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:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Математико-картографическое обеспечение геоинформационного моделирования геосистем и комплексов (на примере гидрологических)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Пьянков Сергей Васильевич

МАТЕМАТИКО-КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕОСИСТЕМ И КОМПЛЕКСОВ (НА ПРИМЕРЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ)

Специальность 25.00.36 – Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора географических наук

Казань – 2013

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»

Научный консультант: доктор географических наук, профессор Калинин Николай Александрович
Официальные оппоненты: Погорелов Анатолий Валерьевич доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой геоинформатики Кубанского государственного университета Стурман Владимир Ицхакович доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой природопользования и экологического картографирования Удмуртского государственного университета Тикунов Владимир Сергеевич доктор географических наук, профессор, заведующий лабораторией комплексного картографирования и заведующий региональным центром мировой системы данных географического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Российский государственный гидрометеорологический университет» (г. Санкт-Петербург)

Защита диссертации состоится 11 апреля 2013 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.081.20 в Казанском (Приволжском) федеральном университете по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, 18, корп. 2, Институт экологии и географии, ауд. 1211

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. Н.И. Лоба­чевского ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет».

Автореферат разослан «____» ___________2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.г.н., доцент Ю.Г. Хабутдинов

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. В настоящее время становится традиционным использование методов комплексной обработки пространственной информации при проведении геоэкологических исследований. Как правило, это связано с применением геоинформационных технологий (ГИС-технологий), которые обладают большими возможностями анализа, комплексирования, моделирования и отражения исследуемых объектов и явлений по сравнению с традиционными способами.

Математико-картографическое моделирование, создание картографических и тематических баз данных, разработка и внедрение географических информационных систем (ГИС) различного иерархического уровня и территориального охвата невозможно без использования современных технологических решений. Их применение позволило вывести комплексное решение пространственных задач на качественно иной уровень. Это нашло свое отражение в работах: С.Н. Сербенюка, В.Г. Линник, А.В. Кошкарева, В.С. Тикунова, А.М. Берлянта, И.К. Лурье, В.И. Стурмана, С.Г. Яковченко, В.А. Жорова и др.

Сущность геоинформационных технологий и связанных с ними методов математико-картографического моделирования состоит в том, что с их помощью производится сбор и создание баз данных, ввод их в компьютерные системы, хранение, обработка и преобразование полученной информации с целью формирования возможных решений различных задач (чаще всего в картографической форме, либо в виде таблиц, графиков, текстов).

Проведение современных геоэкологических исследований невозможно без использования картографических материалов, которые особенно актуальны при комплексном подходе изучаемых проблем, в частности, при оценке водных ресурсов, определении гидрографических и морфометрических характеристик, пространственно-временного распределения гидрологических процессов и явлений.

Для определения основных гидрографических показателей водных объектов и их бассейнов, морфометрических характеристик озер и водохранилищ, визуальной оценки исследуемой территории используются топографические и тематические карты различных назначений и масштабов. Внедрение геоинформационных систем и технологий позволяет не только облегчить и автоматизировать работу, но и существенно расширить использование карт, которые содержат большой объем информации, необходимой для анализа гидрологического режима водных объектов. В этой связи использование ГИС для выполнения геоэкологических исследований является не только актуальным, но и перспективным.

Важно отметить необходимость современного развития методов математико-картографического моделирования геоэкологических процессов и явлений. В частности, методы непараметрического вероятностно-статистического подхода позволяют получить формальные выводы о наступлении существенных качественных изменений состояния водохранилищ, вызванных понижением его уровня. Применение математических моделей, оценка их параметров и функций распределения позволяют выполнить качественную классификацию объектов исследования, например, участков водохранилищ в зависимости от изменения их морфометрических особенностей при понижении уровня воды.

Важной проблемой является точность определения гидрографических и морфометрических характеристик водных объектов, напрямую связанная с особенностями создания цифровой модели местности и рельефа дна, в том числе с учетом перемещения зоны переменного подпора, площади обнажения и оценки объема донных отложений.

Объект исследования – региональные гидрологические геосистемы и комплексы.

Предмет исследования – теоретические принципы, методы и практические приемы обработки геоэкологической информации для создания математико-картографических моделей геосистем и комплексов (на примере гидрологических).

Целью диссертационного исследования является разработка методов математико-картографического моделирования геосистем и комплексов регионального уровня (на примере гидрологических).

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

– обобщить и углубить теоретико-методологические вопросы создания и использования региональных гидрологических геоинформационных систем для решения геоэкологических задач;

– разработать методы и практические способы обработки и пространственного анализа геоэкологической информации, представленной на картографической основе;

– создать программные модули по математико-картографической обработке геоэкологической, гидрографической и гидрологической информации;

– выявить средствами ГИС-технологий пространственно-временные отношения между тематическими характеристиками геосистем и комплексов (на примере гидрологических).

Методы исследования, использованные в работе. Теоретические методы исследования включают в себя системный анализ, математико-картографическое моделирование, геоинформационное картографирование, математическую статистику, а также машинное компьютерное моделирование и графику. Экспериментальные методы исследования заключались в проверке соответствия различных результатов математико-картографических моделей эмпирическим данным, статистической обработке полученных результатов, сравнении прогнозов с реальными изменениями исследуемых геосистем и комплексов.

Информационную базу составили следующие материалы:

  • цифровые векторные карты (М 1:1000000, М 1:200000) (Роскартография РФ);
  • растровые карты (М 1:1000000, М 1:200000, М 1:10000);
  • «Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши». Т. 1. Вып. 25. Бассейн реки Камы. Л., 1988;
  • «Ресурсы поверхностных вод. Гидрологическая изученность». Т. 11. Средний Урал и Приуралье. Вып. 1. Кама;
  • космические снимки территории Урала;
  • тематические карты на территорию Пермского края и водосбора Воткинского водохранилища.

Личный вклад. Автором самостоятельно сформулированы цель и задачи диссертации, составлен план и программа исследования, выбраны и обоснованы методы исследования. Диссертант лично выполнил математическую и картографическую обработку пространственных и тематических данных, создал алгоритмы их обработки и реализовал программные модули, произвел анализ и обобщение полученных результатов. Подготовка к печати научных работ, отражающих результаты исследований, осуществлялась как самостоятельно, так и при участии соавторов.

Научная новизна.

  • разработаны научно-обоснованные методы функционирования региональных гидрологических геоинформационых систем, направленных на решение геоэкологических задач;
  • предложены новые методы математико-картографического моделирования, используемые при пространственном анализе геоэкологических процессов и явлений (на примере гидрологических);
  • создана методика использования ГИС-технологий для исследования пространственных связей характеристик стока с его основными определяющими факторами;
  • на основе геоинформационных технологий предложены методики определения и уточнения гидрографических, гидрологических характеристик рек, их бассейнов, а также морфометрических характеристик водохранилищ;
  • впервые рассчитан ряд гидрографических и морфометрических характеристик гидрологических объектов территории бассейна Воткинского водохранилища.

На защиту выносятся следующие положения:

  • теоретико-методологические основы создания и использования региональных гидрологических геоинформационных систем для решения геоэкологических задач;
  • новые методы и практические способы обработки и пространственного анализа геоэкологической информации, представленной на картографической основе;
  • программные модули по математико-картографической обработке геоэкологической, гидрографической и гидрологической информации;
  • пространственно-временные отношения между тематическими характеристиками геосистем и комплексов (на примере гидрологических), выявленные средствами ГИС-технологий.

Практическая значимость работы.

Результаты исследований используются в работе Министерства природных ресурсов, лесного хозяйства и экологии, Министерства общественной безопасности, Министерства сельского хозяйства Пермского края, органов ГО и ЧС Пермского края, научных и проектных организациях:

  • Научно-техническое обоснование и разработка программы «Предупреждение вредного воздействия вод и обеспечение безопасности ГТС на территории Пермского края» (2006 г.) (Краевая целевая программа принята законодательным собранием Пермского края в январе 2007 г.);
  • «Информационное обеспечение органов государственной власти, органов местного самоуправления при принятии решений по обеспечению безопасности населения, предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного, техногенного и биолого-социального характера муниципальных образований Пермского края» (2007–2010 гг.);
  • «Районирование территории Пермской области по степени риска возникновения чрезвычайных ситуаций природного и природно-техногенного характера с экологическими последствиями: районирование территории; создание банка данных для геоинформационной системы органов государственной власти (ГИС ОГВ)» (2002–2007 гг.),
  • «Организация и проведение космического мониторинга прохождения паводка на территории Пермского края» (2007–2012 гг.).

Разработанные методы математико-картографического моделирования региональных гидрологических геосистем нашли свое отражение в следующих грантах Российского фонда фундаментальных исследований и Федеральной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы»:

  • «Гидрологическая ГИС (на примере бассейна Воткинского водохранилища)», № 02-07-90225-в;
  • «Исследование гидрологического режима крупных водохранилищ с использованием геоинформационных технологий (на примере камских)», № 04-05-96051-р2004урал_а;
  • «Гидрологическая ГИС водохранилищ (на примере камского каскада)», № 04-07-96007-р2004урал_в;
  • «Анализ формирования пространственно-временной динамики зимнего стока рек в среде ГИС методами математико-картографического моделирования», № 07-05-01077-а;
  • «Технология комплексной оценки фитомассы сельскохозяйственных культур по данным дистанционного зондирования Земли», № 09-05-99027-р_офи;
  • «Организация и проведение Международной конференции «ИнтерКарто-ИнтерГИС – 15»: Устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт», № 09-05-06042-г;
  • «Комплексный подход в исследовании динамики процессов снеготаяния на водосборах рек», № 11-05-96026-р_урал_а;
  • «Организация и проведение международной школы-семинара «Геоинформационное обеспечение модернизации России. Организационный, технологический и кадровый потенциал», № 11-05-06087-г;
  • «Прогнозирование интенсивности процессов снеготаяния методами геостатистического анализа (на примере бассейна Воткинского водохранилища)», № 11-05-96026-р_офи;
  • «Комплексный подход в исследовании динамики процессов снеготаяния на водосборах рек», № 11-05-00858-а;
  • «Разработка технологии оперативного мониторинга и прогноза затопления территории при образовании ледового затора», № 4.B37.21.1891;
  • «Влияние циклонической деятельности на условия формирования снежного покрова на Урале», № 2011-1.2.1-220-010-086.

Результаты исследований и материалы работы используются в Пермском государственном национальном исследовательском университете для проведения занятий по учебным курсам: «Введение в геоинформатику», «Геоинформатика», «Геоинформационные системы», а также включены в содержание 5 учебно-методических пособий: «Геоинформационные системы и технологии. Основные понятия, определения и опыт применения»; «Определение гидрографических характеристик водных объектов»; «Использование геоинформационных систем и технологий при решении пространственных задач»; «Геоинформатика»; «Геоинформационные системы».



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 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.