Применение географической информационной системы в системе обращения с твердыми коммунальными отходами

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Вологодский государственный университет

Науки о земле

Применение географической информационной системы в системе обращения с твердыми коммунальными отходами

Попов Юрий Павлович, старший преподаватель

Аннотация

В статье предложена возможность использования географической информационной системы при создании электронной модели территориальной схемы обращения с твердыми коммунальными отходами.

Ключевые слова: ТВЕРДЫЕ КОММУНАЛЬНЫЕ ОТХОДЫ, ТЕРРИТОРИАЛЬНАЯ СХЕМА, ПОЛИГОН, ГИС, ЭЛЕКТРОННАЯ МОДЕЛЬ, УПРАВЛЕНИЕ ТЕРРИТОРИЕЙ

Похожие материалы

· Методы дистанционного зондирования при агроландшафтных исследованиях

· Оформление земельного участка под строительство объектов недвижимости

· Роль геоинформационных технологий в оценке земель с учетом экологических условий

· Опасные инженерно-геологические процессы, оползни

· Кадастровые работы в связи с образованием земельных участков в ЗАТО «Межгорье»

Твердые коммунальные отходы (ТКО) представляют комплексную проблему экологического и технического аспектов. ТКО содержат разнообразные токсичные вещества и материалы, являются постоянным атрибутом любого местообитания человека. Жить, не образовывая отходов невозможно, поэтому они всегда были и будут появляться.

В соответствии с федеральным законом "Об отходах производства и потребления" под твердыми коммунальными отходами понимаются отходы, образующиеся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами, а также товары, утратившие свои потребительские свойства в процессе их использования физическими лицами в жилых помещениях в целях удовлетворения личных и бытовых нужд. К ТКО также относятся отходы, образующиеся в процессе деятельности юридических лиц, индивидуальных предпринимателей и подобные по составу отходам, образующимся в жилых помещениях в процессе потребления физическими лицами.

В России большинство ТКО принято складировать на полигонах и свалках, так как это просто и дешево, территория нашей страны достаточно обширна, поэтому никто не беспокоится о нехватке места, и в ближайшее время ситуация скорее всего не изменится. Такой подход к решению проблемы в будущем может привести к серьезным негативным последствиям. Проблема складирования ТКО весьма актуальна и это будет сохраняться постоянно, она требует безусловного решения как для государства в целом, так и для субъектов федерации.

Площади полигонов и свалок постоянно увеличиваются, при современном составе ТКО требуется значительное время на их разложение. При достижении определенной физической массы ТБО начинают оказывать существенное негативное воздействие на окружающую среду. Территории, занятые полигонами и свалками становятся непригодными для использования.

В Земельном кодексе РФ подчеркивается приоритет земель сельскохозяйственного назначения, поэтому при предоставлении земельных участков для целей, не связанных с ведением сельского хозяйства, в частности для строительства полигонов ТКО, должно соблюдаться требование рационального использования земель, проявляющееся в максимальной экономии земельных площадей [6, 7].

Отвод земель для строительства полигонов ТКО должен быть обоснован:

· выбранный земельный участок должен удовлетворять экологическим требованиям размещения объекта;

· должен быть соблюден принцип минимального размера потерь для сельскохозяйственного производства и убытков землевладельцев и землепользователей при изъятии земель;

· земельный участок должен соответствовать технологическим требованиям размещаемого объекта.

На большинстве полигонов, в отличие от свалок, реализуются мероприятия, позволяющие уменьшить вредное воздействие различных факторов на окружающую среду. Правильно спроектированный и построенный полигон включает в себя весь комплекс хозяйственных построек и инженерных сооружений: площадки складирования отходов, площадки складирования изолирующего грунта, технологические дороги, котельную, хозяйственные, административные постройки, площадку для мойки мусоровозов, очистные сооружения, хозяйственный двор для обслуживания и ремонта техники. Весь комплекс должен быть огражден, обвалован, а территория освещена. При правильном выборе места полигона и соблюдении установленных норм его строительства и эксплуатации, влияние полигонов ТКО на окружающую среду сводится к минимуму.

После окончания срока эксплуатации полигона, его территория подлежит рекультивации, то есть выполняются работы по восстановлению нарушенных земель, но даже при проведении этих работ использование территории закрытых полигонов становится весьма ограниченным. Таким образом, можно говорить о практически полном изъятии из хозяйственного оборота земельного участка, занятого полигоном. Поэтому необходимо с особой тщательностью подходить к выбору земельного участка и обоснованию его площади.

У каждого полигона ТКО должна быть санитарно-защитная зона (СЗЗ), ее размеры обозначены в соответствующем СНиП. В СЗЗ запрещается не должна располагаться жилая застройка, источники водоснабжения и т. д. Однако подобные правила не всегда соблюдаются. Особую опасность для подземных и наземных источников водоснабжения представляют не защищенные специальными экранами полигоны ТКО. Защитные экраны позволяют изолировать площадку складирования ТБО от верхнего слоя почво-грунтов и грунтовых вод. При отсутствии какого-либо защитного экрана возможно загрязнение грунтовых вод и верхнего слоя почво-грунтов под полигоном, что делает очистку и восстановление водоносного пласта трудоемким и дорогостоящим делом. Влияние полигонов и свалок на компоненты окружающей среды проявляется в разной степени в зависимости от геологических, гидрогеологических, ландшафтных условий, наличия естественных водоупорных почво-грунтов (геохимических барьеров) и т. д.

Практически никто не контролирует состава поступающих на свалки бытовых отходов. Большая часть свалок не имеет технической документации, элементарные методы их эксплуатации не соблюдаются, это опасно влияет на окружающую среду.

Проблема свалок тянет за собой целый ряд других проблем. Города продолжают расти, жилищное строительство вторгается в лесопарковую зону, а между тем в самом городе имеются обширные пустыри, занятые свалками, большая часть которых являются временными и подлежат обустройству и закрытию.

Для эффективного управления земельными ресурсами и принятия взвешенных решений в области регулирования земельных отношений органы власти и все субъекты земельных отношений должны быть обеспечены достоверной и своевременной информацией о состоянии земельного фонда и динамике его развития, что позволит прогнозировать его развитие при принятии решений, обеспечивающих рациональное использование земель [8, 9].

К системам, позволяющим получать такую информацию, можно отнести многофункциональную географическую информационную систему, предназначенную для сбора, обработки, моделирования пространственных данных, их отображения и использования при решении расчетных задач, подготовке и принятии решений. Основная задача географической информационной системы (ГИС) - формирование знаний о территориях, а также обеспечение пространственными данными различных пользователей. Предметом ГИС является исследование закономерностей информационного обеспечения пользователей, включая принципы построения системы сбора, накопления, обработки, моделирования и анализа пространственных данных, их отображения и использования, доведения до пользователей, формирования технических программных средств, разработки технологии изготовления электронных карт, формирования соответствующих организационных структур.

ГИС используют во многих отраслях и областях знаний: в навигации, на транспорте, в строительстве, геологии, географии, военном деле, топографии, экономике, экологии, тематической картографии и др. Один из наиболее распространенных видов ГИС в науках о Земле - ресурсные, предназначенные для инвентаризации, оценки, охраны и рационального использования ресурсов, прогноза результатов их эксплуатации. Чаще всего для их формирования используют уже имеющиеся карты, которые оцифровывают и вводят в базы данных в виде отдельных информационных слоев, отражающих существующее состояние земельного фонда. Их можно дополнять информацией по отдельным объектам гидрографии, угодьям, поселениям (название, источники загрязнения, степень нарушенности). При этом каждую карту можно укрупнить, совместить с другой, сделать печатную копию и т. д. ГИС предназначены для создания карт на основе получаемой информации на конкретный момент времени [3].

ГИС с научной точки зрения представляет собой метод моделирования и познания природных и социально-экономических систем. ГИС - это система, применяемая для исследования природно-общественных объектов и явлений, которые изучают науки о Земле и смежные с ними социально-экономические науки. географический электронный коммунальный свалка

Технологически ГИС представляет собой средство сбора, хранения, обработки, анализа, отображения и распространения пространственно-координационной географической, геологической, экологической информации. ГИС можно рассматривать как систему технологических средств, поддерживающих ее функционирование, программного обеспечения и процедур, предназначенную для сбора пространственных данных, их анализа, моделирования и отображения при решении задач по планированию и управлению территорией.

С производственной точки зрения ГИС - это комплекс аппаратных и программных средств (ГИС-оболочек), предназначенных для обеспечения управления и принятия решений. ГИС использует географические данные, а также семантические непространственные данные и располагает функционалом, необходимым для их пространственного анализа. ГИС призвана обеспечить процесс принятия решений по оптимальному управлению территорией, организацию функционирования транспорта, использование объектов недвижности, водных, лесных и других пространственных ресурсов.

Таким образом, ГИС можно одновременно рассматривать как метод научного исследования, технологию и продукт ГИС-индустрии [3].

Согласно федеральному закону №89 "Об отходах производства и потребления": в каждом регионе РФ в составе системы комплексного управления отходами (далее СКУО) должна быть разработана Территориальная схема обращения с отходами, в том числе с твердыми коммунальными отходами (далее ТС), которая должна содержать Электронную модель территориальной схемы обращения с отходами (далее ЭМ) [1, 2].

ЭМ должна содержать фактографические данные об объектах обращения с отходами и может быть создана в виде географической информационной системы.

ГИС, в отличие от других информационных систем, имеет богатые возможности работы с геопространственными данными, которые описывают любые объекты, имеющие локализацию в земном пространстве. Они состоят из двух взаимосвязанных частей: пространственные данные, описывающие местоположение, форму и размеры объекта, и семантические данные, описывающие содержательные характеристики объекта. ГИС, имея послойную организацию данных, дает возможность проанализировать географическое расположение объектов, их количественные и качественные характеристики на основе картографического материала и позволит принимать обоснованные решения по использованию и управлению территорией.

В состав современной ГИС входит центральный (базовый), опорные и региональные узлы обработки данных, при этом центральный узел находится в головной организации участников ГИС, хранит основной объем данных и обрабатывает большую часть запросов. Опорные узлы создаются непосредственно у пользователей ГИС, а региональные узлы целесообразно устанавливать по мере необходимости у региональных участников.

Основная задача такой системы - поиск информации в базе данных и предоставление ее конкретным пользователям.

Современные ГИС имеют следующие технико-технологические возможности:

· ввод больших объемов графической и текстовой информации; обеспечение быстрого доступа ко всем базам данных; классификацию документов, поиск в базах данных информации по ключевым словам;

· обработка больших массивов логически связанных семантических и аналитических данных;

· полуавтоматизированный и автоматизированный ввод графической информации с контролем метрических и топологических характеристик;

· тиражирование документов; организация групповой работы пользователей;

· систему, обеспечивающую исполнение прикладного программного обеспечения.

Для управления земельными ресурсами на любом административно-территориальном уровне необходим комплекс земельно-кадастровых данных, так как для всех иерархических управленческих ступеней требуются сведения о пространственных характеристиках территории и совокупности количественных и качественных характеристик земельных участков.

ГИС-технологии предназначены для решения практических задач, в которых требуются анализ и оценка комплексной информации об инфраструктуре территории в сочетании с пространственными картографическими данными. Поэтому они являются базовой технологией для функционирования земельной информационной системы. Такие технологии обеспечивают накопление территориально-координированных (координатно-привязанных) данных, их системный анализ, интерпретацию в виде картографических изображений средствами машинной графики.

По функциональности ГИС-технологии позволяют [4]:

· накапливать графическую и семантическую информацию о территории в базе данных;

· поддерживать многопользовательский доступ к базе данных в интересах эффективного управления земельными ресурсами;

· визуализировать информации о территории из базы данных в форме тематических карт;

· производить анализ и обработку полученных различными методами данных и интерпретацию результатов их обработки в виде тематических и трехмерных карт, диаграмм, таблиц;

· осуществлять перемещение информации между серверами хранения информации и пользователями;

· вести поиск информации об объектах, расположенных на данной территории, с помощью запросов к базе данных;

· производить анализ информации о территории, используя её цифровую картографическую модель, и давать возможность пользователю на основе этого выносить суждения для принятия определенных решений;

· обеспечивать возможность моделирования ситуаций и выявления закономерностей в процессах и явлениях, происходящих на данной территории;

· изготавливать графические документы, включая картографические материалы, для информационного обслуживания населения, органов власти, организаций и учреждений, осуществляющих деятельность на данной территории;

· вести информационную поддержку разного рода экспертиз.

В качестве компьютерной программы, позволяющей создавать ГИС в составе электронной модели территориальной схемы обращения с отходами может быть использована MapInfo Professional (рисунок 1), предназначенная для сбора, хранения, отображения, редактирования и анализа пространственных данных, обладающая широкими возможностями импорта-экспорта данных, работающая с файлами текстового формата, в котором удобно производить обмен информацией с табличным процессором Microsoft Excel (может быть применен для проведения сопутствующих расчетов).

Рисунок 1 Интерфейс программы MapInfo Professional

На первом этапе работы по созданию ЭМ необходимо подготовить электронную картографическую основу (рисунок 2) в виде слоев ГИС, таких как населенные пункты (территории и центры), объекты гидрографии (реки, озера и водохранилища), дорожная сеть и т. д.

Рисунок 2 Фрагмент карты ГИС

Далее следует выполнить работу по созданию слоя с существующими площадками складирования и захоронения ТКО. Это позволит в будущем вносить нужные коррективы по выбору места для вновь создаваемых площадок ТКО.

На данный момент с учетом положений федерального закона "Об отходах производства и потребления" прослеживается тенденция к сокращению количества площадок складирования и захоронения отходов как санкционированных, так и не санкционированных. Для этого группы населенных пунктов или муниципальные образования, эксплуатирующие те или иные существующие площадки ТКО следует укрупнить и в ряде случаев, при создании Территориальной схемы обращения с отходами, неизбежно возникнет необходимость создания новых полигонов ТКО в экономически обоснованных местах расположения для таких укрупненных групп.

При выборе места для вновь создаваемых полигонов захоронения ТКО следует учесть расположение тех населенных пунктов, которые в будущем станут эксплуатировать данный полигон. Средние координаты таких населенных пунктов, а также информация о численности населения в них позволяет вычислить средневзвешенные координаты возможных мест размещения вновь создаваемых (проектируемых) полигонов ТКО. Рассчитать указанные координаты можно, используя табличный процессор Microsoft Excel. Далее, используя возможность MapInfo Professional по экспорту данных из документов формата Microsoft Excel (.xlsx) и рассчитанные координаты расположения проектных полигонов, следует нанести их, пока в виде точек, на отдельный слой ГИС, и произвести дальнейшее уточнение их координат с учетом расстояний до ближайших водных объектов, территорий населенных пунктов, дорог, по которым возможна транспортировка ТКО к полигону и некоторых других важных условий, которые должны быть соблюдены при проектировании полигонов ТКО.

В качестве примера на рисунке 3 показано рекомендуемое расположение полигона ТКО для одной из групп населенных пунктов на территории Вологодской области относительно существующей свалки ТКО. Объекты нанесены в масштабе в виде двух круговых областей, одна из них показывает саму площадку ТКО, а другая - ее санитарно-защитную зону, расположенную вокруг площадки. В результате можно наглядно оценить какую площадь занимает та или иная площадка ТКО, где и насколько близко она находится по отношению к населенным пунктам, дорогам, рекам, озерам, водохранилищам.

Рисунок 3 Фрагмент ГИС, созданной в программе «MapInfo Professional»

Для того, чтобы облегчить работу по управлению созданной ГИС и внесению изменений и дополнений в образующие её слои требуются определенные методические рекомендации, которые позволили бы пользователю, не прошедшему обучение по работе с программой MapInfo Professional, самостоятельно осуществлять работу с объектами карты и её слоями в рамках выбора места расположения проектируемой площадки для захоронения ТКО. Такие методические рекомендации могут содержать следующие основные разделы [5]:

1. Краткая характеристика ГИС и возможности управления земельными ресурсами в системе обращения с ТКО. Раздел даст общее понятие ГИС, определит задачи и возможности MapInfo Professional в области управления земельными ресурсами.

2. Особенности MapInfo Professional, начало работы в программе, управление слоями. Раздел раскроет особенности и возможности программы MapInfo Professional, процедуру ее запуска, создания в ней тематических карт (слоев), возможность управления слоями, их содержанием, визуализацией и свойствами, способы изменения их относительного расположения (пример окна управления слоями показан на рисунке 4).

Рисунок 4 Окно управления слоями

3. Вычисление координат местоположения проектируемого полигона; В разделе следует описать методику определения средневзвешенных координат, например, с применением табличного процессора Microsoft Excel из состава известного офисного пакета.

4. Редактирование слоя, нанесение графических объектов на слой. В текущем разделе можно описать возможности редактирования графических объектов на слое, формирование структуры семантических данных слоя.

5. Ввод семантической информации о графических объектах. Здесь следует описать возможность импорта семантических данных в MapInfo Professional из файлов сторонних форматов, например, *.xlsx, при наличии определенной общей информации, а также ввод таких данных для тех или иных объектов слоя вручную.

6. Вывод графической и семантической информации на печать. Раздел раскроет возможности программы по созданию производных документов, включающих графическую информацию (карту), семантическую (таблицы данных), легенду с условными обозначениями линий и областей объектов карты, а также возможности их печати и экспорта в часто используемые графические векторные или растровые форматы файлов.

Список литературы

1. Об отходах производства и потребления [Электронный ресурс]: федер. закон Рос. Федерации от 24 июня 1998 г. № 89-ФЗ / Официальный интернет-портал правовой информации. URL: http://pravo.gov.ru.

2. О требованиях к составу и содержанию территориальных схем обращения с отходами, в том числе твердыми коммунальными отходами [Электронный ресурс]: проект постановления Правительства Рос. Федерации / Справ.-правовая система «КонсультантПлюс». URL: http://www.consultant.ru.

3. Варламов, А. А. Земельный кадастр. Т. 6. Географические и земельные информационные системы: учеб. пособие / А.А. Варламов, С.А. Гальченко. - Москва: КолосС, 2005. - 400 с.

4. Цветков, В.Я. Основы работы с MapInfo. Начальный этап работы: методические указания / В.Я. Цветков. - М.: Центр Информатизации, 2008. - 55 c.

5. MapInfo Professional. Руководство пользователя. - New York: MapInfo Corporation. Troy, 2002. - 786 с.

6. Заварин Д.А. Основные направления развития строительства на инновационной основе // Фундаментальные исследования. 2014. № 9-8. - С. 1805-1810.

7. Тесаловский А.А. Методика кадастровой оценки земель, резервируемых в целях строительства водохранилищ комплексного назначения // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2011. № 23. С. 337-341.

8. Заварин Д.А. К вопросу об инновационности ИСК и его сегментов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 9-2. - С. 116-119.

9. Тесаловский А.А. Применение картографического материла из открытых источников для массовой оценки на предпроектном этапе обоснования гидроэнергетического строительства // МИР (Модернизация. Инновации. Развитие). 2016. Т. 7. № 3 (27). - С. 107-111.

Размещено на Allbest.ru