автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическое моделирование и разработка программного комплекса в задачах эколого-геохимического мониторинга урбанизированной территории

На правах рукописи

БОЙКО Виктория Васильевна

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА В ЗАДАЧАХ ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ

05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2007

003065013

Работа выполнена • в НИИ Механики и Прикладной Математики им. ВоровичаИ.И. Южного федерального университета

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, доцент Ф.А. СУРКОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор А.Н. ЦЕЛЫХ,

кандидат технических наук,

старший научный сотрудник А.Л. ЧИКИН

Ведущая организация:

Гидрохимический институт Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (г.Ростов-на-Дону)

Защита диссертации состоится « 27 » сентября 2007 г. в И. часов на заседании диссертационного совета К 212.208.04 по физико-математичесхим и техническим наукам в Южном федеральном университете по адресу: 344090, г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки 200/1, корпус 2, ЮГИНФО ЮФУ.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ЮФУ по адресу: г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат физико-математических наук

Муратова Г. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие урбанизированных территорий требует все более интенсивного потребления природных ресурсы с использованием возрастающих по своей мощи технических средств. Завоевывая природу, человек в значительной мере подорвал естественные основы собственной жизнедеятельности, нарушил взаимодействие между жнзненно важными средами обитания, такими как атмосфера, литосфера, гидросфера, пищевые цепи. В исследовании степени загрязнения этих сфер важное место занимает экологическая оценка состояния окружающей среды. Важность ее использования трудно переоценить при проведении мониторинга городской территории, проектировании рекреационных зон, детских дошкольных учреждений, спортивных комплексов и т.д. Применение современных компьютерных средств и технологий во многом облегчает эту задачу. Многочисленные данные, накопленные в результате проводимых исследований в течение целого ряда лет в памяти компьютера, становятся более доступными для исследователей. Их использование при работе с геоинформацнонмыми системами (ГИС) даег возможность проведения быстрого анализа существующего положения на урбанизированной территории, построения различных экологических карт, а также моделирования возможных сценариев развития экологической обстановки на территории города, например, на основе перспективного плана развития.

Целью данной диссертационной работы является создание эффективного инструмента информационного обеспечения и поддержки управленческих решений по регулированию экологической обстановки в городе.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:

1. Провести анализ существующих методов оценивания экологической ситуации на урбанизированной территории.

2. Разработать и реализовать балансовую геохимическую модель миграции загрязняющих веществ на урбанизированной территории.

3. Разработать и реализовать программный комплекс, обеспечивающий процесс хранения, обработки имеющейся информации об эколого-геохимическом мониторинге города, а также предоставляющий возможность проведения анализа экологической ситуации выбранной территории.

4. На фактическом материале мониторинга г. Ростова-на-Дону опробовать модель оценки экологической ситуации на городской территории.

5. Используя методы геоинформационных технологий:

- разработать инструментарий автоматического построения различных карт, для оперативного оценивания эколого-

геохимического состояния рассматриваемой

урбанизированной территории; — провести геоинформационное моделирование процессов загрязнения городской среды и комплексный анализ экологического состояния г. Ростова-на-Дону.

Материалы и методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, математической статистики, методы объектно-ориентированного программирования, а также принципы геомоделирования пространственно распределенных объектов. В качестве фактических данных были использованы материалы, полученные в результате исследований, проводимых Комитетом по охране окружающей среды в г. Ростове-на-Дону.

Научная новизна. Анализ данных, полученных в результате проведения эколого-геохимического мониторинга, требует от специалистов, их использующих, как знание математических методов, так и основных положений эхогеохимии. Без этого значительно усложняется задача оперативной оценки состояния окружающей среды. Разработанный в работе инструментарий позволяет:

- осуществлять комплексную оценку состояния выбранной городской территории;

- использовать данные, полученные в результате расчета по модели, входящей в состав комплекса, для построения различных экологических карт, в том числе карты экологической комфортности проживания;

- получить оптимально расположенную сеть точек отбора проб эколого-геохимического мониторинга.

Универсальность разработанного программного комплекса позволяет быстро его адаптировать для исследования экологического состояния любой урбанизированной территории.

Практическая значимость. Результаты данной диссертационной работы могут быть использованы:

- в природоохранных организациях, занимающихся контролем и оценкой качества природной среды;

- в земельном комитете и центре приватизации для получения экономической оценки земельных территорий и жилого фонда с учетом экологических требований;

- для подготовки специалистов в области природоохранной деятельности.

Разработанный программный комплекс представляет интерес для пользователей, которым знакома возможность моделирования, но они не мо1~ут использовать модели, не имея специальных навыков.

Достоверность научных положений и выводов обусловлена использованием математических методов, реальных данных, применением

методов оценки достоверности данных, согласованием данных, полученных в результате расчетов, с натурными данными и результатами, полученными другими авторами.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на V международной конференции женщин-математиков «Математика. Экономика» (г. Ростов-на-Дону, 1997), межвузовской научно-технической конференции «Экологи, безопасность и эффективность производства» (г. Ростов-на-Дону, 1998), Всероссийской школе-семинаре «Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования» (г. Ростов-на-Дону, 1998, 2000, 2002, 2005, 2007), Всесоюзной конференции «Экология города» (г. Кировочепецк, 2000), конференции «Здоровье города - здоровье человека» (г. Ростов-на-Дону, 2001).

Результаты диссертационной работы использованы и внедрены в Комитете по охране окружающей среды Ростовской области.

Ключевые слопа и словосочетания: математическое моделирование, программный комплекс, компьютерные технологии, геоинформационная система, эколого-геохимический мониторинг, оценка качества окружающей среды.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 13 в материалах школ и конференций, 2 статьи в центральной печати и 1 статья в сборнике научных трудов.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем работы 152 страницы, в том числе 8 таблиц и 27 рисунков, 15 приложения. Список литературы содержит 89 наименовашш.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована постановка основных задач диссертации, их актуальность и практическая значимость в связи с необходимостью проведения оценки качества окружающей среды урбанизированных территорий.

Первая глава посвящена обзору и изложению основных положений проведения эколого-геохимического мониторинга урбанизированных территорий, являющегося ключевым понятием в проблеме охраны 21окружающей среды. Дан обзор методов и моделей, используемых для оценки качества окружающей среды урбанизированных территорий, а также проведен анализ существующих геоинформационных систем.

Федеральный закон «Об охране окружающей среды» определяет экологический мониторинг в РФ как комплексную систему наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов.

В соответствии с приведенными определениями и возложенными на систему функциями мониторинг включает три основных направления деятельности (рис.1):

— наблюдения за факторами воздействия и состоянием среды;

— оценку фактического состояния среды;

— прогноз состояния окружающей природной среды и оценку прогнозируемого состояния.

| Прямая связь —Обратная связь

Рис. 1. Блок-схема мониторинга

С другой стороны экологический мониторинг представляет собой инструмент экологического регулирования, позволяющий создать информационную базу, необходимую для выполнения задач экологического управления, контроля и пространственного анализа.

Основной целью эколого-геохимического мониторинга и анализа состояния среды городов являются выявление и оценка геохимических аномалий, анализ их влияния на функционирование урболандшафтов, а также на окружающие город территории и акватории.

На его основе возможно выявление критических и экстремальных ситуаций, факторов антропогенного воздействия на окружающую среду, проведение оценки и прогноза состояния объектов наблюдения, оказание управляющего воздействия с целью регулирования взаимного влияния объектов техносферы, гидросферы, литосферы и биосферы.

Проведение оценки качества среды обитания человека позволяет обоснованно принимать управленческие решения, направленные на улучшение экологической обстановки в черте города.

Для оценки и прогноза качества окружающей среды используются самые разнообразные методы и технологии. Наиболее эффективным является применение методов математического моделирования.

Расчету распространения загрязнений из различных источников в атмосфере и осаждению их на подстилающую поверхность посвящена обширная литература. В работах приводятся расчеты для распространения от

мгновенных и непрерывных источников различной высоты на малые и большие расстояния примесей с различными скоростями осаждения на идеальную поверхность и поверхности со сложным рельефом.

Реализация рассмотренных в первой главе моделей оценки качества различных природных сред затруднена высокой степенью сложности вычислений, большим количеством используемых переменных и параметров, а также необходимостью задания исходных данных, которые зачастую сложно получить натурными изменениями. Балансовые же модели наоборот используют простые соотношения и требуют минимальное количество входных данных для получения результата, достаточного для проведения текущей оценки состояния и построения прогноза для рассматриваемой территории.

Во второй главе рассматриваются предложенные автором модели оценки экологической ситуации на урбанизированной территории.

Основой геохимических исследований городской среды является оценка распределения тяжелых металлов и некоторых других веществ в природных средах, концентрирующих загрязнения: почвенный, снеговой, растительный покровы, подземные и поверхностные воды.

Нормальное функционирование почв имеет большое значение для устойчивости экологической обстановки города в целом. Происходящие в почвах процессы контролируют химический состав поверхностных и грунтовых вод, определяют в значительной мере газовый состав приземной атмосферы. Примеси загрязняющих веществ осаждаются на растительном покрове и вместе с осадками попадают в почву, поэтому почвы можно считать эталоном оценки качества городской среды.'

Схема миграционной модели в общем случае представлена на рис. 2.

Рнс.2. Схема миграционной модели

^° -V -V —V -V —V

л " ' 8 г 4

Ш, (1)

-Р-~У-УГ-У.

л " 1

где м„- запас загрязняющих веществ атмосфере;

М - запас загрязняющих веществ в почве;

Ур - поступления загрязняющих веществ в атмосферу;

Уа- осаждение загрязняющих веществ на поверхность земли;

V - глобальное рассеивание;

Уг связывание растительностью;

Уь - поглощение человеком и биотой;

У 1 - фильтрация ¡1 грунтовые воды;

Уи - вынос с поверхностным стоком (ливневые и талые воды).

Поступление загрязняющих веществ в атмосферу определяется из соотношения:

(2)

где У1 - техногенные выбросы в атмосферу;

Уё - дефляция;

Ут- сжигание листьев и мусора;

Построенная автором балансовая геохимическая модель является частным случаем миграционной модели загрязнения урбанизированной территории.

Для построения балансовой модели миграции загрязняющих веществ необходимо произвести разбиение городской территории на единичные ландшафты, в рамках которых протекают однотипные геохимические процессы. В дальнейшем всё рассмотрение будет рассматриваться по отношению к такому единичному ландшафту.

В основу модели были положены соотношения связывающие переходы загрязняющих веществ из атмосферы в литосферу и в гидросферу.

Например, зависимость между концентрацией в воздухе х (мкг/м3) и в атмосферных выпадениях у (мг/кг) для свинца определяется формулой :

у = 5317д; + 130 (3)

зависимость между концентрацией токсикантов в воздухе х (мкг/м3) и в почве у (мг/кг):

у = 840- л: +165 (4)

Следующим важным аспектом является миграция химических элементов в водных потоках. Химические элементы в водных потоках мигрируют в виде растворимой формы и взвешенной, представляющей собой механически перемещаемую дисперсную фазу, непостоянную по составу и

объему. Количественная оценка выноса в водные объекты загрязняющих веществ с твердым поверхностным стоком (дождевыми или талыми водами) имеет важное значение не только для планирования водоохранной деятельности, но и для определения путей улучшения в целом экологической ситуации на урбанизированной территории. В модели для расчета массы выносимых загрязняющих веществ с поверхности земли г-го ландшафта в растворенной форме использовалась формула:

^^■-К,,'10"3, (5)

где - масса выносимых загрязняющих веществ, кг;

К - концентрация вещества в воде поверхностного стока, мг/л; объем стока поверхностных вод, м3. Объем стока рассчитывается по формуле:

(6)

где И - среднегодовое количество выпавших осадков; Я; - площадь I -го ландшафта, м2;

Ас -коэффициент поверхностного стока, зависящий от перекрытия поверхности земли зданиями, искусственными сооружениями, асфальтом, бетоном. Вынос загрязняющих веществ с поверхности земли во взвешенной форме с территории (-го ландшафта рассчитывается по формуле:

Ь. =У, К, -М, - КГ3

(7)

где Ц - масса выносимого загрязняющего вещества во взвеси, кг;

V, - объем стока ливневых вод, м3;

К, - концентрация вещества во взвеси пробы ливневых вод, г/т;

М, - масса выносимых с ливневыми водами взвесей, т. Запасы загрязняющих веществ в почве г -го ландшафта определяются из формулы:

Т,=С, -Я, Д., (8)

где С - концентрация загрязнителя в почве, мг/кг;

Н1 - мощность почвенного горизонта;

Ог - плотность почвы, В качестве загрязняющего вещества для апробации работы модели был выбран свинец. Данный выбор был обусловлен следующими факторами:

— наиболее длительное время вымывания данного элемента из атмосферы по сравнению с другими химическими элементами (РЬ - 3,6 суток, в то время как для Мп, №,Ре,А1, Си этот показатель равен 1,1-1,6 суток);

- наличие количественной связи между концентрациями в сопредельных средах, таких как атмосферный воздух и почва.

При разработке общей схемы модели были сделаны некоторые допущения. Основной миграционный путь свинца в биосфере связан с

нерастворимыми и слаборастворимыми его соединениями. В атмосфере он нитрирует с твердофазными пылевыми частицами или в виде органоминерал&ных взвесей и аэрозолей. При изучении твердофазных и жидких атмосферных выпадений выяснилось, что в жидкой фазе (талые, ливневые воды, снеговая или дождевая вода) свинец встречается в концентрациях на 2-3 порядка ниже его концентрации в твердой фазе. Поэтому в модели рассматриваются только его выпадения из атмосферы с твердофазным материалом и его вынос из у рбо ландшафтов с взвесями в ливневом стоке.

Результат вычислений показывает, какие процессы преобладают в каждом ландшафте: разубоживание, депонирование или ситуация стабильна.

Опираясь на полученные в результате расчета с помощью модели данные, можно проводить анализ, синтез эколого-геохимической информации, прогнозировать ситуацию, осуществлять выбор стратегий управления

Построенные на основе балансовой модели карты загрязнения городской территории различными загрязняющими веществами (рпс.З) были проверены натурными наблюдениями в течении целого ряда лет. Была подтверждена достоверность данных, полученных в результате проведенных расчетов.

□ слабое

. |и«ч«мдннпгть

Рис. 3. Карта, построенная с использованием данных, полученных в результате расчета балансовой модели для РЬ

В основу модели оценки качества окружающей среды были положены методики оценки степени опасности элементов-загрязнителей почв для урбанизированной территории, предложенные Саетом Ю.Е., Жуковым, В.Т. и др.:

. г=£(с(-с„)/с#|+1 (9)

(=1

1=1

где Кп - коэффициент концентрации, определяющий уровень аномальности содержания элемента в почве;

С,- - фактическое содержание ¿-го элемента в пробе;

Ср - фоновое содержание ¿-го элемента;

суммарный показатель загрязнения (СПЗ), а п - количество загрязняющих веществ;

О, - суммарный показатель степени опасности, а - весовой коэффициент токсичности химического элемента, зависящий от его класса опасности (табл. I);

2п - СПЗ соответствующего класса опасности.

Таблица 1

Класс опасности Весовой коэффициент Химические элементы

1 1 свинец, цинк

2 0,5 кобальт, медь, молибден, никель, хром

3 0,25 Ванадий

На основе рассчитанных данных с использованием разработанного в данной работе инструментария строятся карты оценки степени опасности ассоциаций химических элементов для урбанизированной территории.

Третья глава посвящена созданному программному комплексу «Состояние окружающей среды урбанизированной территории», разработанному для обеспечения выполнения основных задач эколого-геохимнческого мониторинга.

Разработанный программный комплекс для мониторинга и прогноза загрязнения экосистемы города позволяет осуществлять ввод, обработку, интерпретацию и визуализацию пространственных данных для их эффективного анализа и решения задач моделирования экологической ситуации урбанизированной территории.

Функциональная схема данного комплекса представлена на рис. 4.

[ 11Ь<^Ор1|ВДЮКгОЧК4Х1П>ПКК4Х «СТСКА

Л гтсккмкл (ига а)

Слеилрдлмшя акша ш 40 тркнитеклл;

Сгагтрдлышл «каюа

ГО 40 1Л"РХЛК5П»ТЛМ Пьп»14л к« руша,

КагруткдтяэиБклх и»телх;* Бютадеюге рктяорпаа совел; (:еиц киД

Гидрахимкх^

Загр*г№Ж№ ре* Гинкые го 5 рекам города го 31 заг-рязюпелзо); З^ГЕДкеки» рода-лс»; Л«сгэд (миахе го упкшм города по рдекыкда тлм по 22 ззгрлзмпгЕш; такие «оды)__________

Гладе еэуодхк

Поктемаж гоаы Гааккне го 29

доажюшк го разкык д*там ш 24 2АГрикг*кям); Гру-мп™*» *овя( виски* по 46 схнжоимго разни» датам пд^ 25 загрхштккдж);

—► Пр1^)4^К№ур01Н1грутпо1ы>:год

по 46 озаздядос за1937-Я гг.

А дг^сд гттоб Сттс* к?.5га^*кнйТ

1.рион

2. юш^^леклх, прожышлекная)

3. бкяжлкллх уюац к »рекресгэк

4. бккх&йыье гцжклрихпс;

5. отр*сп Спюшшего иредаркяти;

Атрепфога&х кофэ^мдцж Шкалы эхоюгичцсюиСсзсписюсси Расчетрмюгчзшх гоюзгажй ззгрякенпх

К*!« футагцюкаяьщк зомгорэда ( докш, уггсцм, вадпме объект^ ОтсСрдожм точах юбкхдышхс учачэм шах »кэяэгтескш Б^ЮИАСНОСГЯ

Кэшоюгерках эклпго-теоаяия; чрскдд юрта торорл (»изуаянз*а« тоге я

Простуакспеккнк , ашлвв зкоюго-ГеОХИККЧесКЭК ЮЛ^ОрГ^ИГО?

IV. Модель шеики доеспа овр/ха»-хцек среди

Рис. 4. Функциональная схема программного комплекса «Состояние окружающей среды урбанизированной территории»

В состав программного комплекса входят 4 блока:

- Информационно-аналитическая система.

- Геоинформационная система.

- Блок балансовой модели.

- Блок оценка качества окружающей среды. Созданный комплекс позволяет:

- осуществлять сбор, классификацию и упорядочивание экологической информации;

- исследовать динамику изменения состояния экосистемы в пространстве и во времени;

- проводить анализ данных в заданной точке для выбранных показателей по датам наблюдений (временной анализ);

- получать нормированные показатели;

- формировать оценки по заданному показателю по перечню контрольных постов (пространственный анализ) и строить тематические карты на основе полученных оценок;

- рассчитывать интегральные оценки;

- моделировать природные процессы в различных средах;

- оценивать ситуацию и прогнозировать развитие экологической обстановки.

Единая база природных объектов и источников загрязнения обеспечивает возможность моделирования распространения вредных веществ в почве, воздушной, водной средах с целью исследования сложившейся обстановки и выработки рекомендаций по ликвидации последствии кризисных ситуаций и по рациональному природопользованию.

Вся информация разделена на разделы:

1. литохимия; 4. гидрохимия;

2. атмохимия; 5. гидрогеохимия;

3. биохимия; 6. шумовое загрязнение.

В качестве фактических данных были использованы материалы о многолетних наблюдениях проводимых Комитетом по охране окружающей в г. Ростове-на-Дону с 1989 г.

Информационно-аналитическая система «Состояние окружающей среды урбанизированной территории» реализована в среде СУБД MS Visual FoxPro.

Главное меню системы состоит из следующих пунктов: «Списки» - справочная информация.

«Данные» - ввод первичной информации с последующей проверкой на достоверность и отображение в различных разрезах хранимой информации в БД.

«Настройка» обеспечивает переход от одного блока данных к другому за разные года, при этом происходит автоматическая генерация нового вида меню в соответствии со сделанным выбором.

«Генерация» подготовка данных для передачи в геоинформашйятую систему. Данный пункт так же предназначен для выполнения расчетов по балансовой модели миграции загрязняющих веществ. Результаты расчета для визуализации передаются в геоинформационную среду.

^Статистика» - статистическая обработка имеющейся информации, а также возможность получения прогнозной информации. Использование встроенных 0]_Е-объектов позволяет пользователю комплекса получать графики и диаграммы построенные средствами М5 Ехсе! (рис.5.).

З-МряШЬНЛР. T'IPocr«»!) Но VlOHy

I 2 J.HwwAíi 1 Гfr*¡ae«r» 5-ларг«Лч"<Й ¡

ЯЦГОХММ*» ítw3 г.

И||фор*Ац1мя о меч юр^пмвчвния'тач!« oiíiopi пуяйм

Cn«í¿if прев на

Kavep.nppSU

CtpUÍMMp

г

Щ jCTUKH ni.

ДиЧ d WlirQ Г., ' í Kí: Hll* n Г, ЧГ Ll. 4 rr|í!» '>: Г. |n |l J ü J ¿1

СОВГСКйЛ

Рис. 5. Экранная форма «Динамика загрязнении почвы»

«Карты ArcGIS» обеспечивает переход в геоинформационную среду, реализованную при помощи продукта фирмы ESRI ArcGIS, с параметрами заданными информационно-аналитической системой: год и вид наблюдений

Информационно-а налита ческа я система реализована с использованием клиент-серверной технологии. В качестве клиента выступает Информационная система Состояние окружающей среды урбанизированной территории», а в качестве сервера - геоинформационная система. Клиент-серверная технология обеспечивает распределение работы с данными в зависимости от поставленных задач. Ввод, обработка и корректирование

данных осуществляется при помощи интерфейса клиентской части системы. На серверной стороне ГИС, при помощи существующих встроенных методов анализа, происходит визуализация данных и моделирование экологической ситуации (рис. 6).

Информацнонно-апалнтнческая система

Геоипформацнонная система

БД

Рис. 6. Общая структура связи компонент комплекса

Четвертая глава посвящена созданной геоинформационной среде Состояние окружающей среды урбанизированной территории», предназначенной для визуализации и пространного анализа имеющейся информации.

Разработка геоииформационной среды экологического мониторинга, базируется на топографической основе с единой системой координат, на базах данных, имеющих единую организацию и структуру и являющихся хранилищем всей информации об анализируемых объектах, на наборе программных модулей для получения различных оценок и позволяет:

- осуществлять сбор, классификацию и упорядочивание экологической информации;

- исследовать динамику изменения состояния экосистемы в пространстве и во времени

- по результатам анализа строить тематические карты;

- моделировать процессы загрязнения экосистемы

Интерфейс системы разработан с использованием встроенного

языка программирования Visual Basic for Applications (VBA), пространственные данные хранятся в формате шейп-файлоз, атрибутивные - в локальной базе в формате dbf файлов.

В основу ГИС системы положена электронная карта города, на слоях которой представлены дороги и улицы, р. Дон с притоками в пределах города, а также функциональные зоны территории города, которые объединяют территории по виду их хозяйственного использования:

— селитебная зона (многоэтажная, плотная и индивидуальная

застройка);

— зеленая зона (парки, скверы, дачи, поля и т.д.);

— промышленная зона.

На основе VBA был создан набор программных модулей, с помощью которых при вызове проекта из FoxPro формируется база геоданных (БГД) в виде слоев с данными о местоположении точек отбора проб.

На основе БГД и переданных из FoxPro параметров строятся тематические карты с информацией по разным видам наблюдений.

Разработанная ГИС может быть использована при проектировании территорий и для принятия управляющих решений по охране окружающей среды и рациональному природопользованию, а также служить основой для построения многоуровневых систем мониторинга.

В качестве основного • аппарата исследования применялся программный комплекс ArcGIS Desktop 9.1 с модулем Spatial Analyst.

Система комплексной оценки включает:

1. базу данных результатов контрольных измерений представленных в виде слоев с данными о местоположении точек отбора проб.

2. тематические карты с информацией по разным видам наблюдений (атмохимия, литохимия, гидро- и гидрогеохимия, биохимия и шумовая нагрузка) за каждый год.

Оценка состояния сложных природных объектов, таких как городская экосистема, подразумевает всесторонний анализ воздействия различных факторов (транспорт, выбросы предприятий, шумовая нагрузка) на окружающую природную среду. При этом очень важно учитывать воздействие данных факторов на один из самых главных элементов экосистемы города - на человека.

На основе данных, полученных в результате расчетов по предложенным во второй главе моделям, строятся карты оценки степени опасности ассоциаций химических элементов для урбанизированной территории.

Для почвенного покрова города рассматривались 8 химических элементов.

Оценка степени опасности была проведена по классификации, предложенной Н.С. Касимовым (табл. 2), основанной на превышении суммарного показателя концентраций допустимого уровня.

Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв

Таблица 2

Категории загрязнения почв Величина Zc Изменение показателей здоровья населения в очагах загрязнения

1 2 3

Допустимая <16 Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимум функциональных отклонений

Продолжение Таблицы 2

1 2 3

Умеренно опасная 16-32 Увеличение общего уровня заболеваемости

Опасная 32-64 Увеличение общего уровня заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционирования сердечнососудистой системы

Чрезвычайно опасная >64 Увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение случаев токсикоза при беременности, преждевременных родов, мертворождаемости, гипотрофии новорожденных)

Для построения соответствующих карт использовались описанные выше показатели загрязнения:

Для моделирования моноэлементной карты распределения концентрации вещества по полученным значениям КС1 используются методы пространственного анализа ГИС.

При помощи метода обратно взвешенных расстояний были построены поверхности распределения по Есем исследуемым элементам.

Т.к. антропогенные воздействия чаще всего имеют полиэлемеотный состав, для них рассчитываются суммарные показатели загрязнения гс, характеризующие эффект воздействия группы элементов.

На основе распределения рассчитанного суммарного показателя была построена карта оценки степени опасности ассоциаций химических элементов (рис.7). Она показывает, что наиболее напряженная экологическая ситуация складывается на территории крупных промышленных объектов, участках вдоль железнодорожных магистралей и в районах ж/д станций. Здесь установлено превышение допустимого уровня в 32 раза. Ситуация на остальной части территории города в основном может быть оценена как допустимая и умеренно опасная для экологического баланса природной среды.

Данная оценка показывает состояние экологической обстановки на территории города без учета ландшафтного районирования.

Разработанная ГИС может быть использована:

— для оценки и строительства жилья и различных строений (школы, детские сады, больницы и различные социальные учреждения);

— для оценки распространения загрязнений от промышленных строений, переноса предприятий (их постройки) на определенное расстояние от жилых районов;

— для проектирования различных очистных сооружений;

— для проектирования транспортных сетей и оценки степени загрязнения от них;

— для проектирования сооружений для улучшения экологического состояния городской инфраструктуры (парки, сады, зоны отдыха и т.д.)

Рис. 7. Карта оценки степени опасности ассоциаций химических элементов

В результате работы на базе ГИС созданы карты содержания загрязняющих веществ. Единая база природных и техногенных объектов обеспечивает возможность моделирования процессов техногенного воздействия с целью исследования сложившейся ситуации и выработки рекомендаций по рациональному природопользованию.

Построенные карты геохимического загрязнения позволили выявить Общие закономерности распределения загрязнения почв исследуемой территории различными химическими элементами (рис. 8). Однако, в связи с тем, что данные карты построены не в абсолютных единицах, а относительно значений фона, они отражают лишь интенсивность загрязнения, не указывая непосредственно на его опасность.

Комплексная оценка состояния сложных природных объектов строится на единой метрологической основе с использованием результатов контроля характеристик в различных средах (измерений уровня радиации, концентрации примеси вредных нешеств, площади загрязнения и др.), а также результатов моделирования различных ситуаций техногенного или природного происхождения.

Рис. 8. Карга распределения 2п в почве па территории г. Ростпва-на-Долу

Для оценки качества результатов контрольных измерений используется нормирование относительно предельно допустимой концентрации (ГГДК).

Все результаты имеют географическую привязку и могут быть нанесены на карту.

В Заключении подводятся основные итоги проведенных в диссертации исследований.

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Разработана математическая модель для оценки и прогнозирования загрязнения ландшафтов урбанизированной территории тяжелыми металлами.

2. Разработан и реализован программный комплекс «Состояние окружающей среды урбанизированной территории», предназначенный для обеспечения выполнения основных задач эко лого-геохимического мониторинга городской территории

3. Создана геоинформационная среда «Состояние окружающей среды в г. Ростове-на-Дону».

4. Проведена оценка современного уровня загрязнения г. Ростов а-на-До ну по результатам геохимического мониторинга.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Бойко В.В. Программный комплекс «Экокарта» // Материалы V международной конференции женщин-математиков, «Математика. Экономика»: Тез. док.- Ростов-на-Дону: РГУ, 1997. - С.141-142.

2. Бойко В.В., Шустова B.JI. Информационная система "Экология региона» // Межвузовский сб. «Экология, безопасность и эффективность производства»,- Ростов-на-Дону, 1998. -С.40-41.

3. Базелюк A.A., Бойко В.В., Шустова В.Л. Остроухова В.М. Компьютерная система «Экологическое картирование города» // Экология Экономика, Информатика. - Материалы XXVI школы-семинара, «Мат. моделирование в проблемах рационального природопользования»: Тез. док.- Ростов-на-Дону: РГУ, 1998. - С. 12-14,

4. Бойко В.В., Остроухова В.М., Приваленко В.В., Шустова В.Л. Разработка компьютерной балансовой геохимической модели города // Экология Экономика, Информатика. - Материалы XXVI школы-семинара, «Мат. моделирование в проблемах рационального природопользования»: Тез. док.- Ростов-на-Дону: РГУ, 1998. - С. 28-30.

5. Шустова В.Л., Остроухова В.М., Базелюк A.A., Бойко В.В., Алакозов А.Б, Информационное обеспечение эколого-геохимических исследований на территории города // Ж.: «Известия вузов»: Сев.-Кавк. регион, №3,1998. -С. 90-93.

6. Алакозов A.A., Бойко В.В., Базелюк A.A., Шустова В.Л., Остроухова В.М., Приваленко В.В. Эколото-геохимические исследования окружающей среды на территории Ростова-на-Дону // Экология Экономика, Информатика. - Материалы XXVIII школы-семинара, «Мат. моделирование в проблемах рационального природопользования»: Тез. док.- Ростов-на-Дону: РГУ, 2000. - С. 12-14.

7. Остроухова В.М., Базелюк A.A., Шустова В.Л., Бойко В.В., Алакозов А.Б. Информационное обеспечение эколого-геохимических исследований на территории города // Всесоюзная конференция «Экология города»: Тез. док.- Кировочепецк, 2000. - С.74-77.

8. Алакозов A.A., Еойко В.В., Базелюк A.A., Остроухова В.М., Шустова В.Л., Приваленко В.В Экологическая ситуация в г.Ростове-на-Дону // Конференция «Здоровье города-здоровье человека» (28-30 марта 2001): Тез. док. - Ростов-на-Дону, 2001. - С.41-45.

9. Алакозов A.A., Бойко В.В., Базелюк A.A., Остроухова В.М., Шустова В.Л., Приваленко В.В Эколого-геохимическне исследования окружающей среды на территории г. Ростова-на-Дону // Конференция «Здоровье города-здоровье человека» (28-30 марта 2001): Тез. док. - Ростов-на-Дону, 2001. - С.231-233.

Ю.Шустова B.JI., Бойко В.В., Запорожец В.Ю., Литвиненко А.Н., Салтыкова H.H., Ромоданов . H.A., Луговой В.В. Применение современных информационных технологий для решения природоохранных задач // Экология Экономика, Информатика. - Материалы XXX школы-семинара, «Мат. моделирование в проблемах рационального природопользования»: Тез. док. - Ростов-на-Дону: РГУ. 2002. - С. 40-42.

11.0строухова В.М., Базелюк A.A., Шустова В.Л„ Ромоданов H.A., Алакозов А.Б., Бойко В.В., Приваленко В.В. Сайт «Экология г. Ростова-на-Дону на экране компьютера» // Экология Экономика, Информатика. - Материалы XXX школы-семинара, «Мат. моделирование в проблемах рационального природопользования»: Тез. док. - Ростов-на-Дону: РГУ, 2002. С.52-54.

12.Бойко В.В., Приваленко В.В., Шустова В.Л Балансовая геохимическая модель загрязнения урбанизированной территории // Рукопись деп. в ВИНИТИ 14.07.03, № 1380-В 2003 - 17с.

13.Шустова В.Л., Бойко В.В., Приваленко В.В. Модель загрязнения урбанизированной территории // Ж.: «Известия вузов»: Сев-Кавк. регион, № 6, 2003. - С. 50-52.

14.Бойко В.В., Приваленко В.В., Шустова В.Л Эколого-геохимическая мониторинг урбанизированной территории. Модельный подход (на примере г. Ростова-на-Дону // Изучение зообентоса шельфа. Информационное обеспечение экоснстемных исследований. - Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 2004. - С. 151-163.

15.Бойко В.В. Разработка методов визуализации экологической информации // Экология Экономика, Информатика. - Материалы XXXIII школы-семинара, «Мат. моделировашш в проблемах рационального природопользования»: Тез. док. - Ростов-на-Дону: РГУ, 2005. С. 157-158.

16.Архипова O.E., Бойко В.В., Сладкова Ю.М. Геоинформационное моделирование экологического состояния Ростова-на-Дону // Экология Экономика, Информатика. - Материалы XXXV школы-семинара, «Мат. моделирование в проблемах рационального природопользования»: Тез. док. - Ростов-на-Дону: РГУ, 2007. С.43-46.

В работах [2,3,5,7,10,11] автору принадлежит методика применения методов построение информационных систем для экологических исследований, проводимых на урбанизированной территории.

В работах [6,8,9,16] автору принадлежит разработка и реализация алгоритмов, обеспечивающих проведение эколого-геохимический мониторинг на урбанизированной территории.

В работах [4,12,13,14] автору принадлежит непосредственное участие в формулировке задачи, методики и способа реализации принципов построения балансовой геохимической модели миграции загрязняющих веществ на урбанизированной территории.

Отпечатано в типографии ООО «ВУД». 344010, Ростов-на-Дону, ул. Красноармейская, 157. у Тел.: (863) 2-64-38-77. -

Тираж W экз. П.л. . Заказ № -¿Ау

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ.

1.1. Экологический мониторинг.

1.1.1. Основные понятия экологического мониторинга.

1.1.2 .Классификация мониторинга.

1.1.3. Подходы и концепции в исследовании урбанизированной территории.

1.1.4. Эколого-геохимический мониторинг, проводимый на территории г.Ростова-на-Дону.

1.2. Анализ существующих моделей оценки экологической ситуации в городе.

1.2.1. Типы моделей.

1.2.2. Основное уравнение атмосферной диффузии.

1.2.3. Гауссовская модель атмосферной диффузии.

1.2.4. Модели загрязнения водной среды органиченскими отходами.

1.2.5. Обощенные модели миграции загрязняющих веществ в наземных экосистемах.

1.2.6. Направления и методы прогнозных исследований в экологии.

1.3. Обзор существующих геоинформационных систем оценки состояния городской среды.

1.3.1. Концептуальные основы ГИС «Чистый город».

1.3.2. Моделирование распространения примесей от выбросов промышленных предприятий и автотранспорта в атмосфере г. Липецка.

1.3.3. Моделирование шумового загрязнения города (на основе г.Азова)

1.3.4. ГИС Большого Рейкьявика.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ.

2.1. Миграционная модель распространения загрязняющих веществ на территории города.

2.2. Балансовая геохимическая модель миграции загрязняющих веществ на урбанизированной территории.

2.2.1. Принципы составления ландшафтно-геохимической основы для компьютерной карты города.

2.2.2. Схема выделения элементарных ландшафтов.

2.2.3 Основные формулы, применяемые при работе с балансовой геохимической моделью миграции загрязняющих веществ.

2.3. Модель оценки качества окружающей среды.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3 ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС «СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ УРБАНИЗИРОВАННОЙ ТЕРРИТОРИИ».

3.1 Цели и задачи создания программного комплекса «Состояние окружающей среды урбанизированной территории».

3.2 Структура программного комплекса.

3.3 Структура и назначение базы данных.

3.4 Информационно-аналитическая система.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4 ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА «СОСТОЯНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Г. РОСТОВА-НА-ДОНУ».

4.1 Технология создания геоинформационных систем.

4.2 Обзор существующих программных продуктов для создания геоинформационных систем.

4.2.1 Программный комплекс Maplnfo.

4.2.2 Программный комплекс ArcGIS.

4.2.3 Программный комплекс GeoMedia Professional.

4.3.1 Методы пространственного анализа в ArcGIS (модуль Spatial Analyst).

4.3.2 Методы пространственного анализа процессов загрязнения.

4.4 ГИС комплексной оценки состояния урбанизированной территории

4.4.1 Структура системы.

4.4.2 Пользовательский интерфейс.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

Актуальность темы. Развитие урбанизированных территорий требует все более интенсивного потребления природных ресурсы с использованием возрастающих по своей мощи технических средств. Завоевывая природу, человек в значительной мере подорвал естественные основы собственной жизнедеятельности, нарушил взаимодействие между жизненно важными средами обитания, такими как атмосфера, литосфера, гидросфера, пищевые цепи. В исследовании степени загрязнения этих сфер важное место занимает изучение и детальная оценка экологической ситуации в регионе, городе, сельской местности. Важность ее использования трудно переоценить при проведении мониторинга городской территории, проектировании рекреационных зон, детских дошкольных учреждений, спортивных комплексов и т.д. Городская среда предстает как целостность, включающая природную основу, «техногенный покров» и людскую популяцию. В этом отношении город должен рассматриваться с различных позиций - естественнонаучных, градостроительных, социально-экономических, демографических, медицинских, экологических и многих других.

В настоящее время актуальна возможность разработки различных моделей городской среды, каждая из которых отражает специфический аспект этой среды в объектном и предметном, временном и пространственном разрезах. При этом они тесно взаимосвязаны между собой, что особенно существенно при комплексном подходе к оценке структуры и состояния городской системы и создания соответствующих географических информационных систем (ГИС). Использование ГИС дает возможность проведения быстрого анализа существующего положения на урбанизированной территории, построения различных экологических карт, а также моделирования возможных сценариев развития экологической обстановки на территории города, например, на основе перспективного плана развития.

Применение современных компьютерных средств и технологий во многом облегчает эту задачу. Многочисленные данные, накопленные в результате проводимых исследований в течение целого ряда лет в памяти компьютера, становятся более доступными для исследователей

Целью данной диссертационной работы является создание эффективного инструмента информационного обеспечения и поддержки управленческих решений по регулированию экологической обстановки в городе.

Для достижения поставленной цели было определены следующие задачи исследования:

1. Провести анализ существующих методов оценивания экологической ситуации на урбанизированной территории.

2. Разработать и реализовать информационно-аналитическую систему для обеспечения хранения и обработки имеющейся информации об эколого-геохимическом мониторинге г. Ростова-на-Дону

3. Разработать и реализовать балансовую геохимическую модель миграции загрязняющих веществ на урбанизированной территории.

4. На фактическом материале мониторинга г. Ростова-на-Дону опробовать модель оценки экологической ситуации на урбанизированной территории.

5. Используя инструментарий геоинформационной системы ArcGis:

- разработать инструментарий автоматического построения различных карт, для оперативного оценивания эколого-геохимического состояния рассматриваемой урбанизированной территории;

- провести геоинформационное моделирование процессов загрязнения городской среды и комплексный анализ экологического состояния г. Ростова-на-Дону.

Материалы и методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, математической статистики, методы объектно-ориентированного программирования, а также принципы геомоделирования пространственно распределенных объектов. В качестве фактических данных были использованы материалы, полученные в результате исследований, проводимых Комитетом по охране окружающей среды в г. Ростове-на-Дону.

Научная новизна. Анализ данных, полученных в результате проведения эколого-геохимического мониторинга, требует от специалистов, их использующих, как знание математических методов, так и основных положений экогеохимии. Без этого значительно усложняется задача оперативной оценки состояния окружающей среды. Разработанный в работе инструментарий позволяет:

- осуществлять комплексную оценку состояния выбранной городской территории;

- использовать данные, полученные в результате расчета по модели, входящей в состав комплекса, для построения различных экологических карт, в том числе карты экологической комфортности проживания;

- получить оптимально расположенную сеть точек отбора проб эколого-геохимического мониторинга.

Универсальность разработанного программного комплекса позволяет быстро его адаптировать для исследования экологического состояния любой урбанизированной территории.

Практическая значимость. Результаты данной диссертационной работы могут быть использованы:

- в природоохранных организациях; занимающихся контролем и оценкой качества природной среды;

- в земельном комитете и центре приватизации для получения экономической оценки земельных территорий и жилого фонда с учетом экологических требований;

- для подготовки специалистов в области природоохранной деятельности.

Разработанный программный комплекс представляет интерес для пользователей, которым знакома возможность моделирования, но они не могут использовать модели, не имея специальных навыков.

Достоверность научных положений и выводов обусловлена использованием математических методов, реальных данных, применением методов оценки достоверности данных, согласованием данных, полученных в результате расчетов, с натурными данными и результатами, полученными другими авторами.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на V международной конференции женщин-математиков «Математика. Экономика» (г. Ростов-на-Дону, 1997), межвузовской научно-технической конференции «Экологи, безопасность и эффективность производства» (г. Ростов-на-Дону, 1998), Всероссийской школе-семинаре «Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования» (г. Ростов-на-Дону, 1998, 2000, 2002, 2005, 2007), Всесоюзной конференции «Экология города» (г. Кировочепецк, 2000), конференции «Здоровье города - здоровье человека» (г. Ростов-на-Дону, 2001).

Результаты диссертационной работы использованы и внедрены в Комитете по охране окружающей среды г. Ростова-на-Дону.

Публикации. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 16 научных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Разработана математическая модель для оценки и прогнозирования загрязнения ландшафтов урбанизированной территории тяжелыми металлами.

2. Разработан и реализован программный комплекс «Состояние окружающей среды урбанизированной территории», предназначенный для обеспечения выполнения основных задач эколого-геохимического мониторинга городской территории

3. Создана геоинформационная среда «Состояние окружающей среды в г. Ростове-на-Дону».

4. Проведена оценка современного уровня загрязнения г. Ростова-на-Дону по результатам геохимического мониторинга.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ухудшение состояния природной среды и обеспечение экологической безопасности требуют создания визуального образа новой экологической реальности. Этой задаче наиболее соответствуют методы экологического мониторинга, адекватно отражающие экологическую обстановку как мира, так и отдельных стран и локальных регионов.

Постоянный экологический мониторинг позволяет объективно оценивать влияние различных факторов на экологическое загрязнение среды; дает возможность прогнозировать возникновение опасной ситуации и обнаружить ее в самом начале развития событий, что, в свою очередь, позволяет вовремя принять правильные управленческие решения в производственном процессе и разрешать возникшие нештатные ситуации, сохранить здоровье и жизни людей.

Таким образом, экологический мониторинг представляет собой инструмент экологического регулирования, позволяющий создать информационную базу, необходимую для выполнения задач экологического управления, контроля и пространственного анализа.

Оценка городской среды подразумевает всесторонний анализ воздействия различных факторов (транспорт, выбросы предприятий, шумовая нагрузка) на один из самых главных элементов этой среды - на человека.

Основой геохимических исследований городской среды является оценка распределения тяжелых металлов и некоторых других ингредиентов в природных средах, концентрирующих загрязнения: почвенный, снеговой, растительный покровы, подземные и поверхностные воды.

На основе суммарного показателя загрязнения и с учетом класса опасности каждого рассмотренного элемента разработана и реализована возможность автоматического построения карт оценки степени опасности ассоциаций химических элементов для городской среды

Для моделирования использовались разработанная балансовая геохимическая модель миграции загрязняющих веществ на территории города и методы пространственного анализа ГИС. Методом обратно взвешенных расстояний были построены поверхности распределения загрязняющих веществ на территории г. Ростова-на-Дону.

Оценка степени опасности проведена по классификации, основанной на превышении суммарного показателя концентраций допустимого уровня. Для промышленной зоны суммарный показатель концентраций допустимого уровня может быть рассчитан по классификации, предложенной Сизовым А.П., согласно которой шкала опасности загрязнения менее жесткая [75].

На основе клиент-серверной технологии был создан программный комплекс, состоящий из информационно-аналитической системы, геоинформационной среды, блока расчета данных с использованием балансовой модели миграции загрязняющих веществ и блока моделирование оценки качества окружающей среды

Созданный программный комплекс отвечает всем поставленным задачам.

На базе ArcGIS была создана геоинформационная среда, представляющая систематизированный свод сведений, качественно и количественно характеризующий экологическое состояние городской среды.

Проведенный анализ показал, что наиболее напряженная экологическая ситуация складывается на территории крупных промышленных объектов, участках вдоль железнодорожных магистралей и в районах железнодорожных станций. Ситуация на остальной части территории города в основном может быть оценена как допустимая и умеренно опасная для экологического баланса природной среды.

Разработанная ГИС может быть использована при проектировании территорий и для принятия управляющих решений по охране окружающей среды и рациональному природопользованию, а также служить основой для построения многоуровневых систем мониторинга.

Итогом диссертационной работы явилось создание и добавление в уже существующую структуру мониторинга и прогноза загрязнения экосистемы важного информационного звена в виде программного комплекса, обеспечивающего ввод, обработку, интерпретацию и визуализацию пространственно-координированных данных для их эффективного анализа и решения задач моделирования экологической ситуации.

Результаты данной диссертационной работы могут быть использованы в природоохранных организациях, занимающихся контролем и оценкой качества природной среды; в земельном комитете и центре приватизации для получения экономической оценки земельных территорий и жилого фонда с учетом экологических требований; для подготовки специалистов в области природоохранной деятельности. Разработанный программный комплекс представляет интерес для пользователей, которым знакома возможность моделирования, но они не могут использовать модели, не имея специальных навыков.

1. Christensen W.F. Chemical mass balance analysis of air quality data when unknown pollution sources are present // Atmospheric environment, № 38, 2004, P. 4305-4317.

2. Gibert K., Sa nchez-Marre'M., Rodriguez-Roda I. GESCONDA: An intelligent data analysis system for knowledge discovery and management in environmental databases // Environmental Modeling & Software, № 21, 2006, P. 115-120.

3. Nerrire E., Guegan H. et. Spatial Heterogeneity of personal exposure to airborne metals in French urban areas. // Science of the Total Environment, №373, 2007, P. 49-56.

4. Method for the Calculation in Physical Effect. CPR-14 (Yellow Book) Voorburg, TNO, 1988.

5. Morita T.et al. Use of GMDH for Estimation of Regional Air Quality // Env.Syst.Plan., Design and Contr. Pergamum press, IF AC, 1977. P. 197— 204,381-388.

6. Pokorny J. Database architectures: Current trends and their relationships to environmental data management // Environmental Modelling & Software. №21, 2006, P. 1579-1586.

7. Schimak G. Environmental data management and monitoring system UWEDAT// Environmental Modelling & Software, № 18, 2003, P. 573580.

8. Sharma M., Maheshwari M., Sengupta В., Shukla B.P. Design of a website for dissemination of air quality index in India// Environmental Modelling & Software, № 18,2003, P. 405-411.

9. Triantafyllou A.G., Evagelopoulos V., Zoras S. Design of a web-based information system for ambient environmental data // Journal of Environmental Management, № 80, 2006, P.230-236

10. Yao-Ming Hong, Naichia Yeh, Jen-Yan Chen. The simplified methods ofevaluating detention storage volume for small catchment// Ecological Engineering, № 26, 2006, P 355-364

11. Yuan Yi, Hall K., Oldham C. A preliminary model for predicting heavy metal contaminant loading from an urban cathment // The Science of the Total Environment № 266,2001, P.299-307.

12. Zayed J. Guessous A. etc. Estimation if annual Mn emissions from VVT source in the Canadian environment and the Mn pollution in each province // The Science of the Total Environment. № 312, 2003, P. 147-154/

13. ArcGIS 9 семейство программных продуктов нового поколения. www.dataplus.ru

14. ArcGis 9 Spatial Analyst Руководство пользователя, www.dataplus.ru

15. Алакозов А.А., Бойко В.В., Базелюк А.А., Остроухова В.М., Шустова B.JL, Приваленко В.В Экологическая ситуация в г.Ростове-на-Дону // Конференция «Здоровье города-здоровье человека» (28-30 марта 2001): Тез. док. Ростов-на-Дону, 2001. - С.41-45.

16. Алексеев В.В., Куракина Н.И., Желтов Е.В. Система моделирования распространения загрязняющих веществ и оценки экологической ситуации на базе ГИС // Информационные технологии моделирования и управления, 2005, №5(23), Воронеж, 2005.

17. Алексеенко В.А. Геохимия ландшафта и окружающая среда. М.: Недра. 1990.-142 с.

18. Алексеенко В.А. Экологическая геохимия. М.: Недра. 2000. 647 с.

19. Афанасьев Ю.А., Галкин С.Ф., Кузнецова Н. и др. Мониторинг и методы контроля окружающей среды, М.: МНЭПУ, 2004.- 296 с.

20. Бакланов А.В ArcGIS Schematics в мире моделей // ArcReview, №4 (39), 2006, -www.dataplus.ru.

21. Бахирева JI.B., Киселева Е.А., и др. Геоэкологические исследования на территории Коммуны Грозно (Северная Италия) // Инженерная геология, 1992. № 4. С. 58-69.

22. Беккер А.А., Резниченко Т.И. Изучение пространственной и временной структуры загрязнения атмосферного воздуха в городе // Урбоэкология. М.: Наука, 1990. С.207-217.

23. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирования загрязнения атмосферы. JL: Гидрометеоиздат, 1985, 96 с.

24. Блануца В.И. Геоэкологические исследования крупного города: подходы, понятийный аппарат, принципы //География и природные ресурсы, 1990, № 1. С.27-36.

25. Бойден С. Комплексные экологические исследования человеческих поселений.//Импакт. 1986. №3.

26. Бойко В.В., Приваленко В.В., Шустова B.JI. Балансовая геохимическая модель загрязнения урбанизированной территории. Деп. В ВИНИТИ № 1380-В 2003 14.07.03.- 17 с.

27. Бойко В.В., Шустова В.Л., Приваленко В.В. Модель загрязнения урбанизированной территории // Ж.: «Известия вузов»: Сев-Кавк. регион, №6, 2003. С. 50-52.

28. Васмут А.С., Магнутова Л.А., Семенов В.Ф. Об использовании компьютерных технологий в экологическом картографировании // Геодезия и картография. 1992, №9-10. С.51.

29. Вернадский В.И. Очерки геохимии. М.: Наука, 1983. 137 с.

30. Геоинформационные технологии для создания и использования интегральных карт оценки состояния компонентов природной среды. -www.gisa.ru/intercarto2000.html.

31. ГИС Большого Рейкьявика // ArcReview, №2 (33), 2005, -www.dataplus.ru.

32. ГИС и охрана окружающей среды. http://www.dataplus.ru/Industries/13Ecolog/gisecol.htm

33. ГИС комплексной оценки состояния окружающей природной среды // ArcReview, №1 (40), 2007,-www.dataplus.ru.

34. Горстко А.Б., Сурков Ф.А. Математика и проблемы сохранения природы. М.: Знание, 1975, 64 с.

35. Дэвис Дж. С. Статистисческий анализ данных в геологии / Под ред. Родионова Д.А., в 2 кн. -М.: Недра, 1990,-319 с.

36. Жуков В.Т., Новаковский Б. А. Научно-методические основы компьютерного геоэкологического картографирования // Геоэкологическое картографирование. Тез. докл. Всеросс. науч.-практ. конф. Москва, 24-27 февраля. 1998. С. 134-136.

37. Жуков В.Т., Новаковский Б. А., Сыроватская М.В. Способ обработки исходных материалов для создания многокомпонентных эколого-геохимических карт // Экология и промышленность России. 1997, декабрь. С.41-45.

38. Жуков В.Т., Новаковский Б.А., Чумаченко А.Н. Компьютерное геоэкологическое картографирование М.; Научный мир, 1999,189 с.

39. Заиканов В.Г., Минакова Т.Б. Методические основы геоэкологической оценки урбанизированных территорий //Геоэкология. Инженерная геология, Гидрология. Геокриология. 1995. № 5. С.63-70.

40. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды: М.: Гидрометеоиздат, 1979. 375 с.

41. Касимов Н. С., Перельман А. И. О геохимии почв // Почвоведение. 1992.№2. С. 9-26.

42. Клименко Е.Т. Гауссовская математическая модель рассеяния вредных веществ в атмосфере. М.: ООП. ГАНГ., 1998. 27с.

43. Ковин Р.В. Алгоритмическое и программное обеспечение геоинформационной системы для анализа двумерных геополей. Автореферат Дисс. на соискание уч. ст. к.т.н., Томск, 2004.

44. Концептуальные основы ГИС "Чистый город" // ArcReview, №1 (40), 2007,- www.dataplus.ru.

45. Кокорева JI.B., Малашинин И.И. Проектирование банков данных. -Москва, Наука, гл. редакция физико-математической литературы, 1984.-212 с.

46. Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. М.: Химия, 1996. -308 с.

47. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1982. 320 с.

48. Миронов O.K. Оптимальные балльные оценки для составления синтетических карт // Геоэкология. Инженерная геология, Гидрология. Геокриология. 1999. № 3. С.203-210.

49. Моделирование распространения примесей от выбросов промышленных предприятий и автотранспорта в атмосфере г. Липецка // ArcReview, №4 (31) 2004,-www. dataplus.ru.

50. Моделирование шумового загрязнения города // ArcReview, №3 (38) 2006, -www.dataplus.ru.

51. Москаленко В.А., Архипова О.Е. Системный подход к формированию базы данных моделей городских систем // Разработка и применение средств вычислительной техники. Таганрог, 1986 С. 84-86

52. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий, ОНД-86. М.: Гидрометеоиздат, 1987.-93 с

53. Методические рекомендации по оценке загрязненности городских почв и снежного покрова тяжелыми металлами. М., 1999. - 27 с.

54. Методические указания по прогнозированию загрязнения воздуха в городах. Л.: Гидрометеоиздат, 1979.

55. Наумов Н.А. Системы управления базами данных и знаний. -Москва, Финансы и статистика, 1991, 242 с.

56. О GeoMedia Professional. http://www.intergraph.ru.

57. Остроухова В.М., Базелюк А.А., Бойко В.В. и др. Информационное обеспечение эколого-геохимических исследований на территории города // Всесоюзная конференция «Экология города»: Тез. док.-Кировочепецк, 2000. С.74-77.

58. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды. Учебное пособие для инженера-эколога // Под ред. Порядина А.Ф., А.Д. Хованского. М.: НУМЦ Минприроды России, Издательский Дом1. Прибой», 1996.- 350 с.

59. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975. 120 с.

60. Полынов Б.Б. Географические работы. М.: Географгиз, 1952.

61. Приваленко В.В. Геохимическая оценка экологической ситуации вг. Ростове-на-Дону // МГП «Геоинформ», Ростов-на-Дону, 1993. 167 с.

62. Приваленко В.В. Техногенная геохимия и биохимия городов Нижнего Дона. Дисс. На соискание уч. степени д.б.н. -М., 1995.

63. Приваленко В.В., Безуглова О.С. Экологические проблемы антропогенных ландшафтов Ростовской области. Том 1. Экология города Ростова-на-Дону //Изд. СКНЦ ВШ, Ростов-на-Дону, 2003.290 с.

64. Приваленко В.В., Домбровский Ю.В., Остроухова В.М. и др. Эколого-геохимические исследования городов Нижнего Дона. Ростов н/Д., 1993, 268 с.

65. Ревич Б.А. Сает Ю.Е. Эколого-геохимическая оценка окружающей среды промышленных городов // Урбоэкология. М.: Наука,.1990. С.186-197.

66. Родзин В.И., Семенцов Г.В. Основы экологического мониторинга./Под ред. проф. Малышева Н.Г. Таганрог, 1988,260 с.

67. Рященко Т.Г., Мамонтова JI.M., Панова Г.П. м др. Геологические и экологические прогнозы. -Новосибирск, Наука, 1984, 215 с.

68. Сает Ю.Е. и др. Геохимия окружающей среды. М., 1990, - 335 с.

69. Сатаев Б.О. Совершенствование методов оценки загрязнения атмосферы с применением математического моделирования. Автореферат Дисс. на соискание уч. ст. к.т.н, Республика Казахстан, Алматы, 2007.

70. Сизов А. П. Мониторинг и охрана городских земель. Методические указания. М., 1997.- 24 с.

71. Татаринов Виктор Николаевич Оценка загрязнения окружающей среды в районе города Карабаша // ArcReview, №1 (36) 2006, -http://www.dataplus.ru/Arcrev/Number36/17karabash.htrnl

72. Титаева Н.А., Сафронова Н.С., и др. Геохимические исследования загрязнения почвенного покрова выбросами Рязанской тепловой электростанции // Геоэкология. Инженерная геология, Гидрология. Геокриология. 1999., № 3, С.203-210.

73. Устинова И.И. Экологические характеристики в градостроительном моделировании // Пути уменьшения антропогенного воздействия на природные курортные ресурсы. Одесса, 1999, С.21.

74. Федеральный закон Российской Федерации от 10 января 2002 г.№ 7ФЗ «Об охране окружающей среды. Опубликовано в «Российской газете» от 12 января 2001 г., № 6 (2874).

75. Хват В. М. Анализ антропогенного воздействия на формирование поверхностного стока. М.: ВНИИВО, 1989.

76. Холодков В.В., Радионов Г.П., Рудов А.И., Кувшинников Г.А, Купецкая Т.А. ГИС: реальный инструмент для управления городом // ArcReview, №1 (40), 2007, -http://www.dataplus.ru/Arcrev/Number18/3City.asp

77. Черкашина И.Ф. Состояние ландшафтов в рекреационной зоне Ростова // Геохимические аспекты хозяйствования, здоровья и отдыха, 1993,-С. 88-89.

78. Шустова B.JI., Остроухова В.М., Бойко В.В. и др. Информационное обеспечение эколого-геохимических исследований на территории города // Изв. Вузов. Сев.-Кавк. регион Естественные науки. 1998. №3,-С.90-93.

79. Экогеохимия городских ландшафтов. /Под ред. Касимова Н.С.М.: Изд. Моск. ун-та, 1995, 336 с.

80. Экологический мониторинг: шаг за шагом // Е.В. Веницианов и др.,Под ред. Е.А. Заика. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2003. —252 с.

81. Эколого-геохимическая оценка городов различных регионов страны: Сб. науч. ст. // Ин-т минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов. -М.: ИМГРЭ, 1991. 124 с.

82. Яницкий О.Н. Экология города. Зарубежные междисциплинарные концепции. М.: Наука, 1984.

83. Яценко Р.И. Опыт построение карты техногенного загрязнения территории вольфрамово-молибденового комбината (Юго-западное Забайкалье).// Геоэкология. 1999. №1, С.26-33.