Картографическое обеспечение

Специфические задачи мониторинга предъявляют особые требования к картографическому методу в отношении его оперативности при анализе и обработке полученной информации. В рамках этих требований картографический метод определяется как многоцелевая система слежения за состоянием окружающей среды и факторами, воздействующими на нее с помощью комплекса базовых, оценочных и оперативных карт.

Картографическое обеспечение мониторинга предусматривает четыре основных блока.

1. Блок исходной (базовой) информации, включающей в себя картографические данные о природных условиях, хозяйственном использовании территории, а также о состоянии явления, процесса или параметра окружающей среды, за которым предполагается наблюдение.

2. Блок оценочно-прогнозной информации, содержащей карты оценки наблюдаемого явления, прогнозы его развития во времени и в пространстве и, кроме того, рекомендательные карты для принятия решений.

3. Блок оперативного прогноза и контроля, где создаются оперативные данные наблюдаемого явления. Этот блок непосредственно связан с поступающими данными Гидрометеослужбы, наблюдениями на станциях мониторинга. Главная цель блока — оперативное представление текущей информации в картографическом виде.

4. Блок картографических данных, где оцениваются результаты изменений в окружающей среде, их влияние на хозяйственную деятельность и здоровье человека, намечаются долгосрочные мероприятия по рациональному использованию благоприятных тенденций или уменьшению отрицательных факторов.

Первые два блока образуют фонд исходной картографической информации. Они обеспечивают мониторинг необходимыми картографическими данными. Базы картографической информации имеют большое значение для реализации системы мониторинга.

Для формирования и функционирования баз данных и картографического отображения данных применяются автоматические картографические системы. Их отличительной особенностью является то, что в состав технических средств этой системы должны входить как минимум ЭВМ, графический видеоэкран, цифрователь и графопостроитель. Общая схема работы такова: на первом этапе используются цифрователи для шифрования информации и ввода ее в базу данных, на втором — видеоэкран для интерактивной переработки информации, на третьем — строятся карты на графопостроителе, цветном струйном печатающем устройстве или графическом видеоэкране.

К блоку оценочно-прогнозной информации можно отнести карты распределения температур, влажности, направления и скорости ветра по метеорологическим станциям и постам.

На основании этой информации получаются серии гидрологических, метеорологических карт и карт распределения промышленных отходов, карты распределения температур и загрязнения воздуха по различным показателям по всей территории, карты показателей водных объектов в черте города. Таким образом, можно создавать различные блоки и серии карт, необходимые для анализа экологической обстановки.

Экологической информатизации не случайно придается такое важное значение — именно на ее основе можно решить глобальные проблемы, и, прежде всего экологическую. Без создания баз данных и знания экологической информации, без полного развития экологической гласности как свободного движения упомянутой информации нельзя будет перейти к планетарному управлению экоразвитием. Без него модель устойчивого развития не более чем утопия, да и сам переход на безбумажную (электронную, а в перспективе и фотонную) информатику поможет сберечь биосферу. Уже в ходе создания концепции информатизации общества было установлено, что в области экологии и здравоохранения убытки и потери из-за отсутствия современных средств информационного обеспечения во много раз превышают все допустимые затраты на информатизацию.

Управление мониторингом

Общая структура системы управления содержит: три типа сред (воздух, вода, почва), объекты двух видов и управляющее звено (например, правительство Москвы).

Система мониторинга строится как двухуровневая. На первом уровне находятся специализированные федеральные, городские и ведомственные подсистемы экологического мониторинга. Собранная ими экологическая информация передается на второй уровень — в общегородской информационно-аналитический центр. После обработки информация о состоянии окружающей среды передается в исполнительные структуры правительства Москвы.

Подсистемы могут содержать как собственные инструментальные средства для измерения экологических параметров, так и программно-аппаратные комплексы (локальные центры) для первичной обработки данных.

Для увязки всех наблюдений за состоянием загрязнения атмосферы и водных объектов необходимо иметь единую информационную систему. Один из наиболее важных объектов — система управления базами данных, работающая в режиме реального времени.

Система мониторинга воздушного бассейна предназначена для проведения непрерывных наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха и метеорологическими условиями, а также для оценки этого состояния, чтобы принять меры по предотвращению ущерба здоровью населения и городскому хозяйству.

Мониторинг водных объектов представляет собой отдельную (автономную) систему, состоящую из сети наблюдений за атмосферными, поверхностными и подземными водами, цель которой информационное обеспечение управления качеством окружающей среды.

Земельные ресурсы подвержены загрязнению и захламлению, это обусловлено как историческими причинами, так и насыщенностью промышленными предприятиями. В результате мониторинга почв, составлена ориентировочная шкала опасности загрязнения почв по суммарному показателю загрязнения (СПЗ) химическими элементами.

Основными задачами сети наземных наблюдении являются:

проведение непрерывных наблюдений за загрязнением воздушного бассейна, водных объектов, почв основными источниками выбросов вредных веществ и метеорологическими условиями;

оценка состояния загрязнения воздушного бассейна, водных объектов, почв с учетом метеорологических условий (в том числе и в случаях аварийных залповых выбросов), а также с учетом изменений климатических характеристик;

краткосрочное и долгосрочное прогнозирование состояния загрязнения воздушного бассейна, водных объектов, почв с учетом прогноза погоды, прогноза изменений климатических характеристик и характеристик выбросов вредных веществ в атмосферу, гидросферу, литосферу (в том числе в случаях аварийных и залповых выбросов);

выработка рекомендаций по улучшению состояния загрязнения в различные промежутки времени;

оценка эффективности проводимых охранных мероприятий, программ, реализованных проектов, направленных на улучшение состояния воздушного бассейна, водных объектов, почв.

Главными объектами подсистемы мониторинга сред должны быть источники вредных выбросов в атмосферу, гидросферу, литосферу (стационарные и передвижные).

В состав сети мониторинга сред входят: пункты наблюдений, стационарные посты наблюдений, передвижные средства наблюдений, стационарные лаборатории для анализа проб атмосферного воздуха, воды, почв центры сбора и обработки информации о состоянии загрязнения, величины выбросов вредных веществ, о метеорологических параметрах атмосферы и особенно ее приземного слоя.

Пункты наблюдений — точки, в которых систематически или по специальной программе выполняются наблюдения за состоянием атмосферного воздуха, водных объектов, почв на территории города и области. В настоящее время используются автоматические и неавтоматические посты наблюдений.

Как пункты наблюдений могут рассматриваться суще­ствующие и проектируемые гидрометеорологические посты и станции, а также пункты наблюдения за природной средой.

1. Подвижные средства наблюдений. В основном это передвижные лаборатории, располагающие специальным оборудованием для выполнения оценок количественных и качественных показателей состояния водных, воздушных объектов, почв дистанционными, автоматизированными или автоматическими методами.

2. Автономные пункты наблюдений. Это автоматические станции контроля качества воды, воздуха работающие в автономном режиме, как на природных водных объектах, так и в рамках технических систем. Автономные пункты наблюдения могут оказаться наиболее эффективными при выполнении мониторинга для изучения локальных особенностей формирования состояния водных и воздушных объектов.

3. Станции. Это организации, которые, выполняют стационарные исследования в соответствии с программой мониторинга.

Они включают лаборатории, способные производить анализы показателей (например, гидрохимические и гидробиологические лаборатории), независимо от того, выполняются они вручную или методами, предусматривающими автоматизацию от автоматического отбора проб до автоматического определения показателей. Кроме того, они должны обеспечить работу ряда пунктов наблюдения в автономном режиме и за счет применения подвижных средств. В их обязанности входят сбор, анализ, первичная обработка и обобщение исходных данных самой станции и относящихся к ней пунктов наблюдения, представляющих собой часть сети наблюдений. Станции иногда называют региональными узлами, или обсерваториями. Наконец, станция должна обеспечить передачу информации в центры экологического мониторинга.

Основной элемент сети наблюдения — пункт наблюдений или точка отбора проб, где производятся стационарные измерения количественных и качественных показателей экологического состояния природных объектов.