Геоинформационные системы в экологии и природопользовании

сажи, тяжелых металлов - для выяснения закономерности перераспределения загрязнителей на территории открытой и облесенной, так как снежный покров позволяет выявить лесомелиоративный эффект в пространственном перераспределении загрязнителей на различном расстоянии от источника загрязнения [5, 6].

Результаты и их обсуждение. Полученные результаты свидетельствуют об аккумуляции загрязняющих веществ снежным покровом, объем которых уменьшается пропорционально расстоянию от источника воздействия. Таким обрахом, подтверждается снегозащитная роль прижелезнодорож-ных полос (на расстоянии 60-100 м от источника воздействия) - содержание загрязняющих веществ на облесенном участке в среднем ниже на 60%, чем на аналогичной открытой территории.

Заключение, выводы.

Исходя из экспериментальных данных, можно сделать следующие выводы. В процессе работы была апробирована традиционная методика отбора снежного покрова на содержание в нем поллю-тантов. Кроме того, подобная методика позволяет выявить эффективность выполнения снегозащитной функции системой защитных лесных насаждений вдоль линейных объектов. Следует отметить положительную тенденцию по уменьшению содержания загрязняющих веществ в снежном покрове в прижелезнодорожной полосе по сравнению с открытой территорией.

Литература:

1. Аэротехногенный мониторинг состояния городской среды по загрязнению снежного покрова (на примере города Воронежа) / Т. И. Прожорина [и др.] // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 11. Естественные науки. - 2014. - № 3(9). - С. 28-34.

2. Безуглая Э. Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 284 с.

3. Василенко В. Н., Назаров И. М. Мониторинг загрязнения снежного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 312 с.

4. Инструкция по снегоборьбе на железных дорогах Российской Федерации. - М.: Транспорт, 2000. - 95 с.

5. Матвеева А. А. Снежный покров как индикатор

загрязнения окружающей среды // Эколого-экономи-ческие оценки регионального развития: материалы Круглого стола, г. Волгоград, 30 марта 2009 г., ГОУ ВПО «ВолГУ» / Отв. ред С. Н. Кириллов. - Волгоград: ВолГУ

2009. - С. 59-63.

6. Матвеева А. А. Состояние и экологическая роль защитных лесных насаждений вдоль железных дорог: ав-тореф. дисс. ... к. с.-х.. н. - Волгоград, 2009. - 22 с.

7. Матякин Г. И., Пряхин В. Д., Прохорова З. А. Снегозащитные лесные полосы. - М.: НТИ Мин-ва автомобильного транспорта и шоссейных дорог РСФСР, 1962. - 79 с.

8. Оценка загрязнения атмосферного воздуха пылью по данным снегосъемки на основе реконструкции полей выпадений / А. Ф. Щербатов [и др.] // Анализ риска здоровью. - 2014. - № 2. - С. 42-47.

9. Прокачева В. Г., Усачев В. Ф. Снежный покров как индикатор кумулятивного загрязнения в сфере влияния городов и дорог // Метеорология и гидрология. - 2013. - № 3. - С. 94-106.

10. Путевое хозяйство: учебник для вузов ж.-д. транспорта / Под ред. И. Б. Лехно. - М.: Транспорт, 1990. - 472 с.

11. Сажин А. Н., Кулик К. Н., Васильев Ю. И. Погода и климат Волгоградской области. - Волгоград: ВНИАЛМИ,

2010. - 306 с.

12. Сергеева А. Г., Куимова Н. Г. Снежный покров как индикатор состояния атмосферного воздуха в системе санитарно-экологического мониторинга // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. - 2011. - Вып. 40. - С. 100-104.

13. Снег: Справочник / Под ред. Д. М. Грея и Д. Х. Мейла. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 751 с.

14. Шумилова М. А., Жиделева Т Г. Особенности загрязнения снежного покрова вблизи крупных автомагистралей г. Ижевска // Вестник Удмуртского университета. - 2010. -Вып. 2. - С. 90-97.

ENVIRONMENTAL ROLE OF WINDBREAKS PLANTED

ALONG THE RAILWAYS FOR REDUCTION OF SNOW COVER POLLUTION

Matveyeva A. A., PhD Sci. Agr. aamatveeva@bk.ru, matveeva@volsu.ru Volgograd State University, Volgograd, Russia

The paper considers the sorption properties of snow cover which define the level of anthropogenic impact of linear facilities, including railway transport; shows the analysis of the territory of the Volgograd branch of the railroad - both sheltered and unsheltered.

Keywords: protective forestations, railway, region, snow cover, pollution

УДК 528:634.958

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ЭКОЛОГИИ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИИ

К. Б. Мушаева, к. с.-х. н., kermen@mail.ru - Калмыцкая НИАГЛОС -филиал ФНЦ агроэкологии РАН, Элиста, Россия

Рассмотрены вопросы применения геоинфор- при создании картографических материалов.

мационных систем (ГИС). Составлена электрон- Ключевые слова: геоинформационные систе-

ная почвенная карта Калмыкии. Показаны пре- мы, экология, природопользование, электрон-

имущества применения программы Quantum GIS ные карты.

В настоящее время практически ни одна задача природопользования не решается без использования той или иной геоинформационной технологии. В наше время свободное программное обеспечение стало символом инноваций и прогресса [1]. Геоинформационные методы и системы находят широкое применение в природопользовании и охране окружающей среды, так как позволяют:

создавать электронные карты, отражающие состояние окружающей среды территории;

проводить гео- и имитационное моделирование явлений, происходящих в окружающей среде, с учетом уровней антропогенной нагрузки и эффективности принимаемых управленческих решений;

накапливать, хранить и запрашивать информацию по трендам параметров окружающей среды за

промежуток времени;

оценивать экологические риски территорий и объектов (предприятий) для управления безопасностью при техногенных воздействиях на окружающую среду.

Для того чтобы использовать ГИС в какой-то определенной тематической области, необходимо, прежде всего, сформулировать задачу, которая должна решаться средствами ГИС.

Каждый проект является уникальным, поэтому при его реализации учитываются доступные технические средства и структура субъекта, в котором ГИС-проект реализуется.

Возможности ГИС для интеграции информации, полученной из различных источников, в пространственном контексте делают их пригодными в каче-

стве средств поддержки процедур принятия решений, построения моделей для принятия решения, например в природопользовании, которые должны строиться с учетом множества факторов.

Такие модели используют географически привязанную информацию, измеренную по множеству параметров, для определения пространственных взаимодействий, являющихся оптимальными или предпочтительными.

Значительная часть информации в сфере природопользования имеет географическую привязку и поэтому является пространственно-координированной. Любой специалист в этой области вынужден применять в своей работе ГИС как для визуализации данных, т. е. создания электронных карт, так и для выполнения различных видов пространственного анализа данных, хранения первичной информации, проведения экспертиз и подготовки принятия управленческих решений.

ГИС могут включать информационно-измерительные блоки. В этом случае возможна визуализация результатов постоянного мониторинга окружающей среды в режиме реального времени.

Также ГИС могут служить источником данных для компьютерных моделей распространения загрязняющих веществ в окружающей среде и моделей функционирования экологических систем.

Результаты компьютерного моделирования также могут представляться на электронных ГИС-картах. Одно из преимуществ электронных карт по сравнению с бумажными заключается в широчайших возможностях создания новых пространственных объектов на основе уже существующих с наследованием семантики «базовых» объектов.

При выполнении исследований часто бывает необходимо поместить на карте точки отбора проб, измерений и тому подобных мест выполнения полевых исследований по их координатам. Также часто для визуализации или анализа экологической информации требуется выполнить связывание или соединение реляционных таблиц.

Типовой задачей геоэкологических исследований является пространственная интерполяция результатов полевых исследований и анализ полученных пространственных полей.

Для лучшего представления результатов исследований бывает полезным применение диаграмм, а их создание также возможно в среде ГИС.

Очень часто при исследованиях в области геоэкологии и природопользования возникает необходимость географической привязки растрового слоя - отсканированного изображения бумажной карты или спутникового снимка.

Экологические ГИС представляют собой сложные информационные системы, включающие:

операционную систему;

интерфейс пользователя;

системы ведения баз данных и отображения экологической информации.

Свободное использование, изменение и распространение программного обеспечения и его исходных кодов гарантировано поддержкой свободного обмена идеями между пользователями и разработчиками. Сейчас можно выделить следующие популярные открытые ГИС: GRASS GIS; ILWIS; MapWindow GIS; SAGA; Quantum GIS; gvSIG и др.

Среди перечисленных программ для первоначальной оцифровки карт и их создания используют Quantum GIS (QGIS) - свободную кроссплатформен-

ную геоинформационную систему.

Программа QGIS доступна для большинства современных платформ (Windows, Mac OS X, Linux) и совмещает поддержку векторных и растровых данных, а также способна работать с данными, предоставляемыми различными картографическими веб-серверами и многими распространенными пространственными базами данных [2]. QGIS имеет одно из наиболее развитых интернет-сообществ в среде открытых ГИС, при этом количество разработчиков постоянно увеличивается, чему способствуют наличие хорошей документации по процессу разработки и удобная архитектура. Программа QGIS имеет большой набор функций для создания ЦМР и для формирования карт.

Использование опубликованных цифровых геоданных в собственном проекте позволяет создавать электронные карты. В своем проекте мы создали электронную почвенную карту Республики Калмыкии с применением QGIS.

Базой для создания карты послужили архив с цифровой почвенной картой России масштаба 1:2 500 000 в формате shape-файла и легенда почвенной карты в формате электронной таблицы Excel, которая содержит индекс и название почвы.

Добавляем слой почвенной карты в QGIS. Слой - Добавить слой - Добавить векторный слой или кнопка на панели инструментов слева. Указываем тип источника Файл, кодировка UTF-8. Нажмите кнопку Обзор и выберите файл soil_map_ M2_5-1.0.shp.

В диалоговом окне открываем OGR-совмести-мый векторный слой справа напротив строки Имя файла будет стоять фильтр ESRI shape-файлы (*.shp *.SHP) (рисунок 1).

Добавленный слой будет отображаться в градусах широты и долготы, географической системы координат WGS-84. Добавляем в проект файл boundary-polygon.shp из Open Street Map. Данный файл мы создавали ранее для картографирования статистических данных. Увеличиваем охват изображения до его границ. Необходимо обратить внимание, что границы слоев будут немного не совпадать в пространстве. Это объясняется разным масштабом исходных данных. Для исправления выполняем аналитическую операцию «Обрезать» -Меню Вектор — Геообработка — Обрезать.

Указываем исходный слой - то, что будет обреза-

0. t В-О Га--Чт ¡411  Т Н '» " -:

QGIS2.13.4

,11 Б и-Р SB-Ii И

Недавние проекты

© . í , ä,„......

"  Им.

Рисунок 1 - Диалоговое окно открытия OGR-совмести-мого векторного слоя

но - файл soil_map_M2_5-1.0.shp.

В качестве слоя обрезки - то, что будет использовано в качестве отрезающей формы - указываем файл boundary-polygon.shp.

Результат обрезки называем Почвы Республики Калмыкии и сохраняем в ту же папку, где находится скачанная почвенная карта. При этом указываем тип файлов SHP файлы (*^р). Кодировка - ШГ-8 (рисунок 2).

1

Параметры Лог

boundary-polygon [EPSG:4326]

[Create temporary layer]

Ш

Б

parte of the features in the input layer that fells

features will be modified by the dipoing operation.

Мой компьютер Ü soi_map_MZ_5-L0

Рисунок 2 - Окно сохранения полученного файла

Запускаем инструмент (рисунок 3). Добавляем в проект сохраненный на диске в результате обрезки файл Почвы Республики Калмы-кия^р, не забывая при этом указать кодировку ШГ-8.

Сменяем систему координат проекта с географической WGS-84 на прямоугольную систему координат WGS 84 / UTM 44N (Universal Transverse Mercator - универсальная поперечная Меркатора). В результате карта примет более привычный вид.

в пакетном режиме.

Исходный слом |soil_map_M2_5-l.Q [

ш

Слой обрезки

I boundary-polygon [EPSG: 4326]

Результат обрезки

| P:/Soil/soil_map_M2._5-i.O/rio4Bbi Алтайского края,5Ьр 0 Открыть выходной файл после исполнения алгоритма

ЗУ

Clip

This algorithm dips a vector layer using the polygons of an additional polygons layer Only the parts of the features in the input layer that falls within the polygons of the dipping layer will be added to the resulting layer

The attributes of the features are not modified, although properties such as area or length of the features will be (modified by the dipoing operation. If such properties are stored as attributes, those attributes will have to be manually updated,

3D

Закрыть

Рисунок 3 - Окно запуска инструмента обрезки файла

Добавим EXCEL-файл легенды почвенной карты в проект. Слой — Добавить слой —Добавить векторный

"7-

слой. Тип источника Файл. Кодировка ШГ-8. Обзор — выбрать файл soil_map_M2_5Jegend-L0.xls (рисунок 4).

.ç  с

Vf

ta ¿S

Cfe ,

«d m

äd

J£d

юрдинг

Добавить векторный слой

Тип источника

Файл О Каталог Кодировка System

О База данных

Анализд

Справка

вит

~ «Н - Ча И

Набор данных

Открыть OGR-совместимый векторный слой

ifF1 Admin (k504-n02 В видео ¿Ц Документы Ц^. Загрузки

Изображения jb Музыка Lh Рабочий стол

U SOi map M2 5-1.0 28.0B.2017 18:40 Пагтка с файлами

IIsoi _m a p_M2_5_l eg en d -1.0.xts 28.03.2017 17:59 Лист Microsoft Ex... 82 КБ

LID soi _map_M2_5-10.zip 28.03,201717:58 Сжатая ZIP-папка 54192 КБ

I диск SKRIPKO (GO stud t\\10,0.28,2с .

Имя файла:

soil_map_M2_5_legend-1.0.xls V I Все файлы Г) Г.") ^ I

Щ I II I

Рисунок 4 - Открытие EXCEL-файл легенды почвенной карты

Почвы Калмыкии ИТОГ

ш

I I Бурые

Бурые солонцеватые и солонцы (автоморфные) I I Бурые солонцеватые и солончаковатые

I М Вода '-'

I I Каштановые ^^

I I Каштановые солонцеватые и солончаковатые

I -I Каштановые солонцеватые и солончаковатые и солонцы (автоморфные)'-'

ОВ Лугово-болотные солончаковатые и солонцеватые ^^

I И Лугово-каштановые

I I Лугово-каштановые солонцеватые и солончаковатые I I Луговые солонцеватые и солончаковатые I I Маршевые засоленные и солонцеватые |Л Пески

I I Пойменные засоленные Ц Пойменные луговые

Легенда

С ветло- каштановые

Светло-каштановые солонцеватые и солончаковатые

Светло-каштановые солонцеватые и солончаковатые и солонцы (автоморфные) Солоди

Солонцы

Солонцы (автоморфные) и бурые солонцеватые

Солонцы (автоморфные) и каштановые солонцеватые и солончаковатые

Солонцы (автоморфные) и светло-каштановые солонцеватые и солончаковатые

Солонцы луговатые

Солонцы луговые

Солончаки луговые

Солончаки типичные

Солончаки типичные и солонцы луговые (гидроморфные) Темно-каштановые

Темно-каштановые солонцеватые и солончаковатые

Черноземы южные и обыкновенные мицепярно-карбонатные

Рисунок 5 - Почвенная карта Калмыкии

Итогом такой работы (на примере цифровой почвенной карты России масштаба 1:2 500 О00) у нас стала почвенная карта Калмыкии (рисунок 5).

Использование информационного подхода, базирующегося на информационных технологиях (геоинформационных и экспертных системах), позволяет не только количественно описать процессы, происходящие в сложных эко- и геосистемах, но и, смоделировав механизмы этих процессов, научно обосновать методы оценки состояния различных компонентов окружающей природной среды.

Программа Quantum GIS обладает хорошим компоновщиком карт [3]. Компоновщик карты обеспечивает широкие возможности для подготовки макета карты и его печати. Он позволяет добавлять следующие элементы: карта QGIS, легенда, масштабная линейка, изображения, фигуры, стрелки и текстовые блоки. При создании макета доступно изменение размеров, группировка, выравнивание и изменение положения каждого элемента, а также настройка их свойств. Готовый макет можно распечатать или экспортировать в растровое изображение, форматы Postscript, PDF или SVG. Таким

образом, можно сделать следующий вывод, что использование программы Quantum GIS облегчает процесс создания картографических материалов для тех или иных целей. Преимущество данной программы и были описаны в данной работе.

Литература:

1. Акашева А.А. Пространственный анализ данных в исторических науках. Применение геоинформационных технологий. Учебно-методическое пособие / А.А. Акашева. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2011. - 79 с.

2. Электронный учебник Quantum GIS http://wiki.gis-lab.info/w/%D0%A3%D1%87%D0%B5%D0%B1%D0%BD 0/oD0°/oB80/oD0°/oBA_Quantum_GIS

3. Quantum GIS. Руководство пользователя.

GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS IN ECOLOGY AND

ENVIRONMENTAL MANAGEMENT Mushayeva K.B., PhD Sci. Agr., kermen@mail.ru - Kalmyk NIAGLOS - Branch of FSC of Agroecology RAS, Elista, Russia

The article considers the use of geographic information systems (GIS). The soil e-map of the Republic of Kalmykia has been developed. The advantages of application of the program Quantum GIS for creating maps are revealed.

Key words: geographic information systems, ecology, nature management, e-maps.