Географические информационные системы

Для обработки экомоииторинговых данных используются методы вычислительной и математической биологии (в том числе и математическое моделирование), а также широкий спектр информационных технологий, к которым относятся и географические информационные системы (ГИС), предназначенные для сбора, хранения, обработки и визуализации пространственно-координированных данных, т. е. данных, имеющих определенную территориальную привязку. Геоинформационные системы являются отражением общей тенденции привязки экологических данных к пространственным объектам. Как считают некоторые специалисты, дальнейшая интеграция ГИС и экологического мониторинга приведет к созданию мощных экологических информационных систем (ЭИС) с плотной пространственной привязкой.

Принципиальной особенностью геоинформационных систем, адаптированных для анализа данных, собранных системными методами, является то, что они позволяют не только оптимизировать хранение и обработку результатов исследований, но и существенно повысить информационную и научную значимость первичных данных. Это достигается за счет того, что результаты полевых наблюдений, собранные порой без учета взаимодействия различных компонентов экосистемы, организуются и анализируются в самой геоинформационной системе определенным образом, позволяющим выявлять структуру ценотических связей организмов в экосистеме.

Информационные системы, с помощью которых можно эффективно накапливать и обрабатывать результаты экосистемных исследований, помимо базы данных должны включать:

• 1) компьютерные карты с послойным разбиением изображений;
• 2) программы статистической и более сложной математической обработки данных;
• 3) систему построения прогностических моделей развития экосистем.

Компьютерные карты с послойным разбиением изображений должны отображать особенности геологической и тектонической истории данного района, его геоморфологию, структуру почвенного и растительного покрова, видовой состав, численность и распределение животных. В качестве основы для создания электронных карт используются результаты геологических, почвенных, ботанических и геоботанических, а также зоологических исследований, проводившихся в заповеднике и на сопредельных территориях. В дальнейшем необходимо проведение полевых исследований для уточнения легенды карт, определения взаимосвязи между различными компонентами природной среды, включение в легенды карт ключевых параметров, определяющих структуру и функционирование экосистем заповедника. Уточнение и детализация карт проводится по мере накопления фактических данных по различным компонентам неживой и живой природы.

Необходимо провести поиск имеющихся или создать собственные базы данных и программы математического анализа результатов исследований, обеспечивающих проведение сложных статистических расчетов и определение показателей, характеризующих структуру и функционирование экосистем заповедника (например, программы «Статистика», «Биодив»).

Количественная графическая модель, характеризующая структуру биоценотических связей организмов в экосистемах заповедника. Уточнение и детализация модели проводится по мере накопления данных о взаимосвязи различных элементов природных сообществ. Программа должна обеспечивать возможность прогностического моделирования процессов и явлений, происходящих в экосистемах заповедника, и сравнительного анализа данных, полученных в других сообществах.

Принципы организации ГИС позволяют в определенной мере выявлять структуру природных сообществ на основе разрозненных данных, но разным компонентам экосистем. Однако для эффективного изучения экосистемных связей и разработки адекватных методов сбора, хранения и обработки информации с помощью компьютерных программ необходимо использовать описанные выше системные методы сбора первичных данных. Постепенное накопление данных по различным компонентам экосистем заповедников позволит лучше понять структуру и функционирование природных сообществ, выявить ключевые ценотические связи организмов, разработать научно обоснованные методы охраны и управления природными ресурсами.

Таким образом, основные этапы системного исследования включают сбор данных по определенной схеме, предполагающей выявление иерархических биоценотических связей, фиксирование этих данных в табличной или другой заданной форме, создание на их основе компьютерной базы данных и их дальнейшее использование для построения электронных карт и разработки прогностических моделей.