ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА РАДИОАКТИВНО ЗАГРЯЗНЕННОЙ ТЕРРИТОРИИ БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

Б.И.Яцало, О.А.Мирзеабасов, И.А.Пичугина, И.В.Охрименко
Обнинский Институт Атомной Энергетики, Обнинск
www.prana.obninsk.org
yatsalo@prana.obninsk.org

В сотрудничестве с
Н.В.Гончарик, А.А.Курганов
Министерство Сельского Хозяйства России, Москва
Г.Т.Воробьев, А.А.Новиков
Брянский Центр Агрохимрадиологии, Брянск

Приведено описание геоинформационной системы, представляющей собой основу ГИС системы поддержки принятия решений PRANA по реабилитации радиоактивно загрязненной территории Брянской области. Описаны созданные векторные электронные карты и базы данных атрибутивной информации.
Использование ГИС в задачах реабилитации радиоактивно загрязненных территорий и охраны окружающей среды в целом является основой процесса интеграции разнородных данных, в том числе данных сетей мониторинга различных ведомств (Росгидромета, Минсельхоза, Минатома, МЧС и др.).
В данной работе кратко представлены элементы ГИС территории Брянской области, подвергшейся радиоактивному загрязнению в результате Чернобыльской аварии, в которой центральное внимание уделяется агросфере.
При решении агроэкологических задач недостаточным является использование лишь топографических карт. Для решения задач оценки и оптимизации ведения сельскохозяйственного производства на радиоактивно загрязненных территориях незаменимыми являются карты землепользования, а также соответствующие данные мониторинга по обследованию сельскохозяйственных угодий.
Радиоактивное загрязнение, обусловленное Чернобыльской катастрофой, захватило всю территорию Брянской области, но наиболее загрязненными оказались юго-западные районы. Общая площадь сельхозугодий по области с уровнем загрязнения 137Cs свыше 1 Ки/км2 в послеаварийный период составила 680 тыс. га или 40% территории области, 282 тыс. га имели уровень загрязнения свыше 5 Ки/км2 и 17,1 тыс. га - более 40 Ки/км2, которые были выведены из системы землепользования [1].
На основе исходных карт землепользования масштаба 1:50000 созданы векторные электронные карты землепользования загрязненных районов Брянской области (при этом, в качестве контрольных, использовались также карты-планы внутрихозяйственного землеустройства масштаба 1:25000). Библиотека электронных карт включает векторные карты Новозыбковского, Клинцовского, Гордеевского, Красногорского и Злынковского районов, а также отдельные карты землепользования по каждому хозяйству указанных районов (всего в настоящее время более 90 карт).
Создание и редактирование электронных карт осуществлялось в среде PC ARC/INFO с использованием дигитайзера (заведение границ участков земельных угодий), а также с применением цветного А3 сканера и программы векторизации растровых изображений EasyTrace.
Созданные электронные карты включают все основные категории землепользования в соответствии с их пространственным расположением, координатами и геометрией (полигоны векторных карт), в том числе:

• пахотные угодья;
• пастбища и сенокосы;
• леса;
• болота и водные участки;
• сады;
• населенные пункты;
• другие категории землепользования.

Пример карты землепользования для трех районов представлен на рис.1.

разрешение 600x518
разрешение 1200x1037
Рис.1

Некоторые количественные данные о структуре векторных карт землепользования, характеризующие использование земельных угодий в указанных районах и подчеркивающие трудоемкость проведенных работ по созданию электронных карт, представлены в табл.1.
На основе данных мониторинга созданы базы данных (БД) атрибутивной информации по каждому полигону векторной карты землепользования. Для хранения данных используется СУБД Paradox.
Для всех полигонов указаны:

• плотность поверхностного загрязнения радионуклидами 137Cs для каждого, привязанного к году, тура обследований, см. рис.2 (для отдельных полигонов приведено также загрязнение 90Sr и трансурановыми радионуклидами);
  по сельхозугодьям (в т.ч. по каждому участку поля), доступна следующая информация:
• физико-и агрохимические характеристики почв рассматриваемых участков (тип почвы и мехсостав, содержание калия, фосфора, гумуса, кислотность);
• севооборот и выращиваемая культура для пахотного угодья;
• данные о принимавшихся ранее контрмерах на рассматриваемых угодьях;
  для полигонов леса (лесные массивы, разбитые на соответствующие участки) дополнительно указаны тип почв и площадь;
  по всем населенным пунктам (НП) каждого административного района приведены:
• данные мониторинга о поверхностном загрязнении, внешних и внутренних дозах местного населения;
• данные о производстве основных видов продукции личных подсобных хозяйств (ЛПХ) (молоко, мясо, картофель);
• данные мониторинга о загрязнении с/х продукции ЛПХ радионуклидами 137Cs;
• демографические данные.

разрешение 600x543
разрешение 1200x1086
Рис.2

Кроме того, пользователю доступна также информация по всем хозяйствам рассматриваемых районов, в т.ч.:

• данные о производстве всех основных видов продукции растениеводства и животноводства за последние годы (в т.ч. посевные площади, валовые сборы, урожайности, структура севооборота, количество с/х животных, производство молока и мяса);
• данные мониторинга о загрязнении с/х продукции радионуклидами 137Cs;
• данные о принимавшихся в хозяйстве контрмерах (в т.ч. использование феррацинсодержащих препаратов).

Табл.1 Статистика по полигонам карт землепользования 2-ух районов Брянской области

Для анализа и представления карт используются возможности картографического пакета ArcView 3.1, в том числе средства объектно-ориентированного языка программирования Avenue, позволяющего настраивать графический интерфейс пользователя, интегрировать ArcView с другими приложениями, а также разрабатывать законченные приложения, работающие в среде ArcView. Близка к завершению работа по созданию такого приложения (PRANA-ArcView) для анализа атрибутивной информации векторных электронных карт землепользования, оценки потоков радиоактивных веществ и выявления 'наиболее уязвимых зон' территорий (vulnerable areas), подвергшихся радиоактивному загрязнению.
Кроме того, для научно-практических задач по использованию указанных наработок на местах и максимально широкому анализу данных на основе библиотеки электронных карт и указанной БД разработано специальное приложение (PRANA_DB-Analysis) вне среды картографических пакетов. При этом заведенные в формате покрытий PC ARC/INFO картографические данные конвертируются в формат обменных файлов системы ARC/INFO и переводятся в специальный двоичный формат для дальнейшего использования в разрабатываемых приложениях.
Для каждого типа полигонов в приложении PRANA_DB-Analysis разработана отдельная форма представления информации из БД. Связывание данных по полигону с соответствующими данными справочников производится посредством SQL-запросов. Каждая форма позволяет одновременно просматривать информацию из разных таблиц базы данных в агрегированном виде:

• форма для сельскохозяйственных угодий предоставляет информацию о площади угодья, его использовании (пашня, пастбище, сенокос), типе и основных химических параметрах почвы, данные о севообороте (для пашни);
• форма для населенных пунктов включает информацию об административном делении, загрязнении, дозовых нагрузках в населенном пункте, а также демографические данные;
• форма для лесных массивов предоставляет информацию о площади лесного участка, его административной принадлежности и загрязнении.

Опции просмотра и редактирования БД включают специальные элементы интерфейса, в т.ч. добавление возможностей настройки интерфейса и управление редактированием полей БД, а также организацию SQL-запросов при просмотре баз данных с использованием широкого набора сервисных функций. Для создания приложений используется C++Builder.
Указанные приложения (PRANA-ArcView, PRANA-DB-Analysis) представляют собой удобный инструмент для компьютерной поддержки сети радиационного мониторинга агросферы (введение и редактирование данных), анализа имеющихся данных мониторинга, создания соответствующих картографических и табличных отчетов по запросу пользователя (включая комплексные SQL запросы различной сложности, например: представить на карте полигоны и соответствующую гистограмму загрязнения тех пахотных угодий под картофелем с дерново-подзолистым типом почв, где загрязнение превышает 15 Ки/км2, а pH ниже 5, и т.п.).
Созданные на базе исходных карт землепользования и БД атрибутивной информации 'производные' карты являются незаменимым средством в процессе принятия решений по ведению сельскохозяйственного производства на радиоактивно загрязненных территориях.

разрешение 600x517
разрешение 1200x1033
Рис.3

Табл.2 Данные, соответствующие карте на рис.3

Необходимо добавить, что указанное приложение PRANA_DB-analysis является всего лишь одним из приложений разрабатываемой ГИС системы поддержки принятия решений PRANA [2-4]. Различные версии данной ГИС-СППР предназначены для решения широкого круга задач по оценке и оптимизации мер реабилитации радиоактивно загрязненных территорий, включая оценку загрязнения продукции сельскохозяйственного производства и доз облучения местного населения (описание PRANA GIS-DSS выходит за рамки данной статьи, см. www.prana.obninsk.org ).
Разработанная прикладная ГИС система PRANA_DB-analysis внедрена в МСХ России и Центре Агрохимрадиологии (г.Брянск) для решения научно-практических задач при подготовке карт радиационной обстановки, для ведения банка данных по результатам радиологического и агрохимического обследования территории и сельскохозяйственной продукции, для составления проектно-сметной документации при планировании реабилитационных работ на радиоактивно загрязненных территориях.

Литература

1. Маркина З.Н., Курганов А.А., Воробьев Г.Т. Радиоактивное загрязнение продукции растениеводства Брянской области. - Брянский Центр Агрохимрадиорлогия. Брянск, 1997.
2. B.Yatsalo, O.Mirzeabassov, I.Okhrimenko, I.Pichugina, B.Kulagin PRANA - Decision Support System for Assessment of Countermeasure Strategy in the Long-term Period of Liquidation of the Consequences of a Nuclear Accident (Agrosphere) - Radiat. Prot. Dosim. 1997, v.73, Nos 1-4, p.291-294.
3. Б.И.Яцало, Р.М.Алексахин, О.А.Мирзеабасов Оптимизация радиационной защиты в агросфере: методы и компьютерные системы поддержки принятия решений. - Радиационная биология. Радиоэкология. 1997. т.37. вып.4. с.705-718.
4. B.Yatsalo, O.Mirzeabassov, I.Okhrimenko, I.Pichugina, et al. Geographic Information Decision Support System for Rehabilitation of Radioactive Contaminated Territories. - Proc. of the Intern. Confer. ConSoil 2000, Leipzig, Germany, Sept. 18-22, 2000, p.433-441.