Что позволяет смоделировать и дать количественную оценку экологических рисков конкретного проекта землепользования?

Риск – мера количественного измерения опасности, представляющая собой векторную (т.е. многокомпонентную) величину, измеренную с помощью статистических данных или рассчитанную с помощью имитационных моделей, включающих количественные показатели:

- ущерба от воздействия того или иного опасного фактора,

- вероятности возникновения (частоты) рассматриваемого опасного фактора,

- неопределенности в величинах ущерба и вероятности.

Рекомендации ВОЗ (1978) определяют риск как «ожидаемую частоту нежелательных эффектов, возникающих от заданного воздействия загрязнителя».

Экологический риск – риск, связанный с изменениями в окружающей среде. Этот вид риска применяется для оценки экологических последствий аварий, катастроф природного и антропогенного характера и т.д.

Оценка экологического риска – это анализ происхождения (возникновения) и масштабы риска в конкретной ситуации.

Оценка экологического риска должна включать:

- выявление потенциально опасных событий, возможных на объекте и его составных частях;

- оценку вероятности осуществления этих событий;

- оценку последствий (ущерба) при реализации таких событий.

Более подробно оценка экологического риска включает в себя следующие процедуры:

- первичная идентификация опасности;

- описание источника опасности и связанного с ним ущерба;

- оценка риска в условиях нормальной работы;

-оценка риска по возможности гипотетических (момент вероятности) аварий на производстве, при хранении и транспортировке опасных веществ;

- спектр возможных сценариев развития аварии;

- статистические оценки и вероятностный анализ риска.

При оценке экологического риска используются различные методики. Все эти методики основаны на использовании современных информационных технологий:

- ГИС «Экстремум» производства России – прогноз возможных последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, используемый для составления планов превентивных мероприятий; построение карт риска по отдельным видам опасности и комплексного риска, а также оперативная разработка сценариев реагирования.

- программа для оценки рисков RISK*ASSISTANT, разработанная Хэмпширским исследовательским институтом (Александрия, штат Вирджиния, США). Программа представляет собой набор методик и баз данных, который позволяет оценить риски для здоровья, связанные с присутствием химических соединений в окружающей среде в конкретных условиях.

- стандартное программное обеспечение, например, SAVE-II. Программа содержит модели для расчета физических эффектов при аварийных выбросах и включает выбор вещества. В ее базе находится более трех тысяч потенциально опасных веществ с соответствующим описанием параметров. Состояние первичного облака определяет его дальнейшее рассеяние.

Основная область применения ГИС в экологии и почвоведении. (относится ко всем вопросам про ГИС)

Экология

1. Целесообразность использования ГИС при решении проблем экологии

Экологические проблемы часто требуют незамедлительных и адекватных действий, эффективность которых напрямую связана с оперативностью обработки и представления информации. При комплексном подходе, характерном для экологии, обычно приходится опираться на обобщающие характеристики окружающей среды, вследствие чего, объемы даже минимально достаточной исходной информации, несомненно, должны быть большими

ГИС имеет определенные характеристики, которые с полным правом позволяют считать эту технологию основной для целей обработки и управления информацией. Средства ГИС намного превосходят возможности обычных картографических систем, хотя естественно, включают все основные функции получения высококачественных карт и планов. В самой концепции ГИС заложены всесторонние возможности сбора, интеграции и анализа любых распределенных в пространстве или привязанных к конкретному месту данных

2. Роль и место ГИС в природоохранных мероприятиях

2.1. Деградация среды обитания

ГИС с успехом используется для создания карт основных параметров окружающей среды. В дальнейшем, при получении новых данных, эти карты используются для выявления масштабов и темпов деградации флоры и фауны. При вводе данных дистанционных, в частности спутниковых, и обычных полевых наблюдений с их помощью можно осуществлять мониторинг местных и широкомасштабных антропогенных воздействий. Данные об антропогенных нагрузках целесообразно наложить на карты зонирования территории с выделенными областями, представляющими особый интерес с природоохранной точки зрения, например парками, заповедниками и заказниками. Оценку состояния и темпов деградации природной среды можно проводить и по выделенным на всех слоях карты тестовым участкам.

2.2. Загрязнение

С помощью ГИС удобно моделировать влияние и распространение загрязнения от точечных и неточечных (пространственных) источников на местности, в атмосфере и по гидрологической сети. Результаты модельных расчетов можно наложить на природные карты, например карты растительности, или же на карты жилых массивов в данном районе. В результате можно оперативно оценить ближайшие и будущие последствия таких экстремальных ситуаций, как разлив нефти и других вредных веществ, а также влияние постоянно действующих точечных и площадных загрязнителей.

2.3. Землевладение

ГИС широко применяются для составления и ведения разнообразных, в том числе земельных, кадастров. С их помощью удобно создавать базы данных и карты по земельной собственности, объединять их с базами данных по любым природным и социально-экономическим показателям, накладывать соответствующие карты друг на друга и создавать комплексные (например, ресурсные) карты, строить графики и разного вида диаграммы.

2.4. Охраняемые территории

Еще одна распространенная сфера применения ГИС – сбор и управление данными по охраняемым территориям, таким как заказники, заповедники и национальные парки. В пределах охраняемых районов можно проводить полноценный пространственный мониторинг растительных сообществ ценных и редких видов животных, определять влияние антропогенных вмешательств, таких как туризм, прокладка дорог или ЛЭП, планировать и доводить до реализации природоохранные мероприятия. Возможно выполнение и многопользовательских задач, таких как регулирование выпаса скота и прогнозирование продуктивности земельных угодий. Такие задачи ГИС решает на научной основе, то есть выбираются решения, обеспечивающие минимальный уровень воздействия на дикую природу, сохранение на требуемом уровне чистоты воздуха, водных объектов и почв, особенно в часто посещаемых туристами районах.

2.5. Неохраняемые территории

Региональные и местные руководящие структуры широко применяют возможности ГИС для получения оптимальных решений проблем, связанных с распределением и контролируемым использованием земельных ресурсов, улаживанием конфликтных ситуаций между владельцем и арендаторами земель. Полезным и зачастую необходимым бывает сравнение текущих границ участков землепользования с зонированием земель и перспективными планами их использования. ГИС обеспечивает также возможность сопоставления границ землепользования с требованиями дикой природы. Например, в ряде случаев бывает необходимым зарезервировать коридоры миграции диких животных через освоенные территории между заповедниками или национальными парками. Постоянный сбор и обновление данных о границах землепользования может оказать большую помощь при разработке природоохранных, в том числе административных и законодательных мер, отслеживать их исполнение, своевременно вносить изменения и дополнения в имеющиеся законы и постановления на основе базовых научных экологических принципов и концепций.

2.6. Восстановление среды обитания

ГИС является эффективным средством для изучения среды обитания в целом, отдельных видов растительного и животного мира в пространственном и временном аспектах. Если установлены конкретные параметры окружающей среды, необходимые ,например, для существования какого-либо вида животных, включая наличие пастбищ и мест для размножения, соответствующие типы и запасы кормовых ресурсов, источники воды, требования к чистоте природной среды, то ГИС поможет быстро подыскать районы с подходящей комбинацией параметров, в пределах которых условия существования или восстановления численности данного вида будут близки к оптимальным. На стадии адаптации переселенного вида к новой местности ГИС эффективна для мониторинга ближайших и отдаленных последствий предпринятых мероприятий, оценки их успешности, выявления проблем и поиска путей по их преодолению.

2.7. Научные исследования и техническая поддержка

Функциональные интегральные возможности ГИС в наиболее явном виде проявляются и благоприятствуют успешному проведению совместных междисциплинарных исследований. Они обеспечивают объединение и наложение друг на друга любых типов данных, лишь бы их можно было отобразить на карте. К подобным исследованиям относятся, например, такие: анализ взаимосвязей между здоровьем населения и разнообразными (природными, демографическими, экономическими) факторами; количественная оценка влияния параметров окружающей среды на состояние локальных и региональных экосистем и их составляющих; определение доходов землевладельцев в зависимости от преобладающих типов почв, климатических условий, удаленности от городов и др.; выявление численности и плотности ареалов распространения редких и исчезающих видов растений в зависимости от высоты местности, угла наклона и экспозиции склонов.

2.8. Сборники данных и публикации

ГИС значительно упрощает процедуру публикации любых видов картографической продукции. С помощью встроенного языка программного обеспечения (например, ARC/INFO ARC Macro Language (AML)) можно написать программы автоматического создания любых типов печатных карт, графиков, диаграмм и таблиц. Кроме того, простые программные продукты (типа ArcView GIS) позволяют просматривать и напрямую оперировать с данными, содержащимися в базе данных ГИС любому, даже малоопытному, пользователю. При помощи таких простых и легко доступных программ любой пользователь имеет возможность считывать и распечатывать карты (записанные, например, на CD-ROM в формате ГИС ARC/INFO).

2.9. Экологическое образование

Поскольку создание бумажных карт с помощью ГИС значительно упрощается и удешевляется, появляется возможность получения большого количества разнообразных природных карт, что расширяет возможности и широту охвата программ и курсов экологического образования. Ввиду простоты копирования и производства картографической продукции ее может использовать практически любой ученый, преподаватель или студент. Более того, стандартизация формата и компоновки базовых карт служит основой для сбора и демонстрации данных, получаемых учащимися и студентами, обмена данными между учебными заведениями и создания единой базы по регионам и в национальном масштабе. Можно подготовить специальные карты для землевладельцев с целью ознакомления их с планируемыми природоохранными мероприятиями, схемами буферных зон и экологических коридоров, которые создаются в данном районе и могут затронуть их земельные участки.

2.10. Экотуризм

Возможность быстрого создания привлекательных, красочных и, в то же время, качественных профессионально составленных карт делает ГИС идеальным средством создания рекламных и обзорных материалов для вовлечения публики в быстро развивающуюся сферу экотуризма. Характерной чертой так называемых "экотуристов" является глубокая заинтересованность в подробной информации о природных особенностях данной местности или страны, о происходящих в природе процессах, связанных с экологией в широком смысле. Среди этой достаточно многочисленной группы людей большой популярностью пользуются созданные с помощью ГИС научно-образовательные карты, отображающие распространение растительных сообществ, отдельных видов животных и птиц, области эндемиков и т.д. Подобная информация может оказаться полезной для целей экологического образования или для туристских агентств, для получения дополнительных средств из фондов проектов и национальных программ, поощряющих развитие путешествий и экскурсий.

2.11. Мониторинг

По мере расширения и углубления природоохранных мероприятий одной из основных сфер применения ГИС становится слежение за последствиями предпринимаемых действий на локальном и региональном уровнях. Источниками обновляемой информации могут быть результаты наземных съемок или дистанционных наблюдений с воздушного транспорта и из космоса. Использование ГИС эффективно и для мониторинга условий жизнедеятельности местных и привнесенных видов, выявления причинно-следственных цепочек и взаимосвязей, оценки благоприятных и неблагоприятных последствий предпринимаемых природоохранных мероприятий на экосистему в целом и отдельные ее компоненты, принятия оперативных решений по их корректировке в зависимости от меняющихся внешних условий.

Почвоведение.

Мониторинг основных показателей почв, анализ динамики развития и деградации почв, создание почвенных карт.

Почвенная карта, топокарта, спутниковые снимки являются основой для работы с ГИС в агрофизике. Для исследований необходимо наличие готовой желательно крупномасштабной топографической основы и почвенной карты с определенной координатной сеткой, шаг которой будет определятся размером поля, почвенным покровом, рельефом и целями исследования. При отсутствии топокарты необходимо провести нивелирную съемку поля, а при отсутствии почвенной карты - провести почвенное картирование - сделать морфологическое описание почвенных разностей в пределах исследуемой территории.
На следующем этапе проводятся полевые измерения физических свойств, урожайности и отбор образцов для лабораторных исследований, рассчитываются агрофизические показатели и создаются сводные таблицы изученных свойств. Проведение полевых исследований рекомендуется проводить с помощью экспресс-методов, которые позволяют быстро и эффективно оценить физические свойства почв, а соответственно агрофизическую ситуацию почвенного покрова в ландшафте. Обычно ГИС выполняет пять этапов (процедур) с данными: ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализацию. Для использования в ГИС данные должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат.