Климаттық мониторинг

1. Мониторинг туралы негізгі түсінік

«Мониторинг» сөзі ғылымға ағылшын әдебиеттерінен енген және monitoring - бақылама қадағалау деген мағынаны береді, ал monitoring сөзі, өз кезегінде ағылшынның monitor және латынның «монитор» - бақылаушы, ескертуші деген сөзінен шыққан. Осы сөздің қазіргі мағынасын бақылау, қадағалау және ескерту ретінде анықтауға болады.

Қоршаған ортаның мониторингі деген түсінікті 1972 жылы БҰҰ-ның Стокгольмда өткен конференциясында Р. Мэн алғаш рет алға тартты және содан бері бұл мәселе халықаралық конгрестерде, жиналыстарда үнемі талқыланып тұрады (Munn, 1973) . 1974 жылы қабылданған ЮНЕСКО бағдарламасында мониторинг терминіне қоршаған ортаның өткені мен қазіргі жағдайы туралы толық ақпарат беретін, параметрлерінің өзгерісінен хабардар қылатын, адамзат үшін маңызы өте зор кеңістікте және ұзақ уақыт тұрақты түрде қадағаланатын жүйе деп анықтама береді.

Қоршаған ортаның мониторингі туралы жалпы теориялар, негізгі принциптердің анықтамасы мен дәлелдемелері және осыған байланысты басты түсініктемелер И. П. Герасимов, Ю. А. Израэль, Ф. Я. Ровинский, В. Е. Соколов және т. б. ғалымдардың еңбектерінде көрсетілген.

Ю. А. Израэльдің (Израэль және т. б., 1978, Израэль, 1984) концепциясында мониторингті адам әрекетінің әсерінен биосфера жағдайының өзгеруін (әсіресе ластану) айқын көрсететін қадағалау жүйесі түрінде түсіндіреді. Ол бұндай жүйеге қоршаған ортаның антропогендік өзгерісінің мониторингі деген анықтама берді. Оның негізгі мақсаты - адам іс-әрекеттерінің табиғатқа тигізетін жағымсыз салдарларының алдын алу. Бұл мақсатқа жету үшін келесі міндеттерді шешу қажет: 1) әсер ету көздерін, сонымен қатар антропогендік өзгеріс себептерін анықтау; 2) табиғи ортаның нақты жағдайын бағалау; 3) өзгеріс үрдісін анықтау, биосфераның келешек жағдайын болжау және бағалау (бұл мониторнг жүйесінің блок-сызбасында жақсы көрсетіледі) (1-сурет) .

1-сурет. Мониторинг жүйесінің блок-сызбасы (Израэль, 1984)

И. П. Герасимовтың (Герасимов, 175, 1985) концепциясында мониторинг - табиғи қорларды тиімді пайдалану, табиғатты қорғау және әртүрлі шаруашылық бағытта қолданылатын геожүйелердің тұрақты жұмысын қамтамасыз ету мақсатында қоршаған ортаның жағдайын бақылайтын және қадағалайтын жүйе деп түсінділеді. Мониторинг арқылы табиғи динамикалық өзгерістерден пайда болған және адамзат тарапынан өзгеріске ұшыраған табиғи құбылыстардың жиынтығын зерттейді. Құбылыстардың жиынтығын зерттеу - өте күрделі кешендік тапсырмалардан тұрады, сондықтан оны бірнеше бөлікке (деңгейге, дәрежеге) бөліп анықтайды. И. П. Герасимов нысанның және тапсырманың ауқымына байланысты, мониторингті үш блокқа бөлген: биологиялық (санитарлық), геожүйелік (шаруашылықтық) және биосфералық (ғаламдық) (1-кесте) .

1-кесте. Қоршаған ортаның жердегі мониторинг жүйесі (Герасимов, 1981)

А. Г. Емельяновтың (1984) әдістемесінде мониторингтің негізгі мақсаты -адамның шаруашылық іс-әрекетінің жағымсыз нәтижелерінің алдын алу деп көрсетілген. Бірақ табиғи ортаның бөлшек компоненттері - атмосфералық ауа, жерүсті және жерасты сулары, топырақ және биота, кейде -геожүйелер мен экожүйелер - көбіне қадағалау нысандары ретінде қолданылады. Сәйкесінше, мониторнгтің келесі салалары көбірек дамыған болып келеді: гидрометеорологиялық, гидрогеологиялық, геохимиялық және биологиялық. Бұлар тәуелсіз қадағалау мен бақылау жүйесі ретінде қызмет атқарады. Бірақ Бірақ биосфера компоненттері өзара тығыз байланысты және күрделі табиғи кешендер - геожүйе мен экожүйе түзетінін мониторингтің салалық тәсілдемесі есепке алмайды. Антропогендік жағдай бір ғана компонентке әсер етсе де, соның өзі кешеннің бұзылуына және табиғатта қайтымсыз жағдайлардың туындауына себепкер болады. Осылайша, қоғам мен табиғаттың барлық деңгейде (жергіліктіден ғаламдыққа) тиімді қарым-қатынаста болуы қоршаған орта жағдайының кешенді геоэкологиялық мониторингі арқылы ғана жүзеге асатынына көз жеткізуге болады.

Қадағалау нысандарына байланысты сызбаны төмендегідей көрсетуге болады (2-сурет) .

2-сурет. Кешенді Геоэкологиялық мониторингтің құрылымдық сызбасы (Емельянов, 1994)

Мониторинг жүйесі табиғи ортаның бөлек-бөлек компоненттерінің және кешендерінің жағдайын қадағалаудан құрылатындығын сызбадан аңғаруға болады. Оның ерекшелігі - салалар арасындағы байланысты қамтамасыз етіп, геожүйелік (ландшафтты-экологиялық) мониторингке басқа да қадағалауларды енгізіп, табиғи ортаның біртұтастығын сақтап отыруында.

80-жылдары ғылымға литомониторинг деген термин енгізілді, ол қоршаған ортаның мониторингіне қарағанда тар мағынамен сипатталатын еді, яғни нысан ретінде тек литосфераны қарастырды. В. К. Епишин және В. Т. ТРофимов (1985) еңбектерінде, литомониторинг - бақылау блогынан (режимдік қадағалаулар) және басқару блогынан тұратын жүйе (автоматтандырылған ақпараттық жүйе және қорғау іс-шараларынынң жүйесі) деп көрсетілген. Бұл анықтамада литомониторингтің мақсаты параметрлерді бекіту ғана емес, басқару да екендігі айқын көрсетілген. «Литомониторинг» терминінің басқа да анықтамалары бар. Г. К. Бондарик пен Л. Я. Яргтің (1990) анықтамасы бойынша, литомониторинг - еңбек құралдары және еңбек өнімдерімен байланысатын литосфераның беттік аумақтарының жағдайын бағалау және оның қызметін болжау жүйесі, «бұл техносфераны қоса алғанда, адамның өмір сүру ортасы мониторингінің ішкі жүйесі».

Литомониторингпен бірге геологиялық ортаның мониторингі және инженерлік-геологиялық мониторинг түсініктері пайда болды. В. А. Королевтің (1995) анықтамасы бойынша «халыққа тиімді экологиялық жағдайларды қамтамасыз ету мақсатында, геологиялық ортаны немесе оның кейбір бөліктеріне белгілі бір бағдарламамен жүргізілетін қадағалаулар, бағалаулар, болжау және басқарулар жүйесі геологиялық ортаның мониторингі деп аталады». Қоршаған ортаның мониторингі және мониторингтің кейбір түрлерінің қарым-қатынастары 3-суретте көрсетілген. В. А. Королев әртүрлі деңгейдегі қоршаған ортаның мониторингі жүйелерінің қарым-қатынастарын және құрылымдық сызбасын қызықты етіп көрсеткен (4-сурет) .

Гидрогеоэкологиялық ғылымиөндірістік және жобалық «ГИДЭК» фирмасы құрған талаптарда қатты пайдалы қазбалардың орнының мониторингінде терминнің мынадай анықтамасы келтірілген: жер қойнауының (геологиялық орта) мониторингі - геологиялық орта жағдайын бағалаулар, өңдеулер мен талдау туралы ақпараттар, тұрақты қадағалаулар және жер қойнауын қолданудан, табиғи факторлардың және басқа да антропогендік іс-әрекеттердің әсерінен өзгеруін болжау туралы жүйе (Талап . . . 2000) .

Жер қойнауының мемлекеттік мониторингі туралы Ережеге сай, жер қойнауының мемлекеттік мониторингі (ЖҚММ) деп тұрақты қадағалау, жинау, сақтау, өңдеу және жер қойнауының жағдайы мен пайдаланылуын талдау, сонымен қатар жер қойнауын қолданудан, табиғи факторлардың және басқа да антропогендік іс-әрекеттердің әсерінен өзгеруін болжау туралы жүйе.

Көп жыл бойына жүргізілген зерттеулердің нәтижесінде геохимиялық мониторингтің негізгі принциптері анықталды. Бұл принцип ақпаратты мол алуға болатын табиғи ортаны (2-кесте) және химиялық-аналитикалық әдістердің кешенін таңдауға жағдай жасайды (Рихванов және басқалар, 1994; Язиков, 2001) .

4-сурет. Әртүрлі деңгейдегі қоршаған орта мониторингтарының қарым-қатынасы және құрылымдық сызбасы (Королев, 1995)

3-сурет. Әртүрлі деңгейдегі МОС жүйелерінің қарым-қатынасы және құрылымдық сызбасы (Королев, 1995)

2-кесте. Қоршаған ортаны экологиялық-геохимиялық тұрғыдан бағалаудың негізгі принциптері (геохимиялық мониторингтің бірінші кезеңі)

Мониторингтің жалпы құрылымы

В. К. Епишин және В. Т. Трофимов (1985) бойынша геологиялық орта мониторингінің құрылымдық сызбасы 4-суретте көрсетілген. Сызбаға қарап, оның негізгі бөліктеріне бір-бірімен ақпарат алмасу каналдары арқылы байланысатын бақылау блогы, басқару блогы және автоматтандырылған ақпараттық жүйе мен инженерлік қорғау жүйесі кіретінін байқауға болады.

Байланыс каналдары

4-сурет. Геологиялық орта мониторингінің құрылымдық сызбасы (Епишин, Трофимов, 1985)

Геологиялық орта мониторингінің күрделірек және сол кездегі сызбаларға қарағанда толығырақ ақпарат көрсетілген құрылымын В. А. Королев ұсынды, онда ғалым әртүрлі деңгейдегі мониторинг жүйелерінің иерархиялық құрылысы мен функционалдық жүйесін негізге ала отырып, келесі басты жүйелерге бөлген: функционалдық, иерархиялық, мониторинг нысандары, өндірістік жұмыстар, ғылыми-әдістемелік зерттеулер және мониторингті техникалық қамтамасыз ету (5-сурет) .

Жер қойнауының бөліктері, геологиялық, гидрогеологиялық, инженерно-геологиялық денелер, осы денелерге қажетті ЭГО (экономикалық-географилық орналасу) және т. б. жағдайларға қарап, геологиялық орта компоненттерінің жағдайының бағалануы және өзгерісін болжау кезінде келесі ішкі жүйелерге бөлінеді:

• Жерасты суларының мониторингі (жерасты суларының нысандары) ;
• Қауіпті экзогендік геологиялық процестердің мониторингі;
• Пайдалы қазба байлықтардың, бұған қоса көмірсутек шикізатының және қатты (оның ішінде көп таралған) пайдалы қазбалардың кеніштерінің мониторингі;
• Пайдалы қазбаларды қазу емес мақсатында қолданылатын жер қойнаулары бөліктерінің мониторингі;
• Жер қойнауын қолданбайтын шаруашылық әрекеттерінің жер қойнауына әсерінің мониторингі.

Жер қойнауының мемлекеттік мониторингін (ЖҚММ) құру және ақпараттық ресурстарын толтырудың негізгі көзі ретінде геологиялық ортаның жағдайы болып табылады. Ақпарат жинау үшін жер бетінен және қашықтықтан бақылаудың әртүрлі әдістері қолданылады.

Мониторинг барысында географиялық ақпараттық жүйені (ГАЖ) құруға қажетті техникалық құралдардың кешені

Ақпараттық ресурстардың негізіне GEO-MON дерек қоры жатады. Ол ақпараттық жүйенің (АЖ) ядросы болып саналады және картографиялық материалдар мен қашықтықтан зондтап тексеру мәліметтерінен бөлек барлық дәлелді ақпараттарды сақтауға арналған. Жыл сайын дерек қоры далалық зерттеу нәтижелері мен олардың негізінде алынған аналитикалық мәліметтермен толықтырылып отырады.

Мониторингтік зерттеулердің нәтижесінде геологиялық орта компоненттерінің өзгеруінен және оның қазіргі жағдайынан хабар беретін әртүрлі сандық тақырыптық карталар мен сызбалар құрылады. Барлық карталар MapInfo және shape-файл форматында мұрағатталынады. Сандық, картографиялық композицияларын және баспасын дайындау үшін ГАЖ MapInfo, ал топологиясын тексеру үшін ГАЖ ArcInfo қолданылады.

Жерді қашықтықтан зондтауға (ЖҚЗ) жүйелік қабылдау, жиналу және зерттелетін нысан бойынша материалдарды біріншіретті өңдеу жұмыстары кіреді. Ал мұрағатта әртүрлі типті және уақыттары да өзгеше реттелген және жүйеленген ғарыштық фотосуреттер және аэрофотосуреттер жинақталады.

Мониторинг кезіндегі бағдарламалық құралдардың құрамы

Кеңістікте бөлінген мәліметтерді өңдеу кезінде әртүрлі әдістер пайдаланылады ( ГАЖ ArcInfo, Spatial Analyst модулі бар ArcView қолдана отырып) . Бұл әдістер оңай тапсырмалардан бастап (нысандардың орналасуын есептеу мен анықтаудан бастап, интерполяцияның әртүрлі әдістері арқылы статистикалық жазықтықты құру, бір жабындыны екіншімен салыстыру және т. б. ) күрделі тапсырмаларға (зерттелетін нысанның картографиялық моделін жасау) дейін атқарады. ГАЖ кеңістіктік-аналитикалық құралдардың толық жиынтығы бола алмайды. Көбінесе географиялық ақпараттар жүйесін (ГАЖ ) мәліметтердің статистикалық талдауының бағдарламасымен (Statistika бағдарламалар пакеті), математикалық күрделі есептеулер құралдарымен (Mathematika бағдарламалар пакеті), кеңістіктік талдау және геофильтрацияны және геомиграцияны ауқымды математикалық моделдеу (Graunwater Modeling System бағдарламалар пакеті) құралдарымен бірге, комбинация құрып пайдаланады.

5-сурет. Геологиялық орта мониторингінің жалпы құрылымы (Королев, 1995) .

Қашықтықтан зондау материалдарын компьютерлік өңдеудің әдістері мен әдістемелерін дамытуға үлкен мән беріледі. Қазіргі уақытта қашықтықтан зондтау мәліметтері ҚЗМ инженерлік-геологиялық, геологиялық, экологиялық, гидрологиялық, гидрогеологияық зерттеулерде көбірек қолданылып, зерттеулердің дәстүрлі әдістерінің орнын басуда. ҚЗМ бар зерттеулерді базаға енгізу, мәліметтерді кеңістіктік талдау және өңдеудің компьютерлік технологияларымен жүзеге асуда. Компьютерлік технологияларды пайдалана отырып, жедел түрде өзекті және дұрыс ақпарат алуға болады, ал ол ақпаратты өз кезегінде төмендегі жағдайларда қолдануға болады:

• Топографиялық карталарды өзектендіру (автожол, теміржол, гидрография, стереосуреттердің негізінде рельефтің сандық моделін (РСМ) құру және т. б. )
• Геоэкологиялық зерттеулер;
• Геологиялық және инженерлік-геологиялық процестердің динамикасының сандық бағалауы;
• Ландшафттық және геоботаникалық зерттеулер;
• Орман, батпақ, топырақ және табиғи ортаның басқа да компоненттерінің картографиялау және кешенді зерттеу;
• Табиғи және техногенді сипаттағы төтенше жағдайларды табу және бақылау, т. б.

Дистанционды әдістер арқылы мәлімет жинау жұмыстың басым бағыты болып табылады. Экзогенді процестердің физикалық параметрлерін өлшеуге мүмкіндік беретін анық ҚЗМ алу үшін сандық камера Olympus Camedia C2500L пайдаланылады. Суреттерді фотограмметриялық өңдеу үшін жұмыс үстелінің негізіне, ғарыштық және Olympus Camedia C2500L камерасымен түсірілген суреттердің бөлек стереотиптерін өңдеуге мүмкіндік беретін «Ракурс» фирмасының Photomod Lite 2. 5 бағдарламалық жасақтамасын (БЖ) қолданады. Ғарыштық суреттерді өңдеу үшін «СканЭкс» фирмасының: ScanViewer 4. 0, ImageTransformer 3. 0 бағдарламалық жасақтамаларын, сонымен қатар суреттің автоматтандырылған нейрожелілік классификациясын NeRIS 2. 5 қолданады.

Деректер қорының ішкі жүйесі құрылу үстінде. MS Access деректер қорының негізгі басқару жүйесі күйінде қалды, бірақ жаңа ішкі жүйелерді құру үшін дерек қорларды басқару жүйесі (ДҚБЖ) Microsoft SOL Server 2000 пайдаланылуда.

Үнемі қызмет ететін геофильтрация және геомиграцияның математикалық моделдерін құру үшін GMS 370 (Groundwater Modeling System - жер асты суларын моделдеу жүйесі) бағдарламалық жабдықтары қолданылуда. GMS жер асты суларын моделдеудің әрбір фазасы үшін қажетті құрылғылармен қамтамасыз етілген бағдарламалардың кешенді пакеті болып табылады.

Болжау және мәліметтерді статистикалық өңдеу кезінде, құрамында «Нейронды желілер» модулі бар қолданбалы бағдарламалардың пакеті Statistika қолданылады. Ақпараттық басылымдарға арналған мәтіндер MS Word мәтіндік редакторында, ал кестелік материалдар - электронды кестелерді өңдейтін MS Excel редакторында дайындалады. Есеп және кіріс-шығыс құжаттары Microsoft Office және т. б. ортада жүргізіледі.

Базалық ГАЖ ретінде геологиялық ортаның жағдайын картографиялық түрде көрсетуге мүмкіндік беретін ГАЖ-қабықтар пайдаланылады (Камышев, 1999) . ГАЖ-ні ақпараттық жүйе ретіне немесе шешім қабылдау ортасы ретінде қолданады. Бірінші жағдайда ГАЖ - функционалды сұраулардың жиынтығы және дайын карта десек әбден болады. ГАЖ-нің бұл класы жеке және тұрмыстық жағдайда қолдануға басым бағытталған. Ал екінші жағдайда жүйеге динамикалық жағдайды туындататын әртүрлі параметрлер үнемі қосылып отыруы мүмкін. Мұндай ГАЖ, әдетте, аймақтық ГАЖ-орталықтарда құрылады және «тұтынушы-сервер» архитектуралық жұмыстарында қолданылады.

Ресейдің бағдарламалық жасақтама нарығында ең көп таралған отандық өнімдерге мыналар жатады: GEO­GRAPH + GEODRAW (ИГ РАН, Москва), Панорама (29 НИИ МО Ресей), Sinteks/Tri, Магистраль, Улисс, MapMaster, MAGMAP. Ал шетелдік өнімдердің арасында: MapInfo Prof. (АҚШ), ArcWiew и ARC/INFO (ESRI, АҚШ) WinGIS (PRODIS, Австрия), Intergraf фирмасының өнімдері (АҚШ) көш бастап келеді.

UNIX және Windows NT платформаларындағы ГАЖ екінші типті тапсырмаларда қолдануға бағытталған. Оларды қолдануда бір ерекшелік бар. Ұйым құрайтын мәтіндік мәліметтер басқа да қосымшаларға қол жетімді болу қажет. Яғни, мәтіндік ақпараттың қол жетімділігі үшін көпшілік қолданыстағы ДҚБЖ пайдаланылу қажет және бұл мәліметтер ГАЖ-нен бөлек сақталу керек.

Векторлық графика жеткілікті түрде шағын болып сақталады, суреттер көп орынды алады, бірақ олар ГАЖ үшін қолданылады, ал мәтіндік ақпаратты басқару үшін (график-мәтін мен жүктелінген мәтіні бар картаның арақатынасы шамамен 1:10), ГАЖ-ні өзінің тұтынушыларының бірі ретінде қарастыратын, көпшілік қолданыстағы ДҚБЖ қажет. ДҚБЖ-мен бірге UNIX платформасында жұмыс жасайтын ГАЖ-ге сипаттама берейік.

TNT-MIPS. Барлық платформада OSF/MOTIF стандартындағы бірдей интерфейс болады. Бұған дәстүрлі (HP - UX, AIX) және SCO UNIX реализациялары кірмейді.

ARC/INFO. Жүйеде архитектура түпнұсқасының ДҚБЖ-сі қолданылады, бірақ мәліметтердің көлемі 1 Gb-тан асқан жағдайда, сыртқы ДҚБЖ (Oracle 7. 0, Informix) қолдану ұсынылады. UNIX және Windows NT, сонымен қатар MS-DOS (жеңілдетілген нұсқасы) басқаруларында да жұмыс жасай береді.

SPRANS. Архитектура түпнұсқасының ішкі ДҚБЖ-сімен, сонымен қатар көптеген сыртқы ДҚБЖ-нің қалталық режимімен жұмыс жасайды.

GRADIS. Бұл жүйе - PROSYS, EVCLID, KONSYS фирмаларының кең қолданыстағы графикалық жүйелерінің арасындағы бір өнімі. Барлық өнімдер бір графикалық мәліметтер моделіне негізделеді және векторлық мәліметтерді сақтауға арналған Oracle ДҚБЖ-ін қолданады.

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс