30 Апр

ФОРМИРОВАНИЕ КАРТОГРАФИЧЕСКОЙ БАЗЫ ДАННЫХ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ)




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:
Авторы:
DOI:

В настоящее время базовыми принято считать цифровые топографические карты “масштабов” 1:1 000 000 и 1:200 000, покрывающие всю территорию. Вся содержащаяся на цифровых топографических картах информация используется для расчетов при проектировании и строительстве промышленных объектов, путей сообщения, линий связи и иной застройки, а также для моделирования развития природных и антропогенных процессов, определения последствий чрезвычайных ситуаций и планирования устранения их последствий.

Системная целостность картографического материала, их внутреннее единство обеспечиваются следующими условиями:

  • целесообразный выбор и ограничение числа проекций и масштабов (желательно, кратных друг другу);
  • общность географических основ и базовых карт;
  • согласованность легенд, шкал и градаций;
  • соблюдение единого уровня генерализации;
  • единство изобразительных средств и дизайна;
  • взаимное согласование карт;
  • согласование данных во времени.

Многофункциональность. Картографический материал должен быть легко адаптируе­мым для решения различных задач. Графическое отображение цифровой модели местности (ЦММ) не должно зависеть от средств воспроизведения графической информа­ции. Например, одна и та же ЦММ может использоваться для получе­ния карт масштабного ряда, [1].

Самой распространенной моделью организации данных является слоевая модель. В рамках слоевой модели существует две конкретных реализации: векторно-топологическая и векторно-нетопологическая модели. При векторно-топологической модели есть ограничения:  на один лист одного тематического слоя можно поместить объекты не всех геометрических типов одновременно. Векторно-нетопологическая модель организации данных – это более гибкая модель, но часто в один слой помещаются только объекты одного геометрического типа.

Наряду со слоевой моделью используют объектно-ориентированную модель. В  объектно-ориентированной  модели  акцент  делается  на  положение  объектов  в  какой-либо сложной иерархической схеме классификации и на взаимоотношения между объектами. Этот подход менее распространен, чем слоевая модель по причине  трудности организации всей системы взаимосвязей между объектами, [1].

При решении задач природно-техногенной безопасности территории  используются   карты разных масштабов.

Мелкомасштабные исследования (1:1000000 — 1:500000) выполняются при изучении глобального и регионального фонового состояния  природной среды,  характера нарушения  ее состояния.

Среднемасштабные (1:200000 — 1:100000) –  при  изучении состояния и изменения  природной, геологической  среды  в районах  с напряженной  экологической  обстановкой и  определения  участков  для постановки крупномасштабных работ.

Крупномасштабные исследования (1:50000 — 1:25000) проводятся в районах природных и техногенных ЧС, экологического бедствия.

Детальные (1:10000 и крупнее) – для изучения состояния конкретных объектов.

На топографическую основу наносят данные о естественном состоянии  геологической  среды,  ее  изменении  и  техногенные объекты.

При организации хранения картографического материала различных масштабов и тематической нагрузки учитываются три аспекта: масштабно-иерархический, послойно-тематический и библиотечно-листовой, [2].

Масштабно-иерархический аспект отражает необходимость создания масштабного ряда электронных карт, иерархически взаимосвязанных между собой так, что переход от карты одного масштаба к карте другого масштаба осуществлялся с обязательной генерализацией отображаемой информации.

Послойно-тематический аспект является основой семантического структурирования информации и отражает необходимость одинакового послойного состава карт различного масштаба в рамках одной ГИС.

Картографическая информация требует для хранения больших объемов памяти, и часто для решения задач необходима карта части территории, поэтому возникает необходимость библиотечно-листовой организации материала, который должен обеспечить связную обработку различных участков карт одного масштаба.

На логическом уровне разработана структура базы данных, в основе которой лежит  содержание,  определённый  подход  к  масштабным  уровням исследования и требования к точности исходных данных.

Все объекты базы данных представлены двумя классами:

  1. Пространственные объекты:

1) Полевые данные: топографо-геодезические. Основной недостаток этого способа картирования – его значительная трудоемкость, связанная с организацией и проведением полевых работ.

2)  Картографический  материал:  топографические  карты,  лоцманские  карты,   тематические  карты  природы:  геологические, гидрологические,  геоморфологические, климатические, почвенные и др.

3)  Данные  дистанционного  зондирования:  аэрокосмические  снимки,  наземная стереофотосъёмка;

  1. Атрибутивная (описательная) информация:

1)  Тематические  данные:  рекогносцировочные,  гидрологические  и гидрографические  данные;  метеорологические  и  климатические;  геологические, геоморфологические  и  гидрогеологические;  почвенные  и  геоботанические;  гидрохимические  и  т.п.

2) Литературные описания: текст описаний взаимодействия, структуры и  динамики различных природных и техногенных явлений, справочная и нормативная документация.

3)  Фотографический  материал:  фотографии  состояния  местности, обследования  технических  сооружений,  магистральных трубопроводов,  подводных  переходов магистральных трубопроводов и др.

4) Прочая информация: таблицы, графики, статистические данные.

Базовыми  моделями  пространственных  данных  в  проектируемой  БД выступают растровый и векторно-топологические форматы.

Описания хранятся в виде текста. Фотографические материалы хранятся в растровом формате. Прочая информация хранится в виде таблиц и графиков.

Способы использования база данных (БД)  при  исследованиях распределения природных и техногенных  источников опасности, вероятностях их перерастания в реальные угрозы в зонах возможных поражений с учетом взаимодействия потенциально-опасных объектов с окружающей средой:  пространственный анализ и визуализация данных; построение  блок-диаграмм,  трёхмерных  моделей  рельефа, создание  на  основе  методов  геоинформационного картографирования цифровых карт, динамическое картографирование, подготовка исходных данных для моделирования сценариев развития чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, визуализация результатов моделирования. Динамическое картографирование, кроме того, является наиболее эффективным средством визуализации результатов мониторинга.

Математическая  основой  пространственной  информации является   геодезическая  система WGS-84,  общеземная  геоцентрическая  система  координат ПЗ-90 (ПЗ-90.02).  Карты  в  проекциях UTM,  Гаусса-Крюгера  с  системой  координат WGS-84 и СК-95.

Свойства  данных  в  базе  пространственных  данных  должны быть представлены в метаданных в соответствии с ГОСТ Р 51353-99 (1999). Файлы метаданных создаются одновременно с наполнением БД исходной информацией и включают  сведения:  о  пространственном  охвате,  проекции,  масштабе, географической основе, точности, времени получения или создания данных и др.

Логическая  схема картографической БД представлена на рис. 2. Наполнение  базы  данных производится по материалам полевых топографо-геодезических съёмок, полевых  изысканий, данных дистанционного зондирования (ДДЗ) и картографических источников, оцифрованных  топографических  карт.

Решение задач управления чрезвычайными ситуациями пред­полагает составление перечня объектов повышенной опасности, как с точки зрения воз­действия природных, так и техногенных риск-факторов. Создание перечня объектов по­вышенной опасности и привязка их к местности осуществляется в ходе создания  Базы геоинформционных данных (БГД), содержащей отображение стационарных и динамичных объектов, находящихся на рассматриваемой территории.

Рис. 1. Схема картографической базы данных.

На территории Республики Саха (Якутия) расположено 96 потенциально  опасных объектов (по данным МЧС РС(Я)).

Объектами базы данных  потенциально опасных техногенных объектов и природных опасностей являются: магистральный газопровод Кысыл-Сыр –  Мастах –  Берге – Якутск диаметром 530 мм, протяженностью 466 км и газопровод — отводами диаметром от 100 до 325 мм. Строится III нитка газопровода Средневилюйское ГКМ — Мастах –  Берге – Якутск протяжен­ностью 384 км, диаметром 720 мм.

В Западно-Якутском энергорайоне природный газ подается потребителям по однониточному магистральному газопроводу Таас-Юрэх – Мирный – Чернышевский диаметром 530 мм, протяженностью 226,8 км, производительностью 1,0 млрд. м3/год.

На территории республики имеются следующие газохранилища:

Мастахское ГКМ, пос. Мастах — метанол — 7 резервуаров — 1440 куб. м., газовый конденсат — 3 подземных резервуара — 7800 куб. м., Средневилюйское ГКМ, пос. Кысыл- Сыр  — метанол — 5 резервуаров — 9000 куб. м.

Объекты магистрального нефтепровода Восточная Сибирь – Тихий океан (ВСТО), которые включают в себя сооружение нефтепровода протяженностью 2757 км и диаметром 1067/1220 мм по маршруту Тайшет – Усть-Кут – Талаканское месторождение – Ленск – Олекминск – Алдан – Тында – Сковородино, проходящего по территориям Иркутской, Амурской областей, Республики Саха (Якутия), 7 нефтеперекачивающих станций с общим объемом резервуарного парка 850 тыс. м3.

На территории республики имеются:

а) четыре химически опасных города — Якутск, Мирный, Нерюнгри, Удачный;

б) три химически опасных поселка — Хандыга, Покровск, Айхал;

г) 26 базовых нефтебаз, являющихся пожароопасными объектами.

Вилюйское водохранилище, расположенное в пос. Чернышевский. Рабочая емкость водохранилища — 40000 млн. м3 , высота напорного фронта у гидроузла — 60, 4 м, ширина водонапорного фронта и гидроузла — 530 м, время сработки водохранилища — 888 часов, ширина возможной зоны затопления — 10 км.

Бердигестяхское водохранилище, площадь зеркала — 235 га, средняя глубина — 1,5 м, длина водохранилища — 4,8 км. Плотина земляная глухая, длина — 740 м, высота по гребню — 217 м, класс сооружения — III. Высота напора — 3 м. Отводящий канал: ширина — 60 м., длина — 450 м., имеется трубчатый сифонный водосброс — 16 ниток, диаметр — 1420 м.

Для  решения задач мониторинга и обеспечения безопасной эксплуатации потенциально опасных объектов на территории Республики Саха (Якутия) с использованием ГИС Базы геоинформционных данных отображающие вышеописанные потенциально опасные объекты  формируются  с учетом следующих требований и структуры, представленных на рис.2:

  • определение и структура объекта, данные о котором содержатся в БД;
  • выявление связей между объектами;
  • определение основных свойств объектов, которые хранятся в БД;
  • выявление связей между свойствами объектов;
  • составление логической записи общей таблицы, включающей все свойства объекта;
  • определение операций при использовании таблиц и создание на них основе запросов;
  • создание форм ввода и вывода данных.

 

Рис  2.  Структура Базы данных.

 

Предложенная картографическая схема и структура базы данных приблизят к  оперативному  решению проблем в случае возникновения ЧС, участившихся с усиление антропогенного воздействия на экологию региона, особенно на территориях, связанных с инвестиционными проектами.

Литература

  1. Самардак А. С. Геоинформационные системы // ДВГУ, Владивосток, 2005. – 124 с.
  2. Ботавин Д.В. Обоснование структуры и содержания баз данных для изучения и картографирования русел и пойм равнинных рек. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук. Москва, 2009, МГУ. – 24 с.

связанных с увеличением антропогенного воздействия в местах реализации инвестиционных проектов, а также распространение новых загрязняющих веществ в окружающей среде, приводит к ухудшению состояния атмосферы, водоемов и

Рекомендованы масштабы тематических и топографических карт, для моделирования и оценки риска возникновения чрезвычайных ситуаций на магистральных трубопроводах в случае их прохождения через подводные переходы, зоны лесных пожаров, участки со сложными геологическими процессами. С использованием данных дистанционного зондирования (ДДЗ), дешифровки аэрокосмоснимков рекомендованные карты могут быть использованы для разработки методов защиты и смягчения последствий аварий в случае возникновения природных или техногенных ЧС руководящими органами и службами, занимающимися устранением последствий

В случае возникновения ЧС

Разработка научно-методических подходов формирования базы геоинформационных данных распределения потенциально опасных техногенных объектов и природных опасностей, присущих региону; оценка потенциальных опасностей и зон возможных поражений с учетом взаимодействия объектов с окружающей средой, создание  моделей местности по данным ДЗЗ и  наземных полевых исследований для оценки состояние потенциально-опасных объектов и природно-техногенных процессов;  моделирование и отображение средствами ГИС в виде тематических карт, разработка сценариев аварийных ситуаций.

  1. Основные подходы формирования, преобразования и использования картографической базы данных с учетом особенностей задач обеспечения природно-техногенной безопасности региона
  2. АНАЛИЗ КАРТОГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗАДАЧ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РЕГИОНА
    ФОРМИРОВАНИЕ КАРТОГРАФИЧЕСКОЙ БАЗЫ ДАННЫХ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ)
    Written by: Стручкова Галина Прокопьевна, Капитонова Тамара Афанасьевна, Тимофеева Саргылана Максимовна
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 03/29/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_04(13)
    Available in: Ebook