Геоинформационные системы в управлении природопользованием

Информационное обеспечение является неотъемлемой частью процесса управления. Этот элемент следует определить как особо важный и необходимый аспект принятия решений в сложных организационно-экономических системах.

Информационное обеспечение управления природопользованием — это совокупность информации, главным образом о природных ресурсах, природных условиях, а также о деятельности природопользователей.

Обеспечение информацией, необходимой для принятия управленческого решения предваряет применение тех или иных методов. Информационное обеспечение должно создаваться в соответствии с требованиями и запросами систем управления природопользованием.

В области природопользования и реализации экологических прав действуют как общие (вытекающие из законодательства об информации, о государственной тайне и т. п.), так и специфические (природоохранные, природоресурсные) информационные требования. В целом они отражают направленность российского законодательства на создание демократического правового государства, гражданского общества, на открытость и гласность общественных процессов, создание конкурентных и антимонополистических отношений, на формирование благоприятных природных условий жизни населения.

Информация о природных ресурсах сосредоточена в отраслевых кадастрах, а также в комплексном территориальном кадастре природных ресурсов (КТКПР), в который введены экологические регламентации и ограничения. Именно КТКПР является базой территориально-отраслевого управления природопользованием. В перспективе необходимо создание единой системы кадастрового учета, которая включала бы кадастр недвижимости, отраслевые кадастры природных ресурсов и КТКПР.

Информацию о деятельности природопользователей обеспечивает процедура оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС).

ОВОС — это процесс, при котором его инициатор (любая общественная, частная или государственная организация), компетентные власти и общественность рассматривают и изучают возможные воздействия предлагаемых проектов на окружающую среду. Он заканчивается решением властей по лицензированию данной деятельности.

Основным содержанием этого процесса является всесторонний учет экологических интересов при принятии решений по конкретному проекту, который может подразумевать как новую деятельность, так и изменение уже существующей. ОВОС должна сочетаться с техническими, экономическими, социально-политическими оценками. Цели ОВОС таковы:

• • определение возможности и масштаба потенциальной угрозы окружающей среде в результате планируемой деятельности;
• • сравнение проекта с альтернативными, включая «нулевую альтернативу» — сохранение существующего положения;
• • выявление возможных контрмер по уменьшению вероятного ущерба в результате реализации предлагаемого проекта.

ОВОС рассматривает влияние предполагаемой деятельности:

• — на качество вод, воздуха, почвенного покрова;
• — радиационную безопасность;
• — здоровье людей;
• — экосистемы и отдельные виды растений и животных;
• — здания и памятники, являющиеся частью культурного наследия.

В первую очередь проведение ОВОС относится к крупномасштабным объектам (добывающие предприятия, нефтепереработка, энергетические установки, АЭС, хранение и переработка радиоактивных отходов, военные объекты, металлургические и химические предприятия, транспортные объекты, мусороперерабатывающие установки, полигоны для бытовых и производственных отходов). Однако в настоящее время наблюдается тенденция к расширению спектра подлежащих ОВОС проектов и программ.

Получение объективной информации о состоянии окружающей природной среды и характере антропогенного воздействия на нее требует создания системы наблюдения и контроля за состоянием окружающей среды — организации системы мониторинга окружающей среды.

Мониторингом окружающей среды называют регулярные, выполняемые по заданной программе наблюдения и контроль за состоянием природных сред, природных ресурсов, позволяющие оценить их состояние, а также характеризовать происходящие в них процессы под влиянием антропогенной деятельности.

В систему мониторинга входят следующие основные процедуры:

• — выделение (определение) объекта наблюдения;
• — обследование выделенного объекта наблюдения;
• — составление информационной модели для объекта наблюдения;
• — планирование мероприятий, измерений;
• — оценка состояния объекта наблюдения и идентификация его информационной модели;
• — прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения;
• — представление информации в удобной для использования форме и доведение ее до потребителя.

Система мониторинга природных сред включает в себя следующие наблюдения:

• — экологического качества воздушной среды;
• — экологического состояния поверхностных вод и водных экосистем;
• — экологического состояния геологической среды и наземных экосистем.

Наблюдения в рамках этого вида мониторинга проводятся без учета конкретных источников воздействия.

Мониторинг состояния природных ресурсов включает наблюдение и контроль за состоянием:

• — атмосферного воздуха;
• — водных ресурсов;
• — минерально-сырьевых ресурсов;
• — биологических ресурсов.

Результаты мониторинга основных видов природных ресурсов включают в содержание отраслевых кадастров.

По содержанию различают следующие виды мониторинга:

• • биосферный (глобальный) — слежение за общемировыми процессами и явлениями в биосфере Земли и предупреждение о возникающих экстремальных ситуациях;
• • санитарно-токсикологический — слежение и контроль за показателями качества окружающей человека среды, соблюдение которых обеспечивает для него условия существования, благоприятные для жизни и безопасные для здоровья;
• • импактный — слежение за природными процессами и явлениями, а также за их изменениями под влиянием антропогенных факторов в особо опасных для состояния природной среды зонах и точках;
• • базовый (фоновый) — слежение за общебиосферными, в основном природными, явлениями без наложения на них региональных антропогенных воздействий;
• • биологический — слежение за биологическими объектами, мониторинг с помощью биоиндикаторов (на базе биосферных заповедников);
• • экологический.

Рассмотрим более подробно содержание данного вида мониторинга.

Под экологическим мониторингом следует понимать организованный мониторинг окружающей среды, при котором:

• — обеспечивается постоянная оценка экологических условий среды обитания человека и биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т. д.);
• — производится оценка состояния и функциональной ценности экосистем;
• — создаются условия для определения корректирующих действий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий жизни не достигаются.

Основная цель экологического мониторинга состоит в обеспечении системы управления экологической безопасностью своевременной и достоверной информацией.

Помимо основной цели, экологический мониторинг может быть ориентирован на достижение специальных программных целей, связанных с обеспечением необходимой информацией организационных мер по выполнению конкретных проектов, международных соглашений и государств в области охраны окружающей среды.

Основные задачи экологического мониторинга:

• — наблюдение за источниками антропогенного воздействия;
• — наблюдение за факторами антропогенного воздействия;
• — наблюдение за состоянием природной среды и происходящими в ней процессами под влиянием факторов антропогенного воздействия;
• — оценка фактического состояния природной среды;
• — прогноз динамики природной среды под влиянием факторов антропогенного воздействия, оценка прогнозируемого состояния природной среды.

При разработке проекта экологического мониторинга необходима следующая информация:

• — источники поступления загрязняющих веществ в окружающую природную среду (выбросы загрязняющих веществ в атмосферу промышленными, энергетическими, транспортными и другими объектами);
• — сбросы сточных вод в водные объекты, поверхностные смывы загрязняющих веществ;
• — внесение на земную поверхность и (или) в почву загрязняющих и биогенных веществ вместе с удобрениями и ядохимикатами при сельскохозяйственной деятельности;
• — места захоронения и складирования промышленных и коммунальных отходов;
• — техногенные аварии, приводящие к выбросу опасных веществ или разливу жидких загрязняющих веществ и т. д.;
• — данные о состоянии антропогенных источников эмиссии (мощность, место расположения, условия поступления эмиссии в окружающую среду);
• — переносы загрязняющих веществ (процессы атмосферного переноса, переноса и миграции в водной среде);
• — процессы ландшафтно-геохимического перераспределения веществ — миграция загрязняющих веществ.

Требование полноты и регулярности данных, получаемых на основе наблюдений, а также специфика целей и характер желаемых результатов свидетельствуют о необходимости организации мониторинга окружающей среды на различных уровнях:

• — локальном (промышленный объект, город, район);
• — региональном (область, край, республика);
• — национальном (в границах государства);
• — глобальном (мировом).

Характер и механизм обобщения информации об экологической обстановке при ее движении по иерархическим уровням системы экологического мониторинга определяются с помощью информационного портрета экологической обстановки. Он представляет собой совокупность графически представленных данных, характеризующих экологическую обстановку на определенной территории.

На локальном уровне в эколого-информационном портрете должны присутствовать все источники эмиссий (вентиляционные трубы промышленных предприятий, все места выпусков сточных вод и т. д.). На региональном уровне близко расположенные источники воздействия «сливаются» в один групповой источник. На национальном уровне происходит еще большее обобщение информации. Источники воздействия образуют промышленные узлы, ареалы, районы.

С целью получения необходимой информации система мониторинга окружающей среды должна опираться на использование существующих средств наблюдения:

Во-первых, это сеть пунктов режимных наблюдений комплексного характера. Во-вторых, это система аппаратуры для дистанционного наблюдения.

С учетом средств наблюдения различают мониторинг непосредственный и дистанционный.

В России для обеспечения информацией систем управления создана Единая республиканская система (ЕРС) наблюдения и контроля за состоянием природной среды, которая включает:

• • систему государственного контроля;
• • сеть государственного мониторинга природных ресурсов и загрязнения природной среды (в том числе радиационного);
• • ведомственные системы контроля выбросов и сбросов загрязняющих веществ в природную среду;
• • систему оперативного обнаружения, анализа и прогноза последствий чрезвычайных ситуаций, связанных с аварийным загрязнением природной среды.

Переход от изготовления отдельных технических средств к конструированию технических систем, усложнение связей в руководстве экономикой порождают возможность огромных материальных потерь при непродуманном планировании производства. Обостряется огромной важности проблема охраны окружающей среды. Все это делает применение системного подхода жизненно необходимым, а благодаря развитию вычислительной техники становится практически осуществимой задача учета всех основных факторов исследуемой проблемы в их динамике. Конечно, при условии построения адекватных моделей и программ.

В самом общем виде ГИС можно определить как систему сбора, обработки, графического представления (визуализации), анализа пространственно распределенных данных. Любая правильная ГИС — это открытая система, включающая:

• • набор данных о каких-либо пространственных объектах;
• • инструкции по получению этих данных;
• • инструменты для их обработки;
• • инструменты для преобразования их в изображение;
• • хорошо организованные правила получения нужной информации из всей этой системы.

Именно потому, что ГИС имеет дело с пространственными данными, которые можно представить в картографическом виде, ее главные составные части — это взаимосвязанные исходные сведения (данные или документы), их графическое представление (картинка, карта, график и т. д.) и способы или методы перехода от одного к другому.

Формирование философии ГИС-систем началось с появления первых рисунков — карт. Следующим этапом стало накопление аналитической и фактической информации в виде карт, записей, наблюдений, фотографий, аналитических данных, данных замеров и пр. Синтез полученных материалов можно представить в виде бумажной ГИС-карты с пояснительной запиской, полевыми материалами и первичными отчетами об исходных данных. К этому необходимо добавить специализированную энциклопедию (словарь), где объясняется значение каждого термина и приводятся сведения о характеристиках используемых для составления карты объектов, плюс методики обработки данных .тля конкретных практических или исследовательских целей и инструкции по составлению самой карты. Совокупность всей информации должна быть снабжена системой ссылок на необходимую информацию и алгоритмом доступа к этой информации. Однако современная формализованная идеология ГИС реализуется только через многочисленные пакеты программ для их создания. В настоящее время под ГИСами понимаются исключительно электронные (компьютерные) системы, которые оторвались от своей бумажно-наблюдательной основы и превратились в совершенно самостоятельную и независимую технологию.

ГИС-системы позволяют сравнивать карты разного содержания одного региона и выявлять соотношения между свойствами показанных на картах объектов как в качественной, так и в количественной форме. В ГИС-системах можно получать синтезированные документы, основанные на расчете и корреляции пространственных распределений свойств откартированных объектов.

Таким образом, пользовательская ГИС для какой-то территории или пространственного объекта — это визуализированная база данных первичных наблюдений и в тоже время документированное графическое изображение.

По мере расширения и углубления природоохранных мероприятий одной из основных сфер применения ГИС становится постоянное отслеживание последствий управленческих решений, принимаемых на локальном и региональном уровнях. Источниками обновляемой информации могут быть результаты наземных съемок или дистанционных наблюдений. В ходе экологического наблюдения (мониторинга) осуществляют сбор и совместную обработку данных, относящихся к различным природным средам, моделирование и анализ экологических процессов и тенденций их развития, а также использование данных при принятии решений по управлению качеством окружающей среды.

Результат экологического исследования, как правило, представляет оперативные данные трех типов: констатирующие (измеренные параметры состояния экологической обстановки в момент обследования), оценочные (результаты обработки измерений и получение на этой основе оценок экологической ситуации), прогнозные (прогнозирующие развитие обстановки на заданный период времени). Совокупность всех трех перечисленных типов данных и составляет основу экологического мониторинга1.

Создание полноценных информационных систем — постоянный процесс, который требует значительных усилий и средств и базируется на возможностях федерального, региональных и муниципальных бюджетов. Кроме того, необходимо наличие или время на создание соответствующих институтов — исполнительных органов и организаций. Вместе с тем федеральные законы уже в настоящее время содержат информационные требования к физическим и юридическим лицам, к органам исполнительной власти, предусматривают соответствующие права и обязанности.