Застосування ГІС для аналізу забрудненості сільськогосподарських земель важкими металами

Чорноморський державний університет

імені Петра Могили

комплексу «Києво-Могилянська академія»

 

Кафедра екології та природокористування

 

 

 

Курсова робота з дисципліни

«Моніторинг навколишнього середовища»

на тему:

 

Застосування ГІС для аналізу забрудненості сільськогосподарських земель важкими металами

( на прикладі деяких районів Миколаївської області)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виконав: студент групи 321

Крєтов Руслан Олександрович

 

Керівник: к.г.н., доцент

Патрушева Лариса Іванівна

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИКОЛАЇВ – 2010

Зміст

Вступ. 3

Розділ 1. Використання ГІС при проведенні моніторингу. 5

1.1 Перелік програм. 5

1.2 MapInfo. 11

1.3 ДЗЗ. 13

Розділ 2. Методики та картографічні способи. 14

Розділ 3. Розробка та аналіз картосхем забруднення сільськогосподарських земель важкими металами. 22

Висновки. 24

Список використаної літератури. 25

Додатки. 27

Вступ

Актуальність: Застосування нових інформаційних технологій для складання, аналізу і інтерпретації тематичних карт стало повсякденною необхідністю. Довгий час розвиток технології тематичної картографії і прогнозування природних і техногенних явищ йшло екстенсивним шляхом за рахунок використання нових джерел додаткових відомостей про об'єкти картографування і прогнозування. Розвиток засобів отримання нової інформації помітно випереджав розвиток засобів вилучення з неї цільових відомостей про властивості об'єктів і ситуацій, які картографуються. В результаті частка інформації, яка реально використовувалась, постійно зменшувалась, а витрати на отримання нових даних зростали швидше, ніж практична віддача від них.

Вихід із ситуації, яка склалась, полягає у застосуванні нових інформаційних технологій, які дозволяють поєднувати знання спеціалістів з можливостями оперативної обробки великих масивів даних в рамках геоінформаційних систем (ГІС).

Застосування ГІС при проведенні та узагальненні даних екологічного моніторингу дало б змогу більш ефективніше виконувати контроль за забрудненням. Для створення моніторингових карт, доцільно застосувати геоінформаційні технології, що дозволяють прискорити процес попередньої обробки, укладання, редагування карт, та їх підготовки до видання.

Застосування ГІС дозволяє:

- створювати і використовувати у повсякденній праці багатоцільові бази картографічних даних;

- комплексно аналізувати і інтерпретувати великі об'єми розрізнених неоднорідних якісних і кількісних даних;

- оцінювати і ранжирувати характеристичні ознаки об'єктів дослідження в умовах неоднозначності їх зв'язків з цільовою властивістю цих об'єктів;

- збільшити ступінь вилучення і використання корисної інформації з наявних даних і підвищити детальність і достовірність створюваних карт і прогнозних побудов;

- обмежити залежність кінцевих результатів від суб'єктивних концепцій дослідників і поєднувати формалізовані і експертні методи прийняття рішень;

- контролювати якість прогнозних побудов до початку натурних спостережень і оптимізувати мережу цих спостережень, моделювати різні стратегії використання природного середовища;

- забезпечити оперативну інформаційну підтримку експертних рішень довідковими, фактографічними і аналітичними даними.

Мета: вивчити можливості застосування ГІС-технологій для проведення моніторингу забруднення сільськогосподарських земель важкими металами.

Для досягнення представленої мети були визначені такі завдання:

1. Ознайомитись з можливостями ГІС при проведенні моніторингу.

2. Вивчити можливості програми MapInfo та механізми ДЗЗ.

3. Проаналізувати можливість використання різних картографічних способів при створенні моніторингових карт.

4. Розробка картосхем забрудненості грунтів важкими металами.

5. Провести просторовий аналіз забруднених грунтів.

Об’єкт дослідження: сільськогосподарські землі дев’яти  районів Миколаївської області (Березанський, Доманівський, Миколаївський, Баштанський, Веселинівський, Казанківський, Жовтневийй, Березнегуватський, Снігурівський)

Предмет дослідження: механізм створення тематичних карт забрудненості сільськогосподарських земель важкими металами за допомогою MapInfo.

Розділ 1. Використання ГІС при проведенні моніторингу

1.1  Перелік програм

Геоінформаційна система (ГІС) – це інформаційна система, призначена для збору, зберігання, обробки, відображення і розповсюдження даних, а також отримання на їх основі нової інформації і знань про просторово-координовані об'єкти і явища.

Основною відмінністю електронних карт в ГІС від паперових карт є те, що в ГІС карта не є звичайною статичною картинкою. Кожен умовний знак, зображений в ГІС, відповідає деякому об'єкту, який можна проаналізувати, зокрема отримати вичерпну додаткову (неграфічну) інформацію з бази даних.

В цілому можна сказати, що в ГІС зображення, що відображається на екрані, завжди відповідає деякому набору даних, що зберігається в базі даних ГІС. При цьому завжди можна перейти від умовного знаку на екрані до об'єкту в базі даних і отримати необхідну інформацію і навпаки.

Класична схема функцій ГІС, приведена на рис. 1. Відповідно цим узагальненим функціям ГІС виділяють і підсистеми ГІС: підсистеми збору, обробки, аналізу і т.д.

Рис. 1. Функції геоінформаційної системи [7]

Ця схема відображає функції ГІС з погляду загальних цілей ГІС і технологічного процесу обробки і аналізу просторових даних, проте, з погляду звичайного користувача, робота в ГІС виглядають трохи інакше.

 

Структура ГІС, представлена на рис. 2., має такий вигляд:

1. Дані (просторові дані):

·   позиційні (географічні): місце розташування об'єкта на земній поверхні.

·   непозиційній (атрибутивні): описові.

2. Апаратне забезпечення (ЕОМ, мережі, накопичувачі, сканер, дигітайзери і т. д.).

3.  Програмне забезпечення (ПЗ).

4.  Технології (методи, порядок дій і т. д.).

Просторові дан (географічні та атрибутивні)

Технології (методи, порядок)

Програмне забеспечення (ПЗ)

Апаратне забеспечення (ЕОМ, оргтехніка, мережі)

ГІС

Рис. 2. Структура ГІС

В даний час геоінформаційними системами називають самі різні системи, вирішальні різноманітні завдання. У зв'язку з цим існує декілька класифікацій, і одна з них класифікує ГІС за просторовим охопленням (рис. 3.):

1. Глобальні;

2. Субконтинентальні;

3. Міжнаціональні;

4. Національні;

5. Регіональні;

6. Субрегіональні;

7. Локальні;

8. Ультралокальні.

Планета

Континент

Декілька країн

Країна

Область, край, республіка

Район, або інший регіон усередині держави

Місто, селище

Окреме промислове підприємство, будь-яка обмежена територія

Рис. 3. Види ГІС по просторовому охопленню

ГІС використовується в багатьох видах діяльності, серед яких управління (федеральне, регіональне, муніципальне, корпоративне; планування розвитку), землекористування (земельні кадастри, інвентаризація земельних ділянок, межування земель), містобудування та архітектура, інженерні мережі (управління і експлуатація міських, селищних і корпоративних інженерних мереж: електричних, водопровідних, водовідведення, теплових, газових, телефонних, кабельних телевізійних, спеціальних і ін.), геологія (моделювання геологічних пластів; обробка даних буріння, сейсморозвідки), картографія (складання географічних і топографічних карт), проектування і будівництво (проектування автомобільних і залізних доріг, генеральних планів, електричних і трубопровідних мереж), надзвичайні ситуації (аналіз і прогноз надзвичайних ситуацій; планування і здійснення заходів щодо ліквідації наслідків), охорона природи, надрокористування, метеорологія, природокористування та багато іншого.

ГІС, по використанню моделі даних, діляться на векторні ГІС, що працюють з топологічними і нетопологічними моделями даних, а також іноді з триангуляційними моделями поверхонь; растрові ГІС, які дозволяють працюють тільки з растровими моделями даних і іноді з регулярними моделями поверхонь та гібридні ГІС, ті що суміщають в собі можливості векторних і растрових ГІС.[7]

На сьогодні програмне забеспечення ГІС представлено багатьма програмами, серед яких найбільш відомі це:

·   ArcGIS;

·   MapInfo;

·   AutoCAD Map 3D;

·   GeoMedia

·   ГИС Карта 2008

Програмні продукти компанії ESRI (США), найстарішого у світі виробника програмних засобів ГІС (фірма заснована в 1969 р.), у наш час представлені, насамперед, сімейством спеціалізованих програмних пакетів, які об'єднані під назвою ArcGIS.

До складу ArcGIS входить багато інтегрованих програмних продуктів, призначених як для розробки і експлуатації геоінформаційних систем різного рівня складності, так і для геоінформаційного забезпечення розв'язання завдань, пов'язаних з використанням просторової інформації, включаючи польову зйомку і роботу в комп'ютерних мережах, у тому числі і в Інтернет. Слід зазначити, що останніми роками в компанії ESRI робиться акцент саме на розробці мережного програмного ГІС-забезпечення, а також на відповідному розширенні функціональних можливостей традиційних ГІС-пакетів, яке дозволяє їм працювати в комп'ютерних мережах.[3]

Основними компонентами ArcGIS є: настільні інструментальні ГІС (ArcGIS Desktop ), у тому числі ГІС-пакети ArcInfo, ArcEditor і Arc View з набором додаткових модулів (extentions), серверне програмне ГІС-забезпечення (Server GIS), до складу якого входять пакети ArcIMS, ArcSDE і ArcGIS Server, мобільні інструментальні ГІС (Mobile GIS), представлені пакетом ArcPad, і ГІС-інструменти, або вбудовані інструментальні ГІС (Embedded GIS), представлені пакетом ArcGIS Engine, а також програми-в'юери (viewers, Web-viewers),такі, як ArcReader і ArcExplorer[10]

Продукти GeoMedia розроблені фірмою Intergraph містять пакети GeoMedia, GeomediaPro і GeoMediaWebMap. Наявні в них засоби створення й експлуатації геоінформаційних систем достатні для реалізації функцій будь-яких геоінформаційних додатків.

Сімейство продуктів GeoMedia забезпечує високу технологічність усього циклу створення ГІС, дозволяє в короткий термін створити систему кінцевого користувача і забезпечити її швидке впровадження.
Однією із принципових властивостей продуктів сімейства GeoMedia є можливість використовуватися як універсальний ГІС-клієнт. З кожною версією цих продуктів розробники збільшують продуктивність серверів даних – проміжного програмного забезпечення, необхідного для роботи з тим чи іншим сховищем геоінформації.

GeoMedia розрахована на ГІС-аналітиків і ГІС-глядачів, які синтезують нові дані, знання і рішення на основі вже наявних даних. Ці дані зможуть бути використані для комплексного географічного аналізу і прийняття обґрунтованих управлінських рішень. Використовуючи сервери даних, GeoMedia дозволяє підключатися до джерел, розташованих у різних географічних точках, і одночасно аналізувати дані різних типів і форматів.
Поточний список форматів, з якими працює продукт, містить ГІС-формати корпорації Intergraph, формати ArcGIS компанії ESRI, Oracle SDO, Mirosoft Access і деяких інших.[12]

AutoCAD Map 3D - це картографічний програмний продукт на платформі останньої версії AutoCAD. AutoCAD Map 3D надає користувачам доступ до даних, які необхідні для планування інфраструктури, проектування та експлуатації об'єктів. Ця програма допомагає фахівцям, які розробляють проекти транспортних мереж, електричних мереж, землі-і водокористування, об'єднувати наявну в їх розпорядженні кадастрову, комунальну, топографічну, природоохоронну, графічну й отриману шляхом лазерного сканування інформацію. Завдяки цьому краще візуалізуються і оцінюються існуючі умови, приймаються вірні рішення за підсумками розрахунку будмайданчиків, мереж і коридорів, поліпшується обмін інформацією у форматах САПР і ГІС з адміністративними органами, комунальними підприємствами та будівельними підрядниками.[11]

Професійна ГІС Карта 2008 - універсальна геоінформаційна система, що має засоби створення і редагування електронних карт, виконання різних вимірювань і розрахунків, оверлейних операцій, побудови 3D моделей, обробки растрових даних, засоби підготовки графічних документів в електронному та друкованому вигляді, а також інструментальні засоби для роботи з базами даних.

Має розвинені засоби редагування векторних і растрових карт місцевості та нанесення прикладної графічної інформації на карту, підтримує декілько десятків різних проекцій карт та систем координат. Підтримує весь масштабний ряд - від поверхового плану до космонавігаційной карти Землі.[7]

1.2  MapInfo

Геоінформаційна система MapInfo (остання версія 10.0), виробництва американської компанії MapInfo Corp., є другою по поширеності в світі  геоінформаційною системою. Система володіє великою кількістю різноманітних функцій і додаткових модулів, що дозволяють вирішувати багато ГІС-задачі, проте в цілому ця система доволі проста.

Основним місцем зберігання векторних просторових даних в MapInfo є так звані таблиці – файли з розширенням tab. У цих файлах дані зберігаються у вигляді, аналогічному реляційним таблицям в базі даних. Окрім tab-файлів, просторові дані в MapInfo можуть зберігатися в реляційних базах даних під управлінням СУБД Oracle, Informix і SQL server, доповнених програмним продуктом SpatialWare виробництва корпорації MapInfo.

Для точкових об'єктів MapInfo підтримує ще одну можливість зберігання. Крапки можуть безпосередньо завантажуватися з текстових файлів, з електронних таблиць Microsoft Excel і Lotus 1-2-3, а також з таблиць різних баз даних, включаючи файли Microsoft Access (файли *.MDB) і dBase (файли *.DBF).

 ГІС MapInfo має достатньо могутні засоби підготовки картографічних матеріалів. Як і в багато інших ГІС, в MapInfo є різні засоби візуалізації просторових даних, а також засоби підготовки макетів карт для друку.  Ця система підтримує технологію OLE2 в режимі «сервера», дозволяючи вставляти (і в наслідок змінювати) карти MapInfo безпосередньо в будь-які інші документи користувача, наприклад, в документи Microsoft Word, в таблиці Microsoft Excel або в презентації Microsoft PowerPoint.

ГІС MapInfo дозволяє працювати за технологією OLE2 і у зворотний бік – в режимі «клієнта». Це дає можливість, у свою чергу, вставляти в карти MapInfo будь-які інші документи, створені в додатках, що підтримують режим «сервера» технології OLE2. Наприклад, на карту як додаткова інформація можна помістити таблицю, створену засобами Microsoft Excel.

MapInfo має чималий модуль ділової графіки, що дозволяє створювати на основі наявних в шарах карти інформації різноманітні графіки (площадкові, стовпчасті, лінійні, точкові, бульбашкові, кругові діаграми, тривимірні графіки, колонки, гістограми і поверхні).

Система MapInfo підтримує базові функції для роботи з растровими зображеннями (монохромними, півтоновими і повнокольоровими). Растри можуть завантажуватися безпосередньо з вказаного файлу, або через інтернет.[3]

Для розширення своїх можливостей ГІС MapInfo надає своїм користувачам спеціальну мову програмування MapBasic, засновану на популярній мові Basic. На мові MapBasic можна створювати свої власні елементи призначеного для користувача інтерфейсу, управляти картами і даними. При необхідності, використовуючи MapBasic, можна запустити будь-яку зовнішню програму або викликати процедуру в зовнішній динамічній бібліотеці Windows (файли з розширенням dll).

Користувач може: 1) занести в базу нові дані; 2) створювати і знищувати таблиці; 3) додавати рядки і стовпці до раніше створених таблиць; 4) створювати і знищувати індекси; 5) визначати і відміняти представлення збережених даних; 6) відображати інформацію в формі динамічних графіків і гістограм, аналітичних тематичних карт по окремих показниках, тимчасових зрізах  тощо.

Працюючи з картографічним блоком, за допомогою геоінформаційних технологій користувач може: 1) суміщати на дисплеї декілька тематичних карт в будь-якій комбінації; 2) редагувати і коректувати наявні тематичні карти і створювати нові; 3) масштабувати (збільшувати) довільні дільниці карти з метою їх більш детального вивчення; 4) створювати географічні вибірки по тематичних шарах; 5) отримувати різноманітну інформацію з бази даних по об'єктах, якими цікавиться; 6) здійснювати імітаційне моделювання і просторовий аналіз тощо.[9]

Для створення карт обрано технології від фірми MapInfo Corporation, США – відому у світі систему настільного картографування MapInfo Professional. Це викликано наступними важливими обставинами:

·   широка можливість експорту-імпорту графічних і атрибутивних даних;

·   простота укладання тематичних карт;

·   наявність засобів географічного аналізу даних (просторові запити).

1.3  ДЗЗ

Методи дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) базуються на реєстрації і подальшій інтерпретації відбитої сонячної радіації від поверхні ґрунту, рослинності, води та інших об'єктів. Винос пристроїв, що реєструють, у повітряний або навколоземний простір дозволяє одержати значно більш широке охоплення території порівняно з наземними методами досліджень. При дистанційному зондуванні значний вплив на якість і застосовність одержуваних даних чинять спектральний діапазон зйомки, просторова точність, радіометрична точність, просторове охоплення, оперативність і повторюваність зйомки, вартість даних.
Фіксування випромінювання виконується як з використанням хімічних фотографічних методів, так і електронних фоточутливих елементів. У першому випадку зображення поверхні Землі фіксується на фотоплівці, що вимагає доставки її на поверхню Землі, проявлення і друку знімків. Для наступного сеансу зйомки необхідний запуск нового космічного апарата, тому в наш час ця технологія практично не використовується на автоматичних супутниках (в основному на населених орбітальних станціях і кораблях). Основний обсяг даних ДЗЗ виробляється за допомогою електронних приладів, що фотореєструють відбиту сонячну радіацію так званих приладів із зарядовим зв'язком — ПЗЗ. Ці прилади дозволяють реєструвати різні діапазони хвиль відбитої сонячної радіації як у видимій, так і в ультрафіолетовій та інфрачервоній спектральних зонах.

На основі таких елементів створюються електронні скануючі пристрої, що можуть установлюватися на різних космічних апаратах, призначених для зйомки атмосфери, океану і поверхні суші. При встановленні радіолокаційних систем такі супутники можуть визначати висоту і довжину хвиль, рівень водної поверхні, розливи нафтопродуктів на поверхні води. З природно-ресурсних супутників ведуться спостереження за кольором і щільністю рослинного покриву, кольором і текстурою ґрунтів, кольором води, температурою земної поверхні. З космосу здійснюється високоточна зйомка для топографічного картографування, радіолокаційна зйомка рельєфу і вологості поверхневого шару ґрунту. Зйомка ведеться безупинно згідно з маршрутом прольоту супутника, дані постійно передаються на наземні станції.

На наземних станціях виконується обробка інформації, що надходить: здійснюються геометрична корекція (усуваються кутові перекручування крайових зон, лінійні перекручування уздовж лінії зйомки і т.ін.); радіометрична корекція (усуваються перешкоди, що виникають при зйомці, передачі і прийомі даних, атмосферні перешкоди, вирівнюється освітленість); нарізка на ділянки визначеного розміру, прив'язування до системи координат і т.ін.

У наш час діють кілька комерційних систем дистанційного зондування, дані яких активно поширюються і на Україні. Досить поширені дані американської системи Landsat, французької SPOT, індійської Irs, російської «Ресурс».

Розділ 2. Методики та картографічні способи

Карта як інформаційний носій виконує дві функції:

·   позиційну (дає інформацію про точний розташуванні об'єкта, про його розмірах);

·   атрибутивну (інформує про тип, вид, класі об'єкта, показує топологічні властивостей об'єктів, їх відносин і т.п.).

Загальногеографічні карти використовують як джерела при складанні будь-яких тематичних карт. Вони служать основою для нанесення тематичного змісту. Топографічні, оглядово-топографічні та оглядові карти - це надійні і достовірні джерела, які створюють по державним інструкціям, в стандартній системі умовних знаків з певними, суворо фіксованими вимогами до точності.[4]

При виконанні моніторингу та аналізі його даних створюють тематичні карти.

Основними особливостями тематичних карт є наступні:

1) в порівнянні із загальногеографічними на них зображуються вузьке і дуже вузьке коло явищ;

2) передається насамперед просторове розміщення картографованого явища;

3) на них показують величину явища у відповідних одиницях виміру. При цьому можуть використовуватися як абсолютні, як і відносні величини;

4) на тематичних картах є можливість відобразити якісні відмінності зображених явищ.

5) на тематичних картах можна передати:

а) переміщення в просторі та зміну явищ в часі;

б) напрям та інтенсивність руху явищ;

в) зміну форми та розміру території, зайнятої певним природним чи соціально-економічним явищем за певний час;

г) кількісні зміни явища за певний час;

ґ) зміни в структурі явища.

Щоб передати інформацію на карті застосовують різні способи картографічного зображення на тематичних картах. [5]

Спосіб значків.

Значки використовують для показу місцеположення об’єктів, які не виражаються в масштабі карти, або займають площу, меншу, ніж сам значок, або загалом явищ, локалізованих в точці. Крім двох головних функцій (вказують на вид і місцеположення об’єктів), характеризують величину, значення та його зміну в часі. За формою значки розрізняють на геометричні, буквені, наочні. Кількісні співвідношення (характеристики) передають розміром значка. Для передачі сумарного чи складного явища використовуються структурні значки, а для передачі динаміки явищ – наростаючі значки. [2]

Спосіб лінійних знаків.

Лінійні знаки застосовують для:

1) передачі ліній в їх геометричному розумінні (трубопроводи, кордони, межі);

2) об’єктів лінійного простягання, які не виражаються за своєю шириною в масштабі карти (дороги, річки);

3) об’єктів площинного простягання (гірські хребти).

Кількісні та якісні особливості лінійних об’єктів передаються малюнком, кольором та шириною знаків. [2]

Дійсне положення лінійних об’єктів передає вісь лінійного знака (дороги). Часто використовують і такий прийом, коли кольорову гаму чи штрихування розміщують збоку вздовж лінійного знака, або виносять вбік (типи берегів). Динаміка, розвиток, зміна положення лінійних об’єктів легко передаються поєднанням лінійних знаків, які відносяться до різних моментів часу (фронти). [5]

Спосіб ізоліній.

Ізолініями називають криві на карті, які з’єднують точки із однаковим значенням кількісного показника, наприклад горизонталі чи ізогіпси, ізобари, ізобати, ізотерми. Ізолінії застосовують для характеристики величини (інтенсивності) неперервних чи поступово змінних в просторі явищ (температура повітря, кількість опадів, абсолютні висоти, величина магнітного схилення), а також для передачі співвідношень (відсотків) – числа дощових і бездощових днів, днів із хмарами і безхмарних. Будують ізолінії методом інтерполяції. Інтервали між ізолініями стараються зберегти постійними. Величина інтервалу залежить від меж, в яких явище коливається, та від масштабу карти. Система ізоліній із перемінним інтервалом називається шкалою ізоліній. Оформлення ізолінії: їх підписують у розривах чи на виходах до рамки карти, а проміжки між ними фарбують в певний колір чи штрихують. [2]

Ізолінії дуже прості, наочні і не вимагають пояснень в легенді. Вони добре поєднуються із іншими способами картографічного зображення, але втрачають читабельність при сумісному використанні на одній карті кількох систем ізоліній. [4]

Спосіб якісного фону.

Показує поділ території на однорідні в якісному відношенні ділянки, виділені за певними природними, соціально-економічними чи політико-адміністративними ознаками. Він використовується для характеристики явищ. які мають суцільне (клімат), значне (ґрунти) чи масове поширення (населення). [2]

Основний шлях диференціації території – її поділ за типами місцевостей (геоботанічними, ландшафтними, зоогеографічними, кліматичними тощо). В цьому випадку спочатку розробляють класифікацію зображуваного явища,виділяють за нею однорідні ділянки,зафарбовують (заштриховують чи індексують) їх відповідно до шкали. Карти цього виду називаються типологічними. [6]

Дві кольорові системи на одній карті поєднати неможливо, тому поруч із кольором використовують, як правило, штрихування: на карті ґрунтів кольором передається генетичний тип ґрунтів, штрихуванням – механічний склад. Спосіб якісного фону добре поєднується із іншими способами картографічного зображення – значками, локалізованими діаграмами тощо. [5]

Спосіб кількісного фону

Застосовується для поділу території за певним кількісним показником (кількісними показниками) – модулем стоку, густотою та глибиною розчленування земної поверхні, кути нахилу, довжина схилів. Для цього карта розділяється на ділянки відповідно до встановленої шкали. Як правило, використовують два шляхи диференціації території:

1) попередньо районують територію, наприклад, виділяють річкові басейни,визначають для кожного територіального підрозділу значення кількісного показника,відносять цей підрозділ до відповідного ступеня в шкалі,оформлюють як якісний фон (штрихують, фарбують, індексують);

2) визначення значень кількісного показника (крутизни схилу) на всій площі карти,проведення меж ділянок відповідно до ступеня шкали,оформлення. [2]

Спосіб локалізованих діаграм

Локалізовані діаграми відносять до певних пунктів, точок чи площ і використовують для характеристики сезонних та інших періодичних явищ – їхнього ходу, величини, тривалості, ймовірності, повторюваності тощо.

Діаграми будують в Декартовій та полярній системах координат, у вигляді кривої розподілу чи стовпчикової діаграми. Широко використовують ”рози“ (діаграми-рози) – для характеристики повторюваності та швидкості вітрів, повторюваності вітрового хвилювання, повторюваності та швидкості морських течій. [2]

Інколи діаграми узагальнюють спостереження на певних площах – клітинках картографічної сітки; у цьому випадку їх локалізують в центрі клітинок. Діаграми відтворюють певні характеристики, співставлення яких дає можливість судити про просторову зміну явищ суцільного поширення. [4]

Крапковий спосіб

Використовується спосіб для картографування масових розосереджених явищ (населення, посівні площі, поголів’я худоби) через точку, крапку чи іншу геометричну фігуру однакового чи різного розміру, яка позначає однакову кількість одиниць картографованого явища і розташовується на карті в місці його фактичного розміщення. На карту наноситься певна кількість точок, густота яких дає наочну картину розміщення явища, а число точок – його розміри. [2]

Важливим моментом при побудові карт із використанням крапкового способу виступає вибір ”ваги“ точки – кількості одиниць. які виражаються однією точкою. При цьому вагу підбирають так, щоб точки не зливалися і показували дійсне положення явища.

Мінімально можлива ”вага“ точки залежить від її графічного розміру. Існують два способи розміщення точок – геометричний і географічний. [5]

Якщо крапку (точку) замінити іншою геометричною фігуркою (трикутником, квадратом, прямокутником, рискою), суть способу не зміниться. Але точка (крапка) найбільш економні і яскраві; інший малюнок точок зустрічається рідко, як правило, у тих випадках, коли на карті зображається кілька явищ і не можна використати колір крапки. [6]

Спосіб ареалів

Ареалом називають область поширення якого-небудь явища. Ареал може бути неперервним, суцільним чи розсіяним. Розрізняють ареали абсолютні (за його межами явище не зустрічається) та відносні (територія, де явище володіє певними властивостями, наприклад, густота тварин достатня для промислового відстрілу). [2]

Для передачі ареалів на тематичних картах використовують різні прийоми: обмеження ареалів суцільною чи пунктирною лінією певного рисунку; фарбування ареалу; штрихування ареалу; рівномірне розміщення в межах ареалу штрихових знаків (художніх чи символічних значків) без передачі його точних меж; написом в межах границь ареалу, окремим малюнком (художнім значком). Таке багатство прийомів оформлення ареалів дає можливість на одній карті показати навіть ті ареали, які перекриваються. [4]

Ареали можна поєднувати із іншими способами картографування.

Спосіб знаків руху

Знаки руху служать для передачі різних просторових переміщень, які відносяться до природних чи соціально-економічних явищ. Інша область застосування способу – передача різних зв’язків (транспортних, економічних, торгових, фінансових, політичних, культурних тощо). Знаки руху застосовують для показу переміщення будь-якого явища: крапкового (судно, літак, потяг), лінійного (фронт), площинного (лавове поле, льодовик, конус виносу, дельта), розсіяного у просторі (міграції тварин), суцільного (переміщення повітряних мас). За допомогою знаків руху можна передати шлях, спосіб, напрям і швидкість переміщення, якість, потужність та структуру рухомого явища. [2]

Основним графічним засобом зображення (передачі) руху і зв’язків служать вектори – направлені відрізки (стрілки), які можуть різнитися за орієнтуванням (напрямом), формою, величиною (шириною), кольором, яскравістю, внутрішньою структурою Найзручніше використовувати ширину та довжину вектора, інколи – оперення стрілок.

Іншим засобом передачі руху є смужка (стрічка чи епюр), ширина якої виражає потужність потоку пасажирів чи вантажів. Співрозмірність стрічок може бути абсолютною чи умовною, неперервною чи ступінчастою. Структуру потоку перевезень передають кольором чи штрихування стрічки. [4]

Знаки руху можуть передавати рух точно і схематично.

Картодіаграма

Картодіаграмою називають спосіб зображення розподілу якого-небудь явища (його кількісного показника чи показників) через діаграми, розміщені на карті всередині одиниць територіального поділу (найчастіше адміністративного) і які виражають сумарну величину явища в межах кожної одиниці територіального поділу. [2]

Найчастіше вживають:

лінійні діаграми – стовпчики, смужки, довжина яких пропорційна величині зображеного явища (довжина залізниць (км) на 1 000 км²);

площинні діаграми – кола, квадрати, прямокутники, площа яких пропорційна величині зображеного явища (площа сільськогосподарських угідь в га у розрізі землекористувачі, кількість населення в тис. чол. в районах чи областях даної країни);

об’ємні діаграми – куби, кулі, паралелепіпеди, об’єм яких пропорційний величині зображеного явища.

Діаграмні фігури можуть бути структурними, якщо кола, квадрати, кулі, куби тощо поділити на частини відповідно до складу (структури) зображеного явища. Для структурних діаграм використовують і зоряні діаграми, у яких довжина променя (від основи чи центра основної фігури) пропорційна складовим частинам явища (показники діяльності цукрових заводів – а) виробництво цукру, б) виробництво жому, в) виробництво патоки). [1]

Відмінність картодіаграми від значків в тому, що значки показують пункти локалізації зображених об’єктів і не пов’язані із територіальним поділом. Картодіаграма немислима без територіального поділу, вона не відноситься до певних пунктів, а виражає сумарну величину явища в межах певних територіальних одиниць, не показуючи, де саме це явище розміщене. [4]

Діаграмні фігури на ряд дат передадуть динаміку явища.

Картограма

Картограма – спосіб зображення середньої інтенсивності явища в межах одиниць територіального поділу (найчастіше адміністративного). У картограмі, на відміну від картодіаграми, для побудови служать абсолютні показники, використовують відносні показники, отримані в результаті ділення двох рядів абсолютних величин, обчислених для одних і тих же територіальних одиниць, або ж із підрахунку відсоткових відношень. [2]

Для наочності зображення кожну територіальну одиницю зафарбовують чи заштриховують так, щоб за інтенсивністю кольору чи штрихування можна було судити про інтенсивність явища. Для цього використовують ступінчасту шкалу інтенсивності. Перевагою картограми є простота її побудови і сприйняття. Недоліки картограми: не показує відмінностей в інтенсивності явищ всередині одиниць територіального поділу; створює неправильне враження про рівномірність розподілу явища і зміну інтенсивності на його границях. [5]

Часто картограми складають за квадратами прямокутної сітки координат, що зручно для машинної обробки.

Інтенсивність явища можна передати і стовпчиком (див. спосіб картодіаграму). Найчастіше картограму поєднують із картодіаграмою, а також крапковим способом. [6]

Розділ 3. Розробка та аналіз картосхем забруднення сільськогосподарських земель важкими металами

Використовуючи дані з таблиці 1. (Додаток А) та за допомогою програми MapInfo Professional 9.5 було створено стовбчасту картодіаграму та картограму для кожного з чотирьох важких металів.

Аналізуючи картодіаграму забрудненості сільськогосподарських земель важкими металами, представлену на рис. 4. (Додаток Б), можно зазначити, що найбільш забруднений з представлених районів є Доманівський. Найменш забруднений район – Баштанський. Райони, що розташовані на захід від міста Миколаїв мають більш високий рівень забруднення, ніж східні райони.

Щодо кожного з металів, то аналізуючи картограму забруднення с/г земель Кадмієм (Додаток В), можно виділити три найбільш забруднені цим металом райони – це Доманівський, Березнегуватський, Снігурівський. Найчистішими районами виявились Казанківський та Жовтневий райони.

Картограма забруднення с/г земель Кобальтом (Додаток Д) показує, що Доманівський район найбільш забруднений цим металом серед інших районів. Можна простежити чітку тенденцію до зменшення рівня забруднення з заходу на схід, починаючи з Доманівського району. Це зменшення триває аж до північно-східних крайніх районів областей, але в Казанківському та Березнегуватському районах знов збільшується рівень забруднення, до середніх значень.

На картограмі забруднення с/г земель Купрумом  (Додаток Е) видно, що Доманівський район – найбільш забруднений район області. Найбільш чисті райони знаходяться на півдні області, це Березанський та Снігурівський райони.

Свинцем, як видно на картограмі (Додаток Ж), більш за все забруднений Доманівський район. Трохи менше забруднені Березнегуватський та Веселинівський. Найчистіші райони – Баштанський та Казанківський.

Загалом, можна сказати, що Доманівський район, та ті райони, що його оточують, або мають спільну границю з Одеською областю (Веселинівський, Березанський), мають найбільший рівень забруднення практично за всіма важкими металами. 

 

 

 

 

 

 

Висновки

Інформація в сучасному світі здобула значну роль в житті суспільства. Розвиток засобів отримання нової інформації та збільшення її об’ємів зумовлює необхідність створення і використання ГІС-технологій, які дають змогу об’єднувати, зберігати та обробляти великі масиви інформації.

В ході виконання роботи було проведено ознайомлення з можливостями застосування ГІС при проведенні мониторингу. ГІС-технології дозволяють ефективніше використовувати дані мониторингу, полегшують та прискорюють процес укладання мониторингових карт, які необхідні для аналізу ситуації, що склалася. ГІС допомагають спостерігати за ситуацією на території.

Були вивчені можливості програми MapInfo Professional та механізми дистанційного зондування Землі. MapInfo являє собою багатофункціональну систему, що може вирішувати велику кількість ГІС-завдань, але при цьому досить проста у використанні. ДДЗ відіграє значну роль і при мониторинзі навколишньго середовища, і у забеспеченні викокої точності та достовірності інформаціі для топографічного картографування.

При створенні моніторингових карт використовують багато різних картографічних способів, які визначаються в залежності від поставленої мети створення карти. Частіш за все використовують картограми та картодіаграми.

Були розроблені картограми та картодіаграма забрудненості грунтів важкими металами, та проведено їх аналіз, який показав, що найбільш забруднений район Миколаївської області – Доманівський і, загалом, землі західніше м. Миколаїв відрізняються більш високим рівнем забрудненості. 

 

 

Список використаної літератури

1. Берлянт А.М. Справочник по картографии / Берлянт А.М, Гедымин А.В. , Кельнер Ю.Г. – М.: Недра, 1988. – 154 c.

2. Божок А.П Картографія. Підручник / Божок А.П., Осауленко Л.Є., Пастух В.В.; – К.: Фітосоціоцентр, 1999. – 279 с.

3. Замай С.С. Программное обеспечение и технологии геоинформационных систем: Учеб. пособие / С.С. Замай, О.Э. Якубайлик.  Краснояр /  - гос. ун-т. Крас-ноярск, 1998.  – 110 с.

4. Картография с основами топографии: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по спец. ”География“ / [ Г.Ю. Грюнберг, Н.А. Лапкина, Н.В. Малахов, Е.С. Фельдман ] – М.: Просвещение, 1991. – 463 c.

5. Салищев К.А. Картоведение. 2-е изд. / Салищев К.А.  – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1982. – 385 c.

6. Салищев К.А. Картография: Учебник для географических специальностей ун-тов. 3-е изд., перераб. и доп / Салищев К.А. – М.: Высшая школа, 1982. – 427 c.

7. Світличний О.О. Основи геоінформатики [Текст] : навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл. / О.О. Світличний, С.В. Плотницький За заг. ред. О.О. Світличного. - Суми : Університет. кн., 2006. - 295 с.

8. Системи управління базами даних ГІС для моніторингу грунтів. Навч. Посібник/ [Ушкаренко В.О., Морозов В.В., Морозов О.В., Пічура В.І., Ладичук Д.О.] – Херсон: Вид-во ХДУ, 2007. – 111 с.

9. Скворцов А.В Геоинформатика в дорожной отрасли (на примере IndorGIS) / Скворцов А.В., Поспелов П.И., Крысин С.П. – М.: Изд-во МАДИ, 2005. –389 с.

10. ArcGIS 9.0 - описание продукта [Електронний ресурс] Режим доступу до сайту: 11. AutoCAD Map 3D – описание продукта [Електронний ресурс] Режим доступу до сайту: 12. GeoMedia®Professional – описание продукта [Електронний ресурс] Режим доступу до сайту: #"#">geomedia.com.ua

 

Додатки

Додаток А

Забруднення земель сільськогосподарського призначення

(дані відділу аналітичного контролю та моніторингу довкілля Державного управління екології та природних ресурсів в Миколаївській області)

Таблиця 1

 

 

Додаток Б

 

 

 

Додаток В

 

 

Додаток Д

 

 

 

Додаток Е

 

Додаток Ж