ГИС сельскохозяйственных и земельных ресурсов Бангладеш

По статье в ArcNews, весна 2000 г.

В 1980-1987 гг. в Бангладеш была создана национальная база данных по агро-экологическим зонам (AEZ). Она содержит информацию о земельных ресурсах страны, включая физико-географические характеристики, почвы, климат, гидрологию, систему по собираемым урожаям и окультуренным растениям. База данных находится в компьютерном центре Совета по сельскохозяйственным исследованиям Бангладеш (BARC) в Дакке и используется для выдачи готовой информации по земельным ресурсам страны организациям и планирующим органам, разрабатывающим различные проекты, в том числе связанные с землепользованием и сельским хозяйством.

База данных AEZ взята за основу при разработке современной разномасштабной, базирующейся на ГИС, Информационной системы по земельным ресурсам страны (LRIS). Она создается с целью повышения эффективности планирования использования земельных ресурсов в сложных природных условиях, характерных для значительной части Бангладеш. Система LRIS включает дополнительные базы данных и процедуры, например данные о социально-экономических и демографических факторах, влияющих на сельскохозяйственное производство. Система внедряется советом BARC с финансовой поддержкой Программы развития ООН (UNDP) и технической поддержкой Организации по сельскому хозяйству и продуктам питания ООН (FAO).

Используемая в системе LRIS технология включает программное обеспечение ArcView GIS с модулями ArcView Spatial Analyst и Dialog Designer. Широко применяются возможности Avenue, языка программирования и среды разработки приложений для ArcView GIS, а также многофункциональные аналитические инструменты.

Дизайн системы

Уже на начальной стадии разработки в 1997 г. был создан общий дизайн системы, включая средства динамического анализа и моделирования. Ранее системы моделирования природных ресурсов основывались на статичном наложении ГИС данных. Вследствие малой производительности компьютеров, наложение отдельных карт, таких как почвенные, климатические, карты зон затопления вызывало затруднения, и для получения результирующих слоев требовалось много времени. С появлением все более мощных настольных компьютерных систем и программных продуктов, таких как ArcView GIS и ArcView Spatial Analyst, появилась возможность разработки более гибких и динамичных инструментов моделирования природной среды.

Подход, принятый в Бангладеш при создании динамичной многослойной базы ГИС данных, обеспечивает моделирование составных слоев в виде переменных, изменяющихся во времени. Предполагается, что система с настройкой получаемых на выходе результатов, которая позволяет моделировать широкий диапазон динамичных сценариев - от зафиксированных в прошлом до предполагаемых в будущем - обеспечит более высокий уровень принимаемых решений и будет способствовать устойчивому развитию страны.

В состав системы входит ряд основанных на ArcView GIS приложений, предназначенных для выполнения аналитических операций по поддержке планирования и исследования земельных и сельскохозяйственных ресурсов Бангладеш.

Инвентаризация земельных ресурсов (LRI)

Приложение позволяет провести классификацию и составить почвенные карты по данным базы данных LRI. В ней хранятся атрибуты по физическим характеристикам почв. Поскольку атрибутивные данные в базе LRI имеют связи типа многие к одной с каждым из типов почв, то данные должны, во-первых, быть суммированы по этим типам, а затем результирующие данные LRI по смешанным характеристикам классифицированы для целей создания соответствующих карт.

Приложение по обобщению представленных в базе LRI данных разработано с использованием модуля ArcView Dialog Designer. Оно позволяет пользователю выделить нужную область исследования, подлежащие классификации данные и количество создаваемых классов. Затем пользователь может провести редактирование полученных смешанных классов на основе доли площади, занимаемой каждым классом. Классы можно объединить и задать для них новые имена для более эффективного показа на картах.

Модель картирования типов почвы/земельных угодий

Основанное на ArcView GIS приложение предназначено для динамического объединения заданной пользователем цифровой модели рельефа (ЦМР) с тематическим слоем по почвам всей страны для создания более детального слоя, представляющего связь типов почв с типами землепользования. Приложение написано на языке Avenue и использует модуль ArcView Spatial Analyst. Оно позволяет проводить обновление почвенных карт и ЦМР.

Первым шагом в разработке этого приложения было обновление ранее созданной цифровой модели рельефа с разрешением 300 м путем ее насыщения новыми данными по высоте местности, взятыми с ЦМР с разрешением 1000 м. Затем были написаны программы на Avenue для получения связей между топографией, типом почвы и типом землепользования по каждой 300-метровой ячейке регулярной сетки. В Бангладеш для обозначения диапазона глубины затопления по среднему максимальному уровню воды используется следующая градация типов поверхности: возвышенность, средняя возвышенность типа 1 и 2, средняя низменность, низменность и низкая низменность.

В результате применения этого приложения был получен новый растровый слой Зонирования по типу почвы/степени затопления, в котором число отношений типа многие-к-одной между атрибутами почвы и областями картирования почвы было значительно уменьшено. Этот новый слой предоставил большую гибкость, точность и динамичность при картировании почв.

Климатическое моделирование

Были собраны исторические климатических данных, дополнившие текущие ряды наблюдений, и разработана специальная процедура проведения контроля качества с развитыми средствами управления базой данных и возможностями моделирования. Данные наблюдений на метеостанциях анализировались с использованием средств калькулятора Инструменты сельскохозяйственного планирования (APT). По полученным в результате расчета данным была создана ГИС поверхность, показывающая связь климатических характеристик с сезонным ростом растений, а также изменчивость разных параметров (например, средней даты начала сезона вегетации по видам растительности).

Гидрологическое моделирование

Примерно 60-70 процентов территории Бангладеш ежегодно подвергается опасности затопления в результате сильных дождей. Предыдущие оценки с помощью AEZ показали, что межгодовые вариации режима затопления сильно влияют на период пригодности и продуктивность земель. Теперь вступила в строй более совершенная система, позволяющая получить количественные оценки вариации распространения, глубины и времени затопления. Эта информация поможет значительно улучшить прогнозирование урожая и выработать рекомендации по выращиванию конкретных видов растений на каждом из выделенных типов почв и типов местности.

Модель сохранения урожаев

Система также включает компонент, позволяющий провести анализ степени пригодности разных видов культурных растений и, на основе обработки накопленной в базе данных информации, выработать подходы по замене одних сельскохозяйственных культур на другие. Модель пригодности учитывает свойства растений, стоимость посадки/ухода, физические параметры почв, гидрологические и климатические условия и их сезонную изменчивость.

Второй важной целью этого проекта является анализ сценариев использования земель, объединяющий их физическую пригодность для разных видов растений, социоэкономические факторы, сложившиеся уклады жизни и сельскохозяйственного производства. Для этой цели были разработаны специальные базы данных по региональному социально-экономическому развитию и методам ведения сельского хозяйства.

Анализ включает три этапа: формулировка сценариев развития, причем для каждого сценария будет создан свой вариант базовой модели; анализ предложенных решений с использованием многоцелевой линейной оптимизации; применение многокритериального анализа решений для определения компромиссных решений, адекватно отражающих предпочтения тех, кто принимает решения в реальной обстановке. В это приложение включены различные программные инструментальные средства, и во всех аспектах этой важной работы ГИС играет определяющую роль.

В рамках проекта созданы различные тематические цифровые карты: агро-экологического зонирования; физико-географического районирования; областей, пригодных для выращивания риса и пшеницы; затопления по типам территории; почвенная; климатических параметров; продолжительности и даты начала периода летней вегетации и др. (См. рисунки). Переведены в цифровой вид сотни региональных карт, осуществлена их сводка на более чем 70% территории страны.

За дополнительной информацией обращайтесь к Майклу Д. Бротену, ГИС консультанту (Эл. почта: mbroten@aol.com, Web: www.gisapps.com), Анвару Ибдалу, руководителю национального проекта, или Махмуду Ахмеду, директору компьютерного центра (Эл. почта: barcgis@citechco.net, Web: www.citechco.net/barc); Жаку Энтони, представителю UN-FAO (Эл. почта: Jacques.Antoine@fao.org), или Харри Тонко ван Велтузену, консультанту Agro-Climatic (Эл. почта: velth@worldonline.nl).