ОТЧЕТ О выполнении системного проекта ГИС «Закономерности формирования стока рек Черноморского бассейна в пределах Беларуси»

Министерство Образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Могилевский государственный университет имени А.А. Кулешова»

ОТЧЕТ

О выполнении системного проекта ГИС

«Закономерности формирования стока рек Черноморского бассейна в пределах Беларуси»

Выполнила

Храмкова Ольга Владимировна

Могилев

2012

АННОТАЦИЯ

ГИС-проект включает в себя 27 страниц текстовой информации с данными по плану создания отчета, 11 карт, 2 таблицы – «Объем данных», «Структура графических данных». Проект состоит из 3 частей: текстовая часть, графическая и атрибутивная части. В виде таблиц представлены: объем данных и структура графической части. Картографический материал представлен 11 картами. Текстовая часть является основной частью отчета, так как представляет собой теоретический материал по данной работе. Планируется дополнение информации, как в виде графической, атрибутивной, так и текстовой части описания. Структура и информация может меняться с течением времени и использованием новых подходов и исследований.

СОДЕРЖАНИЕ

1. БИЗНЕС-ПЛАН ПРОЕКТА…………….……………………………..5

2. «ОБЩИЙ СПИСОК ВХОДНЫХ ДОКУМЕНТОВ»………………...9

3. МОДЕЛЬ ИУС ПРОЕКТА………………………………………..….16

4. ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ………………………...….18

5. ОПИСАНИЕ АТРИБУТИВНЫХ ДАННЫХ…………………….…20

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………..…..21

7. ПРИЛОЖЕНИЕ………………………………………...…………….22

БИЗНЕС-ПЛАН ПРОЕКТА

1.     Водная часть:

Заказчик: Институт почвоведения и агрохимии

Адрес: г. Минск ул. Казинца,62

Суть: сделать нижеследующие карты:

- гидрологическую сеть и бассейны крупнейших рек Черноморского бассейна

-  климатические карты (температура воздуха, температурный режим рек, осадки)

- сток рек

- с/х освоенность земель

- степень эродированности

- типы растительности (леса, болота)

- экологическое состояние рек (загрязнение рек, степень загрязнения рек сточными водами)

Цель: нанести на карту данные о закономерностях стока рек Черноморского бассейна в пределах РБ для дальнейшего прогнозирования и предотвращения эрозии почв, загрязнении вод.

Вероятный уровень секретности:

Проектируемый картографический материал будет предназначен для широкого круга пользователей.

2.     Положения дел в отрасли:

Текущая ситуация:

Метод картографического отображения в гидрологии начал применяться еще в пер­вой половине прошлого века. Этот метод основан на создании и использовании карт, отражающих пространственное распределение гидрологических характеристик. Однако это направление не нашло достаточно широкого применения по причине сложности и трудоемкости картосоставительских и картометрических работ, которые до недавних пор выполнялись в традиционной ручной форме. С развитием новых компьютерных технологий обработки пространственных данных это направле­ние вновь стало перспективным для использования в гидрологии.

Тенденции развития отрасли:

В последние десятилетия геоинформационные системы стремительно проникают практически во все сферы человеческой деятельности, связанные с пространственным анализом и моделированием природопользовательских процессов. Задачи построения геоинформационных структур, функций и методов управления данными, их анализа, приспособленных для обработки разнородных, неупорядоченных потоков информации в предметных областях, стали важнейшими в геоинформатике. Инженерная гидрология является одним из потенциальных потребителей геоинформационных технологий, что обусловлено большими объемами используемой в ней пространственной информации, сложностью и специфичностью её обработки. Проблемой инженерной гидрологии является отсутствие единого, масштабированного, открытого для исследователей и пользователей-гидрологов, информационного банка, характеризующего состояние гидроресурсов территории и их использование. Источник этой проблемы - разбросанность пространственных и мониторинговых данных по ведомствам, их неполнота, отсутствие систематичности, несогласованность, а также усложненный порядок доступа к существующей информации. Такое состояние дел усугубляется неадекватностью используемых гидрологических моделей для обработки современных массивов данных и отсутствием соответствующих технологий автоматизированного расчета пространственных гидрологических характеристик и структуризации территории. Необходимо решение гидрологических задач в условиях минимума информации, что требует их глубокой проработки и анализа с целью получения максимально возможной полноты решения.

Отсутствие предметно-ориентированных геоинформационных моделей затрудняет решение основных задач гидрологии. К ним относятся: создание реестра водных объектов, оценка стока вод, характеристик затопления местности паводками и волной прорыва при разрушении гидротехнических сооружений (ГТС), характеристик водопользования и водообеспеченности территорий в водохозяйственных расчетах.

В связи с этим необходима разработка методических подходов, геоинформационных моделей, методов и критериев построения предметно-ориентированных ГИС широкого и разномасштабного пространственного охвата инженерно-гидрологических задач (далее гидрологические ГИС или ГГИС). Создание таких ГГИС должно базироваться на комплексных методических, информационных и программных решениях, обеспечивающих эффективную реализацию задач инженерной гидрологии в рамках единого информационного поля. Создание этого поля базируется на универсальных цифровых моделях местности (УЦММ), включающих цифровую модель рельефа (ЦМР). В связи с этим создание геоинформационных систем в инженерной гидрологии на основе современных типовых ГИС является актуальной проблемой, имеющей большое научное и практическое значение.

Направление и задачи деятельности проекта:

Проект направлен на изучение рек Черноморского бассейна в пределах РБ. Карты созданного нами проекта помогут заинтересованным лицам (организациям):

ü проследить изменения климатических показателей на данной территории( температуру воздуха, температуру воды, количество осадков);

ü проследить объемы стока;

ü проследить лесистость и заболоченность территории;

ü сравнить районы Черноморского бассейна по степени сельскохозяйственной освоенности;

ü проанализировать Черноморский бассейн по степени эродированности земель;

ü проанализировать степень загрязнения бассейна сточными водами;

ü проанализировать распространение поллютантов ( азот аммонийный, азот нитратный, цинк, нефтепродукты) по территории бассейна;

ü выявить взаимосвязь между представленными выше факторами(климатические показатели, лесистость, заболоченность, хозяйственная деятельность человека) и объемом стока.

3.     Сущность предлагаемого проекта:

Данный проект позволяет всем заинтересованным лицам (организациям) получить полную информацию о факторах, влияющих на формирование стока рек Черноморского бассейна.

Конечный продукт представляет собой геоинформационный проект, состоящий из электронных карт с различными слоями, текстовой части теоретического материала и анализа, а также таблиц, приложения и другое. Электронные карты сделаны в Arc View 3.2.a.

Существует ограничение доступа к редактированию информации имеющейся в ГИС-проекте.

Лицензия и патентные права отсутствуют.

4.     Анализ рынка:

Потенциальные потребители: институт почвоведения и агрохимии, АПК Беларуси, отдел земельного кадастра, санэпидстанция, облгидромет.

Потенциальные конкуренты: отдел ландшафтного проектирования при НИИ природы РФ, Минприроды РБ, Белгипрозем, Горецкая с/х академия

Размер рынка: большой, т.к. данный проект затрагивает достаточно широкие отрасли Беларуси (с/х, экономику, экологию).

Рост рынка: предусматривается, так как с каждым годом использование компьютера во всех отраслях только увеличивается. Следовательно расширяется область использования гис-проектов

5.      План маркетинга:

Ценовая политика: цена 1 проекта от 3 млн. бел.руб. до 7 млн.бел.руб. ( в зависимости от проектируемой территории).

Реклама: ознакомительные буклеты по данному проекту (потребителям), частичное ознакомление в сети интернет (создание сайта и реклама проектов).

6.     Производственный план:

ГИС-проект создавался в кабинет разработчика, при помощи компьютера с установленной программой Arc View 3.2.a и соответствующими внутренними и внешними модулями.

Источниками поставки информации и материалов являются данные с интернет ресурсов, электронных атласов, печатных изданий.

7.     Организационный план:

Проект и его разработка является частной собственностью разработчика – Кондратьевой О.В., партнеров нет, кураторы проекта – старший преподаватель Захарова М.Е., старший преподаватель Тупицына Н.Б.

8.     Оценка степени риска:

Слабая сторона проекта заключается в том, что:

Ø как и любая информация данные внесенные в проект со временем устаревают и требуют обновления;

Ø данные могут использоваться только при наличии у потребителей специальных программ;

Ø не предусмотрены форс-мажорные ситуации (катастрофы на предприятиях, имеющих доступ к акватории страны, повышение концентрации различных веществ в воде, несоблюдение правил экологической безопасности на предприятиях, не проведение противоэрозионных мероприятий)

Альтернативные стратегии: в случае форс-мажорных ситуаций заказчик имеет право на редактирование проекта и альтернативный прогноз за  цену в 60% от первоначальной стоимости проекта.

9.     Финансовый план:

План доходов и расходов определяется этапами создания проекта (стадия разработки, проектирования, создание, внедрение), а также зависит от числа клиентов.

10. Приложение:

Копии контактов, лицензий, прейскуранты поставщиков отсутствую.

Данные для разработки проекта берутся из различных источников: интернет ресурсов, печатных изданий.

«ОБЩИЙ СПИСОК ВХОДНЫХ ДОКУМЕНТОВ»

1.     Идентификация данных:

1.     Карта «Гидрографическая сеть»

Источник информации: электронная версия национального атласа  РБ (масштаб – 1:250000, с.86-87)-карта.

2.     Карта «Водность рек»

Источник информации: электронная версия национального атласа  РБ (масштаб – 1:2000000, с.88)-карта.

3.     Карта «Степень загрязнения вод сточными водами»

Источник информации: электронная версия национального атласа  РБ (масштаб – 1:2000000, с.91)-карта.

4.     Карта «Сельскохозяйственная освоенность земель»

Источник информации: электронная версия национального атласа  РБ (масштаб – 1:2000000, с.104)-карта.

5.     Карта «Болота»

Источник информации: модуль.

6.     Карта «Леса»

Источник информации: модуль

7.     Карта «Температура воздуха»

Источник информации: Интернет-ресурсы ( электронная версия издания Минприроды «экологический бюллетень»)- данные статистики

8.     Карта «Температурный режим рек»

Источник информации: Интернет-ресурсы ( электронная версия издания Минприроды «экологический бюллетень») – данные статистики

9.     Карта «Осадки»

Источник информации: Интернет-ресурсы ( электронная версия издания Минприроды «экологический бюллетень») – данные статистики

10. Карта «Эродированность земель»

Источник информации: электронная версия национального атласа  РБ (масштаб – 1:3000000, с.108)-карта.

11. Карта «Загрязнение вод»

Источник информации: электронная версия национального атласа  РБ (масштаб – 1:4000000, с.160)-карта.

12.  

2.     Семантическое пространство (терминологический словарь)

Река - это поток воды, протекающий по постоянному руслу.

Бассейн реки – это часть суши, включающая данную речную систему.

Гидрологическая сеть - совокупность гидрологических постов, размещенных на определенной территории.

Водораздел  – возвышенность, разделяющая два смежных бассейна рек.

Речной створ – участок реки находящийся под антропогенным воздействием, гидроморфологические, биологические, физическо-химические характеристики которого фиксируются специальными службами.

Изотермы - изолиния одинаковых температур

Температурный режим рек  –  это  целеустремленная  деятельность человека по введению в культуру растений.

Сток рек – перемещение воды в виде потока по речному руслу.

Объем стока — количество воды (в м³), стекающее с территории бассейна.

Лес – это природная (географическая) зона, представленная более или менее сомкнуто растущими деревьями и кустарниками одного или нескольких видов.

Болото - сообщества, расположенные на участках суши, избыточно увлажненных стоячими или проточными водами, занятых растениями, способными развиваться при повышенной влажности.

Освоенность земель — это обширная территория, на которой существующие природные условия реконструированы с применением различных приемов ландшафтной архитектуры, зеленого строительства и инженерного благоустройства и представляющая собой самостоятельный архитектурно-организационный комплекс, где создана благоприятная в гигиеническом и эстетическом отношении среда для отдыха населения.

Сельскохозяйственная освоенность земель - та часть природных условий и природных ресурсов, которая реально вовлечена в хозяйственную деятельность человека.

Степень эродированности - степень разрушения (уменьшение мощности или исчезновение) верхних наиболее плодородных горизонтов.

Водная эрозия – медленное и постепенное, а иногда очень бурное и быстрое разрушение берегов озера, русл рек и т. д. под действием волн, паводков и других водных потоков

Ветровая эрозия – разрушение побережий или не защищенной растительностью территории водосборного бассейна под воздействием мощных воздушных потоков— сильных ветров и ураганов. Она проявляется главным образом на песчаных грунтах или почвах легкого механического состава.

Дефляционно-опасные земли – земли, подверженные ветровой эрозии.

Сточные воды — любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека.

Загрязнение вод — это понижение ее качества в результате попадания в реки, ручьи, озера, моря и океаны различных физических, химических или биологических веществ.

Поллютанты – различные химические вещества, которые при накоплении в атмосфере в высоких концентрациях могут вызывать ухудшение здоровья человека и животных.

Условные сокращения:

ПДК – предельно допустимая концентрация

ИЗВ – индекс загрязнения воды.

3.     Объем данных на этапе разработки проекта

Таблица 1

Объем данных

4.     Необходимость и параметры сканирования

Сканировать карты нет необходимости, так как все исходные данные уже  в электронном виде.

5.     Структура графической части

Таблица 2

6.     Структура атрибутивной части

Структурно база данных ГИС состоит из двух частей: географических объектов и атрибутивных данных. Атрибутивные данные составляют количественные и качественные характеристики пространственно- определенных объектов.

Полученные в ходе исследования атрибутивные данные введены в таблицу атрибутивных данных тем: Карта №1 – 11. В каждое из полей введены данные по определенной тематике и отдельным показателям развития, данные привязаны к точечным, линейным и площадным объектам и при этом поля будут как символьные, так и числовые. Все атрибутивные данные и таблицы связаны между собой в соответствии с необходимым видом в проекте.

МОДЕЛЬ ИУС ПРОЕКТА

1.     Анализ системы принятия решений:

Полученные данные проекта могут быть использованы:

ü Институтом почвоведения и агрохимии РБ;

ü Агропромышленным комплексом РБ;

ü Отделом земельного кадастра;

ü Санэпидстанцией;

ü Областным гидрометеорологическим центром;

ü МЧС;

ü Жилкомхоз;

ü Интернет ресурсами и т.д.

Данный проект позволит решить ряд задач:

ü дает возможность пользователю быстрее сориентироваться по теме «Формирование стока рек Черноморского бассейна»;

ü повысить качественность, быстроту составления прогноза распределения стока в зависимости от изменения тех или иных показателей;

ü также ГИС-проект может быть использован любым заинтересованным лицом для саморазвития, расширения кругозора и т.д.

2.     Анализ информационных требований:

Для достижения наилучшего результата при создании проекта использованная информация должна быть точной, актуальной, наглядной, читаемой, а также должна предоставляться в масштабе, удобном для использования.

3.     Агрегирование решений:

4.     Проектирование процесса обработки информации:

На этапе процесса обработки информации разрабатывается реальная система сбора, хранения, передачи и модификации информации. Это может быть как электронная версия, так и распечатанная текстовая версия. Исходными данными являются картографические материалы и текстовые описания, которые в процессе обработки переводятся в цифровую форму. По полученным материалам строятся карты, выполняется их компоновка. Затем выполняется презентация. При этом должны быть учтены возможности персонала по использованию вычислительной техники

5.     Проектирование и контроль за системой:

Для исключения ошибок необходим контроль за введением информации в машинную среду, правильностью данных в базе данных, ее актуальностью, точностью построения картографических моделей, соответствием построенной модели реальной действительности, выводом качественной конечной продукции.

ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

       I раздел: «Факторы, влияющие на формирование стока рек»

        Карта №1. «Гидрографическая сеть»

ü набор данных – тема «Гидрографическая сеть»:

·        водораздел

·        реки

·        цветовая градация по бассейнам рек

      I раздел: «Факторы, влияющие на формирование стока рек»

Карта №2. «Температура воздуха»

ü набор данных – тема «Температура воздуха»:

o   реки

o   города

o   территория Беларуси

o   изотермы

o   цветовая градация по температурам городов

Карта №3. «Температурный режим рек»

ü набор данных – тема «Температурный режим рек»:

o   речные створы

o   города

o   областные центры

o   водораздел

o   реки

o   столбчатые диаграммы по температурному режиму рек

o   цветовая градация температуре воды

Карта №4. «Осадки»

ü набор данных – тема «Осадки»:

o   города

o   областные центры

o   реки

o   цветовая градация по количеству осадков

Карта №5. «Лесистость территории»

ü набор данных – тема «Лесистость территории»:

o   водораздел

o   реки

o   водоемы

o   леса

   Карта №6. « Заболоченность территории»

ü набор данных – тема «Заболоченность территории»:

o   водораздел

o   реки

o   территория Беларуси

o   болота

II раздел: «Показатели стока»

Карта №7. «Водность рек»

ü набор данных – тема «Водность рек»:

o   областные центры

o   реки

o   водораздел

o   водность рек

o   цветовая градация по бассейнам рек

III раздел: «Антропогенное воздействие на сток рек»

Карта №8. «Сельскохозяйственная освоенность земель»

ü набор данных – тема «Сельскохозяйственная освоенность земель»:

o   реки

o   районы

o   цветовая градация по сельскохозяйственной освоенности земель

Карта №9. «Эродированность земель»

ü набор данных – тема «Эродированность земель»:

o   водораздел

o   территория Беларуси

o   города

o   круговые диаграммы по степени эродированности

Карта №10. « Степень  загрязнения рек сточными водами»

ü набор данных – тема «Степень  загрязнения рек сточными водами»:

o   областные центры

o   города

o   водораздел

o   реки

o   территория Беларуси

o   степень загрязнения рек сточными водами

Карта №11. «Загрязнения вод»

ü набор данных – тема «Загрязнения вод»:

o   водораздел

o   города

o   столбчатые диаграммы поллютантов по створам

o   цветовая градация загрязнения рек (в единицах ИЗВ)

ОПИСАНИЕ АТРИБУТИВНЫХ ДАННЫХ

Атрибутивные данные будут введены в таблицу атрибутивных данных тем: «Бассейны рек» (Карта №1. «Гидрографическая сеть»; Карта №5. «Водность рек»; Карта №11. «Загрязнение вод»), «Реки» (Карта №1. «Гидрографическая сеть»; Карта №2. «Температура воздуха за год»; Карта №3. «Температурный режим рек»; Карта №4. «Осадки за год»; Карта №5. «Водность рек»; Карта №6. «Лесистость территории»; Карта №7. «Заболоченность территории»; Карта №8. «Сельскохозяйственная освоенность земель»; Карта №10. «Степень загрязнения рек сточными водами»; Карта №11. «Загрязнение вод»), «Температура городов» (Карта №2. «Температура воздуха за год»),«Изотермы» (Карта №2. «Температура воздуха за год»), «Города» (Карта №2. «Температура воздуха за год»; Карта №3. «Температурный режим рек»; Карта №4. «Осадки за год»; Карта №10. «Степень загрязнения рек сточными водами»; Карта №11. «Загрязнение вод»),

«Водность рек» (Карта №5. «Водность рек»), «Температура воды» (Карта №3. «Температурный режим рек»).

 В каждое из полей атрибутивной таблицы будут вводится данные по определенной тематике и отдельным показателям развития, данные будут привязаны к точечным, линейным и площадным объектам и поля будут как символьные, так и числовые. Все атрибутивные данные и таблицы будут связаны между собой в соответствии с необходимым видом в проекте. Также предусматривается в дальнейшем разработка баз данных Access с последующей привязкой к видам проекта и к различным объектам в атрибутивных таблицах.

Атрибутивная таблица тем:

Шейп-файл полигональной темы «Бассейны рек» содержит 3 поля, первое – ID, второе – название бассейна, третье – значение.

 Шейп-файл линейной  темы «Реки» содержит 2 поля, первое – ID, второе – название рек.

Шейп-файл точечной темы «Температура городов» содержит 4 поля, первое – ID, второе – точки, третье – значение температуры воздуха за июль, четвертое – значение температуры воздуха за январь.

Шейп-файл линейной  темы «Изотермы» содержит 3 поля, первое – ID, второе – линия, третье – значение температуры.

Шейп-файл точечной темы «Города» содержит 11 полей, первое – ID, второе – название, третье – значение содержание азота аммонийного в воде, четвертое – значение содержание азота нитратного в воде, пятое – значение содержание цинка в воде, шестое – значение содержания нефтепродуктов в воде, седьмое – ПДК, восьмое – показатель водной эрозии, девятое – показатель ветровой эрозии, десятое – показатель неэродированных земель, одиннадцатое – показатель земель подверженных дефляции.

Шейп-файл линейной  темы «Водность рек» содержит 3 поля, первое – ID, второе – название рек, третье – значение водности.

Шейп-файл полигональной темы «Температура воды» содержит 3 поля, первое – ID, второе – полигон, третье – значение температуры воды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данный ГИС-проект находится на начальной стадии разработки, так как является достаточно объемным. Проект создан с целью изучение закономерностей формирования стока рек Черноморского бассейна в пределах Республики  Беларусь. Его реализация позволит раскрыть большие возможности перед потребителем.

На данном этапе разработки ГИС-проекта в нем содержится 11 тематических карт. Продукт представляет собой комплексный электронно-текстовый материал, состоящий из электронных карт с различными слоями, текстовой части теоретического материала, таблиц, приложения и другое.

Проект позволит по-новому взглянуть на разработку и планирование гидрологических процессов.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Карта №1. Гидрографическая сеть Республики Беларусь

Карта № 2.Средняя температура воздуха

Карта №3. Температурный режим рек

Карта № 4. Количество осадков за год

Карта №5. Водность рек

Карта № 6. Лесистость территории

Карта № 7.  Заболоченность территории

Карта № 8.  Сельскохозяйственная освоенность земель

Карта №9. Эродированность земель

Карта № 10. Степень загрязнения рек сточными водами

Карта № 11. Загрязнение вод