки состояния природного объекта / «Цели развития тысячелетия» и инновационные принципы устойчивого развития арктических регионов: Материалы международного конгресса. Том 1. НТК «Наукоемкие и инновационные технологии в решении проблем прогнозирования и предотвращения чрезвычайных ситуаций и их последствий», СПб., 12-13 ноября 2010.-СПб.: ООО «ПИФ.СОМ», 2010.-С. 147-153.

11. Орлова Н.В., Покине A.C., Гусева Е.С. Оценка донных отложений в автоматическом режиме// «Цели развития тысячелетия» и инновационные принципы устойчивого развития арктических регионов: Материалы международного конгресса. Том 1. НТК «Наукоемкие и инновационные технологии в решении проблем прогнозирования и предотвращения чрезвычайных ситуаций и их последствий», СПб., 13-14 ноября 2010,-СПб.: ООО «ПИФ.СОМ», 2010.-С. 153-154.

12. Алексеев В.В., Орлова Н.В. Методы проведения измерений с использованием нормированных шкал/ 63-я научно-техническая конференция ППС СПбГЭТУ: Сборник докладов студ., аспир.и молод.ученых.- СПб, 26- января-6 февраля 2010.- СПб., Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ».-2010.-С.223-228.

13. Алексеев В.В., Орлова Н.В. Построение нормированных шкал для простых и сложных оценок в измерительных системах контроля

состояния природных объектов/Вестник метрологической Академии СПб отд.- СПб.,:ЗАО «КопиСервис».-2009.-С. 9-25.

14. Алексеев В.В., Орлова Н.В. ИИС мониторинга чрезвычайных ситуаций. Построение нормированных шкал для простых и сложных оценок/ «Цели развития тысячелетия» и инновационные принципы устойчивого развития арктических регионов: Материалы международного конгресса. Том 1. НТК «Транспортно-коммуникационная система Арктики в геополитическом взаимодействии и управлении регионами в условиях чрезвычайных ситуаций», СПб., 13-14 ноября 2009.-СП6.: ООО «ПИФ.СОМ», 2009.-С. 32-36.

15. Орлова Н.В., Ковалева М.И. Модель экологической оценки донных отложений/Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем: межвузовский науч. сб.; Уфимский гос. авиационный технич. университет.- Уфа:Изд-во УГАТУ.-2007.- С.75-76.

16. Алексеев В.В., Куракина Н.И., Орлова Н.В Геоинформационная система мониторинга водных объектов и нормирования экологической нагрузки / ARCREVIEW.- 2006.-№1[36] - С.9

9.2

Подписано в печать 18.11.10. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 70.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Орлова, Наталья Вячеславовна

Введение.

Глава 1. Оценка состояния природных объектов на основе результатов контроля.•.

1.1. Постановка задачи.

1.2. Обзор методов получения комплексной оценки.

1.3. Экспертные оценки в оценке качества водных объектов.

1.4. Вопросы обеспечения достоверности оценок.

1.5. Использование ГИС технологий при оценке природных 35 объектов.

Глава 2. Анализ и разработка алгоритмов формирования нормированных шкал.

2.1. Нормированные шкалы простых оценок.

2.2. Нормированные шкалы интегральных оценок.

2.3. Нормированные шкалы сложных оценок.

2.4. Нормированная шкала с масштабированием.

2.5. Нормированные шкалы экспертных оценок.

2.6. Нормированные шкалы комплексных оценок.

2.7. Формирование сложных и комплексных оценок состояния объекта на базе ГИС.

Глава 3. Разработка методики создания геоинформационных проектов для получения оценок состояния природного объекта.

3.1 Получение нормированных оценок на основании данных контрольных измерений. Линейная нормированная шкала.

3.2. Получение нормированных оценок на основании данных контрольных измерений. Логарифмическая шкала.

3.3. Вариант построения нормированной логарифмической шкалы.

3.4. Методика построения системы нормированных шкал для анализа состояния природных объектов на базе ГИС.

Глава 4. ГИС-проект оценки состояния водного объекта.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Алгоритмическое обеспечение геоинформационной системы оценки состояния природного объекта"

Объекты окружающей природной среды в настоящее время испытывают на себе постоянно возрастающее антропогенное воздействие, вызванное активной хозяйственной деятельностью человека, природными или техногенными катастрофами, что приводит к оскудению биологического разнообразия ресурсов, разрушению природных и культурных ландшафтов [1].

Решение проблем экологической безопасности и рационального использования природных ресурсов невозможно без знаний об их текущем состоянии, без получения достоверной и исчерпывающей информации о степени загрязнения, как в количественной, так и в качественной характеристике, и получении на этой основе оценок качества. Оценка качества помогает дать ответ на вопрос о благополучии состояния, указать, чем именно оно обусловлено, определить действия, направленные на его нормализацию или указать благоприятные ситуации, наличие природных возможностей [2].

Использование геоинформационных систем (ГИС) при оценке состояния природных объектов, как систем предназначенных для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах, позволяет провести сбор, обработку и обобщение пространственно-распределенных данных, обеспечивает интеграцию данных и знаний о территории для эффективного использования при решении задач, связанных с учетом, анализом, моделированием, прогнозированием и выработкой управляющих решений [3].

ГИС обеспечивает эффективное решение задач, связанных с анализом целостности и устойчивости природных экосистем, с оценкой состояния природных объектов, при которой необходимо соединять результаты обработки данных, получать оценку в соответствии с критериями качества по различным параметрам и дать общую качественную оценку в соответствии с функцией использования Использование основных преимуществ ГИС - автоматизации процессов анализа и визуализации дает возможность понимать ситуацию и отражать скрытые ранее тенденции и особенности, которые практически невозможно увидеть при табличной организации данных [4].

В связи с этим, использование ГИС при оценке состояния природных объектов, анализе целостности и устойчивости природных систем, прогнозировании их развития, определении возможной их деградации и является актуальной задачей.

Для получения оценки качества природных объектов необходимо провести всесторонний комплексный анализ состояния, вызванного воздействием различных факторов, соединить результаты обработки данных, получить оценку в соответствии с критериями качества по различным параметрам и дать общую качественную оценку в соответствии с функцией использования. В США существует балльный показатель, именуемый индексом качества природной среды, определяемым по результатам балльной оценки состояния воды, воздуха, природных ресурсов и т.д., максимальное значение которого для самых лучших условий окружающей среды составляет 700 баллов. [5]

Оценка состояния природного объекта является сложной задачей в силу многообразия характеристик, разнообразия областей деятельности человека, связанных с природой, ее ресурсами. Исходной информацией для формирования оценок состояния являются результаты контроля характеристики в различных средах (концентрации примеси загрязняющих веществ, площади загрязнения, результаты измерения уровней радиации и др.). Сложность заключается в том, что разные контролируемые физические, химические, биологические и другие величины имеют разную природу, единицы измерения, диапазоны изменения и степени связи с показателями качества контролируемого объекта. При измерении разных величин используются разные методы и средства измерений, дающие разные точности результатов в разных диапазонах. Поэтому получение достоверных характеристик протекающих в экосистемах процессов, обеспечение метрологической сопоставимости результатов контроля различными средствами измерений, оценка тенденций с целью предупреждения нежелательных ситуаций является важной задачей [6].

Формирование результирующей оценки, объединяющей все важные показатели качества анализируемого объекта можно получить с помощью системы нормированных шкал с соблюдением принципа единства измерений. [7]. Помимо простых оценок в формировании комплексной оценки участвуют сложные оценки, определяемые по стандартизированным методиками, позволяющим получить значение показателя качества на основании контрольных измерений. Как правило, шкалы этих оценок носят специфический характер и не нормированы, что затрудняет применение этих оценок для более сложного анализа.

В данной работе рассматриваются алгоритмы формирования нормированных шкал простых и сложных оценок, проводится их метрологический анализ. Рассмотрены алгоритмы построения нормированной шкалы с масштабированием на разных участках и нормированной логарифмической шкалы.

Разработанные алгоритмы формирования нормированных шкал и получение на их основе оценок состояния положены в основу ГИС-проекта для анализа состояния природного объекта.

Целью диссертационной работы является разработки алгоритмического обеспечения и методики формирование ГИС-проекта оценки состояния природного объекта на основе данных контроля.

В процессе формирования оценки состояния природного объекта необходимо: провести анализ возможности объединения данных контроля для получения оценки состояния природного объекта на метрологической основе; провести анализ вопросов получения достоверной информации на основании результатов контроля, обеспечение единства измерений при формировании оценок состояния природного объекта; провести анализ и осуществить разработку алгоритмов получения сложных и комплексных оценок; разработать алгоритмы формирования нормированной шкалы простой, сложной и комплексной оценки состояния природного объекта; провести анализ метрологических характеристик линейных и логарифмических нормированных шкал; разработать методику создания ГИС-проекта формирования оценки состояния природного объекта на основе нормированных шкал.

Разработанные алгоритмы формирования нормированных шкал позволят получить комплексную оценку состояния природного объекта, объединяя результаты простых и сложных оценок на основе результатов контроля характеристик.

Использование ГИС позволяет систематизировать количественную и качественную информацию, определяя ее как характеристики объектов системы контролируемого географического района или объекта [8], автоматизировать получение простых и сложных оценок по заданным функционалам, используя базы геоданных, базы нормативных данных и результаты контроля характеристик [9].

Методика построения системы нормированных шкал для анализа состояния природного объекта, реализованная в виде геоинформационного проекта, позволяет обеспечить выполнение всех этапов получения нормированных оценок разной сложности в автоматическом режиме. Создание ГИС проекта на основе нормированных шкал позволяет не только получить оценку с учетом всех информативных параметров [10], но и сравнивать состояние отдельных природных объектов, а также автоматизировать процесс получения оценки. ГИС поможет осуществить пространственные и атрибутивные запросы и получить информацию о контролируемых объектах, отобразить области подверженные антропогенному воздействию и зоны экологического риска в зависимости от объема загрязнения, моделировать процессы состояния окружающей среды и принимать решения управления природными ресурсами. Наглядное отображение результатов и моделирование на карте при возможности послойной организации ГИС-проектов при обработке разнородных данных в процессе формирования оценок состояния окружающей среды, облегчает принятие решений по сложившейся обстановке [11].

Предложенная методика позволяет формировать ГИС-проекты для любой природного объекта с учетом требуемой целевой функции анализа, получать оценки состояния любого природного объекта, прослеживать динамику изменения состояния во времени, что в свою очередь позволяет предупреждать чрезвычайные ситуации и вырабатывать рекомендации по принятию управляющих решений.

Заключение Диссертация по теме "Геоинформатика", Орлова, Наталья Вячеславовна

Выводы по главе:

1. Предложенные алгоритмы формирования линейных и логарифмических нормированных шкал, предназначенных для формирования оценки, обеспечивают достоверность полученных оценок.

Значения оценок имеют одинаковые метрологические характеристики на всем диапазоне шкалы.

2. Методика построения системы нормированных шкал для анализа состояния природных объектов может быть реализована в виде ГИС-проекта, который обеспечивает выполнение всех этапов получения нормированных оценок разной сложности в автоматическом режиме.

3. Оценка состояния природного объекта может быть получена, если определена функция формирования оценки (определяется специалистом-заказчиком или экспертом-профессионалом), с поэтапным определением структуры каждого уровня (ГИС-слоя) функционала оценки, важности каждого параметра, входящего в оценку данного уровня.

Глава 4. ГИС-проект оценки состояния водного объекта

Воды являются важнейшим компонентом окружающей среды, возобновляемым, ограниченным и уязвимым природным ресурсом, который используется и охраняется в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на ее территории, обеспечивающий экономическое, социальное, экологическое благополучие населения, существование животного и растительного мира [89,90].

Всякий водный объект, водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих явлений являются привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируются по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Рациональное использование водных ресурсов невозможно без знаний о текущем состоянии и качестве вод водных объектов, без получения достоверной и исчерпывающей информации о степени загрязнения, как в количественной, так и в качественной характеристике и получении на этой основе оценок качества воды. [91].

На основе разработанной методики сформирован ГИС-проект комплексной оценки состояния водного объекта Семиозерья (или Голубых озер), расположенных в Выборгском районе Ленинградской области на базе АтсвК 9.2.

1. Исходная информационная структура ГИС для построения системы нормированных шкал.

Информационная структура геоинформационной системы [92] для построения нормированных шкал базируется на:

• топографической основе для отображения результатов исследований и пространственного анализа □ листы цифровых карт масштаба 1:200 ООО. схеме постов контроля, расположенных на озерах (рис. 4.1). оз. Подковка оз. Серебряное к некое

3**2 5 з. Придорожное оз. Копытце А оз. Радужное Рис. 4.1 Схема постов наблюдения • нормативной базе, содержащей перечень контролируемых параметров, единицы их измерения, допустимые пределы, нормативные величины для каждого параметра, классы их опасности и др.

Нормативная база содержит 44 контролируемых параметра и имеет вид справочника, содержащего полное наименование параметра, единицы измерения, аббревиатуру, класс опасности предельно допустимую концентрацию (если параметр ее имеет) в соответствии с категорией водопользования [93].

В Атрибуты ЮРОК 0

I 1 1 6 Азот аммонийный Аю1атп1 0 0.5; 0.39 0 3

2 2 8 Азот нитратный Аго1поЗ 3 9.1 9.1 0 2

3 .3 7 Азот нитритный Аго1по2 2 0.02 0.02 0 з1

4 4 9 Азот обш^й Аю1оЬ 0 0.5 0.4 0 з]

5 5 1 Алюминий А1 А1 2 0.5 0.04 2 1 3 в в 2 Аммиак Аттак 3 0.05 0.05 0 3,

7 7 3 Аммоний N44 0 0.5 | 0.5 1. ° 3|

8 8 5 Ацетон Аге*оп 3 22! 0.01 1 3

Рис. 4.2. Нормативная база перечень алгоритмов нормирования контролируемых параметров.

2. Описание свойств природного объекта — создание геоинформационной модели объекта (объектов).

Топооснова структурирована в виде отдельных слоев; каждый слой ГИС содержит группу однотипных элементов: реки, озера, дороги, леса.

Рис. 4.3 Топооснова

Модель водных объектов представляет собой векторный (полигональный) слой анализируемых объектов, атрибутивная таблица которого содержит описание объекта и его основные характеристики [94]. г -----S5BE ! 1 - . -ГГ, Ой Выбранные объекты Водные объекты EBB

343 Полигон оз.Серебряное 0.01059 204 204 301120 0.000004

345 Полигон оз .Подковка 0 009011 206 207 301120 0 000004

347 Полигон оз.Серебряное 0.029336 208 210 301120 0 000033

351 Полигон оз .Придорожное 0 013536 212 212 301120 0 000009

355 Полигон оз Копытце 0 007395 216 213 301120 0.000004

358 Полигон озРадужное 0 010149 219! 217 301120 0.000006

Рис. 4.4 Атрибутивная таблица слоя Голубые озера Слой постов наблюдения — слой точечных объектов. В атрибутивной таблице слоя постов наблюдений содержится номер поста, его месторасположение, определенное согласно схеме расположения [95].

Рис. 4.5 Модель водных объектов с постами наблюдений

Источником данных слоев анализируемых водных объектов и постов наблюдений являются классы пространственных объектов базы геоданных [96].

Данные слои имеют пространственную привязку GCSWGS1984. Эту же пространственную привязку имеет и топооснова. mil I ipuu ipaHL IBenMDIX ииьемиц Din Г(Л<;

Тип геометрии Точка

Географическая система координат, GCSWGS1984 Датум DWGS1984 Начальный меридиан Greenw ch Угловая единица Degree

Установить источник данных!

Рис.4.6 Пространс гвенная привязка водных объекюв и постов соо1ветственно

3. Определение основных целей: оценка состояния с целью наказания, оценка состояния с целью управления, мониторинг с целью оценки динамики и формирования политики управления, анализ с целью прогнозирования развития ситуации или проектирования в задачах рационального природопользования и др.

Формирование ГИС-проекта направлено на получение оценки состояния и прогнозирования развития ситуации на основе полученных данных.

Анализ состояния водного объекта требует определения различных групп параметров: гидрологических, гидрохимических, и др. Каждая группа включает перечень параметров, который в соответствии с целевой функцией имеет свои критерии качества и предельно-допустимые концентрации.

Для каждого показателя формируются слои [97] результатов контроля -простые характеристики, являющиеся основой для сложных и комплексной оценок, а также для проведения временного и пространственного анализа качества водных объектов в различных контрольных точках (постах наблюдения).

4. Определение перечня контролируемых параметров, алгоритмов оценивания, комплексных оценок, состав и структуру показателей качества для каждой целевой функции контролируемого объекта.

В список контролируемых величин для оценки состояния Семиозерья включены как простые индикаторы: такие как водородный показатель рН, цветность. БПК5 щелочность и др., а также интегральные: индекс ИЗВ и др. (см. рис.4.8).

4 Подковка 03 Подковка 2 2001 —-—- март Кислотность балл 0.48

5 Подковка 03 Подковка 2 2001 март Щелочность мгЭкв/л 0,48

6 Подковка 03 Подковка 2 2001 март Гид рокарбонаты мг/п 36 6

7 Подковка 03 Подковка 2 2001 март Хлориды мг/л 9.5

8 Подковка 03 Подковка 2 2001 март Сульфаты мг/п 3 2

9 Подковка 03 Подковка 2 2001 март Жесткость общая мгЭкв/п 0.08

10 Подковка 03 Подковка 2 2001 март Кальций мг/л 0 8

11 Подковка 03 Подковка 2 2001 март Магний мг/п 0 48

12 Подковка 03 Подковка 2 2001 март Перманганатная окисляемость мг/л 22.4

13 Подковка 03 Подковка 2 2001 март Цветность • ПКШ '84

14 Подковка 03. Подковка 2 2001 март Азот нитритный мг/л 0 019

15 Подковка 03 Подковка 2 . 2001 март Азот аммонийный мг/п 0,017

1С П «-> п 1/ПП1/1 г,- П.П.П -> >>ппо лппюг с о

Рис. 4.8 Перечень контролируемых параметров

Для каждого из параметров определяется алгоритм нормирования в соответствии с нормативной базой, который в виде процедуры нормирования используется при формировании вектора оценки каждого параметра (ГИС-слоя).

Алгоритм оценивания каждого параметра определяется количеством классов качества воды, диапазонами классов, нижними и верхними границами диапазона изменения (необходимостью доопределения в соответствии с требованиями точности и достоверности информации).

5. Формирование базы алгоритмов получения простых нормированных оценок.

Алгоритм нормирования, формируемый для каждого параметра в виде процедуры нормирования, реализован в среде графического интерфейса Мос1е1Вш1с1ег [98]. Модель

Модель Редактировать Вид Окно Справка в] т\ ф] 5д1еэ1"1"| »И ±]

Алгоритм нормирования

Рис. 4.9 Реализация алгоритма нормирования в виде инструмента Конструктор моделей ArcGIS (Model Builder) - мощное средство, позволяющее, с помощью построения соответствующих моделей более эффективно управлять процессами обработки данных в ArcGIS [99].

Создаваемая модель MB автоматизирует процесс и позволяет использовать ее для любого водного объекта. Блок-схема, построенная в окне MB, представляет модель, состоящую из последовательности инструментов, выполняющих операции геообработки [97].

Применяя алгоритм нормирования к результатам контрольных измерений, получим нормированные значения в нормированной шкале качественной оценки. Результатом служит ГИС-слой нормированной оценки, позволяющий осуществить пространственный анализ [100] (сравнить полученные оценки по постам наблюдений) и провести временной анализ [101]. На рис. 4.10 представлен результат анализа по цветности по каждому посту наблюдений.

Рис. 4.10 Результат анализа по постам. Анализируемый параметр - цветность

2008

63 AipufiyiM Инг I

Диаграмма по цветности «а август 2008

О 200вавгуст.1г*1 soprob BJ 2006 .август Fe

2008авг уст Cvetnost

ЯКИ .август . рМ * □ GOpo3pe>af*t»e □ Gokjheosera ¿3 date.OO.ne* ИЗ 2AajMft ¿3 2007 август Azan»n И 2007avgpH ¡Ю DATfGalLiioz

- 3 Ь\*ск\1Аа\Г0"убыв wepa\N«m07eril<J

- □ Железо

Поляны

Номер госта

S3 достаточно чистая 33 достаточно чисая

S3 достаточно чистая озЛоОмочка охС^рвбряно»

PortbuferjS .Cvetnost В 7,75000000 S3 7,75000001 10,2500000 110.2500001 - 17,7500000

17,7500001 - 32.7500000

4?.750000 J -80.0000000 □ ^»кс сспробност*

PosthL#er3.Ind .soprob

I предельно чистая

OJ.Копытне пхПридоро'м проекта получены слои простых и сложных оценок, был осуществлен пространственный и временной анализ, построены диаграммы. Получены комплексные оценки по 6 постам наблюдений на трех озерах: 1 - на оз. Подковка, 2, 3, 4 - на оз.Серебрянное, 5 и 6 - на оз. Придорожное.

По результатам анализа [116] были построены тематические карты

117].

Сформированный ГИС-проект позволяет [118]:

•S осуществлять сбор, классификацию и упорядочивание информации;

S исследовать динамику изменения состояния объекта в пространстве и во времени; S по результатам анализа строить тематические карты; •S оценивать ситуацию. Полученные результаты служат основой для выработки управляющих решений.

Заключение

В результате решения поставленных задач были получены следующие результаты:

1.На основе проведенного анализа показано, что для объединение данных разной размерности и разного типа для получения комплексной оценки состояния с учетом всех информативных параметров необходимо учитывать метрологические характеристики результатов контроля для построения системы нормированных шкал.

5. Разработаны алгоритмы формирования нормированных шкал, позволяющие получить комплексную оценку состояния природного объекта, объединяя результаты простых и сложных оценок на основе результатов контроля характеристик, и учитывающие получение комплексных оценок на базе ГИС технологии.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Орлова, Наталья Вячеславовна, Санкт-Петербург

1. Реймерс Н.Ф. Экология (теория, законы, правила, принципы и гипотезы) М.: Журнал "Россия Молодая", 1994 - 367 с.

2. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М.: Мысль, 1991.

3. Де Мерс М. Географические информационные системы. -М.: Изд-во «Дата+». 2000.

4. Алексеев В. В., Куракина Н. И., Желтов Е. В. ГИС комплексной оценки состояния окружающей природной среды // ArcReview. 2007. № 1 (40).

5. URL: http://www.ecoline.ru/mc/books/monitor/index.html. Как организовать общественный мониторинг: Руководство для общественных организаций /под редакцией М.В. Хотулевой //Электронная версия ecologia и эколайн.-1998

6. Рекус И.Г., Шорина О.С. Основы экологии и рационального природопользования. М., 2001

7. Алексеев В.В, Куракина H.H. Принципы построения нормированного пространства для формирования комплексных оценок о состоянии сложных объектов/ С.-Петербургск. гос. электротехн. ун-т. СПб., 2000. - 11 с. - Деп. в ВИНИТИ 14.02.2000, № 370-В00.

8. David Maguire GIS and Science// ArcNews.-Winter 2007/2008.

9. Алексеев В. В., Куракина H. И., Орлова H. В. Геоинформационная система мониторинга водных объектов и нормирования экологической нагрузки //ArcReview. 2006. № 1 (Зб).-С. 9.

10. Ю.Методы построения нормированных шкал для объединения разного рода величин/ Алексеев В.В., Орлова Н.В.; СПбГЭТ СПб., 2010.- 17 е.: Деп. в ВИНИТИ 24.02.2010 № 108-В2010.

11. Экологические основы природопользования: учебник / М.В. Гальперин -М.: Форум Инфра-М, 2003. - 255 с.

12. URL:http://ekolog.biz/karta.php Проблемы качества вод. Критерии и нормы качества воды в озерах (часть 1).

13. Водный кодекс Российской Федерации от 03.06.2006 N 74-ФЗ // Российская газета 23 ноября 1995 г.

14. СанПиН 2.1.4.1074-01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.

15. СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод.

16. URL: http^/ekolog.org/books/l/ Орлов А.И. Проблемы управления экологической безопасностью: Учеб. Пособие. Второе электронное издание, исправленное и дополненное.

17. Израэль. Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.:

18. Гидрометеоиздат, 1984. 435 с.

19. Water Quality Standarts Handbook.-Hash, D.C.,:US.UPA, Office of Water Regulations and Standarts.-203

20. Шитиков B.K., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003.-463 с.

21. A.B. Матвеев, В.П. Котов Оценка воздействия на окружающую среду и экологическая экспертиза: Учеб. пособие/СПбГУАП. СПб., 2004. 104 с.

22. Жукинский В. Н., Оксиюк О. П. Методологические основы экологической классификации качества поверхностных вод суши. Гидробиологический журнал, № 2. Киев: 1983, с.59 67.

23. А.И. Баканов Использование комбинированных индексов для мониторинга пресноводных водоемов по зообентосу/ Водные ресурсы.-1999.-Т. 26, №1.-С. 108-111

24. ГОСТ 17.1.3.07-82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды в водоемах и водотоках. М.: Гос. ком. СССР по стандартам, 1982.

25. Дмитриев В.В. Оценка экологического состояния водных объектов суши (часть II). Уязвимость водной экосистемы/ Экология. Безопасность. Жизнь. Экологический опыт гражданских, общественных инициатив. Гатчина.2000, с. 284 296.

26. Петров K.M. Общая экология. СПб.: Химиздат, 2000. 352 с.

27. Орлов А.И. Теория принятия решений. Учебное пособие. М.: Издательство "Март", 2004. - 656 с.

28. Литвак Б.Г. Экспертные оценки и принятие решений. М.: Патент, 1996.-271 с.

29. Анализ нечисловой информации — в кн.: Математические методы в социально-экономических исследованиях / Под ред. С. М. Ермакова и В. Б. Меласа- СПб: Петрополис, 1996, с. 123-138. Соавт.: Пригарина Т. А., Чеботарев П. Ю.

30. Экспертные оценки. Методы и применения (обзор) в кн.: Статистические методы эксперных оценок / соавт.: Дубровский С. А., Аджанова Т. Д., Френкель А. А. //учен, записки по статистике, т. 29 -М.: Наука, 1977, с. 290-382.

31. Орлов А.И.Нечисловая статистика/ Наука и технология в России.1994, No.3 (5), с. 5-6.

32. Орлов А.И. Объекты нечисловой природы/ Заводская лаборатория.1995. Т.61. No.3, с.41-52.

33. Орлов А.И. Вероятностные модели объектов нечисловой природы/ Заводская лаборатория. 1995. Т.61. No.5, с.41-51.

34. Орлов А.И. Проверка согласованности мнений экспертов в модели независимых парных сравнений. В сб.: Экспертные оценки в системном анализе. Труды ВНИИСИ, 1979, вып.4." - М.: ВНИИСИ, 1979, с.37-46.

35. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. -М.: Статистика, 1980 263 с.

36. Архангельский Н.Е., Валуев С.А., Половников В.А., Черногорский A.M. Экспертные оценки и методология их использования. М: Высшая школа, 1974г.

37. А.И. Орлов Эконометрика Учебник. М.: Издательство "Экзамен", 2002. 43.Орлов A.A. Теория принятия решений. М.: Экзамен, 2006. - 573 с. 44.Орлов А.И. Экспертные оценки. Учебное пособие. М., 2002.

38. Пономарев, Олег Павлович. Экспертные системы: учеб. пособие для студентов спец. "Автоматизация технологических процессов" / О.П. Пономарев, В.И. Устич ; Калинингр. гос. техн. ун-т. Калининград : Изд-во КГТУ, 2008. - 117 с.

39. Методология и технология решений сложных задач методами функциональных гибридных интеллектуальных систем/ A.B.

40. Колесников, И.А. Кириков ; Рос. акад. наук, ин-т проблем информатики. М. : ИЛИ РАН, 2007. - 387 с.

41. Питер Джексон Введение в экспертные системы/Introduction to Expert Systems. — 3-е изд. — М.: «Вильяме», 2001. — 624 с.

42. Подиновский В.В. Методы принятия решений. Теория и методы многокритериальных решений: Хрестоматия. М.: ГУ-ВШЭ, 2005.-242 с.

43. Статистические методы экспертных оценок// Уч.зап. статистики, т.29.-М.: Наука, 1977.

44. Литвак Б.Г. Экспертные технологии в управлении. М.: Изд. «Дело», 2004.

45. Литвак Б.Г. Разработка управленческого решения/ 6-у изд. М.: Изд. «Дело», 2006.

46. Павлов А.Н., Соколов В.В. Методы обработки экспертной информации/А.Н. Павлов, В.В. Соколов; ГУАП. СПб., 2005.-42 с.

47. Статистическое измерение качественных характеристик: Пер. с англ.-М.: Статистика, 1972. 173 с.

48. Нискина Н.П., Тейман А.И., Шмерлинг Д.С. Непараметрические методы статистики, основанные на рангах и их применения: Препринт. -М.: ВНИИ системн. Иссл., 1986;

49. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды. Учебное пособие для инженера-эколога/под ред. А.Ф. Порядина и А.Д. Хованского. М.: НУМЦ Минприроды России, Издательский Дом "Прибой", 1996. —350 с.

50. Иванников Д.А. Основы метрологии и организации метрологического контроля: Учеб. пособие/ Д.А.Иванников, Е.Н.Фомичев// Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского государственного технического университета, 2001.

51. И. Шишкин Теоретическая метрология: Учебник для вузов. 4-е изд. 2010 .-192 с.

52. Тартаковский Д.Ф. Ястребов A.C. Метрология стандартизация и технические средства измерений. Учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 2001.-205 с.

53. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для студ. высш. учеб.заведений/ Б.Я. Авдеев, В.В. Алексеев, Е.М. Антонюк и др.; под ред. Алексеева В.В.- 2-е изд., стер.- М.: Изд. Центр «Академия», 2008.- 384 с.

54. Захаров И.П., Кукуш В.Д. Теория неопределенности в измерениях. Учеб.пособие:-Харьков, Консум, 2002 -256 с.

55. Руководство ЕВРАХИМ/СИТАК. Количественное описание неопределенности в аналитических измерениях / Пер. с англ. под ред. Л.А. Конопелько. СПб.: ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, 2002.-149 с.

56. Горелик Д. О., Конопелько Л. А., Панков Э. Д. Экологический мониторинг. Оптико-электронные приборы и системы: Учебник в 2-х томах. — СПб.: «Крисмас+», 1998. — I том — 735 е., II том — 592 с.

57. Алексеев В.В., Королев П.Г., Куракина Н.И., Орлова Н.В. Информационно-измерительные и управляющие системы мониторинга состояния распределенных технических и природных объектов//Приборы.-2009.-№10.-С.28-42.

58. Алексеев В.В, Куракина Н.И. Принципы построения нормированного пространства для формирования комплексных оценок о состоянии сложных объектов/ С.-Петербургск. гос. электротехн. ун-т. СПб., 2000. - 11 с. - Деп. в ВИНИТИ 14.02.2000, № 370-В00.

59. Алексеев В.В. Информационные измерительные системы. Комплексная оценка состояния объектов окружающей природной среды на основе ГИС-технологии/ Вестник образования и развития науки российской академии естественных наук, т.5, №3, СПб, 2001. с. 230-240.

60. Красногорская H.H., Фащевская Т.Б., Рогозина Т.А., Сергеев А.Н. Использование методов математической статистики при оценке качества речных вод в условиях антропогенного воздействия/Безопасность жизнедеятельности. 2007. № 8. С. 9-19.

61. The Geodatabase: Modeling and Managing Spatial Data //ArcNews.-Winter 2008/200968.3ейлер M. Моделирование нашего мира. Руководство ESRI по проектированию базы геоданных. М.: Изд-во ООО «Дата+», 1999.

62. Алексеев В.В., Орлова H.B. ИИС контроля состояния природных объектов. Обеспечение единства измерений при получении оценок на основе контрольных измерений//Приборы.-2010.-№2.- С. 19-28.

63. Серов A.B. Базы данных и геоинформационные системы. Атрибутивная информация /Пространственные данные. 2008.- №4

64. Бескид П.П., Куракина Н.И., Орлова Н.В. Геоинформационные системы и технологии.- СПб: изд. РГГМУ, 2010.-173 с.

65. Далека В.Д., Деревянко A.C., Кравец О.Г., Тимановская Л.Е. Модели и структура данных.Учебное пособие.-Харьков:ХГПУ, 2000. 241с.

66. Серов A.B. Базы данных и геоинформационные системы. Сферы применения моделей данных в ГИС/ Пространственные данные. №1 2009.

67. Лурье И.К. основы геоинформатики и создание ГИС. Дистанционное зондирование и географические информационные системы. Ч.1/Под ред. Берлянда.- М.: Изд-во ООО «ИНЭКС-92», 2002

68. Обеспечение единства измерений при получении. оценок на основе контрольных измерений в ИИС мониторинга/ Алексеев В.В., Королев П.Г., Орлова Н.В.; СПбГЭТУ СПб., 2010.- 21 е.: Деп. в ВИНИТИ 24.02.2010 № 109-В2010.

69. Алексеев В.В. Куракина Н.И. Информационно-измерительные системы мониторинга. Вопросы комплексной оценки состояния окружающей природной среды на базе ГИС технологий. М.: ГИС-обозрение. № 19, 2000. С.67-69.

70. Алексеев В.В., Куракина Н.И. Измерительные системы и ГИС-технологии. СПб.ЮОО «Техномедиа»/Изд-во «Элмор», 2007. 143 с.

71. Кизильшкийн Л.Я. Оценка загрязнения атмосферного воздуха./ Учеб. пособие. Ростов-на-Дону Рост.Гос.У-т., 1994, 60 с.

72. Хаванский А.Д., Воронина JI.A. Оценка уровня загрязнения водных объектов./Учеб. пособие. Ростов-на-Дону, Рост.Гос.У-т., 1994, 65 с.

73. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества: СанПиН 2.1.4.559-96.- Введ. с 24.10.96. -М.: Информ.-изд. центр Госкомсанэпиднадзора России, 1996. 111 с.

74. Гальцова В.В., Дмитриев В.В. Практикум по водной экологии и мониторингу состояния водных экосистем.- СПб.:, 2007.-364 с.

75. СанПиН 2.1.5.980-00 Гигиенические требования к охране поверхностных вод

76. Оценка воздействия на окружающую среду и экологическая экспертиза: Учеб. пособие/СПбГУАП. СПб., 2004. 104 с.

77. Оценка качества и пространственное моделирование загрязнения водных объектов на ГИС-основе / Н. И Куракина, В. Н. Емельянова, С. А. Коробейников, Е. С. Никанорова // ArcReview. 2006. № 1 (36).

78. Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. Учеб. пособие.-Петрозаводск: изд-во ООО «Библион», 1997.

79. Построение баз геоданных. М.: Изд-во ООО «Дата+», 1999

80. Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования. ГОСТ Р 50828- 95. М.: Изд-во стандартов, 1996.

81. Алексеев В. В., Куракина Н. И., Желтов Е. В. Система моделирования распространения загрязняющих веществ и оценки экологической ситуации на базе ГИС // Информационные технологии моделирования и управления.-2005. № 5 (23).

82. Картографические проекции Мелита Кеннеди и Стив Копп, Дата+, М.: МГУ им. В.И. Ломоносова. Географический факультет.-2008

83. Кошкарев АВ., Тикунов B.C. Геоинформатика. М.: Картгеоцентр, Геодезиздат, 1993.

84. Геообработка в ArcGIS. М.: ООО «Дата+».-2004

85. Митчел Э. Руководство ESRI по ГИС анализу. Т.1: Географические закономерности и взаимодействия. ArcView GIS. Руководство пользователя.-М.:Изд-во ООО «Дата+», 1998.

86. Кузнецов О.Л., Никитин A.A. Геоинформатика. М.: Недра, 1992.

87. Шанэр Дж. и Райтсел Э. Редактирование в ArcMap. М.: Изд-во ООО «Дата+».

88. Tom Turner Mapping and Managing Potable Water Infrastructure Assets// ArcNews.- Winter 2008/2009

89. Michael Zaidler Modeling Oua World. The ESRI Guide to Geodatabase Design//ESRI PRESS -1999

90. Enterprise GIS Streamlines Water Quality Assessments// ArcNews. -Summer 2007

91. Алексеев В. В., Куракина H. И., Желтов Е. В. ГИС комплексной оценки состояния окружающей природной среды // ArcReview. 2007. №1 (40).

92. Минами M. ArcMap. Руководство пользователя. М.: Изд-во ООО «Дата+».-1999.

93. Диго С.М. Проектирование и использование баз данных. М.: Финансы и статистика, 1995.

94. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии.-М.: Финансы и статистика, 1998.

95. ПО.Шайтура C.B. Геоинформационные системы и методы их создания.-Калуга: Изд-во Н.Бочкаревой, 1998.

96. Королев Ю.К. Общая геоинформатика.-М.: Изд-во ООО «Дата+», 1998.Вып.1.

97. Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация. СПб.: Питер, 2001.

98. Мамедов Э. База Геоданных. ArcReview 2001 г. N4 (19).- С. 3.

99. Куракина Н. И., Орлова Н. В., Минина А. А. Основы геоинформационных технологий и пространственного анализа: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2009. 148 с.

100. Геоинформационное картографирование. Пространственные данные, цифровые и электронные карты. Общие требования. ГОСТ Р 50828- 95. М.: Изд-во стандартов, 1996.

101. Берлянт A.M. Геоинформационное картографирование. М.: МГУ, РАЕН, 1997.у

Информация о работе

Орлова, Наталья Вячеславовна
кандидата технических наук
Санкт-Петербург, 2010
ВАК 25.00.35

Диссертация

Алгоритмическое обеспечение геоинформационной системы оценки состояния природного объекта - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы