Картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів

У цій статті запропоновано методи, що дозволяють виявляти закономірності зміни якості поверхневих вод басейну р. Сіверський Донець , зокрема визначати місця підвищеної концентрації забруднювальних речовин, що впливають на його екологічний стан, будувати картографічні моделі на основі використання мо...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2013
Автор:	Анпілова, Є.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України 2013
Назва видання:	Екологічна безпека та природокористування
Теми:	Екологічна безпека
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57592
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів / Є.С. Анпілова // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2013. — Вип. 13. — С. 11-17. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-57592
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-575922014-03-13T03:01:14Z Картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів Анпілова, Є.С. Екологічна безпека У цій статті запропоновано методи, що дозволяють виявляти закономірності зміни якості поверхневих вод басейну р. Сіверський Донець , зокрема визначати місця підвищеної концентрації забруднювальних речовин, що впливають на його екологічний стан, будувати картографічні моделі на основі використання можливостей геоінформаційних систем та матеріалів космічної зйомки. В этой статье рассмотрены методы, позволяющие выявить закономерности изменения качества поверхностных вод бассейна р. Сиверский Донец, а именно зоны повышенной концентрации загрязняющих веществ, которые влияют на его экологическое состояние, а также построить картографические модели на основе использования возможностей геоинформационных систем и материалов космической съемки. This paper consider methods allow determining the regularities of changes in the surface water quality of Siverskiy Donets river basin, in particular determining the areas with excessive concentrations of contaminants which have a negative impact on the ecological condition of the river basin. Also it allows construction of analytical and cartographic models based on the GIS system and the space survey data. 2013 Article Картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів / Є.С. Анпілова // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2013. — Вип. 13. — С. 11-17. — Бібліогр.: 11 назв. — укр. XXXX-0062 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57592 504.4.054+504.06+556 uk Екологічна безпека та природокористування Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Екологічна безпека Екологічна безпека
spellingShingle	Екологічна безпека Екологічна безпека Анпілова, Є.С. Картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів Екологічна безпека та природокористування
description	У цій статті запропоновано методи, що дозволяють виявляти закономірності зміни якості поверхневих вод басейну р. Сіверський Донець , зокрема визначати місця підвищеної концентрації забруднювальних речовин, що впливають на його екологічний стан, будувати картографічні моделі на основі використання можливостей геоінформаційних систем та матеріалів космічної зйомки.
format	Article
author	Анпілова, Є.С.
author_facet	Анпілова, Є.С.
author_sort	Анпілова, Є.С.
title	Картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів
title_short	Картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів
title_full	Картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів
title_fullStr	Картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів
title_full_unstemmed	Картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів
title_sort	картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів
publisher	Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України
publishDate	2013
topic_facet	Екологічна безпека
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57592
citation_txt	Картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів / Є.С. Анпілова // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2013. — Вип. 13. — С. 11-17. — Бібліогр.: 11 назв. — укр.
series	Екологічна безпека та природокористування
work_keys_str_mv	AT anpílovaês kartografíčnímodelídlâmonítoringuvodnihobêktív
first_indexed	2025-07-05T08:54:51Z
last_indexed	2025-07-05T08:54:51Z
_version_	1836796547406233600
fulltext	_ Розділ 1. Екологічна безпека 11 УДК 504.4.054+504.06+556 © Є.С. Анпілова, канд. техн. наук, старш. науковий співробітник Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України, м. Київ КАРТОГРАФІЧНІ МОДЕЛІ ДЛЯ МОНІТОРИНГУ ВОДНИХ ОБ’ЄКТІВ У цій статті запропоновано методи, що дозволяють виявляти закономірності зміни якості поверхневих вод басейну р. Сіверський Донець , зокрема визначати місця підвищеної концентрації забруднювальних речовин, що впливають на його екологічний стан, будувати картографічні моделі на основі використання можливостей геоінформаційних систем та матеріалів космічної зйомки. Ключові слова: якість поверхневих вод, оцінка якості поверхневих вод, басейн рі- чки, геоінформаційні технології, екологічний моніторинг, забруднення поверхневих вод Актуальною проблемою сучасності є виснаження природних ресурсів через високий рі- вень забруднення навколишнього середовища та нераціонального використання природних ресурсів. Це спонукає до об’єднання та мобілізації суспільства, формуванню його осмислен- ня стосовно загрози дисбалансованого існування екосистеми Землі. У світової спільноти виникла підвищена потреба до джерел екологічної інформації та всебічного інформування про стан навколишнього середовища. Активна участь суспільства у процесі прийняття рішень, пов’язаних з навколишнім природним середовищем, зазначена у меті Оргуської конвенції Європейської Економічної Комісії ООН „Про доступ до інформації, участь громадськості у процесі прийняття рішень та доступ до правосуддя з питань, що стосуються довкілля”, ратифікованої Верховною Радою України 06 липня 1999 року [1]. В Україні низка пріоритетних завдань держави щодо збереження водних ресурсів обу- мовлена Концепцією розвитку водного господарства [2]. За статистичними даними [3-7], спостерігається стала тенденція погіршення якості по- верхневих вод басейнів річок України. Для інформаційної підтримки рішень щодо забезпе- чення виконання вимог «Положення про державну систему моніторингу довкілля» [8] і ряду інших законодавчих актів, регулюючих сучасні водні відносини в Україні, необхідно мати достовірні, точні і своєчасні дані про якість поверхневих вод. У цій статті розглядається новий метод оцінки якості поверхневих вод, що відрізняєть- ся від існуючих використанням геостатистичних методів інтерполяції даних моніторингу та удосконаленим методом обробки даних про якість за класами та категоріями, що дозволяє покращити ведення екологічного моніторингу поверхневих вод. Виявлено закономірності Екологічна безпека та природокористування____________________________ 12 зміни якості поверхневих вод басейну р. Сіверський Донець, зокрема визначено місця під- вищеної концентрації речовин, які впливають на екологічний стан басейну річки. Картографічне моделювання, здійснене на основі геоінформаційного інструментарію, дозволяє не тільки відображати вже відомі просторові закономірності, але й проводити ана- ліз, виявляти та візуалізувати взаємозв’язки між джерелами забруднення та якістю води, ви- значати достовірність інформації за джерелами забруднення, виконувати районування за фа- кторами забруднення та якістю поверхневих вод, зокрема при недостатньому обсязі гідрохі- мічних даних [9]. Основою для побудови схем комплексного використання та охорони водних ресурсів, розробки державних та територіальних програм є проаналізована інформація сучасного ста- ну водних об’єктів та його прогнозування з використанням геоінформаційних методів та те- хнологій. Аналіз вивченості екологічного стану р. Сіверський Донець та її основних приток за показниками хімічного складу одного з найбільш техногенно-навантажених регіонів свід- чить про стійкі незворотні зміни в якісному та кількісному складі поверхневих вод її басейну [3-7]. З метою спрощення роботи з показниками якості поверхневих вод пропонується зро- бити:  уніфікацію методик аналітичних визначень хімічних компонентів у лабораторіях різ- них установ державного моніторингу;  інтенсифікувати спостереження за пунктами моніторингу;  налагодити більш чіткий та результативний обмін інформацією на міжнародному рів- ні (Російська Федерація), що забезпечить інформаційну підтримку при попередженні надзви- чайних ситуацій, а також у вирішенні практичних завдань підтримки рішень, пов’язаних з управлінням екологічною безпекою поверхневих вод та удосконаленням існуючої системи державного моніторингу. На сьогодні нами створено базу даних для прийняття рішень з управління водними ре- сурсами басейну р. Сіверський Донець. Також побудовані карти з локалізацією постів Держ- гідромету та локалізацією підприємств, що звітуються за формою № 2–ТП (водгосп) в межах басейну Сіверського Дінця водокористувачів. Окрім статистичних даних, для оцінки стану поверхневих вод у басейні р. Сіверський Донець були використані матеріали космічної зйомки, що отримані з різних джерел: TERRA/MODIS, NOAA, QuckBird, LANDSAT, SPOT, ICONOS, фондів Державного науково- виробничого центру „Природа” (м. Харків), глобальної комп’ютерної мережі Інтернет. Результати дешифрування космічних знімків інтегровані у базу геоданих факторів впливу на клас якості води басейну р. Сіверський Донець, що була підключена у ГІС, та про- ведений комплексний просторовий аналіз за базами класів якості об’єкту дослідження. На підставі наявних геоданих побудовані картографічні моделі динаміки забруднень поверхневих вод басейну р. Сіверський Донець (рис. 1, рис. 2). _ Розділ 1. Екологічна безпека 13 Рис. 1 — Якість поверхневих вод басейну р. Сіверський Донець за еколого-санітарними показниками Оцінка якості поверхневих вод здійснюється відповідно до методики з розрахунку ан- тропогенного навантаження і класифікації екологічного стану басейнів малих річок України, розробленої колективом Українського науково-дослідного інституту водогосподарсько- екологічних проблем (м. Київ) [10] та затвердженої на державному рівні. Враховуючи переваги цієї методики, з одного боку, та потужні можливості сучасного інструментарію ГІС - технологій, з іншого боку, відкривається можливість автоматизувати процес розрахунку якості води. Для доповнення картографічної моделі виконані розрахунки антропогенного наванта- ження і класифікації екологічного стану басейнів малих річок України у середовищі ГІС- пакету ArcGIS. Методика запрограмована на базі спеціалізованої мови Python, що вбудована в основу програмного продукту ArcGIS та має змогу інтегрувати у своє середовище багаточисельні протоколи зовнішніх бібліотек сучасних мов програмування. Як результат - отримано класи якості води в кожному з пунктів спостереження (рис. 2). Автоматизація процесу оцінки якості води, по-перше, виключає людський фактор, тим самим запобігаючи виникненню суб’єктивних помилок, по-друге, зменшує кількість часу, який витрачається на підрахунок, а найголовніше, забезпечується отримання кінцевого ре- зультату не тільки у вигляді набору показників класу для кожного пункту спостережень, а також наочної інтерпретації стану якості води, тобто з поданням результатів розрахунків у картографічному, графічному та табличному вигляді. Екологічна безпека та природокористування____________________________ 14 Рис. 2 — Екологічна класифікація якості поверхневих вод р. Сіверський Донець по пунктах Держгідромету Розроблена система допомагає представляти інформацію у вигляді тематичних карт та діаграм результатів спостережень, карт екологічної оцінки якості поверхневих вод. Наявність зручної форми викладення матеріалу сприяє ефективному прийняттю управлінських рішень з питань організації екологічного моніторингу, а також при виникненні надзвичайної си- туації. Оцінити стан поверхневих водних об’єктів за класами та категоріями якості можливо тільки в місцях відбору проб. В умовах постійного скорочення кількості пунктів спостере- ження та періодичності відбору проб складно оцінити та прийняти рішення, тому бажано знати рівень забруднення в будь-якій точці басейну річки. Для побудови моделей просторо- вого розподілу якості поверхневих вод використані геостатистичні методи, що включені до складу додаткового модуля ArcGIS Geostatistical Analyst [11]. Дослідження результатів контролю якості поверхневих вод басейну р. Сіверський До- нець проведено з використанням усіх геостатистичних методів: ординарного, простого; уні- версального; вірогіднісного; диз’юнктивного та індикаторного кригінгу. Метод простого кригінгу є оптимальним для інтерполяції якості поверхневих вод ба- сейну. Метод індикаторного кригінгу дозволяє будувати поверхні вірогідності зміни якості поверхневих вод басейну. Використовуючи бази геоданих постів спостереження Держгідромету та підприємств, що звітуються за державною статистичною формою 2-ТП водгосп за допомогою модуля Geostatistical Analyst, проведено геостатистичний аналіз, в результаті якого отримана інтер- поляційна поверхня значень рівня забруднення та карта вірогідності зміни якості поверхне- _ Розділ 1. Екологічна безпека 15 вих вод басейну р. Сіверський Донець (риc. 3, рис. 4). Рис. 3 — Карта інтерпольованих значень рівня забруднення басейну р. Сіверський Донець Рис. 4 — Карта вірогідності зміни категорій якості поверхневих вод р. Сіверський Донець, побудована методом індикаторного кригінгу Екологічна безпека та природокористування____________________________ 16 Значення якості води, розраховане традиційними методами згідно з затвердженою ме- тодикою у контрольних створах, та значення якості води в цих же пунктах, але отримане в результаті інтерполяції за допомогою модуля Geostatistical Analyst програми ArcGis, відхиля- ється не більше ніж на 5-7% (табл. 1). Таблиця 1 — Значення якості поверхневих вод р. Сіверський Донець за 2003 рік Назва пункту Клас/категорія/ субкатегорія якості води, розрахована у ГІС Клас/категорія / субкатегорія якості води, розрахована традиційними методами р.Сіверський Донець (с.Огурцове) ІІІ/4/4(3) ІІІ/4/4(3) р. Оскіл ( с. Тополі) ІІІ/4/4(3) ІІІ/4/4(3) р. Лопань (с. Казача Лопань) ІІІ/4/4 ІІІ/4/4(3) р. Сіверський Донець (с. Кружилівка) ІІІ/5/4-5 ІІІ/5/4-5 р. Айдар (гирло) ІІІ/5/4-5 ІІІ/5/4-5 р. Камишиваха (м. Стаханівськ) ІІІ/5/5 ІІІ/5/5(4) р. Сіверський Донець (с.Дронівка) ІІІ/4/4 ІІІ/4/4 р. Сіверський Донець (с. Червоний Шахтар) ІІІ/4/4 ІІІ/4/4 р. Вовча (гирло) ІІ/3/3-4 ІІ/3/3-4 Результати у повному обсязі дозволяють підтвердити достовірність побудованої інтер- польованої поверхні якісних характеристик поверхневих вод басейну р. Сіверський Донець. Результати просторового аналізу можуть бути використані для побудови схем нового рівня якості моніторингу об’єктів гідрографії, оскільки існує нагальна потреба посиленого контролю основних джерел забруднення водотоків для упередження та недопущення виник- нення надзвичайних ситуацій, що призводять до суттєвого погіршення стану навколишнього природного середовища та здоров’я людини. Список використаної літератури 1. Закон України «Про ратифікацію Конвенції про доступ до інформації, участь громадсь- кості в процесі прийняття рішень та доступ до правосуддя з питань, що стосуються дов- кілля» від 06 липня 1999 р. №832- XIV. 2. Концепція розвитку водного господарства України Постанова Верховної Ради України від 14 січня 2000 року № 1390-XIV. 3. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши, 1997 г. / [ответственный редактор Радзиевская Н.Г.]. – К.: Государственный коми- тет Украины по гидрометеорологии, 1998 – Ч. 1 и 2: Выпуск 3. – 1998. – 252 с. _ Розділ 1. Екологічна безпека 17 4. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши, 2000 г. / [ответственный редактор Радзиевская Н.Г.]. – К.: Государственный коми- тет Украины по гидрометеорологии, 2001. – Ч. 1 и 2: Выпуск 3. – 2001. – 274 с. 5. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши, 2002 г. [ответственный редактор Радзиевская Н.Г.]. – К.: государственный комитет Украины по гидрометеорологии, 2003. – Ч. 1 и 2: Выпуск 3. – 2003. – 278 с. 6. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши, 2003 г. / [ответственный редактор Колесник И.А., редактор Радзиевская Н.Г.]. – К.: Государственный комитет Украины по гидрометеорологии, 2004. – Ч. 1 и 2: Выпуск 3. – 2004. – 281с. 7. Государственный водный кадастр. Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши, 2004 г. / [ответственный редактор Колесник И.А., редактор Радзиевская Н.Г.]. – К.: Госком. Украины по гидрометеорологии, 2005. – Ч. 1 и 2: Выпуск 3. – 2005. – 278с. 8. «Положення про державну систему моніторингу довкілля» затверджене постановою Ка- бінетом Міністрів України від 30 березня 1998 р. №391. 9. Красовський Г. Я. Космічний моніторинг безпеки водних екосистем із застосуванням геоінформаційних технологій / Г. Я. Красовський. – К.: Інтертехнологія, 2008.- 480 с. 10. Методика по розрахунку антропогенного навантаження і класифікації екологічного ста- ну басейнів малих річок України/ УНДІВЕП, 2-ге видання перероблене та доповнене. – К.: „Полімед” – 2007. – 71с. 11. ArcGis Geostatistical Analyst. Руководство пользователя: Пер. с англ../ К. Джонсон, Д.М. Хоеф, К. Криворучко, Н. Лукас. – М.: Дата +, 2002. – 278с. Стаття надійшла до редакції 27.03.13 українською мовою © Е.С. Анпилова КАРТОГРАФИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД В этой статье рассмотрены методы, позволяющие выявить закономерности измене- ния качества поверхностных вод бассейна р. Сиверский Донец, а именно зоны повышенной концентрации загрязняющих веществ, которые влияют на его экологическое состояние, а также построить картографические модели на основе использования возможностей геои- нформационных систем и материалов космической съемки. © Y.S. Anpilova CARTOGRAPHIC MODELS FOR MONITORING OF SURFACE WATER This paper consider methods allow determining the regularities of changes in the surface water quality of Siverskiy Donets river basin, in particular determining the areas with excessive concentrations of contaminants which have a negative impact on the ecological condition of the river basin. Also it allows construction of analytical and cartographic models based on the GIS system and the space survey data.

Картографічні моделі для моніторингу водних об’єктів

Репозитарії

Схожі ресурси