Особенности формирования цифровых полей в ГБД-э
В ГБД формирование цифровых полей может выполняться по выбору пользователя с использованием алгоритма сплайн аппроксимации, способа наименьших квадратов. Указание множества расчетных узлов предполагает обязательное определение параметров расчетной сетки, также могут задаваться границы подобластей (могут и не задаваться). Когда подобласти не задаются, с использованием принятого алгоритма аппроксимации вычисляются предполагаемые значения восстанавливаемого поля во все узлы сетки. Если в директивах системы указывается входная карта, а в ней присутствуют одна или несколько подобластей, сеточные значения вычисляются только в узлах, попадающих в подобласти, всем остальным узлам присваивается число “нет значения”.
Если подобласти не вводятся, первичным является задание сетки. В таком случае цифровое поле рассчитывается во все узлы, сетка не обязательно должна покрывать всю площадь, где присутствуют точки наблюдения. Алгоритмом аппроксимации, когда не указаны подобласти, при расчете будут учитываться все точки наблюдения с имеющимися замерами. Если подобласти введены, то сетку всегда надо задавать так, чтобы она полностью покрывала все участки, идентифицируемые подобластями. Если какая-то из подобластей не будет полностью покрыта сеткой (возможно только при неавтоматическом формировании сетки), система не начнет выполнять аппроксимацию, создаст карту предупреждений, на которой отметит ошибочные участки. Чтобы система “знала”, что контур следует идентифицировать как подобласть, контурам границ подобластей надо присвоить соответствующие атрибуты ‑ цвет, тип и толщина контура границы, атрибуты заполнения площади подобласти.
|
|
|
О целесообразности введения подобластей. При выполнении расчетов по восстановлению функций методика выделения подобластей применяется достаточно часто. Основной смысл такого подхода – не следует рассчитывать цифровое поле там, где нет достаточной информации для восстановления поля с желаемой точностью. В отдельных описаниях специализированных пакетов соответствующая процедура называется оконтуриванием множества точек наблюдений. В ГБД-э оконтуривание можно выполнять автоматически или это может сделать пользователь, руководствуясь своими представлениями и интуицией. При автоматическом оконтуривании системе нужно задать числовые значения отступа и дистанции. Значение “Отступ” указывает, насколько формируемая граница будет отстоять от крайних опорных точек окаймляемого множества. По значению “Дистанция” уточняется, будет ли опорная точка окаймлена отдельным контуром (когда расстояние от нее до ближайшей опорной точки из окаймляемого множества больше установленного значения дистанции), либо она попадет с другими точками наблюдений внутрь одного контура (когда это расстояние меньше установленного числа).
|
|
|
Автоматическое оконтуривание является предварительным этапом оценочного характера; окончательно решение о формировании границ принимается составителем цифровой модели.
Перед выполнением аппроксимации следует сформировать соответствующую равномерную прямоугольную сетку – определить координаты левого нижнего угла, наклон, шаги ΔХ и ΔY и количество узлов по этим направлениям Nx и Ny. Возможны два варианта работы – задать или сформировать автоматически. При автоматическом формировании, которое возможно только при указании входной карты и наличии в ней границы подобласти (или нескольких), эта граница окаймляется прямоугольником, подбирается такой его наклон, чтобы минимизировать площадь прямоугольника; соответственно вычисляются параметры сетки.
Алгоритм автоматического формирования предполагает задание следующих значений: шаг по Х, шаг по Y, кратность координат начала, отступ от границ, остальные параметры вычисляются программным модулем.
|
|
|
Рассмотрим особенности “подгонки” распределений восстанавливаемого параметра и соответствующих цифровых полей, что в системе ГБД-э осуществляется путем задания граничных условий. Опишем задание дополнительных граничных значений. В полученном выше методом аппроксимации распределении параметра, иллюстрируемом изолиниями, есть несколько непростых для восстановления участков. Об одном (центральном) говорилось выше – на нем нет точек/пунктов наблюдения. Вторым является северо-восточный. Действительно, если исключить из рассмотрения пункт со значением 3,2, восстановленное цифровое поле будет совсем другим. Рассмотрим несколько вариантов “подгонки” распределения под интуитивную модель.
Пусть первая из интуитивных моделей основана на следующем предположении. В окрестности северо-восточной части границы наблюдаемое поле должно иметь значение около 2,2. Как дополнить исходные данные, чтобы уточнить поле и сделать распределение, отвечающим этому требованию? Никаких изменений алгоритма интер-, экстраполяции для этого не требуется. Карта изолиний, на которой исходные данные включают границу Г1, точки наблюдения и контур граничное условие с подписью ”_Везде 2.2”. Фактически так нарисованный и подписанный контур в системе ГБД-э добавляет в набор точек наблюдения пункты со значением 2.2, причем координаты этих дополнительных пунктов имеют координаты опорных точек контура. Действия пользователя системы ГБД-э сводятся к тому, чтобы нарисовать на карте контур, его тип, цвет и толщину задать соответствующими статусу (граничному условию) и подписать задаваемое значение. Система сама проверит, чтобы у контура не было самопересечений, чтобы он целиком находился внутри подобласти и не имел пересечений с ее границей.
|
|
|
Рассмотрим вторую возможную интуитивную модель, которая отличается от первой тем, что вблизи северо-восточной части границы при перемещении вдоль границы слева направо и вниз значения поля должны возрастать от 2,1 до 2,3.
Отличие такого граничного условия от предыдущего состоит в том, что в предыдущем случае все опорные точки контура-граничного условия переносились в набор данных наблюдений с одним значением 2,2. В данном случае в промежуточных точках контура каждое задаваемое значение вычисляется по формуле линейной интерполяции в зависимости от длин частей контура, помеченных указателями “Начало”, “Промежуточная”, “Конец”.
Наконец, возможна третья интуитивная модель – следует исключить из общего рассмотрения участок вблизи пункта со значением 3,2, в нем рассчитать поле отдельно. В выделяемой окрестности функция восстанавливается отдельно и не должна влиять на внешность, но должен быть обеспечен непрерывный переход границы “Выделено”.
Обобщая приведенные примеры, можно отметить следующее. Используя соответствующие директивы ГБД-э, граничные значения типа “Везде”, “Начало” - “Промежуточная” - “Конец”, “Выделено”, можно дополнять традиционным образом рассчитываемые цифровые распределения информацией типа «считаю, что здесь должно быть так». Заметим, что такая дополненная информация в любой момент может быть отключена или изменена.
11. Структура и почвы земельного фонда Беларуси
Земля является всеобщим материальным условием производства, служит пространством для размещения отраслей хозяйственного комплекса, поселений, инфраструктуры, ведения сельского и лесного хозяйства, выступает составной и неотъемлемой частью природных систем. Слагающие её почвы обладают уникальным свойством плодородия - способностью производить биомассу.
Виды земель Беларуси
· Сельскохозяйственные земли, в т.ч. пахотные
· Лесные и прочие лесопокрытые земли
· Земли под болотами
· Земли под водными объектами
· Земли под дорогами и иными транспортными путями
· Земли под улицами и иными местами общего пользования
· Земли под застройками
· Нарушенные земли
· Неиспользованные и другие земли
Основные экологические угрозы для земель и почв
Одной из актуальных экологических проблем Беларуси является охрана и устойчивое неистощимое использование земель. Деградация земель в различных ее формах обусловлена как природными факторами, так и деятельностью человека, несоблюдением норм и правил рационального использования и охраны. Применительно к природно-территориальным условиям и особенностям хозяйственного использования деградация земель/почв проявляется в следующих основных формах:
- водная, ветровая эрозия почв;
- химическое, в т.ч. радионуклидное, загрязнение земель/почв;
- ухудшение свойств почв, особенно торфяных, при сельскохозяйственном их использовании;
- деградация земель в результате добычи полезных ископаемых, дорожного и других видов строительства, а также их затопления и подтопления;
- деградация торфяных почв на осушенных болотных массивах в результате торфяных пожаров;
- деградация земель лесного фонда в результате нерационального лесопользования и лесных пожаров;
- деградация земель при чрезмерных рекреационных, технических и других антропогенных нагрузках на земли/почвы.
Предупредить эрозионные процессы и обеспечивать неуклонное повышение плодородия почв возможно лишь посредством комплекса противоэрозионных мероприятий, которые должны представлять собой взаимоувязанную систему организационно-территориальных, агротехнических, фитомелиоративных, гидротехнических и других почвозащитных мер и приемов. Наиболее перспективным направлением предотвращения эрозионных процессов на сельскохозяйственных землях является переход на ландшафтно-адаптивную систему земледелия и формирование противоэрозионных севооборотов.
Продолжает оставаться интенсивным сельскохозяйственное использование торфяно-болотных почв, особенно маломощных. В процессе их эксплуатации 190,2 тыс. га осушенных торфяных почв практически превратились в новые низкоплодородные почвенные образования. В настоящее время в качестве одного из наиболее перспективных направлений использования торфяных месторождений рассматривается их реабилитация путем повторного заболачивания. Продолжается рекультивация нарушенных земель, площадь которых в последние годы постепенно уменьшается из-за сокращения отвода земель под торфодобычу.
В результате разнообразной хозяйственной деятельности, жилищного, дорожного, гидромелиоративного строительства, а также добычи полезных ископаемых в некоторых регионах Беларуси земли подвергнуты коренной техногенной трансформации. Примером техногенного преобразования земной поверхности является Солигорский район, где шахтным способом ведется добыча калийных солей. В пределах просадок, достигающих нередко 3,5-4 м, происходит деградация почв, развиваются процессы заболачивания и подтопления.
Одной из наиболее серьезных проблем является радиоактивное загрязнение земель, образовавшееся в результате Чернобыльской аварии.
К концу 2004г. содержание цезия-137 в почве уменьшилось примерно на одну четверть по причине естественного распада радионуклидов. Кроме того, установлено снижение подвижности цезия-137 вследствие перехода в необменно-поглощенное состояние, что привело к снижению его доступности для растений за послеаварийный период примерно в 10-12 раз. В связи с этим вновь вовлечено в сельскохозяйственный оборот 14,6 тыс. га земель. Сельскохозяйственное производство по состоянию на 1 января 2004 года ведется на более чем 1,1 млн. га земель, загрязненных цезием-137 с плотностью 37-1480 кБ/м2. Основные массивы сельскохозяйственных земель, загрязненных цезием-137, сосредоточены в Гомельской (55%) и Могилевской (28%) областях. В Брестской, Минской и Гродненской областях их доля составляет, соответственно, 8, 5 и 3%.
Загрязнение территории стронцием-90 имеет более локальный характер. Максимальные уровни содержания стронция-90 в почве (до 1798 кБ/м2) выявлены в границах 30-километровой зоны ЧАЭС, в Хойникском районе Гомельской области.
Почвы городских территорий
На урбанизированных территориях, по сравнению с природными, антропогенный фактор в почвообразовании можно считать ведущим. Для городов характерны так называемые техноземы – почвы, создаваемые человеком в процессе рекультивации тех или иных объектов или хозяйственного освоения участков земли. Техноземы частично наследуют свойства зональных нарушенных почв и горных пород, частично формируются под влиянием мощной техники, используемой при укладке почвенного слоя. Для них характерно отсутствие четко выраженных горизонтов, зачастую мозаичный характер окраски, повышенная плотность и, соответственно, меньшая пористость.
Полнопрофильные почвы, близкие к естественным (индустриземы), могут сохраняться в городе в зоне лесопарков и старых парковых насаждений.
Загрязнение почв. На территории городов почвы подвергаются загрязнению, которое можно подразделить на механическое, химическое и биологическое.
Механическое загрязнение заключается в засорении почв крупнообломочным материалом в виде строительного мусора, битого стекла, керамики и других относительно инертных отходов. Это оказывает неблагоприятное влияние на механические свойства почв.
Химическое загрязнение почв связано с проникновением в них веществ, изменяющих естественную концентрацию химических элементов до уровня, превышающего норму, следствием чего является изменение физико-химических свойств почв. Этот вид их загрязнения является наиболее распространенным, долговременным и опасным.
Биологическое загрязнение связано с привнесением в почвенную среду и размножением в ней опасных для человека организмов. Бактериологические, гельминтологические и энтомологические показатели состояния почв городских территорий определяют уровень их эпидемиологической опасности. Эти виды загрязнения подлежат контролю прежде всего на территории селитебных и рекреационных зон.
На урбанизированных территориях загрязнение почв обычно происходит в результате выбросов промышленных предприятий, транспорта, предприятий теплоэнергетики, утечек из канализации и отстойников, воздействия промышленных и бытовых отходов, а также в определенной мере за счет использования удобрений и пестицидов.
Выбросы промышленных предприятий являются источником загрязнения почв городских территорий тяжелыми металлами, канцерогенными веществами, соединениями азота и серы. Иловые осадки станций биологической очистки сточных вод и компост из городских бытовых отходов содержат большое количество органических и питательных для растений минеральных веществ, поэтому их используют как удобрение. Однако они, как правило, содержат многие металлы в концентрациях, которые являются токсичными.
Геохимическим фоном называют среднее содержание химического элемента в почвах по данным изучения статистических параметров его распределения. Геохимический фон является региональной или местной характеристикой почв и пород.
Участок территории, в пределах которого статистические параметры распределения химического элемента достоверно отличаются от геохимического фона, называется геохимической аномалией. Геохимические аномалии, в пределах которых содержание загрязняющих веществ достигает концентраций, оказывающих неблагоприятное влияние на здоровье человека, называют зонами загрязнения.
Отрицательное влияние на состояние почвы в городе оказывает использование поваренной и других солей (NaCl) для борьбы с гололедом в зимний период и утечки высокоминерализованных технологических растворов.
Сохранение почвенного слоя при инженерно-строительной деятельности. Интенсивная инженерно-строительная деятельность в пределах городских агломераций включает большой объем земляных работ (прокладка дорог, коммуникаций, рытье котлованов под фундаменты, мелиоративные работы и т.д.), при выполнении которых страдает почвенный слой. Для его сохранения необходимо проводить обязательное снятие плодородного и потенциально плодородного слоя почвы отдельно от подстилающих слоев на всех категориях земель.
Мелиорация загрязненных почв. Для восстановления почв, сильно загрязненных тяжелыми металлами и другими токсичными веществами, нет универсальной методики. Действие каждого метода обработки зависит от особенностей почвы и специфики произрастающих на ней растений. Поэтому для каждого случая необходимы специальные исследования. Самыми распространенными методами восстановления почв, загрязненных металлами, является выщелачивание легкоподвижных элементов из почв путем их промывки и перевод катионов тяжелых металлов и микроэлементов в трудно подвижные формы внесением извести и фосфатов с добавкой органических веществ.
Кроме способов физико-химической обработки загрязненных металлами почв, используют перемешивание верхнего слоя с незагрязненной почвой или снятие верхнего загрязненного слоя и засыпку привозным незагрязненным грунтом.
Для восстановления почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами, используют методы микробиологической очистки и обработку почв негашеной известью с поверхностно-активными веществами.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 770; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!