СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ
реклама
НТП: МЕХАНИЗАЦИЯ отображать результаты обработки информации по эпизоотическим процессам, как в табличном, так и в графическом виде на картографической основе; проводить научные исследования на базе использования пространственно-распределенной информации и результатов ее обработки. Литература. 1. Куулар Г.Д., Лопсан Ч.О., Монгуш С.О. Ретроспективный анализ по вирусному лейкозу (ВЛКРС) в различных природноклиматических зонах республики Тыва // Повышение эффективности сельскохозяйственного производства на опустыненных землях аридной зоны: Материалы региональных совещаний и конференции поведению сельскохозяйственного производства на опустыненных землях в аридной зоне. – Абакан, 2006. – С. 136 -139. 2. Система мониторинга лейкоза крупного рогатого скота в Российской Федерации /Ответственный за выпуск М.И. Гулюкин. – М., 2007. – 51 с. 3. Потанин В.Г., Алейников А.Ф., Храмцов В.В. Программный продукт для мониторинга при лейкозе КРС // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Аграрная наука – сельскому хозяйству» . – Барнаул, 2011. – Книга 3. – С. 406 –408. ANALYSIS OF EPIZOOTIC SITUATION ON LEUKOSIS CATTLE WITH USE OF MONITORING SISTEM V.G. Potanin, A.F. Aleynikov, M.I. Gulukin, V.V. Khramtsov, M.A. Amirokov Summary. Description of computer system of epizootic monitoring at leukosis cattle and basic principles of her are resulted use for analysis of epizootic situation. System is developed with use of GIS-technologies and destined for accumulation, ordering and subsequent analysis of epizootic and background information. Keywords: Monitoring system, epizootic process, database, bovine leukemia, cartographical display. УДК 504.54.05 СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ Д.В. ЭЙДЕНЗОН, кандидат технических наук, президент NovoSpark Corporation Е.А. ИЖМУЛКИНА, начальник отдела инновационных технологий Н.А. МАРИНОВ, ведущий специалист по инновационным проектам О.В. ЛОШКАРЕВА, аспирант Кемеровский ГСХИ e-mail: oit@ksai.ru Резюме. В статье представлена система мониторинга окружающей природной среды техногенных ландшафтов, базирующаяся на наземных средствах получения информации и данных дистанционного зондирования с искусственных спутников Земли. Ключевые слова: мониторинг техногенно нарушенных ландшафтов, информационная система, окружающая среда, геоинформационные технологии. В связи со значительным воздействием угольной промышленности на окружающую природную среду перед региональными и местными органами власти в Кемеровской области встает задача мониторинга и прогнозирования сроков нейтрализации загрязнений и восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов. В 2011 г. в Кузбассе, по данным региональной администрации, добыто 188 млн т угля, из них 60 % – самым дешевым открытым способом. На сегодняшний день отходы добывающей промышленности, представленные в Кузбассе отвалами вскрышных и вмещающих горных пород, составляют 12 млрд м3; 80 % почвенного покрова земледельческой части региона трансформировано, а около 100 тыс. га уничтожено 66 полностью; к 2020 г. площадь таких земель, по подсчетам ученых, достигнет 120…150 тыс. га [1]. За восстановленными землями необходим постоянный контроль. По требованиям Международного общества по восстановлению окружающей среды через два года после проведения рекультивации растительный ценоз должен представлять собой самоподдерживающую систему. Таких территорий в Кузбассе крайне мало [2]. Одна из главных причин сложившейся ситуации – отсутствие системно организованного мониторинга и, как следствие, периодичности и представительности экологической информации. Главная задача мониторинга техногенно нарушенных ландшафтов – создание информационной основы для принятия эффективных решений по предотвращению негативных воздействий на окружающую среду, которую можно сформировать на базе современных информационных технологий. Исходя из изложенного, цель наших исследований – разработка системы мониторинга окружающей природной среды техногенных ландшафтов в угледобывающих регионах. Условия, материалы и методы. Исследования проводили в рамках НИР «Разработка информационноаналитической системы для мониторинга воздействия угольной промышленности на окружающую среду и прогнозирования сроков нейтрализации загрязнений и восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов» (соглашение 8658 с Минобрнауки России). При построении системы мониторинга учитывали опыт проблемной научно-исследовательской лаборатории рекультивации нарушенных земель КемеДостижения науки и техники АПК, №11-2012 НТП: ЗЕМЛЕДЕЛИЕ И РАСТЕНИЕВОДСТВО ровского ГСХИ. При создании формальных моделей компонентов системы мониторинга использовали методы общей теории систем и классический теоретикомножественный аппарат. Природная среда техногенного ландшафта – сложная динамическая система, поэтому для нее характерны следующие особенности: сложность на «структурном» (определяется числом элементов и связей между ними) и «поведенческом» (определяется набором реакций на внешние возмущения или степень эволюционной динамики) уровне; целостность; устойчивость; управляемость – возможность перехода из одного состояния в другое в течение определенного промежутка времени (система называется управляемой, если на нее можно оказывать целенаправленное воздействие). Под мониторингом природной среды техногенных ландшафтов будем понимать информационную систему наблюдений, оценки и прогноза изменений их состояния, созданную для определения сроков нейтрализации загрязнений и восстановления биологической продуктивности. В соответствии с этим на систему возлагаются функции наблюдения за факторами воздействия и состоянием среды, оценки фактического состояния, прогноза состояния окружающей природной среды и оценки прогнозируемого состояния. Результаты и обсуждение. Сама система мониторинга не включает деятельность по управлению качеством среды, но служит источником информации необходимой для принятия экологически значимых решений [1]. При мониторинге происходит накопление, систематизация и анализ соответствующей информации. Исходные сведения будут включать в себя как можно более подробные данные о пространственно-временной изменчивости различных индикационных параметров, включая информацию об источниках и факторах воздействия на экосистемы. Для техногенно нарушенных ландшафтов всегда характерна неполноценность биогеоценоза, то есть из него выпадают важнейшие составляющие компоненты и оценивать состояние приходится по признакам, имеющимся в наличии. Поэтому информационноаналитическая система должна включать комплекс индикационных параметров, характеризующих растительность (древесную, травянистую, микрорастительность), фауну, биогеохимические показатели. Использование современных информационных технологий позволяет разработать автоматизированную систему мониторинга окружающей среды техногенных ландшафтов с перспективой объединения всей информации по техногенно нарушенным землям региона. Для разработки информационной системы (базы данных) о состоянии окружающей природной среды техногенных ландшафтов мы спроектировали концеп- туальную и в соответствии с ней даталогическую модели с нормализацией данных, определили инструменты для реализации физической модели [3]. Информационной основой при моделировании интегральных индикаторов и показателей качества природной среды средствами геоинформационной системы служат картографические материалы и результаты экологических обследований территории, представленные различными типами документов. Для оценки окружающей среды техногенных ландшафтов лучше всего, по мнению ряда авторов [4], подходит дистанционное изучение Земли с использованием спутниковых радаров. Такой подход обеспечивает высокую детальность и возможность получать снимки в масштабах от 1:10 000 и мельче с пространственным разрешением около 1 м, при относительно низкой стоимости 1 км2. Система мониторинга будет реализована в качестве веб-приложения с пользовательским интерфейсом, позволяющим получать по запросам различную информацию об объектах и параметрах состояния системы агроэкологии, представлять результаты в удобном для дальнейшей обработки виде. Наколенная информация может служить базой для создания комплексных имитационных моделей, которые будут постоянно повышать адекватность прогнозов благодаря качественно более полному использованию эмпирических данных. Методологическая основа оценки качества окружающей среды – вычислительный алгоритм, реализующий возможности многомерного сравнительного анализа. Выводы. Разработанная система мониторинга включает 5 функциональных блоков: измерительноконтрольную подсистему сбора данных по показателям состояния природной среды на участках техногенных ландшафтов; автоматизированную информационную систему (базу данных) с веб-интерфейсом, предназначенную для ввода и хранения данных о техногенных ландшафтах и результатов мониторинга качества их природной среды; геоинформационную систему с веб-интерфейсом, включающую графические и тематические базы данных экологической направленности; программный модуль расчета текущих интегральных характеристик окружающей природной среды территорий изучаемых техногенных ландшафтов и прогнозирования сроков нейтрализации загрязнения и восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов; программный модуль визуализации интегральных состояний природной среды техногенных ландшафтов для выявления аномалий и качественной оценки динамики развития системы (мониторинга). Такой подход позволит проводить анализ динамики состояния окружающей природной среды техногенных ландшафтов и разработку возможных сценариев изменений их агроэкологических характеристик и восстановления биологической продуктивности. Литература. 1. Бушмелева К.И., Плюснин И.И., Сысоев С.М., Бушмелев П.Е., Ельников А.В. Концепция автоматизации экологического мониторинга загрязнения окружающей среды на территории ханты-мансийского автономного округа // Современные наукоемкие технологии. – 2007. – №3. – С.41-43 2. Дремова М.С., Яковченко М.А. Мониторинг фитоценозов рекультивированных земель Кемеровской области // Методы и методики мониторинга окружающей природной среды техногенных ландшафтов [Электронный ресурс]: сб. материалов научно-практического семинара, г. Кемерово, 30 октября 2012 г. – Кемерово, 2012. – URL: http://event.ksai.ru/index.php/ materialysem301012 3. Эйдензон Д.В., Ижмулкина Е.А., Ганиева И.А., Лошкарева О.В. Концепция информационно-аналитической системы мониторинга окружающей природной среды техногенно нарушенных ландшафтов в угледобывающих регионах // Достижения науки и техники АПК. – 2012. – №7. – С.75-77. Достижения науки и техники АПК, №11-2012 67 НТП: ЗЕМЛЕДЕЛИЕ И РАСТЕНИЕВОДСТВО 4. Потапов В.П., Семенов А.В. Возможности радарных данных для решения задачи мониторинга окружающей среды // Методы и методики мониторинга окружающей природной среды техногенных ландшафтов [Электронный ресурс]: сб. материалов научно-практического семинара, г. Кемерово, 30 октября 2012 г. – Кемерово, 2012. – URL: http://event.ksai.ru/index. php/materialysem301012 ENVIRONMENT MONITORING SYSTEM OF ANTHROPOGENIC LANDSCAPES D.V. Ejdenzon, E.A. Izhmulkina, N.A. Marinov, O.V. Loshkareva Summary. The article presents environmental monitoring system of anthropogenic landscapes, based on ground means of data accessing and remote sensing data from satellites. Key words: monitoring of anthropogenic destroyed landscapes, information system, environment, geographic information technology. УДК 677.021 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА ОЦЕНКИ ЛЬНАДОЛГУНЦА ПО МОРФОЛОГИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ Н.М. ФЕДОСОВА, кандидат технических наук, научный сотрудник С.М. ВИХАРЕВ, кандидат технических наук, научный сотрудник ВНИПТИМЛ Россельхозакадемии В.А. БОЛОНКИН, аспирант Костромской государственный технологический университет. E-mail: vniptiml44@mail.ru Резюме. Исследования проводили с целью снижения трудоемкости морфологического анализа сортообразцов льна, а также повышения его информативности за счет применения специально разработанного программного комплекса и вычисления комплексной оценки сортообразцов. Программный комплекс позволяет по цветной фотографии льняного стебля определять его общую и техническую длину, а также диаметр в разных зонах по длине стебля. Результаты измерений, полученные с применением разработанного программного комплекса, практически не отличаются от измерений, проведенных вручную по общепринятым методикам. Коэффициенты корреляции общей длины стеблей, их диаметра в точке разветвления соцветия, в средней части и в основании составили 0,95; 0,78; 0,82; 0,78 соответственно. Для сравнения сортообразцов по результатам автоматизированного морфологического анализа предложена комплексная оценка качества, учитывающая среднюю общую длину стеблей, их мыклость и удельную сбежистость, позволяющая давать однозначное заключение о преимуществах того или иного образца, в сравнении с другими. Комплексная оценка и статистическая обработка, предусмотренные в программном комплексе, обеспечивают получение более полной информации об образце благодаря вычислению средней арифметической и коэффициента вариации каждой морфологической характеристики. Ключевые слова: лен-долгунец, сортообразец, морфологический анализ, программный комплекс, комплексная оценка. Одна из проблем, существующих в работе со льном, – высокая трудоемкость методик оценки качества его стеблевой массы [1, 2]. По-прежнему не теряет свой актуальности вопрос разработки и освоения экспресс-методов оценки селекционного материала, позволяющих быстро и точно прогнозировать качество испытуемых сортов. Один из наиболее простых и доступных способов контроля стеблей – морфологический анализ. Однако его применение ограничено из-за значительной трудоемкости, а также отсутствия 68 методики комплексной оценки сортообразцов, которая позволяла бы давать однозначное заключение о качестве изучаемого материала. Поскольку лен-долгунец в нашей стране возделывают преимущественно для получения длинного волокна, то при оценке качества сортов в первую очередь необходимо учитывать те признаки стеблей, связь которых с его выходом наиболее существенна и очевидна. К ним относятся длина, толщина и цвет стеблей [3, 4]. Кроме того, для полноты картины важное значение имеют такие косвенные показатели, как мыклость и сбежистость стеблей, которые позволяют прогнозировать долю волокнистых веществ в стеблях и возможность их выделения в виде длинного волокна при механической обработке. Льняной стебель по внешнему виду представляет собой сильно вытянутый конус, расширенный у основания и суженый у вершины. Конусность стеблей характеризуется показателем сбежистости, который определяется как разность диаметров у семядольного колена и у начала соцветия. Чем она меньше, тем больше и лучше по качеству волокно в стеблях [5]. Однако при одинаковом значении сбежистости короткие стебли, в сравнении с длинными имеют более конусную форму. Поэтому некоторые исследователи [6, 7] определяют сбежность как отношение разности диаметров в нижней и верхней частях стебля к расстоянию между этими частями. Такую характеристику предложено называть удельной сбежистостью льняных стеблей Цель наших исследований – совершенствование морфологического анализа стеблей льна путем применения специального программного комплекса для оценки их отдельных свойств и вычисления комплексной оценки сортообразцов. Условия, материалы и методы. Для оценки отдельных морфологических параметров использовали общепринятые методы измерений длины и диаметра льняных стеблей, способы расчета косвенных характеристик – мыклости и удельной сбежистости, а также специально разработанный программный комплекс [8], который позволяет по цветной фотографии определить общую и техническую длину, а также диаметр в разных зонах по длине стебля льна [8]. Для получения фотоДостижения науки и техники АПК, №11-2012
