Геоинформационная система радиоактивно загрязненной территории Брянской области

Колледж Геодезии и Картографии МИИГАиК 
 
 
 
 
 
 

ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА РАДИОАКТИВНО ЗАГРЯЗНЕННОЙ ТЕРРИТОРИИ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ 
 
 

Оценка       Выполнил ст. гр. КС-41

Преподаватель      Павлов К.И. 
 
 
 
 
 

Москва 2011 

Приведено описание геоинформационной системы, представляющей собой основу ГИС системы поддержки принятия решений PRANA по реабилитации радиоактивно загрязненной территории Брянской области. Описаны созданные векторные электронные карты и базы данных атрибутивной информации. 
Использование ГИС в задачах реабилитации радиоактивно загрязненных территорий и охраны окружающей среды в целом является основой процесса интеграции разнородных данных, в том числе данных сетей мониторинга различных ведомств (Росгидромета, Минсельхоза, Минатома, МЧС и др.). 
В данной работе кратко представлены элементы ГИС территории Брянской области, подвергшейся радиоактивному загрязнению в результате Чернобыльской аварии, в которой центральное внимание уделяется агросфере. 
При решении агроэкологических задач недостаточным является использование лишь топографических карт. Для решения задач оценки и оптимизации ведения сельскохозяйственного производства на радиоактивно загрязненных территориях незаменимыми являются карты землепользования, а также соответствующие данные мониторинга по обследованию сельскохозяйственных угодий. 
Радиоактивное загрязнение, обусловленное Чернобыльской катастрофой, захватило всю территорию Брянской области, но наиболее загрязненными оказались юго-западные районы. Общая площадь сельхозугодий по области с уровнем загрязнения 137Cs свыше 1 Ки/км2 в послеаварийный период составила 680 тыс. га или 40% территории области, 282 тыс. га имели уровень загрязнения свыше 5 Ки/км2 и 17,1 тыс. га - более 40 Ки/км2, которые были выведены из системы землепользования [1]. 
На основе исходных карт землепользования масштаба 1:50000 созданы векторные электронные карты землепользования загрязненных районов Брянской области (при этом, в качестве контрольных, использовались также карты-планы внутрихозяйственного землеустройства масштаба 1:25000). Библиотека электронных карт включает векторные карты Новозыбковского, Клинцовского, Гордеевского, Красногорского и Злынковского районов, а также отдельные карты землепользования по каждому хозяйству указанных районов (всего в настоящее время более 90 карт). 
Создание и редактирование электронных карт осуществлялось в среде PC ARC/INFO с использованием дигитайзера (заведение границ участков земельных угодий), а также с применением цветного А3 сканера и программы векторизации растровых изображений EasyTrace. 
Созданные электронные карты включают все основные категории землепользования в соответствии с их пространственным расположением, координатами и геометрией (полигоны векторных карт), в том числе:

• пахотные угодья;
• пастбища и сенокосы;
• леса;
• болота и водные участки;
• сады;
• населенные пункты;
• другие категории землепользования.

Пример карты  землепользования для трех районов  представлен на рис.1.

Некоторые количественные данные о структуре векторных  карт землепользования, характеризующие  использование земельных угодий в указанных районах и подчеркивающие трудоемкость проведенных работ  по созданию электронных карт, представлены в табл.1. 
На основе данных мониторинга созданы базы данных (БД) атрибутивной информации по каждому полигону векторной карты землепользования. Для хранения данных используется СУБД Paradox. 
Для всех полигонов указаны:

• плотность поверхностного загрязнения радионуклидами 137Cs для каждого, привязанного к году, тура обследований, см. рис.2 (для отдельных полигонов приведено также загрязнение 90Sr и трансурановыми радионуклидами); 
  по сельхозугодьям (в т.ч. по каждому участку поля), доступна следующая информация:
• физико-и агрохимические характеристики почв рассматриваемых участков (тип почвы и мехсостав, содержание калия, фосфора, гумуса, кислотность);
• севооборот и выращиваемая культура для пахотного угодья;
• данные о принимавшихся ранее контрмерах на рассматриваемых угодьях; 
  для полигонов леса (лесные массивы, разбитые на соответствующие участки) дополнительно указаны тип почв и площадь; 
  по всем населенным пунктам (НП) каждого административного района приведены:
• данные мониторинга о поверхностном загрязнении, внешних и внутренних дозах местного населения;
• данные о производстве основных видов продукции личных подсобных хозяйств (ЛПХ) (молоко, мясо, картофель);
• данные мониторинга о загрязнении с/х продукции ЛПХ радионуклидами 137Cs;
• демографические данные.

=

Кроме того, пользователю доступна также информация по всем хозяйствам рассматриваемых районов, в т.ч.:

• данные о производстве всех основных видов продукции растениеводства и животноводства за последние годы (в т.ч. посевные площади, валовые сборы, урожайности, структура севооборота, количество с/х животных, производство молока и мяса);
• данные мониторинга о загрязнении с/х продукции радионуклидами 137Cs;
• данные о принимавшихся в хозяйстве контрмерах (в т.ч. использование феррацинсодержащих препаратов).

Табл.1 Статистика по полигонам  карт землепользования 2-ух районов Брянской области

Для анализа  и представления карт используются возможности картографического  пакета ArcView 3.1, в том числе средства объектно-ориентированного языка программирования Avenue, позволяющего настраивать графический интерфейс пользователя, интегрировать ArcView с другими приложениями, а также разрабатывать законченные приложения, работающие в среде ArcView. Близка к завершению работа по созданию такого приложения (PRANA-ArcView) для анализа атрибутивной информации векторных электронных карт землепользования, оценки потоков радиоактивных веществ и выявления 'наиболее уязвимых зон' территорий (vulnerable areas), подвергшихся радиоактивному загрязнению. 
Кроме того, для научно-практических задач по использованию указанных наработок на местах и максимально широкому анализу данных на основе библиотеки электронных карт и указанной БД разработано специальное приложение (PRANA_DB-Analysis) вне среды картографических пакетов. При этом заведенные в формате покрытий PC ARC/INFO картографические данные конвертируются в формат обменных файлов системы ARC/INFO и переводятся в специальный двоичный формат для дальнейшего использования в разрабатываемых приложениях. 
Для каждого типа полигонов в приложении PRANA_DB-Analysis разработана отдельная форма представления информации из БД. Связывание данных по полигону с соответствующими данными справочников производится посредством SQL-запросов. Каждая форма позволяет одновременно просматривать информацию из разных таблиц базы данных в агрегированном виде:

• форма для сельскохозяйственных угодий предоставляет информацию о площади угодья, его использовании (пашня, пастбище, сенокос), типе и основных химических параметрах почвы, данные о севообороте (для пашни);
• форма для населенных пунктов включает информацию об административном делении, загрязнении, дозовых нагрузках в населенном пункте, а также демографические данные;
• форма для лесных массивов предоставляет информацию о площади лесного участка, его административной принадлежности и загрязнении.

Опции просмотра  и редактирования БД включают специальные  элементы интерфейса, в т.ч. добавление возможностей настройки интерфейса и управление редактированием полей БД, а также организацию SQL-запросов при просмотре баз данных с использованием широкого набора сервисных функций. Для создания приложений используется C++Builder. 
Указанные приложения (PRANA-ArcView, PRANA-DB-Analysis) представляют собой удобный инструмент для компьютерной поддержки сети радиационного мониторинга агросферы (введение и редактирование данных), анализа имеющихся данных мониторинга, создания соответствующих картографических и табличных отчетов по запросу пользователя (включая комплексные SQL запросы различной сложности, например: представить на карте полигоны и соответствующую гистограмму загрязнения тех пахотных угодий под картофелем с дерново-подзолистым типом почв, где загрязнение превышает 15 Ки/км2, а pH ниже 5, и т.п.). 
Созданные на базе исходных карт землепользования и БД атрибутивной информации 'производные' карты являются незаменимым средством в процессе принятия решений по ведению сельскохозяйственного производства на радиоактивно загрязненных территориях.

Табл.2 Данные, соответствующие  карте на рис.3