Компьютерная технология построения комплексной модели геоэкологического состояния территории

Любимова, Анна Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Компьютерная технология построения комплексной модели геоэкологического состояния территории
ВАК РФ 25.00.35, Геоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Компьютерная технология построения комплексной модели геоэкологического состояния территории"

На правах рукописи

ЛЮБИМОВА Анна Владимировна

КОМПЬЮТЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ МОДЕЛИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТЕРРИТОРИИ

Специальность 25.00.35 - Геоинформатика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2004 г.

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации «Всероссийском научно-исследовательском институте геологических, геофизических и геохимических систем (ВНИИгеосистем)» Министерства природных ресурсов Российской Федерации.

Научный руководитель:

Черемисина Евгения Наумовна, доктор технических наук, профессор (ВНИИгеосистем, г. Москва)

Официальные оппоненты:

Экзарьян Владимир Нишанович, доктор геолого-минералогических наук, профессор (МГГРУ, Москва) Ванюшин Валерий Анатольевич, доктор технических наук, (ВНИИгеосистем, Москва)

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский институт экономики минерального сырья (ФГУП ВИЭМС, Москва).

Защита состоится « »___ 2004 г. в Ул/; о в на заседании диссер-

ЛАЯЛ 77

тационного совета Д.216.011.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте геологических, геофизических и геохимических систем в конференц-зале ВНИИгеосистем по адресу: Варшавское шоссе, д.8, Москва,117105. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИгеосистем.

Автореферат разослан «. $3» сифыя

2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, * у^/ууУ

доктор геолого-минералогических наук, профессор (/^¡^^у. Лебедев B.C.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы.

Интенсивная разработка ресурсов недр - доминирующее в нашей стране направление природопользования — является источником серьезных негативных воздействий на окружающую среду осваиваемых регионов. Наиболее сильные изменения при этом испытывает геологическая среда. Она аккумулирует в себе основной объем загрязняющих веществ и механических нагрузок и передает его в остальные компоненты окружающей среды, таким образом во многом определяя общее экологическое состояние региона. Поэтому важным условием рационального недропользования является комплексная геоэкологическая оценка территории.

В задачу комплексной геоэкологической оценки территории входит анализ современного состояния геологической среды и прогноз возможных изменений в нем, провоцируемых антропогенной деятельностью. Очевидно, что получить строгое решение этой задачи, учитывающее весь комплекс взаимосвязей между природными и техногенными процессами на исследуемой территории, очень сложно - слишком широк спектр входящих в него переменных, и далеко не всегда известны математические функциональные зависимости, их связывающие. Сузить множество анализируемых параметров позволяет переход от реальной ситуации на исследуемой территории к ее геоэкологической модели — ограниченному набору факторов, определяющих свойства геологической среды и воздействия на нее и представляющих собой совокупность пространственных характеристик исследуемого участка поверхности Земли. В этом случае решение задачи может быть сведено к оценке интегральной картины проявления этих факторов с помощью районирования территории - разделения ее на области с определенным набором исходных факторов и ранжирования полученных объектов в зависимости от их значений. Интегральные карты, содержащие результаты районирования, являются обязательным этапом решения многих производственных задач (например, оценка эколого-геологических, геохимических условий, работы в рамках ОВОСа - оценки воздействия на окружающую среду при планировании объектов недропользования к освоению).

Научно-исследовательские работы в области геоэкологических исследований проводятся рядом ведущих институтов (ВСЕГИНГЕО, Гидроспецгеология, ИМГРЭ, МГУ, ВИЭМС, Аэрогеология, ВНИИгеосистем, и др.). В настоящее время хорошо проработана методология этого вопроса, созданы комплекты геоэкологических карт различной направленности и масштабов, опирающиеся на различные наборы оценочных критериев, приняты нормативные документы, содержащие методические рекомендации по проведению экологического картирования и регламентирующие состав основных анализируемых показателей.

анализируемой ситуации. Недостаточно проработанным» остдмтсй вопросы кол дес. .национальная

личественного описания исследуемых факторов и ^ --------------- -

ларат для их

С-Птрв; О» КО

обработки. Стандартные геоинформационные системы, используемые в качестве программно-аналитического обеспечения исследовательских и производственных проектов, несмотря на широкий круг функциональных возможностей, требуют дополнительной адаптации к особенностям геоэкологических задач.

Актуальность проблемы, огромный объем информации по вышеперечисленным направлениям экологических исследований и высокий уровень современных информационных технологий, используемых в природопользовании, обуславливают необходимость создания единого методического подхода к формированию комплексной модели геоэкологического состояния территории и разработки новых технологических средств, обеспечивающих ее автоматизированное построение и компьютерный анализ входящих в нее факторов на основе алгоритмов многокритериального районирования.

Целью работы является разработка компьютерной геоинформационной технологии построения комплексной геоэкологической модели территории в задачах оценки и прогноза экологического состояния геологической среды.

Основные задачи исследований

1. Провести обзор видов и особенностей представления геоэкологических данных, проанализировать существующие методические подходы к их обработке и определить место информационных технологий в их реализации.

2. Создать методику построения комплексной модели геоэкологического состояния территории на основе формализованного описания свойств геологической среды и воздействий на нее и их интегрирования методами многокритериального районирования.

3. Разработать технологию построения комплексной модели геоэкологического состояния территории и выполнить ее программную реализацию (алгоритмы обработки данных и пользовательский интерфейс).

4. Апробировать методику и программно-технологическое обеспечение на примере решения задач комплексной оценки геоэкологического состояния территорий, находящихся под интенсивным давлением горнодобывающего комплекса.

Научная новизна

1. Впервые предложена обобщенная методика компьютерного построения комплексной геоэкологической модели территории на различных масштабных уровнях и для различных природных условий, основанная на типизации целевых функций, выделении основных групп факторов, их формализации и интегрировании методами многокритериального районирования.

2. Реализован экспертно-аналитический подход к анализу и интегрированию геоинформации, позволяющий автоматизировать процесс построения комплексной модели геоэкологического состояния территории в рамках компьютерной технологии.

3. Созданный единый пользовательский интерфейс, сопряженный с геоинформационной средой, обеспечивает построение иерархического дерева факторов модели, оценку значимости факторов и интервалов их значений, расчет формальных характеристик на основе векторных и растровых данных, проведение их интегральной оценки.

Практическая значимость

Практическая значимость проведенных исследований состоит в разработке программно-технологических средств, обеспечивающих автоматизацию построения геоэкологической модели исследуемой территории и проведение на ее основе районирования по комплексу природных и техногенных факторов, формулировании методических рекомендаций по применению этого подхода в задачах оценки экологических ситуаций и изучении состояния геологической среды на территориях с интенсивным развитием горнодобывающего комплекса.

Выполненные методические и программно-технологические разработки легли в основу проведения следующих научно-исследовательских проектов: создание комплекта электронных карт геоэкологических условий освоения минерально-сырьевой базы России, оценка геоэкологического состояния нефтегазоносных территорий (Ханты-Мансийский АО), разработка экологической модели острова Лонг-Айланд в рамках создания системы мониторинга состояния окружающей среды северо-восточного побережья США, построение геоэкологической модели при оценке состояния природных экосистем Пангодинской группы поднятий (Надым-Пурское междуречье).

Защищаемые положения

1. Предлагаемая методика реализует все основные этапы формирования экспертной геоэкологической модели исследуемой территории и проведения на ее основе районирования по комплексу природных и техногенных факторов.

2. Разработанные с учетом специфики экологической информации программно-аналитические средства и пользовательский интерфейс, ориентированный на специалиста-предметника, обеспечивают построение комплексной модели геоэкологического состояния территории.

3. Разработанная компьютерная геоинформационная технология, обеспечивающая формализацию экспертных представлений об анализируемой территории и проведение многокритериального районирования, повышает эффективность оценки экологического состояния геологической среды.

Реализация и апробация работы

Основные результаты работы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции «Геоэкологическое картографирование» (п. Зеленый, 1998 г.), VI конференции пользователей программных продуктов ESRI & ERDAS в России и странах СНГ (Голицыно, 2000 г.), XXIX и XXX Международных конференциях «Информационные технологии в науке, образовании и бизнесе» (Гурзуф, 2002 г. - 2003 г.), IV Европейском конгрессе региональной картографии и информационных систем в природоведении (4Л Europian Congress on Regional Cartography and Information Systems, Италия, Болонья, 2003 г.), Международной конференции «Математическое моделирование природных экосистем» (Казахстан, Алматы, 2003 г.).

Публикации и личный вклад в решение проблемы

Диссертация основана на теоретических, методических и экспериментальных исследованиях, выполненных автором в 1998-2003 гг. Основные теоретические, методические и технологические результаты получены непосредственно автором и всесторонне отражены в публикациях. Автором разработана методика, аналитические и инструментальные средства, обеспечивающие все этапы компьютерной технологии построения комплексных моделей геоэкологического состояния территорий и реализующие экспертно-аналитический подход к решению задачи. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 печатных работ, в том числе 4 печатных работы в журнале «Геоинформатика».

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, содержит 109 страниц машинописного текста, 46 иллюстраций. Список литературы включает 75 наименований.

Диссертация выполнена под научным руководством д.т.н., проф. Е.Н.Черемисиной, которой автор выражает глубокую благодарность, а также благодарит к.т.н. О.В.Митракову, к.г.-м.н. О.ИЛарикову, Д.Б.Аракчеева, Е.В.Данилову, К.В.Деева, В. А. Спиридонова за консультации и помощь в работе и выражает признательность В.С.Ваксину, С.С.Трусову и И.А.Халявкиной за оказанную поддержку в оформлении и подготовке презентационных материалов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Обзор существующих подходов к обработке и представлению информации в задачах геоэкологической оценки состояния территорий >

В первой главе рассматривается современное состояние и проблемы геоэкологических исследований, проводится обзор видов, источников и особенностей представления геоэкологических данных, анализируются существующие методические подходы к их обработке и место информационных технологий в их реализации.

Термин «геоэкология» впервые предложен КЛроллем (1939 г.) в географии ландшафтов, с начала 90-х получил широкое распространение в геологии при исследовании экологического состояния геологической среды. Л.Л.Прозоров и В.Н.Экзарьян дают следующее определение геоэкологии - раздел геологии, занимающийся изучением литосферы с позиций ее взаимодействия с биосферой с учетом специфики деятельности человека. Исходно под геоэкологическим изучением территорий понималось геохимическое опробование отдельных компонентов геологической среды (грунты, воды, донные отложения и т.д.) для фиксирования существующей экологической ситуации. В настоящее время, в условиях резкого ухудшения экологической обстановки, в особенности в регионах с интенсивным производственным освоением, на первый план геоэкологических исследований выдвигается обеспечение рационального использования геологической среды с учетом заключенных в ней потенциальных опасностей и возможного ущерба ее целостности на основе комплексного изучения геологической среды как сложной системы взаимодействий «техносфера-геосфера-биосфера».

Решением задач по оценке геоэкологического состояния территорий с позиций именно такого комплексного подхода занимаются сегодня многие научно-исследовательские и производственные организации. Как правило, эти исследования выполняются в рамках отдельных производственных проектов, а их результаты служат экологическим обоснованием для дальнейшего промышленного развития региона. Их общей чертой является попытка авторов выделить те природные и техногенные процессы, которые определяют анализируемую геоэкологическую ситуацию, и оценить комплекс их проявления на исследуемой территории с помощью районирования. Традиционно проведение районирования базируется на т.н. картографическом подходе и включает следующие этапы:

- формирование авторской модели - выделение автором анализируемого набора природных и техногенных факторов;

- создание информационной модели - картографическая оценка проявления выбранных факторов на исследуемой территории с помощью системы оценочных градаций;

- проведение районирования — разделение территории на участки с различным набором значений выбранных факторов;

- интерпретация полученных результатов - анализ значений факторов для полученных участков и их ранжирование по степени благоприятности для анализируемой ситуации.

Зафиксирован ряд проблем, возникающих перед исследователем при использовании подобной методической схемы:

- единый методический подход к выделению факторов пока не сформулирован - слишком широк спектр возможных направлений геоэкологической оценки и многообразны природные обстановки, внутри которых проводятся исследования. Поэтому, при решении конкретной задачи, автор вынужден оперировать собственными модельными представлениями о том, какие воздействия сильнее всего влияют на состояние окружающей среды, как отреагируют на них природные экосистемы, и как изменится их состояние.

- системы оценочных градаций (критериев оценки), используемые для описания природных и техногенных процессов при проведении геоэкологического районирования, как правило, не имеют под собой нормативной базы. Даже в такой стандартизованной области, как оценка загрязнения компонентов окружающей среды с помощью ПДК/ПДВ, градации оценочных критериев устанавливаются в зависимости от напряженности анализируемой экологической ситуации. Кроме того, в экологических исследованиях интересным оказывается проанализировать изменение результирующей картины не только при изменении исходных факторов, но и при использовании различных критериев их оценки.

- результирующие аналитические карты районирования характеризуются высокой плотностью информации. В ходе их построения автор выносит на картографическую основу все множество анализируемых геоэкологических показателей, что существенно затрудняет восприятие информации и делает «нечитаемыми» не только бумажные оригиналы геоэкологических карт, но даже их электронные версии.

Таким образом, геоэкология продолжает оставаться одной из наиболее сла-боформализованных областей знаний. Способы описания геоэкологической обстановки с помощью набора природно-техногенных факторов разнообразны и зависят, в первую очередь, от типа и масштабного уровня решаемой задачи, географического положения территории и типа анализирумого антропогенного воздействия. Анализ информации проводится, в основном, с помощью картографических методов на основе экспертных оценок, а строгие математические зависимости для описания природно-техногенных процессов и их взаимосвязей пока не найдены.

Анализ данных, используемых в геоэкологии, показывает, что источниками исходной информации для проведения геоэкологических исследований служат карты, материалы дистанционного зондирования и данные мониторинга отдельных компонентов окружающей среды. Обзор характерных особенностей этих видов данных позволяет выделить основные приемы их обработки.

Основной объем информации на всех масштабах работ приходится на картографические материалы, именно в этой форме представляются результаты ландшафтных, геологических, геофизических и геохимических исследований окружающей среды, а также сведения о размещении объектов техногенной нагрузки. Существуют две категории карт. Первая группа - фактические материалы, отражающие реальные объекты поверхности Земли или результаты замеров физических параметров, - безусловно, представляет наибольший интерес для проведения исследований, в особенности при применении компьютерной обработки.

Вторая группа - карты, содержащие результаты проведенной ранее содержательной интерпретации, - должна использоваться, в первую очередь, для анализа и проверки полученных результатов исследований. Однако на практике исследователь чаще сталкивается с материалами второй группы, даже результаты ландшафтных, геохимических и геологических и др. исследований являются, по сути, авторской интерпретацией фактического материала. Поэтому, при комплексной обработке картографических материалов чаще применяются не строгие количественные методы, а экспертно-аналитические подходы, основанные на перегруппировке и ранжировании значений исходных показателей, с использованием операций пространственного анализа: буферизации, оверлея и атрибутивной идентификации получаемых объектов.

Существенным недостатком картографических материалов является их быстрая устареваемость, в особенности для регионов с интенсивным хозяйственным освоением. Для актуализации картографических материалов, фиксирования некоторых видов производственного загрязнения и техногенной нарушенности природных ландшафтов, а также анализа динамики изменений в их состоянии используются многозональные аэрокосмические снимки. Достоинствами этого вида информации являются оперативность получения, обзорность и высокое пространственное разрешение, однако обработка снимков требует наличия специализированного программного обеспечения и качественной технической базы. Дешифрирование данных дистанционного зондирования - сложный многоступенчатый процесс, применяемые здесь формальные методы анализа ориентированы на распознавание образов объектов по их спектральным характеристикам: оценка характеристик спектрального контраста, фильтрация, кластеризация, выделение главных компонент и т.д. Результатом дешифрирования являются тематические карты и схемы, построенные с помощью экспертной интерпретации результатов цифровой обработки изображений.

Наиболее ценной информацией для анализа экологической ситуации в регионе являются данные экологического мониторинга состояния основных компонентов окружающей среды. Базы данных с результатами замеров конкретных показателей позволяют провести детальный анализ воздействия на природную среду на уровне отдельных производственных объектов: оценить фактическое загрязнение, выделить его источники и пути распространения. Эти данные наряду с проведением полевых исследований являются источником информации для заверки результатов дешифрирования. Ретроспектива информации за несколько лет совместно с анализом карт и аэрокосмоснимков дает возможность проследить динамику изменений в экологическом состоянии территории и выделить их основные причины. К сожалению, на сегодняшний день процесс получения данных государственного мониторинга состояния окружающей среды достаточно сложен, а материалы, принадлежащие отдельным предприятиям и частным компаниям, редко находятся в свободном доступе. Обработка данных мониторинга базируется на использовании статистического анализа рядов: расчет статистик, интерполяция и экстраполяция, регрессионный анализ. Результаты обычно представляются в виде таблиц, графиков и диаграмм, а также картографического отображения поверхностей.

Таким образом, при анализе геоэкологического состояния территории исследователь сталкивается с необходимостью оперировать всеми формами представления информации: картами, растрами, таблицами, цифровыми данными. Оптимизировать проведение исследований, сократить время и усилия, затрачиваемые на привязку информации и выполнение картографических работ, и систематизировать исходной объем информации позволяет применение современных геоинформационных технологий. Обзор современного программного обеспечения, используемого для решения перечисленных задач, позволяет выделить следующие тенденции:

- наибольшее распространение в отрасли получили многопрофильные инструментальные геоинформационные системы (ГИС) - Arclnfo, Arc View, Maplnfo -за счет широкого спектра функций обработки всех видов данных (карты, растровые изображения, регулярные и нерегулярные триангуляционные сети, таблицы), возможности использования различных форматов, наличия встроенного языка программирования. Интерфейсы этих систем стандартны и не несут никакой предметной направленности, поэтому использование их специалистом без специальной настройки достаточно затруднительно.

- упростить работу для специалиста-предметника позволяют специализированные прикладные ГИС (ИНТЕГРО, Парк, Геолинк), а также отдельные расширения (приложения) к стандартным пакетам (модули анализа поверхностного стока в Arc View, геоморфологического анализа в Maplnfo и т.д.). Такие системы ориентированы на решение определенного круга тематических задач, их аналитический аппарат расширен дополнительными функциями, а интерфейсы позволяют пользователю работать в привычной терминологии, обеспечивая выполнение основных технологических операций. Естественным недостатком такого подхода является необходимость работы в рамках технологического подхода, предлагаемого разработчиками системы, и невозможность самостоятельного расширения ее функционала.

- для оптимизации времени и ресурсов ряд этапов обработки данных передается в специализированные программные пакеты. В первую очередь это касается данных дистанционного зондирования, их анализ проводится в профессиональных пакетах (ERDAS Imagine, IDRISI, NERIS), обеспечивающих все технологические этапы обработки изображений: коррекцию, привязку, цифровую обработку и дешифрирование.

- базы данных мониторинга отдельных компонентов окружающей среды в настоящий момент разрознены, не имеют унифицированной структуры и, как правило, опираются на различные средства управления базами данных. Спектр их функциональных и аналитических возможностей ориентирован на обеспечение информационно-аналитической поддержки мониторинга и недостаточен для проведения комплексных геоэкологических оценок. Поэтому особенное внимание сегодня уделяется разработке интерфейсов между ГИС и базами данных, а также расширению возможностей ГИС по работе с табличными структурами данных.

Таким образом, обеспечить оперативный подход к обработке информации в геоэкологических исследованиях можно только за счет организации слаженного взаимодействия между специализированными программными пакетами на основе

удобных пользовательских интерфейсов, ориентированных, в первую очередь, на специалиста-предметника.

Проведенный обзор позволил обосновать актуальность разработки обобщенной методики и компьютерной технологии построения комплексной геоэкологической модели территории на основе автоматизации экспертно-аналитического подхода. Основные направления исследований сфокусированы на 1) разработке принципов построения модели и выделения групп анализируемых факторов в зависимости от типа решаемой задачи и географического положения исследуемой территории; 2) разработке методов формирования экспертных и формальных оценок факторов, их проявления и комплексирования, а также 3) обеспечении удобных программно-технологических средств для постановки и решения задачи с возможностью задания и изменения экспертных суждений.

Глава 2. Методика построения комплексной модели геоэкологического состояния территории

В начале второй главы рассматриваются основные задачи комплексной оценки геоэкологического состояния территорий, испытывающих интенсивное воздействие горнопромышленного комплекса - одного из источников наиболее сильных негативных последствий для окружающей среды.

В рамках этого направления выделяются следующие классы задач:

- оценка сложности условий освоения минерально-сырьевой базы для экологически обоснованного выбора первоочередных объектов разработки на этапе регионального планирования развития добывающего комплекса;

- оценка воздействия на окружающую среду для анализа возможных негативных последствий при различных способах разработки месторождений и выбора наиболее щадящего варианта для природных экосистем на этапе освоения перспективных территорий;

- мониторинг состояния окружающей среды для отслеживания экологической ситуации на этапе контроля за уже эксплуатируемыми месторождениями.

Методической основой формализации и решения выделенных задач является построение комплексной геоэкологической модели состояния исследуемой территории. Такая модель включает набор формальных пространственных характеристик анализируемого участка земной поверхности, определяющих свойства среды и интенсивность техногенных воздействий на нее, а ее расчет сводится к интегральной оценке совокупностей их проявления на основе районирования территории.

Далее формулируются методические принципы построения геоэкологической модели:

- набор анализируемых факторов ограничивается, с одной стороны, авторскими модельными представлениями (отражают взгляд автора на решаемую задачу), с другой стороны, основными физико-географическими закономерностями развития территории (отражают основные зависимости в энерго- и массообмене между компонентами окружающей среды);

- описание их проявления на исследуемой территории выполняется на основе расчета формальных характеристик, описывающих распределение интенсив-

ности (или любого другого признака) процесса или явления по исследуемой территории;

- формальные характеристики могут оцениваться в количественных (реальных) единицах измерения, в ранговой (интервальной, балльной) шкале, а также иметь качественные значения;

- пространственная точность расчета формальных характеристик факторов модели выбирается исходя из площади минимального значимого оцениваемого объекта;

- детальность ранговой шкалы определяется требуемой точностью результирующей оценки и соответствует масштабу работ;

- интегральная результирующая характеристика модели, рассчитываемая для каждого элементарного участка территории, должна отражать суммарный вклад анализируемых факторов с учетом меры их значимости для анализируемой ситуации в системе выбранных автором оценочных градаций.

Согласно выделетным принципам методическая схема построения геоэкологической модели территории включает три основных этапа: формулирование, формализацию и расчет модели.

Первый этап - формулирование модели - включает выбор целевой функции (цели районирования и системы оценочных градаций, в которых оно будет выполнено), а также определение состава модели (набора анализируемых факторов).

Цель районирования определяется предметной постановкой задачи исследований. С точки зрения основных аспектов комплексной геоэкологической оценки могут быть предложены следующие целевые установки для проведения районирования территории:

1. Анализ комплекса природных условий, включающий районирование по степени их сложности для освоения месторождений, уникальности природных объектов, ограничивающих промышленное развитие территории, и риска попадания в зону нарушения вследствие техногенной или природной катастрофы.

2. Анализ комплекса техногенных воздействий на основе районирования по уровню нарушенности основных компонентов природной среды (воздух, почвы, растительность) и интенсивности оказываемого на них воздействия - плотности расположения техногенных объектов.

3. Оценка отклика природной среды на оказываемое давление с использованием районирования по устойчивости экосистем - способности сохранять свои свойства неизменными, испытывая определенные негативные воздействия - и их способности к самовосстановлению.

Анализ факторов, предлагаемых в различных проектах и методических руководствах для оценки и описания геоэкологической ситуации в задачах недропользования, позволяет типизировать их следующим образом.

1. Природные факторы, определяющие исходные свойства среды, подразделяются на четыре основные группы:

- геологические факторы, определяющие тектоническое строение, геокриологические характеристики и гидрогеологические условия;

- геоморфологические факторы, отражающие морфологические, генетические и структурные характеристики рельефа;

- ландшафтные факторы, характеризующие основные компоненты природных экосистем (почвы, растительность);

- климатические факторы, определяющие особенности метеорологической обстановки в регионе.

2. Техногенные факторы, возмущающие состояние природной среды и провоцирующие негативные изменения в ней, включают:

- воздействия со стороны горнодобывающего комплекса (расположение, стадия и режим функционирования объектов промысла на анализируемом месторождении);

- воздействия транспортной инфраструктуры (авто- и железнодорожная сеть, трубопроводы и ЛЭП);

- воздействия жилищно-бытового комплекса (населенные пункты и рекреационные зоны);

- сопутствующие воздействия (добыча стройматериалов, лесозаготовки и др.).

3. Природоохранные факторы, стабилизирующие состояние среды и лимитирующие промышленное освоение территории для сохранения или улучшения существующей обстановки, описывают:

- уникальные природные объекты и особо охраняемые природные территории (заповедники, водоохранные зоны, леса 1-ой группы, черноземы и т.д.);

- территории приоритетного природопользования (курортные и рекреационные зоны, охранные зоны городов, районы проживания малочисленных народов Севера);

- природоохранные мероприятия, компенсирующие негативные воздействия на природную среду (защитные сооружения и объекты, рекультивация и др.).

Состав конкретной модели определяется автором на основании анализа априорной информации об исследуемой территории исходя из целевой установки районирования, собственных взглядов на его проведение, а также объема и качества исходных данных. При этом объективными предпосылками, ограничивающими состав модели, являются:

- тип физико-географической обстановки,

- тип анализируемого воздействия,

- масштабный уровень исследований.

Тип физико-географической обстановки определяет комплекс природных условий на исследуемой территории, основные закономерности в процессах энергетического и массового обмена между отдельными компонентами среды. В основу выделения таких крупных замкнутых структур - геоэкосистем первого порядка — может быть положено единство природно-климатических и геолого-структурных характеристик, обуславливающее сходный экологический отклик среды на техногенное воздействие.

Тип анализируемого воздействия определяет те направления техногенной нагрузки и характеристики компонентов природной среды, их принимающих, которые должны учитываться при оценке текущего геоэкологического состояния экосистем и возможных негативных изменений в нем, а также обуславливает основные природоохранные ограничения для их компенсации. В ходе освоения и эксплуата-

ции месторождений характер воздействия на природную среду определяется, в первую очередь, видом полезного ископаемого и способом его разработки.

Масштабный уровень исследований обуславливает детальность получаемой оценки и определяется пространственным масштабом работ. Традиционно выделяются исследования обзорного, регионального и локального уровня. При обзорных исследованиях, как правило, оцениваются наиболее общие зависимости и закономерности в геоэкологическом состоянии исследуемой территории: определяется благоприятность природных условий, фиксируется общий уровень техногенной нагрузки на среду и наличие особо охраняемых природных территории. Результирующая шкала на этом масштабе содержит две-три градации и позволяет сформулировать предварительные суждения о допустимости промышленного освоения территории с экологических позиций с помощью номинальных или альтернативных оценок.

Региональный уровень включает оценку геоэкологического состояния отдельных экосистем территории и их ранжирование в соответствии с целевой установкой исследований. При этом анализируются факторы, отражающие защищенность, ценность, уязвимость и потенциал самовосстановления ландшафтов. Выделяются основные источники воздействия на них, оценивается интенсивность оказываемого давления с учетом режима их функционирования, а также уточняется характер ограничений природопользования в регионе. При необходимости локализуются и ранжируются по степени интенсивности зоны проявления опасных природных и техногенных процессов. В этом случае для оценки результата районирования применяется более подробная ранговая шкала, ее градации передают относительную степень изменения геоэкологического состояния экосистем от лучшего к худшему.

На локальном уровне исследований проводится оценка фактического влияния конкретного объекта недропользования на состояние экосистемы. Здесь анализируются количественные параметры, определяющие свойства, состав и уровень загрязнения компонентов природной среды, учитывается расположение отдельных экологически ценных объектов, выделяются зоны повышенного природного или техногенного риска с учетом его повторяемости и ожидаемой интенсивности. Таким образом, районирование территории выполняется на основании градаций количественной шкалы, отражающей изменение фактических показателей текущего геоэкологического состояния.

На втором этапе выполняется формализация модели - переход от качественного описания модели к формальному представлению ее структуры и расчету формальных характеристик проявления анализируемых факторов на исследуемой территории.

Наиболее удобным способом формального описания модели является иерархическое дерево (рис. 1), начинающееся с цели районирования и включающее названия групп, подгрупп и caмиx анализируемых факторов. Формируя структуру модели, исследователь фактически намечает ход ее последующей обработки. Каждый узел может рассматриваться как промежуточный этап районирования внутри группы факторов, в этом случае для каждого из них должна быть задана своя система результирующих оценочных градаций.

Рис. 1. Формализация целевой функции и факторов модели

Нижний уровень структуры заполняют формальные характеристики анализируемых факторов, описывающие их проявление на исследуемой территории и формирующие признаковое пространство для проведения районирования. Расчет формальных характеристик проводится на основе картографической или математической обработки исходной информации (карт, баз данных, данных аэро- и космосъемок). Для согласования разнородных источников информации, оптимизации времени и вычислительных ресурсов эти характеристики рассчитываются в формате регулярной сети. Критерием при выборе размера ячейки может служить площадь минимального значимого объекта на исходных картографических слоях.

В зависимости от постановки задачи и характера обрабатываемых материалов значения формальных характеристик могут быть получены в реальных физических единицах (удаление от объекта - в метрах, преобладающее направление -в градусах, состав - в процентах) или в форме качественных значений, передающих тип объекта по номиналу (тип почв, группы лесов и т.д.).

В том случае, если в качестве исходных используются материалы интерпретационной группы (тематические карты, результаты обработки аэрокосмических снимков и др.), и исследователь может только зафиксировать наличие и тип объекта в каждой точке анализируемой территории, например, состав пород, тип растительности, - тогда фактор описывается качественным (номинальным) признаком. Эта ситуация распространена при формализации природных факторов.

Количественные признаки используются в том случае, если исследователь может сформулировать математическую зависимость, описывающую анализируемый фактор, или имеет исходные данные, отражающие количественные характеристики описываемого процесса в каждой ячейке территории. Функцио-

нальные зависимости для расчета таких пространственных характеристик можно разделить на следующие крупные категории:

- двумерные зависимости, определяющие взаиморасположение объектов анализируемого фактора на плоскости, т.е. плотность их расположения, расстояние до объектов, близость к ним, стоимость пути до них;

- трехмерные зависимости, описывающие форму исследуемой поверхности: уклоны и экспозиция склонов, кривизна поверхности;

- статистические зависимости, позволяющие получить агрегированные характеристики проявления анализируемого процесса на земной поверхности на основе оценки различных статистик соседства в скользящем или блоковом окне.

Как правило, количественные признаки применяются при описании техногенной составляющей геоэкологической ситуации (плотность инфраструктуры, удаленность от населенных пунктов), при анализе уровня нарушенности отдельных компонентов среды (содержание загрязняющих веществ, ореол их распространения), а также при проведении детального морфометрического анализа рельефа.

Для того, чтобы усилить или уменьшить влияние каждого фактора, в модель вводится два дополнительных параметра — вес фактора и вес его значений. Вес фактора - количественная характеристика, отражающая его значимость для результирующей оценки по сравнению с остальными. Этот параметр представляет собой постоянный коэффициент, на который умножается набор значений формальной характеристики данного фактора. Веса факторов модели могут быть заданы напрямую в форме вектора значений от 0 до 1 для каждого уровня иерархии. Однако анализ специфики экологических задач показывает, что исследователь выстраивает свою систему приоритетов, сравнивая между собой факторы внутри каждой группы с использованием семантических оценок. Поэтому в качестве методической основы для задания весов факторов предлагается использовать шкалу отношений — прием, предложенный Т.Саати для анализа иерархий. Правомочность и эффективность этой шкалы доказана теоретически, исходя из психологических способностей человека производить качественные сравнения, и практически проверена при решении различных задач.

Система весов значений фактора представляет собой ранговую шкалу, группирующую и упорядочивающую исходные значения его характеристики с позиций их значимости для анализируемой ситуации. Такой подход является традиционным и широко применяется в экологических исследованиях, он позволяет обрабатывать смешанное признаковое пространство, в котором участвуют и количественные, и качественные признаки (что очень актуально для экологических исследований, основной объем исходных данных в которых представлен именно в этой форме), а также упрощает последующую интерпретацию результатов районирования. Создание ранговых шкал является наиболее сложным моментом при подготовке признакового пространства и производится на основе экспертной оценки. В основу формирования интервалов исходных значений могут быть положены собственные модельные представления исследователя, математико-статистические зависимости или нормативные требования и критерии оценки. Система новых ранговых значений, в которую переводятся сформированные ин-

тервалы, определяет дифференцируемость (различимость) анализируемых наборов в признаковом пространстве. Наиболее простой является прямо пропорциональная система, в которой значение ранга совпадает с его порядковым номером: Л, = I, где I = 1...^, - номер градации. Увеличить размах шкалы и изменить расстояние между соседними рангами позволяет использование экспоненциальных и логарифмических зависимостей:

/?, = ехр(/) или /?/ = 1п(/). Наиболее чувствительным вариантом, позволяющим управлять влиянием каждого фактора, является степенная зависимость, учитывающая не только номер градации, но и количество используемых факторов:

Л; = где к - количество используемых факторов. Таким образом, на этапе формализации модели формируется ее компьютерное представление, и каждый ее элемент - квадратная ячейка анализируемой территории - описывается набором качественных, количественных или ранговых значений, характеризующих проявление выбранных факторов.

Заключительный этап - расчет модели - включает ее экспертное уточнение на основе формального анализа качества данных, районирование территории, т.е. разделение на участки, однородные в смысле «близости» в многомерном признаковом пространстве, и их интерпретацию в соответствии с системой оценочных градаций модели.

Расчет модели является пошаговой процедурой, требующей экспертной оценки результатов на всех стадиях работы. Сначала выполняется районирование внутри групп факторов, находящихся на самой нижней ступени иерархии. Результаты интерпретируются, при необходимости производится уточнение модели и повторное районирование. Далее переходят к анализу следующей ступени, при этом в качестве исходных признаков выступают результаты районирования по группам факторов предыдущего уровня. Полученная на последнем шаге интегральная характеристика будет отражать общий вклад всех факторов, входящих в модель, и позволит оценить состояние исследуемой территории с выбранных автором позиций (модельных представлений, заложенных при составлении модели).

Формальное решение задачи районирования заключается в обработке признакового пространства с помощью классификационных алгоритмов. В основе этого класса алгоритмов лежит расчет т.н. «меры сходства» между наборами значений формальных признаков в ячейках, определяющей «близость» их в признаковом пространстве. В зависимости от предметной постановки задачи и типа анализируемых формальных характеристик могут быть предложены следующие способы проведения районирования:

1. Выделение на исследуемой территории областей, различающихся хотя бы по одному из входящих в модель факторов. Формализованное решение этой задачи предполагает группирование ячеек модели с одинаковыми наборами уникальных значений формальных признаков. Результатом является упорядочение ячеек, например, с помощью присвоения порядкового номера, определяющего перечень уникальных значений, или минимального (максимального) значения в наборе. Этот способ используется при проведении обзорного районирования, когда модель содержит небольшое количество факторов, представленных качественными мало-

представительными значениями. Примером таких задач является выделение на исследуемой территории крупных геоэкосистем на основании анализа региональных климатических поясов и крупных тектонических структур.

2. Выделение участков по степени «благоприятности» исходных факторов для оцениваемой обстановки. Данный способ применим только для обработки моделей, факторы которых имеют направление оси оценки и описываются ранговыми признаками. В этом случае в качестве показателя меры сходства, с помощью которого группируются ячейки модели, может быть использована взвешенная сумма значений формальных признаков. Такой подход используется при решении задач по оценке региональных и территориальных особенностей геоэкологического состояния исследуемого района, проведении районирования по комплексу факторов, отражающих сложность природных условий, уровень техногенной нарушенности, напряженность геоэкологической ситуации.

3. Выделение участков, характеризующихся наличием количественных закономерностей в значениях исходных факторов. Этот способ используется, если формальные характеристики отражают реальные физические величины, в вероятностном распределении их значений существуют естественные закономерности, и необходимо выделить области, им соответствующие. Формальные подходы к решению этой задачи основаны на объединении ячеек модели, естественным образом группирующихся в признаковом пространстве с помощью алгоритмов кластеризации или таксономии. В качестве меры сходства здесь выступает взвешенное расстояние от ячейки до центра предполагаемой группы (т.н. кластера или таксона). При этом существуют различные способы определения центра кластера и расстояния между ним и анализируемой точкой в пространстве признаков. Управлять процессом районирования можно с помощью указания требуемого количества выделяемых групп (кластеров) и представительности самого малого из них (количества ячеек, в него входящих). Результатом обработки массива данных является набор значений, содержащий номер группы (кластера) для каждой ячейки. Этот способ обработки данных имеет определенные ограничения в применении: признаковое пространство должно иметь представительную выборку значений с высокой вариабельностью, желательно с симметричным и одномодальным распределением. Как правило, такие задачи возникают на детальном уровне исследований, когда факторы модели рассчитаны на основе обработки фактических результатов многократных замеров различных параметров, мультиспектральных изображений, цифровых моделей рельефа. В качестве примера можно привести геоморфологическое районирование территории на основании анализа морфометрических факторов: среднее превышение, угол уклона и экспозиции, кривизна склона и т.д.

Глава 3. Компьютерная технология построения комплексной модели геоэкологического состояния территории

В третьей главе описывается разработанная компьютерная технология построения комплексной модели геоэкологического состояния территории. В связи с показанной выше слабой формализуемостью экологических задач в основу технологии положен экспертно-аналитический подход к обработке данных - это позволяет исследователю контролировать ход решения задачи и обеспечивает воз-

можность применения технологии в смежных областях исследований. Для реализации вышеописанных методических этапов разработано программное обеспечение, который может использоваться в форме внешнего расширения к стандартным ГНС. В его основные функции входит:

- организация иерархической структуры модели;

- задание системы оценочных градаций и задание весовых параметров модели (весов факторов и весов их значений);

- динамическая связь с информационной базой (ГИС-проектом) для управления ходом расчетов, привязки данных к позициям модели и визуализации результатов обработки.

Основные функции пространственного анализа данных переданы ГИС-оболочке. В дополнение к стандартным операциям разработан набор аналитических функций, обеспечивающих вычисление математических характеристик для формального описания факторов модели на основе векторных и растровых данных и проведение их интегральной оценки с помощью алгоритмов многокритериального районирования. Разработанные программно-аналитическое обеспечение и пользовательский интерфейс ориентированы на предметника и учитывают специфику представления экологической информации. В ходе проектирования наибольшее внимание уделялось разработке удобных средств задания экспертных суждений (предпочтений, интервальных шкал и др.), алгоритмов обработки ранговых и номинальных значений, а также инструментов для обеспечения тематической интерпретации результатов районирования.

В рамках разработанного подхода построение модели геоэкологического состояния территории включает следующие технологические этапы:

- формулирование модельных представлений;

- формирование компьютерного представления модели;

- расчет формальных характеристик факторов модели;

- формальный анализ качества признакового пространства;

- районирование территории по набору формальных характеристик;

- интерпретация результатов.

Под формулированием модельных представлений понимается априорный анализ геоэкологической ситуации для выделения основных факторов, возмущающих состояние природной среды региона, свойств среды, принимающих это воздействие, и факторов, стабилизирующих ее состояние. Специалист-эколог выделяет объекты, процессы и явления, определяющие комплекс природных условий и направления производственной деятельности, анализирует взаимосвязи между ними и вклад каждого в общую экологическую ситуацию в регионе. В ходе исследований формируется информационная база: проводится анализ изученности территории, найденные материалы переводятся в цифровую форму, при необходимости актуализируются и объединяются в ГИС-проекте.

На следующем этапе в рамках разработанного программного модуля формируется структура геоэкологической модели. При этом исследователь может либо вручную задать цель районирования, названия групп, подгрупп и самих анализируемых факторов, либо автоматически сформировать базовый состав модели, воспользовавшись набором типовых классификаторов. Выбрав из списка меню

целевую установку, соответствующую его задаче, тип физико-географической обстановки, в который попадает исследуемая территория, вид полезного ископаемого и способ его разработки, пользователь получает предварителыгую иерархию основных категорий природных и антропогенных факторов, которые должны учитываться при проведении районирования. Здесь же указывается масштаб, количество градаций результирующей оценки и, при необходимости, их семантические определения. Эти данные заносятся в модель и используются в ходе последующей обработки (при определении размера расчетной ячейки, назначении весов значений факторов и др.). На любом из этапов задания модели исследователь может корректировать предлагаемые по умолчанию значения в соответствии с собственными модельными представлениями.

После того, как выполнено компьютерное представление модели, т.е. задана ее структура и определены оценочные градации для каждого из узлов, производится расчет формальных характеристик факторов. Технологическая последовательность операций на этом этапе следующая. Выбрав фактор в структуре модели, исследователь получает доступ к информационной базе проекта и указывает те тематические слои, по которым будет выполнятся расчет его формального признака. Далее выбираются пространственные параметры анализа (размер ячейки сети и границы площади расчетов), выбирается функциональная зависимость для описания фактора и производится расчет значений формального признака в ячейках сети. В ходе создания технологии стандартные функции пространственного анализа, используемые в ГИС, объединены в удобном пользовательском интерфейсе и дополнены новыми функциями для формализации и моделирования природно-техногенных процессов: оценки «взвешенного расстояния» от заданного источника, нахождения наиболее дешевого пути между объектами и расчета площади распространения и удельных концентраций исходного объема по мере удаления от источника с учетом потерь на единицу поверхности (ячейку).

Далее, если автор может оценить значимость факторов и их групп для результирующей оценки, задаются весовые параметры модели - веса факторов и веса значений их формальных признаков. Вес фактора указывается в виде количественной характеристики для каждой позиции модели или назначается путем проведения последовательных парных сравнений ее элементов, находящих на одном иерархическом уровне в специальном диалоговом окне.

Веса значений каждого фактора упорядочивают исходные значения его формального признака по степени их «благоприятности» для результирующей оценки. При этом все факторы одной группы должны иметь единую систему весов значений. Для технологической поддержки этого этапа создан специализированный интерфейс (рис. 2), в котором исследователь группирует исходные значения признаков и указывает соответствия между ними и результирующими градациями данного узла модели. В интерфейсе предусмотрены различные способы интервальной разбивки диапазона значений признака (математически обоснованной и экспертной), возможность просмотра гистограммы по построенным диапазонам и удобная визуализация формального признака в новой ранговой шкале.

Рис. 2. Расчет формальных характеристик факторов модели

Классификационные алгоритмы, используемые для обработки данных, чувствительны к качеству анализируемых характеристик. Поэтому районирование предваряет обязательный анализ сформированного массива формальных признаков с точки зрения их пригодности к обработке: представительности (вариабельности области значений), наличия дублирующих характеристик (с высокими модулями парных корреляций) и полноты покрытия анализируемой территории.

Районирование территории проводится на основе последовательной обработки признакового пространства в каждом узле модели. В технологии реализованы три основных алгоритма расчета интегральной характеристики формальных признаков:

- «по уникальным значениям» - группирование ячеек с одинаковым набором значений по принципу их уникальности, по минимальному или максимальному значению в наборе - применяется в случае обработки качественных (номинальных) признаков;

- «по критериям» - расчет нормированной взвешенной суммы ранговых значений в ячейке, показывающей «общий вклад» факторов в анализируемое состояние, при этом реализованы различные способы ранговых оценок: по порядковому номеру градации, логарифмическая и степенная зависимость с учетом количества анализируемых признаков;

- «к-средних» - один из наиболее распространенных алгоритмов кластерного анализа, в котором в качестве центра выделяемого кластера используется среднее арифметическое наборов значений входящих в него ячеек, а расстояние

определяется как сумма модулей разности между анализируемои точкой и центром кластера в пространстве признаков.

Оценка качества получаемых результатов районирования (рис. 3) проводится на основании экспертной интерпретации и базируется на комплексном анализе значений исходных факторов и их признаков в каждой ячейке с привлечением дополнительных сведений о геоэкологическом состоянии территории. Наиболее удачный ход обработки модели может быть зафиксирован для того, чтобы впоследствии при изменении исходных факторов или системы экспертных приоритетов «на лету» пересчитать модель и оценить возможные изменения в интегральной характеристике анализируемой обстановки.

Рис. 3. Тематическая интерпретация результатов районирования

Апробация технологического и программного обеспечения выполнялась на основе материалов научно-исследовательских проектов совместно с ведущими научными организациями в области экологии недропользования (ВИЭМС, ВСЕГИНГЕО) с использованием широко известных зарубежных и отечественных программных средств. В качестве ГИС-оболочки были использованы ArcView GIS - наиболее распространенная сегодня инструментальная ГИС, в которой работают многие научные организации и производственные предприятия, и GIS INTEGRO - специализированная ГИС, уже оснащенная рядом функций и интерфейсов для аналитической обработки данных. Для хранения построенной модели разработана специальная структура данных, содержащая информацию о каждой позиции иерархии: название, источник данных, количество оценочных градаций,

вес, правила назначения ранговых весов значений и др. Здесь же фиксируются сведения о ГИС-проекте, содержащем информационную базу и результаты исследований. Для хранения структуры модели используется XML-файл, открытый формат которого обеспечивает удобный доступ к информации и позволяет при необходимости расширить структуру данных. Разработанные программные процедуры, использующие технологии СОМ и DDE, реализуют хранение и обновление структуры модели и обеспечивают обмен данными между ГИС и интерфейсом в соответствии с установленной привязкой.

Глава 4. Результаты апробации разработанной технологии при решении

задач комплексной оценки геоэкологического состояния территорий •

В главе приводятся результаты апробации разработанных программно-технологических средств для решения прикладных задач оценки геоэкологического состояния различных территорий.

1. Оценка геоэкологических условий для планирования освоения минерально-сырьевой базы России

Цель проекта - общая оценка геоэкологических условий на территории Российской Федерации с позиций их сложности для освоения объектов минерально-сырьевой базы (МСБ). Для решения задачи создана модель, включающая следующие группы факторов:

- физико-географические условия, включая комплекс природных рисков (сеймичность, селеопасность, лавиноопасность) и другие характеристики, определяющие сложность ситуации для освоения месторождений;

- гидрогеологические условия (защищенность, качество и обеспеченность водными ресурсами);

- существующий уровень нарушенности природной среды (загрязнение и нарушение почв и др. компонентов среды, общая напряженность экологической ситуации);

- ограничения режима недропользования (заповедники, заказники, уникальные природные ресурсы и озерные системы, участки приоритетного землепользования);

Собранная в ходе проекта информационная база позволила описать интенсивность проявления выбранных факторов на исследуемой территории и выполнить компьютерное представление модели обзорного масштаба (1:5 000 000). Далее с помощью разработанных алгоритмов и программного обеспечения выполнялась комплексная обработка модели и проводилось районирование территории. На первом шаге выполнено районирование внутри выделенных групп факторов. Таким образом, оценивались степень сложности природных и гидрогеологических условий, подверженность территории природным рискам, интегральный уровень нарушенности геологической среды, а также выделялись участки, полностью закрытые для разработки в связи с природоохранными мероприятиями. На заключительном шаге с помощью комплексирования полученных интегральных оценок в пределах территории Российской Федерации выделены области с благоприятными, условно благоприятными и неблагоприятными условиями для проведения работ по освоению минерально-сырьевой базы.

По результатам проекта создана и поддерживается информационно-аналитическая система, включающая комплект электронных карт геоэкологических условий освоения МСБ России. В нее входят исходные картографические материалы и интегральные тематические карты, а также средства аналитической обработки для проведения научно-методических исследований. Система обеспечивает предоставление информации о степени сложности условий освоения МСБ в любой точке территории страны, формирование типового комплекта компенсационных природоохранных мероприятий с учетом исходных геоэкологических показателей и особенностей разрабатываемого месторождения, динамическое обновление интегральных карт при обновлении исходных данных, а также проведение районирования территории по выбранным тематическим слоям.

2. Анализ геоэкологической ситуации нефтегазоносных территорий Западной Сибири

Проект посвящен оценке геоэкологического состояния территорий, испытывающих интенсивную нагрузку со стороны нефтедобывающего комплекса. Основной задачей исследований являлась оценка состояния природных экосистем, выделение и анализ основных возмущающих его факторов и прогноз возможных последствий их воздействия. В качестве региона исследований выбран Ханты-Мансийский автономный округ: на его территории представлен весь спектр современных экологических проблем, стоящих сегодня перед нефтегазовым комплексом.

Исследования проводились на трех масштабных уровнях: обзорном (1:1 000 000) - Ханты-Мансийский округ в целом, региональном (1:200 000) -территория одного из активно разрабатываемых месторождений (Приобское) и локальном (1:50 000) - на участке наиболее интенсивной разработки этого месторождения.

Для каждого из масштабных уровней на основе анализа научно -исследовательских работ и современных экологических проектов создавалась отдельная модель, проводилось ее наполнение и выполнялось комплексное районирование территории. Целевой установкой районирования на обзорном масштабе являлась оценка благоприятности геоэкологических условий для освоения место -рождений. В модель вошли три основные группы факторов:

- общие климатические, геокриологические, ландшафтные и геоморфологические факторы, обуславливающие уязвимость ландшафтов округа и потенциал их самоочищения;

- плотность объектов техногенного воздействия и существующий уровень нарушенности, определяющие интенсивность нагрузки на природную среду;

- природоохранные ограничения, накладывающие частичный или полный запрет на проведение разработки.

По результатам обработки модели в пределах округа выделены территории с благоприятными, условно благоприятными и неблагоприятными условиями для освоения месторождений, а также участки, запрещенные к разработке, и выявлены нарушители режима недропользования.

На следующем масштабном уровне цель районирования состояла в оценке напряженности геоэкологического состояния с учетом ввода в эксплуатацию про-

ектируемых объектов промысловой инфраструктуры месторождения. В модель включены две группы факторов:

- ландшафтные факторы, определяющие устойчивость природных экосистем к воздействию со стороны нефтегазового комплекса;

- зоны влияния объектов промысловой инфраструктуры, отражающие интенсивность существующего и проектируемого давления на экосистемы.

Комплексное районирование по этим группам факторов позволило разделить территорию на области с крайне напряженным, напряженным, условно стабильным и стабильным состоянием экосистем, а также выделить объекты проектируемой инфраструктуры, требующие повышенного внимания при постановке и эксплуатации.

Последний этап исследований предполагал оценку степени экологической опасности существующих и проектируемых объектов промысловой инфраструктуры для выработки конкретных рекомендаций, обеспечивающих наиболее щадящий режим дальнейшего освоения территории. Сформированная модель включала факторы, определяющие проницаемость почв, уязвимость ландшафтов и близость к речной сети. По результатам районирования в пределах исследуемого участка выделены зоны с крайне высоким, высоким, средним и низким уровнем экологической опасности. Совместная интерпретация результатов районирования и значений исходных геоэкологических показателей позволила сформировать комплекты компенсирующих мероприятий для каждого из проектируемых объектов промысла.

По результатам проекта создан макет информационно-аналитической системы оценки и мониторинга геоэкологической ситуации в нефтегазоносных районах Западной Сибири. Система может быть использована в качестве информационной поддержки решения задач управления качеством окружающей среды с целью обеспечения экологической безопасности и рационального природопользования.

3. Модель экологического состояния острова Лонг-Айленд

Работы выполнялись в рамках проекта создания системы мониторинга состояния окружающей среды северо-восточного побережья США совместно с Экологическим департаментом Брукхейвенской национальной лаборатории. Первый этап включал разработку прототипа модели экологического состояния территории на примере острова Лонг-Айленд.

В качестве исходных данных использованы материалы, размещенные на официальных интернет-сайтах, массив информации включал различные тематические карты, спектрозональные аэрофото- и космоснимки территории за несколько лет, базы данных различных природоохранных организаций, содержащие результаты исследований качества компонентов окружающей среды.

В ходе проекта выделены масштабные уровни исследований, проанализированы основные компоненты природной среды, их взаимосвязи, а также факторы, воздействующие на их состояние, и сформулирована модель окружающей среды исследуемого региона. На ее основе были зафиксированы следующие направления мониторинга:

- мониторинг состояния береговой зоны, оценка возможного ущерба и определение компенсирующих мероприятий;

- мониторинг состояния водных ресурсов, контроль за источниками и миграцией загрязнений;

- оценка состояния природных ландшафтов и оценка их устойчивости к антропогенному воздействию.

По выбранным направлениям проводилась тематическая обработка исходных материалов. В частности, на основе анализа цифровых моделей рельефа и 3D-моделирования выполнено геоморфологическое районирование территории. Проведен анализ состояния и изменений береговой линии и природных ландшафтов по космоснимкам за несколько лет. Оценена динамика загрязнения поверхностных вод с использованием базы данных Агенства по охране окружающей среды (Environmental Protection Agency, EPA).

Заключение

В итоге проведенных исследований разработана компьютерная геоинформационная технология построения комплексной модели геоэкологического состояния территории. При этом получены следующие основные результаты.

1. Разработана единая методика компьютерного построения комплексной модели геоэкологического состояния территории на основе типизации целевых функций и факторов, определяющих свойства геологической среды и воздействия на нее, их формализации и интегрирования методами многокритериального районирования.

2. Выполнена технологическая реализация методики построения комплексной модели геоэкологического состояния территории на основе разработки аналитических функций и сопряженного с ГИС-средой интерфейса, ориентированного на специалиста-предметника и адаптированного к особенностям представления геоэкологических данных.

3. Созданы алгоритмические и программные средства, обеспечивающие формирование и хранение структуры модели, задание весовых параметров, расчет формальных характеристик факторов модели, районирование территории и динамическую связь с ГИС-средой.

4. На базе разработанной технологии реализованы следующие научно-исследовательские проекты:

- оценка геоэкологических условий для планирования освоения минерально-сырьевой базы России;

- оценка геоэкологического состояния нефтегазоносных территорий Западной Сибири;

- создание модели экологического состояния острова Лонг-Айленд (США).

Созданные в рамках проведения этих работ информационно-аналитические

системы и ГИС-проекты обеспечивают информационную поддержку экологически обоснованного управления природопользованием различных территорий.

Основные положения диссертационной работы изложены в опубликованных работах:

1. Компьютерная технология комплексной оценки геоэкологического состояния территории. - «Геоинформатика», № 2, М, 2003 г.

2. Компьютерное моделирование в задачах комплексной оценки экологического состояния территорий. - Тезисы докладов Международной конференции «Математическое моделирование природных экосистем», Казахстан, Алматы, 2003 г.

3. Применение ГИС-технологий для комплексного анализа геоэкологических данных в задачах недропользования. - Тезисы докладов IV Европейского конгресса региональной картографии и информационных систем в природоведении (4th Europian Congress on Regional Cartography and Information Systems), т. II, Италия, Болонья, 2003 г. (Соавторы: Митракова О.В.).

4. Моделирование состояния природных экосистем для экологического мониторинга территорий. - «Геоинформатика», № 3, М., 2001 г. (Соавторы: Кочетков М.В., Черемисина Е.Н., Митракова О.В.).

5. Информационно-аналитическое обеспечение решения задач комплексной оценки экологического состояния территорий. - Тезисы докладов XXX Международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании и бизнесе», весенняя сессия, Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 2003 г.

6. Проектирование и разработка информационно-аналитических систем мониторинга состояния окружающей среды на основе СУБД и ГИС. - Тезисы докладов XXIX Международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании и бизнесе», осенняя сессия, Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 2001 г. (Соавторы: Митракова О.В.).

7. Цифровые атласы по геологическим и геоэкологическим данным. - «Геоинформатика» № 3, М., 1999 г. (Соавторы: Чесалов Л.Е., Толмачева Е.Р.).

8. Принципы построения информационно-аналитической системы экологических условий нефтегазоносных территорий. - Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Геоэкологическое картографирование», ч. II, М.: изд. «Геоинформмарк», 1998 г. (Соавторы: Ларикова О.И., Митракова О.В., Спиридонов В.А.).

Соискатель

Любимова А.В.

Подписано в печать 12.04.2004 г. Заказ 8. Тираж 100 экз. 117105, Москва, Варшавское шоссе, 8, ВНИИгеосистем

* - 9 2 О 2

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Любимова, Анна Владимировна

Введение.

Глава 1. Обзор существующих подходов к обработке и представлению информации в задачах геоэкологической оценки состояния территорий.

1.1. Основные тематические подходы к проведению геоэкологических исследований.

1.2. Методическое обеспечение геоэкологической оценки состояния территорий.

1.3. Способы проведения геоэкологического районирования территории.

1.4. Виды данных, используемые для решения геоэкологических задач.

1.5. Геоинформационные технологии, применяемые в геоэкологических исследованиях.

1.6. Основные направления исследований.

Глава 2. Методика построения комплексной модели геоэкологическогосостояния территории.

2.1. Целевое назначение методики и постановка задачи исследований.

2.2. Методические принципы описания геоэкологического состояния территории на основе построения компьютерной модели.

2.3. Формулирование модели.

2.3.1. Типы целевых установок геоэкологического районирования территории и системы их оценочных градаций.

2.3.2. Основные группы факторов, определяющих базовый состав модели.

2.3.3. Типизация ограничений, определяющих базовый состав модели.

2.4. Формализация модели.

2.4.1. Описание структуры модели.

2.4.2. Способы формализованного описания природных и техногенных процессов

2.4.3. Оценка значимости факторов модели.

2.5. Расчет модели.

2.5.1. Формальный анализ качества данных.

2.5.2. Способы проведения районирования территории в различных постановках задачи.

2.5.3. Методы формальной интерпретации результатов районирования.

Глава 3. Компьютерная технология построения комплексной модели геоэкологического состояния территории.

3.1. Назначение и возможности технологии.

3.2. Описание разработанного программно-технологического обеспечения.

3.2.1. Структура данных модели.

3.2.2. Аналитические функции.

3.2.3. Интерфейсный модуль.

3.2.4. Сервисные функции.

3.3. Описание компьютерной технологии построения комплексной геоэкологической модели территории.

Глава 4. Результаты апробации разработанной компьютерной технологии при решении задач комплексной оценки геоэкологического состояния территорий.

4.1. Оценка геоэкологических условий для планирования освоения минерально-сырьевой базы России.

4.2. Оценка геоэкологической ситуации нефтегазоносных территорий

Западной Сибири.

4.3. Модель экологического состояния острова Лонг-Айленд.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Компьютерная технология построения комплексной модели геоэкологического состояния территории"

Интенсивная разработка ресурсов недр - доминирующее в нашей стране направление природопользования - является источником серьезных негативных воздействий на окружающую среду осваиваемых регионов. Наиболее сильные изменения при этом испытывает геологическая среда. Она аккумулирует в себе основной объем загрязняющих веществ и механических нагрузок и передает его в остальные компоненты окружающей среды, таким образом во многом определяя общее экологическое состояние региона. Поэтому важным условием рационального недропользования является комплексная геоэкологическая оценка территории.

В задачу комплексной геоэкологической оценки территории входит анализ современного состояния геологической среды и прогноз возможных изменений в нем, провоцируемых антропогенной деятельностью. Очевидно, что получить строгое решение этой задачи, учитывающее весь комплекс взаимосвязей между природными и техногенными процессами на исследуемой территории, очень сложно - слишком широк спектр входящих в него переменных, и далеко не всегда известны математические функциональные зависимости, их связывающие. Сузить множество анализируемых параметров позволяет переход от реальной ситуации на исследуемой территории к ее геоэкологической модели - ограниченному набору факторов, определяющих свойства геологической среды и воздействия на нее и представляющих собой совокупность пространственных характеристик исследуемого участка поверхности Земли. В этом случае решение задачи может быть сведено к оценке интегральной картины проявления этих факторов с помощью районирования территории - разделения ее на области с определенным набором исходных факторов и ранжирования полученных объектов в зависимости от их значений. Интегральные аналитические карты, содержащие результаты районирования, являются обязательным этапом решения многих производственных задач (например, оценка эколого-геологических, геохимических условий, работы в рамках ОВОСа - оценки воздействия на окружающую среду при планировании объектов недропользования к освоению).

Однако в технологической реализации этих задач до сих пор остаются определенные проблемы. Чисто информационный подход к геоэкологической модели как к набору карт на исследуемую территорию, используемый в настоящее время, не позволяет полностью учесть авторские модельные представления об анализируемой ситуации. Недостаточно проработанными остаются вопросы количественного описания исследуемых факторов и математический аппарат для их обработки. Стандартные геоинформационные системы, используемые в качестве программно-аналитического обеспечения исследовательских и производственных проектов, несмотря на широкий круг функциональных возможностей, требуют дополнительной адаптации к особенностям геоэкологических задач.

Основные задачи исследований:

Научная новизна полученных результатов состоит в том, что

Защищаемые положения:

Заключение Диссертация по теме "Геоинформатика", Любимова, Анна Владимировна

Заключение

Комплекс проведенных научных исследований позволил обобщить существующие способы описания геоэкологического состояния территорий, используемые при решении задач природопользования и, в частности, освоения недр, в рамках единого методического подхода. В его основу положено формирование геоэкологической модели на основе типизации и формализации факторов, отражающих свойства геологической среды и воздействия на нее, и многокритериального районирования территории по комплексу пространственных характеристик.

На примере решения задачи комплексной оценки геоэкологической ситуации в регионах, находящихся под интенсивным воздействием горнопромышленного комплекса, разработана методика построения геоэкологической модели территории. При этом выделены основные масштабные уровни и задачи исследований, определены целевые установки для районирования и группы факторов, определяющих свойства геологической среды и комплекс природных и техногенных воздействий на нее в различных регионах России. Выделены основные способы формального описания природных и техногенных факторов с помощью набора количественных характеристик и качественных оценок, сформулированы способы их интегральной оценки для различных предметных постановок задачи районирования.

На базе предложенного методического подхода разработана компьютерная технология создания комплексной модели геоэкологического состояния территории, обеспечивающая: компьютерное представление экспертной модели геоэкологического состояния территории, включающее иерархическую структуру анализируемых групп факторов, их веса, а также систему оценочных градаций; расчет формальных характеристик проявления выбранных факторов в каждой ячейке территории в номинальной, количественной или ранговой шкалах; интегральную оценку вклада всех факторов, отражающую геоэкологическое состояние территории в соответствии с модельными представлениями исследователя.

Выполнена программная реализация разработанной технологии в виде интерфейсного модуля, сопряженного с ГИС-средой Разработаны необходимые аналитические и интерфейсные функции, обеспечивающие формирование и хранение структуры модели, задание весовых параметров и динамическую связь с ГИС. Стандартные возможности пространственного анализа ГИС-оболочки расширены дополнительными функциями для расчета формальных характеристик факторов модели и алгоритмами многокритериального районирования территории. Интерфейс пользователя ориентирован на специалиста-предметника и адаптирован к особенностям представления геоэкологических данных.

Проведена апробация разработанной методики и программно-технологических средств в рамках научно-исследовательских проектов совместно с ведущими научно-производственными организациями в области экологии недропользования. Созданные по материалам этих проектов информационно-аналитические системы могут служить реальным инструментом для информационной поддержки экологически обоснованного управления природопользованием.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Любимова, Анна Владимировна, Москва

1. Алгоритмическое и информационное обеспечение систем экоинформации Сб. научных трудов - Томск: Изд. филиала СО АН СССР 1989 г., с. 175

2. Безопасность жизнедеятельности. / Под ред. проф. Муравья J1.A. М.: Изд. ЮНИТИ-ДАНА, 2002 г.

3. Берлянд A.M. Образ пространства: карта и информация. М.: Мысль, 1986 г., с. 240

4. Браверман Э.М., Мучник И.Б. Структурные методы обработки эмпирических данных -М.: Наука, 1983 г., с. 464

5. Ванюшин В.А. Устойчивое развитие общества- М. 2002 г.

6. Введение в экологическое моделирование. / А.А. Цхай, М. Пулян и др.- Барнаул: «изд. Азбука» 2001 с. 315

7. Воробьев С.Н., Уткин В.Б., Балдин К.В. Управленческие решения М.: ООО «Издательство ЮНИТИ-ДАНА», 2003 г., с. 317

8. Воронин Ю.А. Теория классификации и ее приложения Новосибирск: Наука, 1984г. 231 с.

9. География из космоса. / В.П. Савиных, В.А. Малинников и др. М.: МГУГиК, 2000г., с.378

10. Геоинформатика. / Иванников А.Д., Кулагин В.П. и др. М.: МАКС Пресс, 2001 г., с.349

11. Геоэкологическое картографирование. Тезисы докл.Всерос.науч-практ.конф.24-27 февраля 1998 г.-Ч.1.-М.:ЗАО»Геоинформмарк», 1998.-c.164

12. Голицын М.С., Островский В.Н., Островский J1.A. Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию. Масштабы 1:1000000- 1:500000 М.: ВСЕГИНГЕО, 1990 г., - 41 с.

13. Голицын М.С., Островский В.Н., Островский J1.A. Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию. Масштабы 1:200000- 1:100000-М.: ВСЕГИНГЕО, 1990 г., 86 с.

14. Голицын М.С., Островский В.Н., Островский J1.A. Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию. Масштабы 1:50000 1:25000 -М.: ВСЕГИНГЕО, 1990 г., - 127 с.

15. Голодковская Г.А., Куринов М.Б. Геоэкологическое картографирование: методологические основы, подходы, опыт реализации. // Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Геоэкологическое картографирование», 1998 г.

16. Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2003 г. М.: МПР, 2003 г

17. Дистанционное зондирование: количественный подход. / Под ред. Ф. Свейна, Ш. Девис М.: Недра, 1983.

18. Дистанционные методы в геоэкологии / А.Ю. Егоров, А.В. Миронова и др. // Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Геоэкологическое картографирование», 1998 г.

19. Зеркаль О.В., Маркарьян В.В. Изучение и прогноз экзогенных геологических процессов в составе государственного мониторинга состояния недр. // Материалы Всероссийской конференции «Риск 2003», т. I, - М.: Изд. РУДН, 2003 г., с. 416

20. Карта оценки экологического состояния геологической среды России. Объяснительная записка. / М.В. Кочетков, JI.A. Островский и др. М.: МПР РФ, 1998. - 62 с.

21. Клубов С.В., Прозоров J1.J1. Геоэкология: история, понятия, современное состояние — М., 1993

22. Комплексная экономическая оценка экологической ситуации и последствий освоения минеральных ресурсов / В.Н.Беляев, М.Н. Игнатьева и др. Екатеринбург, 1997 г.

23. Кочетков М.В., Грабовников В.А., Леоненко JT.B Современное состояние геоэкологического картографирования в России. // Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Геоэкологическое картографирование», 1998 г.

24. Критерии оценки экологической обстановки для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия

25. Кузнецов O.JI. Интегрированный системный анализ разнородной, многоуровенной информации // Комплексирование аэрокосмических, сейсмических, геохимических и скважинных геофизических методов при поисках и разведке нефти и газа. — М., 1986.

26. Кузнецов O.JL, Никитин А.А. Геоинформатика М.: Недра, 1992

27. Любимова А.В. Компьютерная технология комплексной оценки геоэкологического состояния территории. Геоинформатика №2, М. 2003 г

28. Любимова А.В. Компьютерное моделирование в задачах комплексной оценки экологического состояния территорий. // Тезисы докладов Международной конференции «Математическое моделирование природных экосистем» Казахстан, Алмата, 2003 г.

29. Майкл. Н. ДеМерс. Географические информационные системы. Основы М.: Изд. Дата+, 1999г.

30. Мандель И.Д. Кластерный анализ. -М.: Финансы и статистика, 1988 г., с. 176

31. Методические рекомендации по комплексному использованию геологической и геофизической информации для экологической оценки территорий / Р.Н. Юдина, Н.С. Паршков и др.- М.: ВНИИгеосистем, 1995

32. Миронов O.K. Математические методы обработки картографической информации для составления интегральных карт. // Материалы Всероссийской конференции «Риск -2003»), т. I, М.: Изд. РУДН, 2003 г., с. 416

33. Миронов O.K. Оптимальные балльные оценки для составления синтетических карт. -Геоэкология, №3,1999.

34. Моделирование состояния природных экосистем для экологического мониторинга территорий. / Кочетков М.В., Черемисина Е.Н., Митракова О.В., Любимова А.В. -Геоинформатика №3, М. 2001 г.

35. Муромцев Н.Н., Блохина Н.Н., Драчинская Э.С. Оценка гидрогеолого-мелиоративного состояния орошаемых земель Киев: «Урожай», 1991 г., с. 120

36. Мышкис А.Д. Элементы теории математических моделей М.: Физматлит, 1994 г., с. 192

37. Осипов В.И., Николаев А.В., Мироненко В.А. Геоэкология и устойчивое развитие // Тезисы докладов на III Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» -М., 1997

38. Основы промышленно-экологической безопасности объектов топливно-энергетического комплекса. Часть 3. Экологические требования к размещению объектов(недопустимые и неблагоприятные факторы)./ Гл. ред. А.Е. Евтушенко М.: МИНТОПЭНЕРГО России, 1997

39. Островский В.Н., Островский Л.А. Концептуальные вопросы геоэкологии. Отечественная геоэкология. 1993, №3, - с.97-102

40. Островский В.Н., Островский Л.А. Методические рекомендации по составлению эколого-геологических карт масштаба 1: 200000-1:100000. М.: ВСЕГИНГЕО, 1994 г. -61 с.

41. Островский В.Н., Островский Л.А., Шахнова Р.К. Методические рекомендации по составлению эколого-геологических карт масштаба 1:1000 000-1:500000. М.: ВСЕГИНГЕО, 1994 г. - 29 с.

42. Оценка и управление природными рисками // Материалы Всероссийской конференции «Риск-2003», т. 1, М.: изд. РУДН, 2003 г.

43. Прикладная информатика. / Сб. статей под ред. Савинкова В.М. М.: Финансы и статистика, 1988 г.

44. Прикладная статистика. Классификация и снижение размерности. / Справ, изд. под ред. проф. Айвазяна С.А. М.: Финансы и статистика, 1989 г., с.607

45. Принципы и методы картографирования геологической среды для экологических оценок тезисы докладов конференции, 27-29 сентября, Киев, 1994 г.

46. Проект экологической доктрины Российской федерации М.: МПР, 2002 г.

47. Прозоров Л.Л., Экзарьян В.Н. Введение в геоэкологию. М.: Пробел, 2000, с. 208

48. Саати Т., Керне К. Аналитическое планирование. Организация систем. М.: «Радио и связь», 1991 г., с.224

49. Солнцева Н.П. Добыча нефти и геохимия ландшафтов. М.: МГУ, 1998

50. Теория и методология экологической геологии / Трофимов В.Т. и др. М.: МГУ, 1997 г.

51. Трофимов В.Г., Зилинг Д.Г. Концептуальные основы эколого-геологического картографирования. // Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции «Геоэкологическое картографирование», 1998 г.

52. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам. Пер. с англ. М.: Мир, 1989 г., с. 388

53. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ. / Дж.-О.Ким и др., Пер. с англ. -М.: финансы и статистика, 1989 г., с. 215

54. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами. М.: Мир, 1989 г.

55. Циткритзис Д., Лоховски Ф. Модели данных. М.: Финансы и статистика, 1985 г.

56. Черемисина Е.Н., Воронин Ю.А. Новая технология распознавания образов в геологии. // Тезисы докладов конференции «Математические методы распознавания образов» с международным участием, посвященной 60-летию академика РАН Журавлева Ю.И., 1995 г.

57. Черемисина Е.Н., Митракова О.В. О возможностях ведения экологического мониторинга на основе интеграции пространственных и цифровых данных // Экологическая геофизика и геохимия. Москва-Дубна, 1998. - с. 130 - 132.

58. Черемисина Е.Н., Митракова О.В., Финкельштейн М.Я. ГИС ИНТЕГРО инструмент постановки и решения природопользовательских задач - ГИС-ассоциация, инф.бюллетень, №3 (15), 1998 г.

59. Чесалов Л.Е., Любимова А.В., Толмачева Е.Р. Цифровые атласы по геологическим и геоэкологическим данным Геоинформатика №3, М. 1999 г.

60. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. - М.: Мир, 1978 г.

61. Экзарьян В.Н.Геоэкология и охрана окружающей среды. 1997 г

62. Экологическая доктрина Российской Федерации. М.: МПР Российской Федерации, 2002 г.

63. Экология России. Т.1. Европейская часть./Гл. редактор Вартанян Г.С. М.:ЗАО «Геоинформарк», 2000 г., с 300

64. Экология Севера: дистанционные методы изучения нарушенных экосистем (на примере Кольского полуострова). / Под. ред. Капицы А.П. и Риса У.Г. М.: Научный мир, 2003 г., с. 248

65. Якубович И.А. Создание геоэкологической модели освоения горнопромышленного района (на примере Магаданской области) Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук, спец. 25.00.36. Геоинформатика - М. 2003

66. Clark К.С. Analytical and computer cartography. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1990

67. Environmental Systems Research Institute. Learning GIS, The ARC/INFO Methods. -Redlands, С A: ESRI, 1993

68. Environmental Systems Research Institute. Modeling Our World, The ESRI Guide to Geodatabase Design. Redlands, CA: ESRI, 1992

69. Environmental Systems Research Institute. Understanding GIS, The ARC/INFO Methods. -Redlands, CA: ESRI, 1992

Информация о работе

Любимова, Анна Владимировна
кандидата технических наук
Москва, 2004
ВАК 25.00.35

Диссертация

Компьютерная технология построения комплексной модели геоэкологического состояния территории - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы