М.В. Горшков
Экологический мониторинг
Учебное пособие. – Владивосток: Изд-во ТГЭУ, 2010. – 313 с.

Курс лекций

Лекция 12. Автоматизированные системы контроля окружающей среды (АСКОС)

12.2. Моделирование процессов и применение геоинформационных систем

Все мониторинговые данные должны быть привязаны к определённым объектам. При работе с конкретными объектами активно используются ГИС (географические информационные системы), которые позволяют работать с различными цифровыми картографическими материалами, а также оперативно дополнять их свежими мониторинговыми данными [35]. При движении экологической информации от локального уровня (город, район, зона влияния промышленного объекта и т.д.) к федеральному масштаб картоосновы, на которую эта информация наносится, увеличивается, следовательно, меняется разрешающая способность информационных портретов экологической обстановки на разных иерархических уровнях экологического мониторинга. Так, на локальном уровне экологического мониторинга в информационном портрете должны присутствовать все источники эмиссий (вентиляционные трубы промышленных предприятий, выпуски сточных вод т. д.). На региональном уровне близко расположенные источники воздействия «сливаются» в один групповой источник. В результате этого на региональном информационном портрете небольшой город с несколькими десятками эмиссии выглядит как один локальный источник, параметры которого определяются по данным мониторинга источников.

На федеральном уровне экологического мониторинга наблюдается еще большее обобщение пространственно распределенной информации. В качестве локальных источников эмиссии на этом уровне могут играть роль промышленные районы, достаточно крупные территориальные образования. При переходе от одного иерархического уровня к другому обобщается не только информация об источниках эмиссии, но и другие данные, характеризующие экологическую обстановку. Но стоит отметить, что при использовании ГИС все данные всех масштабов сохраняются на компьютерных носителях и могут быть в дальнейшем использованы.

Создание блока моделей для информационно-аналитической системы управления качеством среды промышленного города потребует практически всего арсенала современной науки. Однако начинать надо с наиболее простых, актуальных и близких к реализации моделей. Таковыми являются стандартные модели, применяемые в экологической экспертизе, которые необходимо настроить или доработать в соответствии с местными условиями и задачами.

Следующими в очереди на реализацию стоят модели, необходимость использования которых уже осознается обществом, но они сложны и требуют затрат на разработку и программную реализацию. Затем идет модельный арсенал ученых-специалистов, который может быть использован для проведения экологической экспертизы или прогнозов. Как правило, эти модели сложны, плохо формализованы (не отчуждаемы) в том смысле, что воспользоваться ими могут только сами авторы.

Такое состояние дел накладывает определенные требования на организацию информационной системы и ее программной среды. Наряду с жестко регламентированными ведомственными и административными каналами информации должны быть и каналы свободного информационного обмена, это позволит:

1. Вести исследовательские работы на основе открытой общественно значимой информации, накапливаемой в системе.

2. Облегчить проведение нестандартных запросов на экологическую экспертизу или разработку экологически чистых технологий.

3. Наладить и формализовать обмен информации между организациями, ее поставляющими, научными и экологическими организациями, ее обрабатывающими, и организациями, ее использующими.

4. Создать предпосылки для дальнейшего развития наукоемкой части информационной системы и соответственно для повышения качества экологической экспертизы и прогноза.

Модели для экспертно-прогностической части информационной системы разрабатываются и включаются в нее по мере развития системы и запросов ее пользователей по договоренности с авторами моделей или их программной реализации. Это позволит иметь заинтересованных в конечном результате исполнителей, способных при необходимости доработать или усовершенствовать методики в соответствии с изменяющимися условиями эксплуатации системы.

В нашей стране наибольшее распространение получила модель профессора М.Е. Берлянда. В соответствии с этой моделью степень загрязнения атмосферного воздуха выбросами вредных веществ из непрерывно действующих источников определяется по наибольшему рассчитанному значению разовой приземной концентрации вредных веществ (С_м), которая устанавливается на некотором расстоянии (х_м) от места выброса при неблагоприятных метеорологических условиях, когда скорость ветра достигает опасного значения (V_м), и в приземном слое происходит интенсивный турбулентный обмен. Модель позволяет рассчитывать поле разовых максимальных концентраций примеси на уровне земли при выбросе из одиночного источника и группы источников, при нагретых и холодных выбросах, а также дает возможность одновременно учесть действие разнородных источников и рассчитать суммарное загрязнение атмосферы от совокупности выбросов стационарных и передвижных источников.

Алгоритм и порядок проведения расчетов полей максимальных концентраций изложены в «Методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86» и в соответствующих инструкциях к программам расчетов.