Геоінформаційна технологія просторового аналізу емісій та поглинань парникових газів у лісовому господарстві Закарпатської області
An approach for formation of mathematical models for spatial analysis of emission and sink of greenhouse gases in forestry sector of Zakarpattia region has been presented. The created geoinformation technology gives a possibility of georeferenced database formation, and spatial cadastre calculati...
Gespeichert in:
| Datum: | 2010 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
2010
|
| Schriftenreihe: | Моделювання та інформаційні технології |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21826 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Геоінформаційна технологія просторового аналізу емісій та поглинань парникових газів у лісовому господарстві Закарпатської області / Р.А. Бунь, У.І. Матвійчук // Моделювання та інформаційні технології: Зб. наук. пр. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2010. — Вип. 55. — С. 237-243. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-21826 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-218262011-06-20T12:06:51Z Геоінформаційна технологія просторового аналізу емісій та поглинань парникових газів у лісовому господарстві Закарпатської області Бунь, Р.А. Матвійчук, У.І. An approach for formation of mathematical models for spatial analysis of emission and sink of greenhouse gases in forestry sector of Zakarpattia region has been presented. The created geoinformation technology gives a possibility of georeferenced database formation, and spatial cadastre calculation for emissions and sinks. Представлено підхід до формування математичних моделей для просторового аналізу процесів емісії та поглинання парникових газів у лісовому господарстві Закарпатської області. Розроблена геоінформаційна технологія дає можливість формувати георозподілену базу даних та будувати просторові кадастри емісій і поглинань. 2010 Article Геоінформаційна технологія просторового аналізу емісій та поглинань парникових газів у лісовому господарстві Закарпатської області / Р.А. Бунь, У.І. Матвійчук // Моделювання та інформаційні технології: Зб. наук. пр. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2010. — Вип. 55. — С. 237-243. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. XXXX-0068 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21826 004.942 uk Моделювання та інформаційні технології Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
An approach for formation of mathematical models for spatial
analysis of emission and sink of greenhouse gases in forestry sector of Zakarpattia
region has been presented. The created geoinformation technology gives a possibility
of georeferenced database formation, and spatial cadastre calculation for emissions
and sinks. |
| format |
Article |
| author |
Бунь, Р.А. Матвійчук, У.І. |
| spellingShingle |
Бунь, Р.А. Матвійчук, У.І. Геоінформаційна технологія просторового аналізу емісій та поглинань парникових газів у лісовому господарстві Закарпатської області Моделювання та інформаційні технології |
| author_facet |
Бунь, Р.А. Матвійчук, У.І. |
| author_sort |
Бунь, Р.А. |
| title |
Геоінформаційна технологія просторового аналізу емісій та поглинань парникових газів у лісовому господарстві Закарпатської області |
| title_short |
Геоінформаційна технологія просторового аналізу емісій та поглинань парникових газів у лісовому господарстві Закарпатської області |
| title_full |
Геоінформаційна технологія просторового аналізу емісій та поглинань парникових газів у лісовому господарстві Закарпатської області |
| title_fullStr |
Геоінформаційна технологія просторового аналізу емісій та поглинань парникових газів у лісовому господарстві Закарпатської області |
| title_full_unstemmed |
Геоінформаційна технологія просторового аналізу емісій та поглинань парникових газів у лісовому господарстві Закарпатської області |
| title_sort |
геоінформаційна технологія просторового аналізу емісій та поглинань парникових газів у лісовому господарстві закарпатської області |
| publisher |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| publishDate |
2010 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21826 |
| citation_txt |
Геоінформаційна технологія просторового аналізу емісій та поглинань парникових газів у лісовому господарстві Закарпатської області / Р.А. Бунь, У.І. Матвійчук // Моделювання та інформаційні технології: Зб. наук. пр. — К.: ІПМЕ ім. Г.Є.Пухова НАН України, 2010. — Вип. 55. — С. 237-243. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| series |
Моделювання та інформаційні технології |
| work_keys_str_mv |
AT bunʹra geoínformacíjnatehnologíâprostorovogoanalízuemísíjtapoglinanʹparnikovihgazívulísovomugospodarstvízakarpatsʹkoíoblastí AT matvíjčukuí geoínformacíjnatehnologíâprostorovogoanalízuemísíjtapoglinanʹparnikovihgazívulísovomugospodarstvízakarpatsʹkoíoblastí |
| first_indexed |
2025-07-02T21:52:07Z |
| last_indexed |
2025-07-02T21:52:07Z |
| _version_ |
1836573658588381184 |
| fulltext |
237 © Р.А. Бунь, У.І. Матвійчук
Конструкція книги завжди наповнюється текстовими фрагментами, які
безпосередньо зв’язані з ІN. Мінімальні текстові наповнення, які є
обов’язковими, представляють собою назву ІN, а ідентифікаційні дані автора
ІN, а також інші дані, що інформують про видавництво, яке відповідну
книжку випродукувало, рік видавництва, офіційні дані видавництва, що
свідчать про його уповноваженість до видавничої діяльності.
Якщо розглядати КВ, як продукт художньої творчості, то інформаційне
наповнення конструкції книжки повинно бути більш повним. В цьому
випадку, елементом творчості є не тільки зміст тих фрагментів тексту, що
розміщаються в рамках конструкції книжки, а і форма представлення
відповідного тексту. Під формою представлення розуміється кольор шрифтів,
графіка шрифтів їх місце розміщення і т.д.
1.Zipf G.K. Human beharar and the prineiple of least effort. Adolison – Wesley, Reading
MA, (USA) 1949.
2. Афанасьев А.Н. Формальные языки и грамматики, Ульяновск: УлГТУ, 1997.-82с.
3. Шевчук А.В. Використання теорії формальних граматик для розв’язування задач
побудови графічних засобів захисту поліграфічної продукції // Вісник житомирського
державного технол. Університету ЖТТІ, №3,2002.
4. Будько М.М. Біометрична інформація та ідентифікація особи./ Київ. Укр ІНТЕІ.200.
Поступила 2.02.2010р.
УДК 004.942
Р.А. Бунь1,2, У.І. Матвійчук1
ГЕОІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ ПРОСТОРОВОГО АНАЛІЗУ
ЕМІСІЙ ТА ПОГЛИНАНЬ ПАРНИКОВИХ ГАЗІВ У ЛІСОВОМУ
ГОСПОДАРСТВІ ЗАКАРПАТСЬКОЇ ОБЛАСТІ
Summary. An approach for formation of mathematical models for spatial
analysis of emission and sink of greenhouse gases in forestry sector of Zakarpattia
region has been presented. The created geoinformation technology gives a possibility
of georeferenced database formation, and spatial cadastre calculation for emissions
and sinks.
Keywords: mathematical modeling, geoinformation technology, greenhouse gas
inventory, forestry sector, Zakarpattia region.
Анотація. Представлено підхід до формування математичних моделей для
просторового аналізу процесів емісії та поглинання парникових газів у лісовому
1 Національний університет "Львівська політехніка"
2 Академія інформатики та управління м.Бєльско-Бяла, Польща
238
господарстві Закарпатської області. Розроблена геоінформаційна технологія дає
можливість формувати георозподілену базу даних та будувати просторові
кадастри емісій і поглинань.
Ключові слова: математичне моделювання, геоінформаційна технологія,
інвентаризація парникових газів, лісове господарство, Закарпатська область.
Вступ. В процесі росту ліси поглинають вуглекислий газ і цим
зменшують парниковий ефект, а отже відіграють неабияку роль в плані
покращення вуглецевого балансу атмосфери. Останнім часом людство
серйозно стурбоване зміною клімату та можливими наслідками такої зміни.
Багато країн, а особливо бідніші, потерпають від зміни клімату. Клімат Землі
залежить від багатьох факторів – одні зумовлюють потепління, інші –
похолодання. Таким чином, види діяльності людини, що спричинюють
кліматичні зміни, мають різні наслідки. Одні з них викликають парниковий
ефект і підвищують температуру (як вирубування лісів), інші – поглинають
парникові гази і ведуть до зниження температури (насадження лісів).
На думку багатьох спеціалістів для стабілізації клімату та для зменшення
концентрації парникових газів в атмосфері необхідні великі ресурси. Тому
актуальними є розробки регіональних підходів, які враховують особливості
окремих територій, детальніше відображають відмінності між екосистемами
[1-3]. Метою цієї роботи є представлення математичного апарату та
геоінформаційної технології для просторового аналізу вуглецевого балансу в
лісовому господарстві Закарпатської області.
Специфіка об’єкту дослідження та формування цифрової карти.
Закарпатська область є однією з найбільш лісистих областей України.
Область знаходиться в межах двох великих фізико-географічних одиниць –
Карпатської гірської (4/5 території) та Закарпатської низовинної. Ліси
займають площу 7240 кв.км, що складає 54,2% площі області. До основних
лісоутворюючих порід відносяться: смерека, ялиця біла, ялина, дуб скельний,
дуб звичайний, бук, граб, черешня, береза та інші. Твердолистяні породи
становлять – 62,2%, хвойні – 29,9%. Враховуючи ці особливості області для
здійснення аналізу вуглецевого балансу вибрано такі основні типи лісу, які
мають найбільший вплив на стік вуглецю: середньоєвропейські букові та
дубові ліси, середньоєвропейські темнохвойні, широколистяно-темнохвойні
ліси та похідні угруповання, дубові та дубово-грабові ліси.
Для аналізу вуглецевого балансу як вхідні дані використано цифрові
карти потенційної та реальної рослинності регіону. Карта потенційної
рослинності відображає, який тип лісу міг би рости на тій чи іншій території
Закарпатської області за умов невтручання людини. Цифрова карта реального
лісу відображає, на якій території в теперішній час росте ліс. На основі цих
двох карт сформовано вихідну карту, яка відображає реальні території заняті
в теперішній час лісом з розбиттям на основні типи лісу (рис. 1).
239
Рис.1. Карта лісів Закарпатської області
Множина елементарних об’єктів для аналізу вуглецевого балансу. Для
здійснення просторової оцінки вуглецевого балансу Закарпатської області
необхідно насамперед сформувати елементарні об’єкти, в межах яких
здійснюватиметься цей аналіз. За основу вибираємо елементарні ділянки
лісу, які обмежені границями адміністративних районів і типами лісів, що
ростуть на цих ділянках [4, 5]. Загальне число таких елементарних ділянок в
межах області визначається формулою
1
R
rr
N N
=
= ∑ , (1)
де N – загальне число ділянок; r – порядковий номер адміністративного
району, 1,..,r R= ; R – число районів в області; rN – число елементарних
ділянок в r-му районі. Таким чином, отримуємо множину елементарних
об’єктів цифрової карти, які надалі використовуватимемо для оцінки
вуглецевого балансу в межах області. Загальне число таких отриманих
елементарних об’єктів в межах області позначаємо 0N .
Інформаційна технологія. У відповідності із розробленою
інформаційною технологією здійснюється ітераційний процес для всіх
елементарних ділянок ( )01,...,n N= . На кожній ітерації виконуються такі
операції [6]:
• аналіз елементарного об’єкта і визначення яка частина якого типу лісу
є на цій ділянці, оцінювання поглинутого вуглецю на цій елементарній
ділянці (обчислення кількості нагромадженого за відповідний рік
вуглецю у вирощеній стовбурній деревині);
240
• оцінювання частки вилученого вуглецю з елементарної ділянки
(обчислення кількості вуглецю у вирубаній деревині);
• аналіз вуглецевого балансу в елементарному об’єкті.
Після завершення ітераційного процесу і отримання даних щодо
вуглецевого балансу для всіх елементарних об’єктів цифрової карти
здійснюється візуалізація результатів. Результати інвентаризації містяться в
таблиці вихідних даних. По кожному стовпцю цієї таблиці можна побудувати
окремий шар цифрової карти, тобто представити результат у вигляді окремої
тематичної карти, що дозволяє легше сприймати і аналізувати отриману
інформацію.
Математична модель для аналізу нагромадженого вуглецю. Оцінка
поглинутого вуглецю m-м типом лісу в n-й елементарній ділянці
здійснюється за формулою
, , ,n p t m m n mC k P s= , (2)
де mk – коефіцієнт, який відображає вміст вуглецю у вилученій деревині m-го
типу лісу (Мг/м3), mP – річний приріст стовбурної деревини для m-го типу
лісу (м3/км2), ,n ms – площа m-го типу лісу в n-й елементарній ділянці (км2).
Коефіцієнт mk є різним для різних типів лісу і обчислюється за формулою
m m mk r c= , (3)
де mr – частка сухої речовини у вилученій деревині, mc – доля вуглецю в
сухій біомасі.
Ужгородський
Берегівський
Мукачівський
Великоберез-
нянський
Перечинський
Іршавський
Виноградівський
Свалявський
Воловецький
Хустський Тячівський
Міжгірський
Рахівський
Рис. 2. Карта поглинутого вуглецю (т/км2)
Результати числового моделювання для Закарпатської області
показують (рис. 2), що найбільше вуглецю поглинається у Велико-
122
86
74
71
18
241
березнянському і Міжгірському районах, а також значна частина
поглинається лісами Рахівського, Воловецького та Свалявського районів.
Такі результати можна пояснити великою кількістю лісів на території цих
районів, а також складом лісу, адже в основному в цих районах поширені
хвойні ліси, які поглинають більше вуглецю, ніж широколистяні.
Математичні моделі для аналізу вилученого вуглецю. Насамперед
визначається частка вирубаного лісу у кожному елементарному об’єкті. При
цьому робиться припущення, що ліс вирубують рівномірно в межах
адміністративного району і рівномірно по породах, тобто
,/Y Y l YV d s= , (4)
де YV – відносна вирубка в r-му районі, Yd – абсолютна вирубка в цьому
районі, ,l Ys – площа, зайнята всіма породами лісу в r-му районі. Дані про
абсолютну вирубку лісу можна рівномірно розподілити по всіх елементарних
ділянках кожного району, тобто:
,/Y Y n l YV d s s= ⋅ , (5)
де ns – площа n-ї елементарної ділянки в аналізованому районі,
, 1
rn
l Y ii
s s
=
= ∑ –
загальна площа лісу в r-му районі,
is – площа i-ї елементарної ділянки
(елементарного об’єкта), Yn – число елементарних об’єктів в межах r-го
адміністративного району.
Для обчислення кількості вилученого вуглецю з кожної елементарної
ділянки використовується формула
,n v v nC k V= , (6)
де vk – усереднений коефіцієнт вмісту вуглецю у вилученій деревині, nV –
кількість вилученої деревини з n-ї ділянки, яку обчислюємо за формулою
,1
M
n n mm
V k s
=
= ⋅∑ , (7)
причому ,n ms – площа m-го типу лісу на n-й елементарній ділянці, M –
загальне число типів лісу, mk k= .
Дані про вирубку лісу по районах можна отримати із статистичних
довідників та статистичних щорічників Закарпатської області [7]. Для аналізу
вуглецевого балансу використано наступні параметри: середня
продуктивність лісу (або приріст), коефіцієнт, що визначає долю вуглецю в
сухій біомасі, коефіцієнт, який відображає запас деревини на одиницю площі.
Результати числового аналізу показують, що, наприклад, в 2008 р. найбільше
вилученого вуглецю було (рис. 3) у Міжгірському, Великоберезнянському,
Тячевському, Воловецькому і Рахівському районах, а найменше – в
Берегівському, Мукачевському та Виноградівському.
242
Ужгородський
Берегівський
Мукачівський
Великоберез-
нянський
Перечинський
Іршавський
Виноградівський
Свалявський
Воловецький
Хустський Тячівський
Міжгірський
Рахівський
Рис. 3. Карта вилученого вуглецю (т/км2)
Просторовий аналіз вуглецевого балансу. Оцінювання вуглецевого
балансу для кожного елементарного об’єкта здійснюється за формулою:
, ,n n p n vC CΔ = − , (8)
де
,n pC – кількість поглинутого вуглецю у n-му елементарному об’єкті,
,n vC –
кількість вилученого вуглецю. Вуглецевий баланс n-ї ділянки оцінюємо тоді
за допомогою формули
, , ,1
M
n n p m n vm
C C
=
Δ = −∑ , (9)
яка враховує приріст стовбурної деревини по всіх типах лісу на елементарній
ділянці. Сумування цих результатів по всіх ділянках дає вуглецевий баланс
області в цілому.
Ужгородський
Берегівський
Мукачівський
Великоберез-
нянський
Перечинський
Іршавський
Виноградівський
Свалявський
Воловецький
Хустський Тячівський
Міжгірський
Рахівський
Рис. 4. Карта вуглецевого балансу, т/км2
12,6
10,5
10
9,5
0
107
65
61
49
0
243
Геоінформаційна система відображає вуглецевий баланс на рівні
елементарних об’єктів (як шар цифрової карти). На основі отриманих
просторових результатів можна обчислити відповідні параметри для області
в цілому чи для адміністративних районів. Отримані дані показують (рис. 4),
що у всіх районах Закарпатської області кількість поглинутого вуглецю
значно перевищує кількість вилученого, що є позитивним фактором.
Найкраща ситуація спостерігається у Міжгірському районі.
Висновки. Розроблено підхід до формування елементарних об’єктів
цифрової карти Закарпатької області, які відповідають окремим ділянкам та
типам лісу і максимально адаптовані до реалізації просторового аналізу
вуглецевого балансу в секторі лісового господарства області.
Розроблено математичну модель та алгоритм для аналізу
нагромадженого в стовбурній деревині вуглецю в процесі росту лісу.
Запропоновано математичну модель та алгоритм аналізу вилученого вуглецю
в процесі вирубування лісу. Розроблені математичні моделі відображають
просторовий розподіл аналізованих величин і дають можливість знаходити
вуглецевий баланс для елементарних об’єктів цифрової карти.
На основі відомих статистичних даних здійснено числові експерименти,
які показали, що процеси поглинання та вилучення вуглецю відбуваються
нерівномірно на території Закарпатської області. Проте показано, що в усіх
районах області вуглецевий баланс є додатнім. Проілюстровані результати
дають змогу побачити узагальнену картину вуглецевого балансу в області,
виявити райони, у яких ситуація в цьому плані є гіршою. Це дає можливість
відповідним владним структурам приймати ефективні рішення щодо ведення
лісового господарства.
1. Букша І. Ф. Україна та глобальний парниковий ефект. Кн. 2. Вразливість і адаптація
екологічних та економічних систем до зміни клімату / І. Ф. Букша та ін. – Київ :
АренаЕко, 1998. – 208 с.
2. Іваненко Н. П. Україна та глобальний парниковий ефект. Част. І. Джерела і
поглиначі парникових газів / Н. П. Іваненко та ін. – Київ : Арена-Еко, 1997. – 96 с.
3. Шевчук В.Я. Проблеми і стратегія виконання Україною рамкової конвенції ООН
про зміну клімату / В. Я. Шевчук та ін. – Київ : УІНСіР, 2001. – 96с.
4. Гамаль Х. Геоінформаційний підхід до інвентаризації парникових газів на
Львівщині / Х. Гамаль, Н. Терлецька / Комп’ютерні науки та інженерія : Матеріали 1-ї
Міжнар. конф. молодих науковців (CSE-2006). – Львів, 2006. – С. 88-90.
5. Бунь Р. А. Математичне моделювання та просторовий аналіз вуглецевого балансу
лісів Волинської області / Р. А. Бунь, Н. М. Баран // Моделювання та інформаційні
технології. –Вип. 54. – 2009. – С. 19-24.
6. Інформаційні технології інвентаризації парникових газів та прогнозування
вуглецевого балансу України / Р. А. Бунь, М. І. Густі, В. С. Дачук та ін.; За ред.
Р. А. Буня. – Львів: УАД, 2004. – 376 с.
7. Статистичний щорічник Закарпатської області за 2008 рік. Част. І. – Ужгород :
обласне статистичне управління, 2008. – 400 с.
Поступила 9.02.2010р.
|