Выделение репрезентативных показателей на основе графоаналитической модели при геоинформационном моделировании экологического состояния территорий

• Автор: Мынцов, Илья Анатольевич
• Шифр специальности: 25.00.35
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНО РАЗВИВАЮЩИХСЯ ТЕРРИТОРИЙ

1.1. КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ ОТОБРАЖЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

1.2. ПРИРОДНО-РЕСУРСНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ИНТЕНСИВНО РАЗВИВАЮЩИХСЯ ТЕРРИТОРИЙ

1.3. Показатели состояния, оказывающие влияние на природно-ресурсный потенциал региона
1.4. Факторы антропогенного воздействия и их влияние на состояние основных компонент природной СРЕДЫ
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ДАННЫХ ПРИ РАНЖИРОВАНИИ И ОТБОРЕ НАИБОЛЕЕ РЕПРЕЗЕНТАТИВНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

2.1. Методы анализа показателей

2.1.1. Корреляционный анализ

2.1.2. Регрессионный анализ

2.1.3. Метод главных компонент
2.1.4. Экспертные методы
2.1.5. Анализ выбранных методов
2.2. Методы анализа графов
2.2.1. Алгоритм Гирвана-Ньюмана
2.2.2. Быстрый алгоритм Ньюмана
2.2.3. Алгоритм Клаусета, Ньюмана и Мура
2.2.4. Анализ сетей, представленных взвешенными графами
2.2.5. Оценка возможностей применения методов графового анализа для ранжирования и выбора репрезентативных экологических показателей
2.3. Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫБОРА НАИБОЛЕЕ РЕПРЕЗЕНТАТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРИРОДНО-РЕСУРСНОГО ПОТЕНЦИАЛА ИНТЕНСИВНО РАЗВИВАЮЩИХСЯ ТЕРРИТОРИЙ
3.1. ПОДГОТОВКА ДАННЫХ для выделения НАИБОЛЕЕ РЕПРЕЗЕНТАТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ИНТЕНСИВНО РАЗВИВАЮЩИХСЯ ТЕРРИТОРИЙ
3.2. МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДАННЫХ
3.2.1. Метод наименьших квадратов
3.2.2. Метод наименьших квадратов с весами
3.2.3. Метод экспоненциального сглаживания
3.2.4. Метод авторегрессии
3.2.5. Анализ рассмотренных методов прогнозирования данных
3.2.6. Применение метода наименьших квадратов для прогнозирования значений загрязнения интенсивно развивающихся территорий
3.3. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ ИНТЕНСИВНО РАЗВИВАЮЩИХСЯ ТЕРРИТОРИЙ
3.4. МЕТОДИКА ГРАФОВОГО АНАЛИЗА И РАНЖИРОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
3.5. ВЫДЕЛЕНИЕ ФАКТОРОВ, ОКАЗЫВАЮЩИХ НАИБОЛЬШЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ИССЛЕДУЕМУЮ ТЕРРИТОРИЮ

3.6. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ОТБОРА НАИБОЛЕЕ РЕПРЕЗЕНТАТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
3.7. Выводы
ГЛАВА 4. АПРОБАЦИЯ МЕТОДИКИ ВЫДЕЛЕНИЯ НАИБОЛЕЕ РЕПРЕЗЕНТАТИВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА НА ДАННЫХ ПО ЗАГРЯЗНЕНИЮ ПОДОЛЬСКОГО РЕГИОНА МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
4.1. ОПИСАНИЕ ТЕРРИТОРИИ ПОДОЛЬСКОГО РАЙОНА Московской ОБЛАСТИ
4.2. ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ НА ТЕРРИТОРИЮ Подольского РАЙОНА МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
4.3. Применение методики графового анализа
4.4. Ранжирование факторов
4.5. Анализ результатов апробации разработанной методики и перспективы ее использования
4.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение
В последнее время постоянно ухудшающаяся экологическая ситуация на планете вызывает все больший интерес. Наиболее эффективным способом оценки экологического состояния экосистем является использование для этой задачи возможностей, которые предоставляют геоинформационные системы (ГИС). ГИС позволяют хранить, обрабатывать, отображать в электронном виде информацию по состоянию исследуемого региона. Они объединяют возможности картографических систем с возможностями баз данных, благодаря чему открываются широкие перспективы исследования пространственно-временной динамики экосистем интенсивно развивающихся территорий. Важным преимуществом геоинформационных систем является возможность составления интерактивных запросов к их содержимому с целью получения конкретной информации в необходимом виде.
Актуальность темы
Экологические качества природной среды определяются множеством различных показателей состояния, влияющих на общую экологическую ситуацию территории. При этом ни один из показателей состояния не может полностью отражать экологическую ситуацию, поскольку его экологический эффект зависит от устойчивости экосистем к этим типам воздействий. Также существует вероятность взаимной компенсации некоторых измеряемых показателей. Экологическая оценка природной среды должна быть комплексной, учитывающей всю совокупность воздействующих факторов. Для получения адекватной комплексной оценки природной среды необходимо отобрать из всего множества имеющихся показателей относительно небольшое число наиболее важных, чтобы исключить чрезмерную детализацию полученных результатов расчета интегрального показателя.

соответствующих времени выбросов, невозможен, т.к. требует построения сложных моделей, не дающих адекватный результат.
Также существует группа факторов, воздействие которых невозможно спрогнозировать. Это чрезвычайные ситуации, аварии, несанкционированный выброс загрязняющих веществ. Как правило, при появлении таких временных источников загрязнения их значимость значительно превышает постоянные источники загрязнения.
Для учета воздействия различных факторов и выделения наиболее репрезентативных показателей состояния природных ресурсов интенсивно развивающихся территорий необходимо определить минимальный контур, для которого будет происходить расчет. Наиболее сильное загрязнение природной среды происходит в радиусе 30 км от источника, при этом необходимо учитывать форму рельефа местности, погодные условия, направление ветра, осадки, что значительно искажает ареал распространения вредных веществ [28]. Помимо природных особенностей региона исследования, важное значение имеет концентрация источников негативного воздействия на природную среду. Целесообразным представляется принять за минимальный контур административную единицу область в случае, если основные источники загрязнения равномерно распределены по ее территории, а их количество относительно невелико. Если же концентрация предприятий достаточно высокая, как, например, в Московской области, то предпочтительно проводить выделение наиболее репрезентативных показателей состояния природных ресурсов для более мелкой единицы территориального деления - района. В этом случае появляется возможность предоставления соответствующего отчета об экологическом состоянии среды региона непосредственно в органы, занимающиеся управлением на местах, что эффективнее обобщенных отчетов на сложные экологические территории.
Рассмотрим наиболее важные и характерные для регионов Российской Федерации факторы воздействия [48].