ГІС-аналіз даних про водні об’єкти південої частини Вінницької області

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГІС-аналіз даних про водні об'єкти південої частини Вінницької області

Анотація

моніторинг довкілля атмосферний повітря

Курсовий проект присвячено актуальній задачі ГІС-аналізу ставків Вінницької області. В ході роботи було проаналізовано всі необхідні дані, що дало змогу графічно відобразити кількість та площу ставків. Внаслідок цих збору даних можна ми дізналися кількість ставків та їх площу і цю інформацію можна використати коли районний центр буде давати цей водний об'єкт в оренду.

Вступ

моніторинг довкілля атмосферний повітря

На сьогоднішній день У зв'язку із прийняттям Закону України «Про аквакультуру». На виконання доручення голови обласної державної адміністрації, щодо забезпечення ефективного та раціонального використання природних ресурсів, утримання водних об'єктів в належному санітарному та гідрологічному режимі, збільшення надходжень до місцевих бюджетів, Департаментом екології та природних ресурсів проводиться робота щодо передачі в оренду вільних ставків на земельних торгах. Площа водного об'єкта є важливою длдя передачі в оренду ставків. Адже невірна площа може призвести до подальших проблем із орендою. Курсовий проект є актуальним тому, що він дасть можливість побачити зміни атмосферного повітря після капітальних ремонтів доріг.

Предметом області є процес нанесення на карту та корекція берегової лінії ставка в південі частині Вінницької області.

Об'єктом дослідження є ставки їх кількість та площа. Аналіз даних дозволить зробити певні висновки щодо того у якому районі найбільша кількість ставків.

Метою роботи є аналіз та створення тематичної карти на основі представлення результатів аналізу, за допомогою ГІС, можна дізнатись у яукому районі знаходиться найбільше ставків

1. Загальна характеристика об'єкту досліджень

Став, ставок -- штучна водойма для зберігання води з метою водопостачання, зрошення, розведення риби (ставкове рибне господарство) і водоплавної птиці, а також для санітарних і спортивних потреб. Невеликі копані ставки для розведення й утримання риби називають самжалками, самжавками, копамнками.

На території Вінницької області налічується -- 4849 ставків, загальною площею понад -- 240,5 кмІ, об'ємом -- 248,0 млн мі

2. Постановка задачі та вибір оптимальних інформаційних технологій

Для виконання практичної частини курсової роботи необхідно:

1. Здійснити збір даних. Розробити структуру БД. Створити та наповнити базу даних спостережень за станом атмосферного повітря.

2. Проаналізувати та обробити результати спостереження за якістю атмосферного повітря та виконати їх графічну візуалізацію. Для аналізу і обробки результатів необхідно нанести об'єкти на карту, підключити базу даних, побудувати матриці висот та матриці різниці, а також профілі по дорогах.

3. Нанести на електронну карту та провести візуалізацію усереднених даних по показникам якості.

Обираємо середовище яке оптимально б підійшло для виконання першої частини. Нам потрібно створити базу даних (БД).

Для створення та наповнення БД потрібно вибрати систему управління базами даних (СУБД), яка була б легка у застосуванні та управлінні. Найпоширенішими системами є: MS Access, MySQL, Oracle, MongoDB та інші.

Система управління базами даних Microsoft Access входить до складу пакета Microsoft Office. Програма Microsoft Access використовується для створення даних різного значення і роботи з ними, ця програма проста і зручна в роботі, не дивлячись на те, що вона має велику кількість можливостей. За допомогою даної програми можна зберігати і систематизувати дані, що дозволяє легко орієнтуватися в них і швидко находити потрібні дані. Microsoft Access дозволяє проводити такі дії: створення таблиць в режимі конструктора, з допомогою майстра, шляхом введення даних, редагування, копіювання, сортування, форматування таблиць, створення, зміна, збереження та знищення вибірок інформації з таблиць, для введення та редагування інформації. Головна особливість Microsoft Access - тісна інтеграція з Microsoft Office, дані легко експортувати в MS Word і MS Excel. Також слід згадати, що формат Access є дуже поширеним, тому у нас не виникнуть трудності при переносі даних в ГІС програму. Оптимальним варіантом для вирішення поставленої задачі є MS Access [4].

Щоб нанести дані на електронні карти потрібно вибрати найбільш оптимальну геоінформаційну систему (ГІС). Відомі електронні карти: ГІС-пакет “ArcGIS” (США), ГІС-пакет “Panorama” (РФ), ГІС-пакет “MapInfo Professional”, ГІС-пакет “Digitals” (Україна), ГІС-пакет “GeoDraw” (РФ).

Для виконання поставленої задачі обираємо ГІС-пакет “Panorama” (РФ). Дана програма як доступна, так і зручна у користуванні. Основною її перевагою для регіональних комп'ютеризованих систем екологічного моніторингу, є наявність повнофункціональної безкоштовної версії, яка має практично усі можливості, що й платна професійна версія, в тому числі роботу з базами даних, створення тематичних карт, програмне використання її інструментарію.

“Panorama” - це універсальна геоінформаційна система, що має засоби створення і редагування електронних карт, виконання різних вимірювань і розрахунків, обробки растрових даних, засоби підготовки графічних документів в електронному і друкованому вигляді, а також інструментальні засоби для побудови інформаційних систем із застосуванням різних СУБД.

Пакет програм “Panorama” розрахований для роботи на малопотужних комп'ютерах завдяки оптимізованому способу виведення великих обсягів картографічних даних на екран. Також пакет має потужні засоби введення, візуалізації та обробки даних [5].

3. Збір та систематизація даних

Для того, щоб почати проводити аналіз даних ставків, нам необхідні дані про них. Всю цю інформацію ми отримали із ставків які ми наносили(рис.3.1) на карту. Для тог щоб коректно нанести ставки на карту ми підставляли під нашу існуючу карту ортофотоплани(рис.3.2) а потім дивилися на карту та по контуру наносили їх на нашу карту. Також ми порівнювали вже нанесені на карту ставки та корегували їхній контур якщо він був не таким як на ортофотопланах(рис.3.3).

Рис. 3.1. Нанесення ставків

Рис.3.2 Підставлення ортофотопланів



Рис.3.3Редагування берегової лінії

Експортуєм данні про райони із “Panorama” в таблицю (рис.3.4)

4. Аналіз та візуалізація даних з використанням ГІС

Розробка ГІС для задачі аналізу даних забруднення атмосфери у придорожніх територіях міста Вінниці

У ГІС «Panorama» побудова карти забруднення здійснюється шляхом побудови спеціальної матриці. Спеціальні інструменти дозволяють підібрати кращий варіант інтерполяції для заданої задачі.

Аналіз даних проводився за таким алгоритмом:

1. Нанесення об'єктів на карту.

2. Підключення бази даних.

3. Оновлення семантики.

4. Побудова ізоліній.

5. Побудова матриці висот.

6. Побудова матриці різниці.

Перш за все, нам потрібно відкрити базову карту Вінницької області в ГІС «Panorama» (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Скріншот відкритої карти Вінницької області

Відключаємо шари, які будуть мішати нам при подальшій роботі та підключаємо геопортал. В нашому випадку доречно підключити карти Google (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Підключення геопорталів

Карти Google є привичними для нас і вони містять всю необхідну інформацію, яка потрібна нам для подальшої роботи.

Далі нам необхідно нанести на карту всі пости спостережень, а також дороги, які були відремонтовані. Для цього ми переходимо в «Редактор класифікатора» і створюємо нові об'єкти - «Ремонт доріг» (рис. 4.3) та «Спостереження атмосферного повітря» (рис. 4.4).

Рис. 4.3. Створення нового об'єкта

Рис. 4.4. Створення нового об'єкта

Для об'єкта «Спостереження атмосферного повітря» необхідно створити семантику, яка міститиме дані, щодо спостережень, тобто починаючи з семантики 374 по 385 (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Створення нових семантик

Тепер, за допомогою підключеного геопорталу, можна наносити всі необхідні об'єкти на карту. Обов'язково потрібно заповнити семантику «Код зв'язку з базою даних» для індексації об'єкту. Це дозволить встановити зв'язок по семантиці між об'єктом і базою даних. Фінальний результат зображено на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Скріншот нанесених об'єктів

Відключаємо геопортал і підключаємо створені таблиці, які ми експортували в dbf формат (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Підключення таблиць

Далі нам необхідно встановити зв'язок з картою (рис. 4.8) і оновити семантику об'єктів постів спостереження (рис. 4.9).



Рис. 4.8. Налаштування зв'язків з БД

Рис. 4.9. Оновлення семантик

Дані спостережень дуже розсіяні по карті, тому, для більш детального аналізу, нам необхідно побудувати ізолінії (рис. 4.10, 4.11, 4.12).

Рис. 4.10. Інструмент для побудови ізоліній



Рис. 4.11. Побудова ізоліній

Рис. 4.12. Результат побудови ізоліній

Після побудови всіх ізоліній, переводимо показники з «» на «». Це необхідно тому, що профілі матриць в ГІС Panorama не призначені для роботи з надто малими числами, тому конвертувавши показники на меншу одиницю, ми уникаємо проблем з побудовою матриць та профілів по цим матрицям. Щоб конвертувати показник з «» на «» необхідно скористатись інструментом «Розрахунки по семантиці» і помножити кожну семантику (яка містить дані показників) на 1000 (рис. 4.13). Після того, як ми конвертували усі показники, можна переходити до створення матриць висот (рис. 4.14, 4.15, 4.16).



Рис. 4.13. Інструмент для розрахунків по семантиці

Рис. 4.14. Інструмент для побудови матриці

Рис. 4.15. Фільтр для побудови матриці

Рис. 4.16. Побудова матриці

Результат побудови зображений на рис. 4.17 і 4.18.

Рис. 4.17. Ангідрид сірчистий (до ремонту)

Рис. 4.18. Ангідрид сірчистий (після ремонту)

Для того, щоб побачити зміну забруднення атмосферного повітря, нам необхідно скористатись інструментом «Порівняння матриць висот» (рис. 4.19, 4.20).

Рис. 4.19. Інструмент для порівняння матриць висот



Рис. 4.20. Побудова матриці порівнянь

Фінальний результат матриці різниці по ангідриду сірчистому зображений на рис. 4.21.

Рис. 4.21. Матриця різниця для ангідрид сірчистого

Результати аналізу даних забруднення атмосфери у придорожніх територіях міста Вінниці та їх візуалізація

За допомогою ГІС «Panorama» було здійснено аналіз зміни концентрації до та після ремонту доріг у м. Вінниці за даними ВМ СЕС. На основі даних моніторингу була визначена поверхня різниці концентрації по чотирьом показникам та побудовані карти, які показують на скільки змінилась концентрація після ремонту доріг у 2017 р.

Побудувавши всі матриці різниці, ми можемо приступати до самого аналізу показників та візуалізації фінальних даних.



Рис. 4.22. Об'єкти дослідження

Рис. 4.23. Ангідрид сірчистий (до ремонту)

Рис. 4.24. Ангідрид сірчистий (після ремонту)

По ангідрид сірчистому помітні вагомі покращення на сході міста, проте в центрі навпаки - забруднення збільшилось.

Рис. 4.25. Азоту діоксид (до ремонту)



Рис. 4.26. Азоту діоксид (після ремонту)

По азоту діоксиду помітні уже більш значні покращення, в порівнянні з ангідридом сірчистим, проте вздовж центрального моста все ж покращення не відбулось.

Рис. 4.27. Вуглецю оксид (до ремонту)

Рис. 4.28. Вуглецю оксид (після ремонту)

По вуглецю оксиду покращення мінімальні, проте показник знаходиться в межах ГДК.



Рис. 4.29. Пил (до ремонту)

Рис. 4.30. Пил (після ремонту)

Помітні покращення на південному сході міста, але в центрі міста покращень не відбулось і показник хоча і в межах ГДК, проте наближається до граничної межі.

Після ремонту максимальне значення в легенді зменшується. Також слід зазначити, що гранично допустима концентрація для ангідриду сірчистого становить 500 , азоту діоксид - 200 , вуглецю оксид - 5000 , пилу (аерозоль) - 500 . Після проведеного аналізу виявилось, що усі показники не перевищують ГДК, хоча місцями по 2-х показниках наближаються до нього.

Матриці різниці зображені на рис. 4.31, 4.32, 4.33, 4.34. Зеленим кольором відображено покращення, а червоним навпаки - погіршення.



Рис. 4.31. Ангідрид сірчистий

Рис. 4.32. Азоту діоксин

Рис. 4.33. Вуглецю оксид

Рис. 4.34. Пил

Скориставшись інструментом «Побудова профіля по об'єкту», нижче будуть наведені профілі деяких доріг по всім показникам. Від'ємні значення свідчать про покращення, а додатні про погіршення.

Графіки зміни концентрації ангідриду сірчистого уздовж доріг:

Рис. 4.35. Вул. Брацлавська

Рис. 4.36. Вул. Келецька

Рис. 4.37. Немирівська шосе

Графіки зміни концентрації азоту діоксиду уздовж доріг:

Рис. 4.38. Вул. Брацлавська



Рис. 4.39. Вул. Келецька

Рис. 4.40. Немирівське шосе

Графіки зміни концентрації вуглецю оксиду уздовж доріг:

Рис. 4.41. Вул. Брацлавська

Рис. 4.42. Вул. Келецька

Рис. 4.43. Немирівське шосе

Графіки зміни концентрації пилу (аерозолю) уздовж доріг:

Рис. 4.44. Вул. Брацлавська

Рис. 4.45. Вул. Келецька

Рис. 4.46. Немирівське шосе

На цих графіках помітні значні зміни покращення стану атмосферного повітря. Проте на деяких ділянках помітні погіршення. Це пояснюється тим, що існують певні закономірності руху автомобілів після ремонту. Для цього потрібно проводити більш точний аналіз, враховуючи ці додаткові фактори.

Висновки

У цій курсовій роботі було описано загальну характеристику об'єкту досліджень; проведена постановка задачі та вибір оптимальних інформаційних технологій; розроблено ГІС для задачі аналізу даних забруднення атмосфери у придорожніх територіях міста Вінниці, а саме: нанесення об'єктів на карту, підключення бази даних, оновлення семантики, побудова ізоліній, побудова матриць висот та матриць різниці; проведено результати аналізу даних забруднення атмосферного повітря та їх візуалізація.

На основі цього було проведено аналіз впливу капітального ремонту доріг на стан атмосферного повітря за допомогою ГІС «Panorama» та за даними державного моніторингу довкілля. В результаті було встановлено на скільки зменшилось забруднення атмосферного повітря біля доріг м. Вінниці після ремонту у порівнянні зі станом повітря до ремонту.

Завдяки проведеним ремонтним роботам, автомобілі мають змогу рухатись на більших швидкостях, що призводить до зменшення викиду в атмосферу продуктів неповного згорання палива, особливо на перегонах між перехрестями, де якраз проживає більшість населення і знаходиться більше зелених зон та інших природніх об'єктів, ніж біля перехресть вулиць. А це призводить до покращення стану здоров'я жителів міста, а також екосистем уздовж доріг.

Перелік посилань

1. Екологія. Навчальний посібник / Л. І. Юрченко.

2. Основи екології / Г. О. Білявський; [Підручник для студентів вищих навчальних закладів]. - К.: Либідь, 2004. - 406 с.

3. Экологическая безопасность автотранспорта / Козлов Ю. С., И. А. Святкин. - М.: Агар, 2000. - 176 с.

4. Microsoft Access 2010. Лучший самоучитель / А. С. Сурядный / 2012.

5. Геоинформационная система «Карта 2011». Руководство пользователя. - Ногинск «Панорама», 2010. - 141 с.

6. Системний аналіз та проектування ГІС. - Електронний навчальний посібник / Є. М. Крижановський, В. Б. Мокін, А. Р. Ящолт, Л. М. Скорина. - Вінниця : ВНТУ, 2015. - 127 с.

Размещено на Allbest.ru

...