ВВЕДЕНИЕ 2
ГЛАВА 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ 7
ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ И СТРУКТУРА ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ 12
2.1. Концепции и структура геоинформационной модели 12
2.2. Технология создания слоев пространственно-временных моделей
динамики землепользования 15
2.3. Методика создания геоинформационной модели
горнопромышленных территорий Губкинского городского округа 19
ГЛАВА 3. МОНИТОРИНГ ДИНАМИКИ СТРУКТУРЫ
ЗЕМЛЕПОЛЬЗОВАНИЯ ГОРНОПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ГУБКИНСКОГО ГОРОДСКОГО ОКРУГА С ПОМОЩЬЮ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ 21
3.1. Система мониторинга промышленных территорий с помощью
геоинформационной модели 21
3.2. Геоинформационная модель 26
3.3. Разработка мероприятий по рекультивации территории 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 41
Геоинформационное моделирование развивается вместе с технологиями географических информационных систем (ГИС). Оно появилось в виде сочетания картографического и математического моделирования и опирается на базы данных и программный сервис геоинформационных систем. Данный подход позволяет специалисту - разработчику моделей выполнить полный спектр требуемых видов работ на основе достоверной информации, дающей характеристику процессам, которые необходимо моделировать на исследуемой территории [1]. Любая разработка месторождений полезных ископаемых сопряжена с антропогенным воздействием на окружающую среду. Особенно сильно оно проявляется в горнопромышленных регионах с крупными запасами минерального сырья. Этим обстоятельством обусловлена актуальность разработки геоинформационной модели динамики структуры землепользования горнопромышленных территорий .
Геоинформационное моделирование динамики структуры землепользования позволит наглядно с помощью используемых технологий отследить, как менялась разрабатываемая территория за определенный период времени: оценить динамику изменения площадей типов земель, различных объектов и сделать соответствующие выводы.
Цель работы - разработать геоинформационную модель динамики структуры землепользования горнопромышленных территорий Губкинского городского округа с момента начала добычи до настоящего времени. Для достижения цели решались следующие задачи:
1) Проанализировать доступную информацию по проблеме;
2) Рассмотреть принципы формирования геоинформационной модели, ее структуру, технологию создания;
3) Разработать методику создания геоинформационной модели горнопромышленных территорий Губкинского городского округа;
4) Реализовать геоинформационную модель горнопромышленных территорий Губкинского городского округа на платформе ArcGIS;
5) Проанализировать динамику структуры землепользования за период исследования;
6) Рассмотреть мероприятия по рекультивации нарушенных земель и внести собственные предложения.
Объектом исследования являются горнопромышленные территории Губкинского городского округа.
Предмет исследования - геоинформационная модель динамики структуры землепользования горнопромышленных территорий Губкинского городского округа.
Основные методы исследований, использованные в работе:
1) Анализ и синтез;
2) Визуальное дешифрирование;
3) Моделирование.
Практическая значимость данной работы состоит в том, что ее результаты возможно будет использовать в качестве основы для дальнейших научных исследований, а также для обновления гепортала «ГИС ландшафтно-экологического мониторинга Старооскольско -Губкинского промузла» Федерально-регионального центра аэрокосмического и наземного мониторинга объектов и природных ресурсов.
Анализ - метод исследования, при котором целое явление мысленно расчленяется на составные части, но при этом выделенная «часть» осознается именно как часть целого [2].
Цель анализа и состоит в познании частей как элементов сложного целого [3]. В случае данной работы методом анализа было выделено главное от второстепенного, существенное от несущественного: путем изучения различных литературных источников был получен вывод, какие из них необходимы как основа для написания теоретической части работы, а какие нет.
От анализа неотделим синтез. Синтез позволяет рассмотреть явление в единстве и связи всех его частей. Результатом синтеза становятся обобщение, выводы из фактов [2]. В ходе работы синтез был использован мной сразу после анализа. Если с помощью анализа был выделен перечень источников, которые содержат необходимую для написания работы информацию, то с помощью синтеза информация была объединена в единое целое - теоретическую часть работы. Анализ и синтез применяется на стадии ознакомления с объектом. [4].
Визуальное дешифрирование представляет собой сложный многоэтапный процесс логического анализа изображений [5]. Распознавание объектов и определение их характеристики часто сливаются в единый процесс с многократным чередованием анализа ситуаций в целом, а также их отдельных элементов и фрагментов [6]. Одна из важнейших особенностей визуального дешифрирования - использование относительных оценок характеристик объектов (дешифровочных признаков) на изображении [7]. Визуальное дешифрирование применено для распознавания и выделения на выкачанных снимках объектов на исследуемой территории.
Моделирование - изучение объекта путем создания и исследования его копии (модели), замещающей оригинал [8]. В данной работе применено геоинформационное моделирование - процесс преобразования пространственных данных, результатом которого является качественно новая пространственная информация [9]. Объектом моделирования может быть объект окружающего пространства, модель объекта, набор данных, система, процесс, решение задачи, прогнозная оценка и т.п. Метод моделирования может быть также разнообразным. Он определяется набором допустимых условий и правил осуществления преобразований над объектами моделирования [10].
Горнодобывающая промышленность является одной из важнейших отраслей в данной сфере как в Российской Федерации в целом, так и в каждом регионе, где ведется добыча. Для Белгородской области добыча железной руды - основной вид промышленности и основная статья доходов, потому что с горнопромышленных территорий Белгородской области поступает приблизительно 1/3 всей добываемой в РФ железной руды. Учитывая, что часть добычи (горнопромышленные территории Губкинского и Старооскольского городских округов - Лебединский и Стойленский ГОКи) ведется открытым способом, то на этих территориях и будет наблюдаться наибольшая степень нарушенности земель и вреда окружающей флоре, фауне и проживающим в близлежащих населенных пунктах людям. Поэтому такие территории требуют непрерывного мониторинга, в том числе и с помощью современных технологий.
В соответствии с целью работы была разработана геоинформационная модель динамики структуры землепользования горнопромышленных территорий Губкинского городского округа. Были рассмотрены и выбраны методы исследования, наиболее подходящие для данного вида работы. Для построения модели были рассмотрены теоретические основы построения как моделей в общем, так и геоинформационных моделей в частности.
Были изучены концепции геоинформационных моделей, а также общие понятия о подходах к ее созданию. В соответствии с этим разработан алгоритм
построения геоинформационной модели динамики структуры землепользования горнопромышленных территорий Губкинского городского округа. Ввиду отсутствия каких-либо общепринятых типов структур геоинформационной модели и индивидуальности каждого объекта исследования разработка велась мной самостоятельно.
Следующим шагом являлось собственно построение геоинформационной модели. Для этого использовались данные дистанционного зондирования - разновременные снимки спутников Landsat на исследуемую территорию, а также ГИС - программный пакет ArcGIS. Снимки являлись основами для слоев модели - карт динамики структуры землепользования. Полученные результаты сведены в таблицы и проанализированы. Динамика структуры землепользования отрицательна с экологической точки зрения: на фоне интенсивного роста земель промышленности и транспорта наблюдается резкое сокращение земель лесного фонда и земель запаса. Поэтому на основе существующих планов по рекультивации территории были разработаны рекомендации по использованию территории после остановки работы ГОКа. Согласно им, территория подлежит лишь консервации ввиду того, что железная руда радиоактивна, нахождение ее и полученных в результате добычи радиоактивных отходов на поверхности из-за открытого способа добычи сильно ухудшает экологическую обстановку близлежащей территории.
Выводы:
1) Пространственно-временная геоинформационная модель горнопромышленных территорий позволяет наглядно оценить динамику изменения территории, темпы роста либо сокращения площади объектов;
2) Существуют определенные концепции геоинформационного моделирования и подходы к созданию модели, однако ввиду значительной дифференциации объектов исследования структура каждой модели разрабатывается индивидуально;
3) Подтверждена актуальность использования данных дистанционного зондирования для мониторинга горнопромышленных территорий ввиду их доступности и удобства использования;
4) Создана геоинформационная модель динамики структуры землепользования горнопромышленных территорий Губкинского городского округа на платформе ArcGIS, которая обладает широким спектром применения и позволяет существенно облегчить мониторинг горнопромышленных территорий;
5) Горнопромышленные территории Губкинского городского округа с момента начала разработки карьера до настоящего времени имеют тенденцию к постоянному возрастанию площади нарушенных земель. Земли промышленности и транспорта увеличились в 2 раза на фоне сокращения в 3 раза земель запаса и более, чем в 12 раз земель лесного фонда.
6) Существуют планы по рекультивации территории, однако результаты исследования показывают, что в действительности работа по рекультивации ведется в недостаточном объеме. Единственным актуальным видом рекультивации, по нашему мнению, остается естественная рекультивация - самозарастание отвалов.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
