Программный комплекс ZONE - интеллектуальная геоинформационная система для управления качеством атмосферы города. |
||
Автор: А.С. Гаврилов, д.ф.м.н., профессор; Российский государственный гидрометеорологический институт |
||
|
||
И
вскоре Все-Все-Все пришли Современный город оказывает сложное, часто негативное, воздействие на жителей. Для него характерны такие ⌠издержки цивилизации■, как загрязнение воздуха, воды, почвы, наличие шума. Если это воздействие не удается убрать совсем, то приходится искать пути его снижения. Для того, чтобы у муниципальных властей появился для этих целей ⌠рычаг управления■, прежде всего необходима достоверная информация. Она не только должна отвечать на традиционные вопросы ⌠что?■, ⌠где?■ и ⌠когда?■, но также и на ⌠кто виноват?■ и ⌠что делать?■. Ответить на последние вопросы невозможно без привлечения всего арсенала современных знаний об особенностях функционирования такого феномена, как промышленный город. Задача разработчиков состоит при этом в такой ⌠информационной■ упаковке этих знаний, чтобы сделать их доступными максимально широкому кругу пользователей. Говоря о таком важном направлении, как управление качеством атмосферы, следует отметить кардинальное отличие исследуемых здесь пространственных полей от тех, которые обычно рассматриваются с применением ГИС - они чрезвычайно изменчивы во времени. Их изучение - основное содержание такой науки как метеорология, имеющей в силу отмеченной специфики свои особые методы исследования, отличные, например, от тех, которые применяются в географии, геологии и смежных дисциплинах, оказавших в свое время громадное влияние на формирование современной концепции геоинформационных систем. Если при исследовании сравнительно медленно протекающих процессов (например при изучении загрязнения почвы) допустимо построение пространственного поля (скажем, путем интерполяции) на основе асинхронных данных наблюдений, с разнесением их во времени на сутки и даже месяцы, то при проведении подобного анализа применительно к атмосфере требуются практически синхронные измерения. Аналогичная проблема в природоохранной практике возникает при создании систем мониторинга атмосферы. Трудность в том, что размеры пятен загрязнения за счет выбросов антропогенных источников составляют десятки и сотни метров, а среднее расстояние между постами наблюдения в большинстве случаев превышает километр (из-за чисто экономических причин). Выход может быть найден в привлечении математических моделей для расчета полей загрязнения на основе известных данных о выбросах источников примеси (так называемой ⌠инвентаризации выбросов■). Основное требование к подобной гибридной информационной системе - возможность интегрировать разнородные и асинхронные данные наблюдений, дополняя их, при необходимости, результатами расчетов. Этого можно достичь путем использования этих данных не столько для воспроизведения текущих полей концентрации, сколько для уточнения с их помощью сведений о выбросах отдельных источников (путем решения обратной задачи). |
Требования к математическим моделям здесь оказываются крайне высокими. Дело в том, что большинство источников антропогенного загрязнения городов сосредоточено в непосредственной близости к поверхности (в слое до 100 м). По этой причине главными факторами, влияющими на перенос и рассеяние примеси, оказываются неоднородности ландшафта (застройка, рельеф, температура поверхности). Степень влияния такова, что значения концентрации в зависимости от того, учитываются эти эффекты или нет, могут меняться на порядки величины. Это означает, что для их описания должны привлекаться достаточно физически-содержательные численные модели атмосферы, основанные на полных трехмерных уравнениях гидротермодинамики. Применение подобных моделей расширяет, между тем, объем дополнительной информации, которая при этом должна включать:
Столь значительное расширение информационного базиса и необходимость резервирования ресурсов для вычислений с применением моделей, диктуют свои, уникальные требования к информационной оболочке, так что в результате ее оказывается проще специально разработать, чем использовать стандартную ГИС. Именно такой геоинформационной системой и является программный комплекс ZONE, разработанный фирмой ⌠ЛенЭкоСофт■ (Санкт-Петербург). Назначение этого программного продукта - обеспечить полную информационную поддержку принятия решений в области управления качеством атмосферы городов и промышленных зон. В его основу положены три базовых модуля: Z/DATA, Z/CALC, Z/ANALITIC, образующих единый информационный комплекс, легко адаптируемый как к системе городского мониторинга, так и к развернутой в городе муниципальной ГИС. Отсутствие того и другого не является, разумеется, серьезным ограничением для внедрения ПК ZONE, поскольку и в этом случае сохраняется возможность решения с его помощью всех основных задач. |
|
исходные данные о мощностях выброса источников
загрязнения;
