авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Научно-методические аспекты разработки и использования гис для геоэкологической оценки территории (на примере ижевска)

-- [ Страница 2 ] --
  • накопление и обработка баз данных;
  • получение статистической информации о параметрах, определяющих структуру и палитру любого слоя;
  • поиск картографических объектов по их атрибутам;
  • совмещение слоев друг с другом, наложение их друг на друга для сравнительного анализа;
  • решение прикладных задач, используя методы математико-картографического моделирования;
  • просмотр состояния территории одновременно с использованием нескольких слоев;
  • автоматизированное создание карт с применением различных способов изображения и др.

Глава 3. Содержание социально-экологического атласа г. Ижевска

По результатам изучения территории был создан социально-экологический атлас г. Ижевска. Основной целью атласа является предоставление в наглядной картографической форме сложной картины современного социального и экологического состояния территории. При создании атласа были использованы материалы различных организаций Ижевска: Удмуртского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Центра госсанэпиднадзора в городе Ижевске, Удмуртского отделения ФГУП «Уралаэрогеодезия», Муниципального унитарного предприятия города Ижевска «Ижводоканал», Геоэкологической лаборатории УдГУ (аттестат аккредитации № РОСС RU 0001.511338 от "27" июня 2002 г.).

При создании атласа использовалась максимально полная, достоверная, сопоставимая и современная информация о состоянии и динамике социальной и экологической обстановке.

Открывают атлас карты первого раздела, отражающие социальную обстановку г. Ижевска:

  • Административное деление и планировочная структура (представлены слои административных районов, жилых районов и жилых микрорайонов);
  • Функциональное зонирование городской территории (выделены компоненты: многоэтажная застройка, индивидуальная застройка, садоводческие объединения, промышленные зоны, леса и рекреация);
  • Обеспеченность объектами коммунального хозяйства (представлена обеспеченность жилой застройки водо-, газо-, теплоснабжением, канализацией);
  • Обеспеченность объектами торговли (представлена обеспеченность предприятиями торговли по градациям – очень низкая, низкая, средняя, высокая, очень высокая);
  • Общественный транспорт и транспортная доступность (показана транспортно-пешеходная доступность к общегородскому транспортному центру (до 15 мин, от 16 до 30 мин, от 31 до 45 мин, более 45 мин) и автобусные, троллейбусные, трамвайные маршруты с остановочными пунктами);
  • Озеленения (представлены площадь озеленения в гектарах и процент озеленения жилых и промышленных районов);
  • Состояние здоровья детского населения (представлены слои размещения больниц, педиатрических участков и заболеваемости детского населения) и др.

Во втором разделе атласа присутствуют карты, отражающие состояние окружающей природной среды. Это такие карты как:

  • Объем транспортного потока (представлены транспортные потоки по основным улицам в час «пик», выраженные в числе машин в час);
  • Карта индекса загрязнения атмосферы при неблагоприятных для рассеяния метеоусловиях. Как следует из нее максимальное значение ИЗА (больше 3) принимает в центре, на северо-востоке и вблизи магистральных улиц Удмуртская и К. Либкнехта;
  • Космофотоснимок загрязнения снежного покрова в начале весеннего снеготаяния, что фактически является интегральным показателем суммарного загрязнения снежного покрова в течение зимнего периода за счет осаждения загрязняющих веществ (максимум загрязнения обнаруживается в центре города и плавно уменьшается к окраинам);
  • Карта качества питьевой воды (отображены наиболее благополучные в отношении качества питьевой воды территории г. Ижевска – западная часть города с ИЗВ от 0,2 до 0,4 и менее благополучные – восточная часть города с ИЗВ > 0,6; показаны дебиты и качество воды родников);
  • Карта суммарного показателя загрязнения почв (Zc), (позволяющая выявлять основные зоны техногенного загрязнения;
  • Карта суммарного показателя антропогенной нагрузки (СПАН) по состоянию на 1990 год;
  • Карта СПАН по состоянию на 2000 год (сравнение карт показало, что антропогенная нагрузка на окружающую среду за эти годы резко снизилась с 2-3 единиц до единицы) и др.

Атлас создан на базе современных геоинформационных технологий, что позволяет оперировать огромными массивами картографических данных и изучать с использованием количественных методов влияние экологических и социально-экономических факторов на здоровье населения.

Глава 4. ВЫЯВЛЕНИЕ пространственных связей МЕЖДУ социальнЫМИ и экологическИМИ характеристикАМИ ТЕРРИТОРИИ

Исследование связей между характеристиками состояния компонентов природной среды и здоровьем населения показало, что произошедшее в 1990-е гг. снижение общего уровня загрязнения воздушного бассейна и изменение его структуры повлекло за собой как изменение территориального распределения величин интегральных показателей загрязнения, так и изменение характера зависимости между показателями экологической обстановки и состоянием здоровья населения. Уровень заболеваемости населения растет, но связь с показателями состояния окружающей среды становится менее выраженной. Предполагается, что это связано с социальной обусловленностью многих болезней, в связи с чем необходим учет социально-экономических условий.

Определение характеристик оптимальной сетки исследования. Состояние здоровья жителей города зависит от множества пространственно неоднородных факторов. Определение корреляционных коэффициентов – это удобная модель, являющаяся необходимым элементом многомерного статистического анализа. Взаимосвязь двух признаков проверяется посредством расчета коэффициента парной корреляции r. Для этого формируются два ряда сопоставимых значений признаков, один из которых, в нашем случае, – уровень заболеваемости детского населения, другой – уровень той или иной социальной или экологической характеристики. Между значениями этих двух рядов устанавливается мера связи, а также ее достоверность (превышение значимости коэффициента корреляции над критическим значением распределения Стьюдента с P=0,95). Значения характеристик снимаются в узлах сетки исследования, накладываемой на оба сравниваемых слоя. При высокой неоднородности сравниваемых характеристик расположение узловых точек способно повлиять на результат. Поэтому одна из задач исследования заключается в определении характеристик оптимальной сетки.

Задача была решена следующим образом. Исследовались четыре типа сеток: прямоугольная, треугольная, гексагональная и случайная, также варьировались размеры ячейки (один из многочисленных вариантов представлен на рис. 1). Ввиду большого объема картографических и вычислительных работ на языке программирования Avenue (ArcView) был создан блок программ, позволяющий проводить математико-статистический анализ картографических данных. Были получены коэффициенты корреляции по сеткам с разными параметрами ячеек.

В атрибутивную информацию точки, соответствующей данному узлу, записывались характеристики объектов соответствующих слоев. В результате получался массив точек с двумя характеристиками. Затем определялся коэффициент корреляции и превышение значимости над критическим значением распределения Стьюдента (достоверность). Таким образом, получались тройки чисел: коэффициент корреляции r и параметры сетки a и b, а также достоверность d и параметры сетки a и b. В результате варьирования параметров сетки a и b в интервале от 100 до 1100 метров включительно была получена группа точек с координатами a, b, r(a,b). Для прямоугольных, треугольных и случайных сеток с помощью программы ArcView построены трехмерные поверхности функций r(a,b); для гексагональных сеток (где a – грань шестиугольника), используя программу MS Excel, построены графики функций r(a). На рис. 2 отображены вариации коэффициента корреляции между заболеваемостью детей и обеспеченностью объектами коммунального хозяйства. На построенных поверхностях и графиках четко видны экстремумы коэффициентов корреляции. Также для прямоугольных, треугольных и случайных сеток построены трехмерные поверхности (для гексагональных – графики) достоверности, на которых выделяются области, где коэффициенты корреляции достоверны.

Использование ГИС-технологий позволило варьировать видами и параметрами сетки. В результате было выявлено, что коэффициент корреляции не зависит от вида сетки (прямоугольная, треугольная, гексагональная или случайная), но существенно зависит от размеров ячейки. Так был определен эффективный размер стороны ячейки – 500 (или 600) м. При этих значениях коэффициент корреляции претерпевает устойчивый максимум. Такие же размеры имеют большинство педиатри-

 Узлы прямоугольной сетки (размер ячейки 500х500). -0

Рис. 1. Узлы прямоугольной сетки (размер ячейки 500х500).

 Зависимость коэффициента корреляции между заболеваемостью и-1

Рис. 2. Зависимость коэффициента корреляции между заболеваемостью и обеспеченностью коммунальными удобствами от размеров гексагональной сетки.

ческих участков и/или кварталов застройки, которые являются минимальными территориальными единицами, имеющими индивидуальные атрибутивные данные.

Выявление связей между социальными и экологическими характеристиками. Полученные результаты определения параметров оптимальной сетки были использованы при выявлении связей между социальными и экологическими характеристиками. При этом предполагается, что характеристики социальной обстановки (например, обеспеченность предприятиями торговли), не влияя или слабо влияя на здоровье непосредственно, могут играть роль косвенных индикаторов, отражая трудно поддающиеся непосредственному изучению различия в уровнях и образе жизни.

Наиболее сильная и достоверная связь обнаруживается между показателями детской заболеваемости за 2001 г. и ИЗАнму (r=0,64), что близко к ранее выявлявшимся подобным показателям (r=0,54, по состоянию на 1990 г.). При этом рост тесноты связи может быть связан с использованием оптимальной сетки исследования, в отличие от ранее использовавшейся случайной. Однако теснота связи показателей детской заболеваемости за 2001 г. с социально-экономическими характеристиками (r=0,59 для обеспеченности объектами коммунального хозяйства и r=0,48 для обеспеченности предприятиями торговли) лишь немногим меньше. При этом важно отметить, что парадоксальная прямая зависимость между заболеваемостью и социально-экономическими характеристиками выявляется не только на уровне педиатрических участков и территорий обслуживания поликлиник, но и для районов и городов Удмуртии и регионов России.

Из других выявленных значимых связей следует отметить отрицательную связь между детской заболеваемостью и озелененностью микрорайонов (r=-0,37), что отражает как оздоровливающее влияние зеленых насаждений, так и ограниченные возможности реализации этого влияния в крупном промышленном городе.

Границы участков обслуживания медицинских учреждений, к которым относятся элементарные показатели заболеваемости, чужеродны по отношению к потокам и ореолам загрязнения и силу этого неоднородны. Распределение показателей создает видимость однородности показателей внутри участков и контрастов на их границах. В целях минимизации влияния искажающих факторов на результаты исследования при помощи геоинформационных методов выполнен ряд операций по преобразованию картографических изображений.

Континуализация карт экономических и социальных характеристик. В целях минимизации влияния контуров территориальных единиц на результаты исследования и приведения информации к более удобному для сопоставления виду, выполнена континуализация в форме замены дискретного картографического изображения способом картограмм на непрерывное, способом псевдоизолиний. При этом использована следующая методика. На языке программирования Avenue (ArcView) была создана программа, генерирующая слой точек. Каждая точка является центроидом определенного полигона (территориальной единицы). В атрибутивную информацию точки записывается соответствующая атрибутивная информация полигона (заболеваемость, озелененность и т.д.). В MAGSURFе по этим точкам строятся псевдоизолинии соответствующей характеристики. Один из результатов представлен на рис. 3.

Территориальный анализ связей между социальными и экологическими характеристиками. В крайне неоднородной городской среде следует ожидать неоднородности также и по характеру связей между изучаемыми параметрами. Исследование пространственной неоднородности тесноты связей между рассматриваемыми характеристиками выполнено при помощи метода изокоррелят. При этом за коэффициенты корреляции принимались косинусы углов между градиентами к изолиниям сопоставляемых характеристик в точках их пересечения.

Методика создания карт изокоррелят включает: наложение двух слоев, содержащих изолинии (псевдоизолинии) соответствующих характеристик; поиск точек пересечения (x,y) изолиний одного слоя с изолиниями другого; определение градиентов в этих точках для изолинии одного слоя и другого; вычисление Cos, где – угол между градиентами; генерация слоя точек пересечения с координатами (x, y, Cos); построение изолиний (изокоррелят) по точкам (x, y, Cos).

Связь между загрязненностью воздуха при неблагоприятных метеоусловиях (ИЗАнму) и детской заболеваемостью. Для города в целом r=0,64, т.е. имеет место прямая связь средней силы. Как видно из карты изокоррелят (фрагмент на рис. 4), теснота связи в пределах города изменяется от 0,1 до 0,7, достигая максимумов на относительно благополучных окраинах и в центре города, где уровень загрязнения максимален. Минимумы тесноты связи выявились при средних для города уровнях загрязнения, в окрестностях предприятий и транспортных магистралей, при высокой контрастности уровней загрязнения, превосходящей обусловленную сеткой врачебных участков меньшую контрастность показателей заболеваемости. Во всех 5 контурах минимальных значений корреляции жилая застройка отсутствует полностью, либо занимает их незначительную часть, и показатели заболеваемости являются условными, фактически отражая их значения в пределах соседних жилых зон. Т.о., объективный характер связи нашел подтверждение при пространственном анализе с использованием метода изокоррелят.

Связь между суммарным показателем загрязнения почв (Zc) и детской заболеваемостью. Для города в целом r=0,17. Теснота связи достигает максимальных значений (0,9) в районах частной застройки с садово-огородными участками, что указывает на пищевой механизм воздействия загрязненных городских почв на здоровье. Низкие значения выявились в районах многоэтажной застройки, в пределах промышленных зон (где псевдоизолинии заболеваемости условны) и на слабо загрязненных окраинах. Т.о, метод изокоррелят позволил выявить закономерную связь и в том случае, когда для города в целом эта связь проявляется слабо.

Связь между суммарным показателем антропогенной нагрузки (СПАН) и детской заболеваемостью. Для города в целом коэффициент r=0,43. Теснота связи максимальна в окрестностях основных промышленных зон и минимальна в относительно благополучных кварталах частной застройки, на окраинах. Т.о., объективный характер связи в данном случае также нашел подтверждение.

Рис. 3. Карта псевдоизолиний детской заболеваемости 2001 г.

Рис. 4. Карта изокоррелят между загрязненностью воздуха при неблагоприятных метеоусловиях (ИЗАнму) и детской заболеваемостью.

Связь между степенью озелененности и детской заболеваемостью. Для города в целом r= –0,37. Как и в предыдущем случае, теснота связи достигает максимумов по модулю (–0,9) вблизи предприятий, а также на окраинах города, очень контрастных по озелененности и другим характеристикам экологической обстановки. Низкие значения тесноты связи приурочены к районам с неоднородным характером застройки. Т.о., объективный характер обратной связи между озелененностью и детской заболеваемостью также нашел подтверждение при пространственном анализе с использованием метода изокоррелят.

Связь между обеспеченностью объектами коммунального хозяйства и детской заболеваемостью. Для города в целом r=0,59. В расположении максимумов и минимумов тесноты связи не прослеживается определенной закономерности. И максимумы беспорядочно сменяют друг друга, в т.ч. на коротких расстояниях, центре и на окраинах, в районах многоэтажной и частной застройки, а также и в промышленных и рекреационных зонах. Т.е., данная связь, не имеющая в своей основе причинного характера, при пространственном анализе с использованием метода изокоррелят подтверждения не нашла.

Связь между обеспеченностью предприятиями торговли и детской заболеваемостью. Для города в целом r=0,48. Как и в предыдущем случае в расположении максимумов и минимумов тесноты связи между данной парой характеристик не прослеживается определенной закономерности. Т.е., данная связь, не имеющая в своей основе причинного характера, при пространственном анализе с использованием метода изокоррелят подтверждения также не нашла.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Главный результат диссертационной работы заключается в методической и практической (на примере г. Ижевска) разработке научной проблемы геоэкологической оценки территорий, на основе географически корректного использования возможностей геоинформационных технологий. Этот результат складывается из следующих составных частей.

1. На основе анализа опыта разработки ГИС муниципального уровня и возможностей современных технологий, а также с учетом исторически сложившихся географо-экологических особенностей г. Ижевска как достаточно типичного для России крупного промышленного центра и изученности экологической обстановки на его территории, определен рациональный комплекс программных средств для количественного картографирования экологических и социально-экономических факторов, влияющих на состояние здоровья населения.

2. Создана ГИС «Электронный социально-экологический атлас Ижевска», как система цифровых карт, увязанных между собой по использованным программным средствам, общегеографической основе, степени детальности и времени создания.

3. Выполнено исследование связей между показателями экологической и социальной обстановки, в результате чего:

- выяснено, что при изучении экологической и социальной обстановки теснота связей существенно не зависит от вида сетки (прямоугольная, треугольная, гексагональная или случайная), но зависит от размеров ячеек. Наибольшая достоверность связей выявляется при размерах ячеек 500х500 или 600х600 м, что близко к преобладающим размерам городских кварталов и педиатрических участков при многоэтажной застройке;



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.