Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ возможностей современных ГИС и ГИС-технологий как инструмента для разработки электронных атласов 8
1.1. Ретроспективный анализ проблем и тенденций в создании и использовании электронных атласов 8
1.2. Проблемы использования существующих атласов в интересах эколого-экономических исследований 20
1.3. Оценка возможностей современных ГИС и ГИС-технологий как базы для разработки электронного эколого-экономического атласа 29
Глава 2. Разработка структуры и содержания электронного атласа региона для эколого-экономических исследований (на примере Московской области) 43
2.1. Построение структуры эколого-экономической системы 43
2.2. Обоснование структуры и содержания электронного атласа для эколого-экономических исследований 57
2.3. Функциональные возможности использования электронного атласа в исследовании эколого-экономической системы региона (на примере Московской области) 69
Глава 3. Эколого-экономическое районирование Московской области .83
3.1. Анализ современных проблем эколого-экономического районирования 83
3.2. Разработка методики решения задачи эколого-экономического районирования на основе ГИС технологий 97
3.3 Проведение эколого-экономическое районирование территории Московской области на основе ArcGIS 9.2 106
Заключение 131
Список литературы 137
Приложения 1
- Ретроспективный анализ проблем и тенденций в создании и использовании электронных атласов
- Оценка возможностей современных ГИС и ГИС-технологий как базы для разработки электронного эколого-экономического атласа
- Обоснование структуры и содержания электронного атласа для эколого-экономических исследований
- Разработка методики решения задачи эколого-экономического районирования на основе ГИС технологий
Введение к работе
Актуальность темы исследования обуславливается сложностью эко-лого-экономических исследований регионов в силу неравномерности их внутреннего развития, многообразия внутренних и внешних связей, многогранности социально-экономических процессов, влияющих на них факторов, а также трудности их формализации. Исследование выполнено на примере Московской области — крупного хозяйственного комплекса, районы которого обладают разным экономическим потенциалом, уровнем загрязнения окружающей среды и различной степенью их вовлеченности в хозяйственную деятельность.
Для того, чтобы иметь возможность оперативно оценивать ситуацию в регионе, в том числе и эколого-экономическую, для целей управления земельными ресурсами, рационализации размещения промышленных и сельскохозяйственных предприятий необходима система, обладающая широкими возможностями по обработке пространственных данных. Такими возможностями обладает эколого-экономический геоинформационный атлас (ГИС-атлас), разработанный на основе геоинформационных систем и технологий. С его помощью можно не только эффективно использовать уже имеющиеся карты, данные дистанционного зондирования и другую, в том числе и статистическую информацию, но и создавать на их основе синтетические карты, а также добавлять статистические данные, выполнять необходимые аналитические операции или графические построения.
В рамках исследования на основе обоснованных научно-методических подходов было проведено интегрирование возможностей географических информационных систем и их средств отображения информации, специализированных баз данных, а также традиционных атласов при разработке электронного эколого-экономического атласа, позволяющего реализовать новые методы комплексного эколого-экономического районирования Московской области.
Объект исследования — комплексное геоэкологическое исследование территории на основе геоинформационных систем.
Предмет исследования — электронный ГИС-атлас Московской области, как средство решения задач геоэкологической оценки и анализа территории региона.
Цель исследования — разработка научно-методических основ к созда-
*
нию электронного атласа на основе геоинформационных систем и технологий для решения задачи эколого-экономического районирования, обеспечивающего комплексную оценку антропогенного воздействия на природу (на примере Московской области).
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Выполнить анализ ГИС как инструмента для обработки географической информации и создания электронного атласа;
Раскрыть структуру эколого-экономической системы;
Обосновать структуру и содержание геоинформационного эколого-экономического атласа (на примере Московской области);
Провести эколого-экономическоме районирование региона (на примере Московской области); :
Оценить возможности геоинформационного атласа для комплексного геоэкологического анализа территории (на примере Московской области).
Методологическая основа. В работе были использованы теоретиче
ские разработки отечественных и зарубежных авторов (Мартыненко А.И.,
Пролеткин И.В., Чумаченко А.Н., Трофимов A.M., Рубцов В.А., Тикунов
B.C., Берлянт A.M., Шарыгин М.Д., Заиканов В.Г., Минакова Т.Б., Майкл
Зейлер, Энди Митчелл и другие) по геоинформационным системам, геоин
формационному картографированию, моделированию, эколого-
экономическому районированию, теории территориальных систем, геоэколо
гии.
Методическая база представлена теорией геоинформационных систем, геоинформационным картографированием, системно-структурным и терри-
ториальным подходами в исследовании территории, методами математической статистики и комплексом традиционных картографических методов (описания, картографирования, сравнительно-географическим, количественным, районирования, классификации).
Для решения поставленной цели была использована геоинформационная система ArcGIS 9.2 и ее дополнительные модули.
Исходная информация. В исследовании использовалась статистическая информация Мособлстата. Картографический материал составлялся на основе изданных тематических карт, литературных источников и статистики; часть карт предоставлена ЗАО «Ассоциированный картографический центр» и институтом геологии РАН.
Научная новизна и практическая значимость. Разработан функционально-структурно-иерархический подход к исследованию эколого-экономических систем (ЭЭС), позволивший обосновать структуру и содержание эколого-экономического атласа и обеспечивший комплексные исследования природно-хозяйственной системы. Основной областью применения ГИС-атласа является информационная поддержка управленческих решений администрации области в части оценки антропогенной нагрузки по районам, анализа эколого-экономических последствий реализации комплексных программ и выполнения отдельных земельно-оценочных мероприятий.
Особенностью ГИС-атласа является использование функциональных возможностей ГИС, особенно в части обновления информации в атрибутивных таблицах, создания собственных атрибутивных таблиц и слоев данных для решения эколого-экономических задач. Кроме того, ГИС-атлас позволяет моделировать эколого-экономические процессы, отличающиеся высокой степенью динамичности, что представляется чрезвычайно важным в эколого-экономических исследованиях.
Использование геоинформационных технологий предоставляет возможность автоматизировать процессы мониторинга земель, пространствен-
ного анализа, районирования и оценки экологической, социально-экономической ситуации в административных структурах области. Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
Методика построения структуры эколого-экономической системы, необходимая для выявления ее подсистем и взаимосвязей между ними;
Методические основы к созданию структуры и содержания электронного эколого-экономического атласа Московской области для эколого-экономических исследований с разработанным комплексом карт;
Методика эколого-экономического районирования региона (мезоуро-вень) на примере Московской области, как способ комплексной оценки антропогенной нагрузки на территорию.
Апробация результатов. Результаты диссертационного исследования докладывались на ежегодных научно-практических конференциях МГОУ (2005 - 2007 гг.), а также конференции молодежного научного общества Западного Окружного Управления Образования города Москвы в 2009 году.
По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе, 3 в журналах ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 6 таблиц. Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемой литературы и 6 приложений. Список литературы включает ссылки на 100 источников информации, из них 12 на иностранных языках. К работе прилагается DVD диск с разработанной частью эколого-экономического ГИС-атласа Московской области для эколого-экономического районирования рассматриваемой территории.
Во введении обосновывается актуальность темы, формулируется цель и
задачи исследования, определяется ее научная новизна и практическая зна
чимость, і
В первой главе рассмотрены основные этапы в развитии электронных атласов (ЭА), выполнен анализ основных типов современных ЭА и их функ-
циональных возможностей, обоснован оптимальный для выполнения эколо-го-экономических исследований тип атласа. Выполнена оценка возможностей современных ГИС в создании электронных атласов.
Во второй главе разработана структура эколого-экономической системы на основе которой, а также анализа функциональных взаимосвязей между ее подсистемами, их иерархии и зависимостей развития каждой из подсистем от факторов окружающей среды обоснована структура и содержание ГИС-атласа.
В третьей главе выполнен анализ современных проблем районирования и, разработан метод решения задачі эколого-экономического районирования на основе использования электронного атласа. Указанный метод позволил выполнить эколого-экономическое районирование территории Московской области с использованием ГИС-атласа на основе геоинформационной системы ArcGIS 9.2.
Ретроспективный анализ проблем и тенденций в создании и использовании электронных атласов
Современные информационные технологии открывают в географии но-вые возможности для решения прикладных задач, одной из которых являют-ся эколого-экономические исследования. В настоящее время в различных областях промышленности, управления и науки уже созданы и широко применяются тематические электронные атласы (ЭА). К ним относятся: атлас «ПромГИС-Атлантик», предназначенный для специалистов рыбного хозяйства [77], Rail-Атлас - электронный атлас железных дорог России, позволяющий эффективно управлять транспортной железнодорожной сетью [78], ГИС-Атлас «Недра России», обеспечивающий доступ широкому кругу пользователей к геологической информации по территории России [79], ГИС-атлас «Управление территориальным развитием. Слюдянский район. Иркут екая область» [80]. На современном этапе «электронные атласы» становятся одной из распространенных форм хранения, обработки и представления информации.
ЭА представляют собой новую форму картографических изданий. Сам термин «электронный атлас» появился в 1984 году, однако, первые программные продукты относятся к 90-м годам [81].
В настоящее время существует большое разнообразие определений понятия «электронный атлас». B.C. Тикунов определяет его как систему визуализации в форме электронных карт, электронное картографическое произведение, функционально подобное электронной карте [82, с. 461]. В глоссарии на сайте GIS development ЭА — это собрание созданных индексированных карт, фотографий, аэрофотоснимков и баз данных (электронный эквивалент печатных атласов) [83]. Necla ULUGTEKIN, І. Oztug BiLDIRiCi определяют его как системное собрание географических данных в аналоговом или цифровом виде, представляющих конкретный район и / или одну или несколько географических тем с описательной информацией, системами поиска, анализа и представления данных [84]. В Голландском картографическом словаре ЭА - это информационная система, созданная для интерактивного просмотра цифровых географических баз данных по определенной территории или теме и содержащей данные сопоставимые с точки зрения их генерализации и разрешения [84]. На наш взгляд, в этих определениях недостаточно полно отражена суть понятия электронный атлас и применительно к нашей теме исследования предлагается дать следующее определение — это информационная система структурированной, индексированной картографической и иной пространственной информации, созданная для интерактивной и / или аналитической работы с цифровыми пространственными базами данных в эколого-экономических исследованиях Московской области.
В современной литературе выделяется 2 вида классификации ЭА: по функциональным возможностям и по месту хранения данных. По функцио нальным возможностям A.M. Берлянт выделяет 4 типа электронных атласов: просмотровые, интерактивные, ГИС-атласы и Интернет-атласы (рис. 1) [85].
Bar/end Kobben и Olev Коор предлагают несколько иную классификацию. Первый, второй и третий типы они выделяют такие же, как и у Берлянта A.M., однако, третий тип у них отсутствует [86]. На наш взгляд, наиболее оптимальна первая классификация, так как интернет-версии атласов в настоящее время развиваются максимально интенсивными темпами и не принимать этого во внимание нельзя.
Относительно места хранения данных, атласы разделяются на три типа: автономные (данные хранятся на компьютере пользователя), он-лайн атласы (все данные и приложения размещены на сервере в Интернете) и гибридные, сочетающие черты двух других [86]. Оптимальными в использовании являются гибридные атласы. Основные данные и программное обеспечение при их использовании хранятся в компьютере пользователя, а через Интернет происходит исключительно обновление информации — это позволяет повысить производительность и снять нагрузку с глобальной и локальной сети.
Анализ показывает, что в интересах создания эколого-экономического атласа Московской области целесообразно выбрать ГИС-версию функциони рующую автономно. ГИС-версия позволит максимально расширить функциональные возможности атласа, а автономная база данных может быть при необходимости внедрена в сеть Интернет с организацией гибридного типа атласа.
Представленные 2 типа классификации являются отражением этапов развития электронного атласного производства. На первом этапе электронные атласы были только копией бумажных атласов (просмотровые) с автономным типом хранения данных и служащих для просмотра карт [87]. Атласы подобного типа в настоящее время не выпускаются. На втором этапе в 90-х годах стали появляться современные ЭА, разрабатываемые на основе геоинформационных системы (ГИС).
ГИС как системы можно классифицировать по разным признакам, однако базовой является классификация по виду отображаемого объекта, в которой их относят к техническим системам детерминированными человеческой деятельностью и хорошо структурированными. По степени взаимодействия с окружающей средой - это открытые системы, с задаваемыми извне целями и исходными данными.
Дать определение ГИС очень трудно, что обусловлено их продолжающимся интенсивным развитием - приспособлением, модификацией, адаптацией к решению все более новых задач. Чтобы понять сущность ГИС более глубоко, необходимо ознакомиться с тем, как другие авторы определяют понятие геоинформационные системы.
Многие из существующих определений страдают односторонностью: в них либо акцентируется внимание на отдельных элементах систем, либо определяемый объект отождествляется с технологией или программным продуктом. Например, в ряде определений ГИС трактуется как динамическая база данных (Degani А.), как специфическая база данных, состоящая из наблюдений за пространственно распределёнными явлениями или процессами (Clarce К.С.), как «система, в состав которой входят компоненты для сбора, передачи, хранения, обработки и выдачи информации о территории» (Lange force В.), как система, «которая манипулирует и управляет данными, хранящимися в виде тематических слоев, географически определённых относительно карты-основы» (Reisinger T.W., Davis С. J.). В этих определениях акцент делается на один из элементов ГИС: на данные, а также на процедуры их обработки [25, с. 7].
Симонов А.В. определяет ГИС как систему «аппаратно-программных средств и алгоритмических процедур, созданную для цифровой поддержки, пополнения, управления, манипулирования, анализа, математико-картографического моделирования и образного отображения географически координированных данных». Близкое по содержанию определение дают Lillesand Т.М. и Liefer R.W. : ГИС і— это «система, включающая базу данных, аппаратуру, специализированное материальное обеспечение и пакет программ, предназначенных для расширения базы данных, для манипулирования данными, их визуализации в виде карт или таблиц и, в конечном итоге, для принятия решений о том или ином варианте хозяйственной деятельности». Здесь акцент делается на программное обеспечение, алгоритмические процедуры и аппаратные средства. Ряд авторов определяет ГИС как современную компьютерную технологию для картирования и анализа объектов реального мира, а также событий, происходящих в мире, т. е. ГИС трактуется как технология.
Оценка возможностей современных ГИС и ГИС-технологий как базы для разработки электронного эколого-экономического атласа
В настоящее время области применения ГИС постоянно пополняются и расширяются (мониторинг экологической ситуации, регулирование движением автотранспорта, управление, планировании и прогнозировании и т.д.), что, в свою очередь, не дает четко определить спектр их возможностей. В публикациях не всегда прослеживается разница между компьютерным картографированием, компьютерным черчением и ГИС. Как показал анализ современных информационных систем в той или иной степени связанных с построением карт, они разделяются на систему настольного картографирования, систему автоматизированного проектирования (САПР), систему управления базами данных и ГИС.
Системы настольного картографирования используют картографическое представление для организации взаимодействия пользователя с данными. В таких системах все основано на картах, карта является базой данных. Большинство систем настольного картографирования имеет ограниченные возможности управления данными, пространственного анализа и настройки. Соответствующие пакеты работают на настольных компьютерах - PC, Macintosh и младших моделях UNIX рабочих станций.
САПР способны объединять чертежи проектов и планы зданий и инфраструктуры. Для объединения в единую структуру они используют набор компонентов с фиксированными параметрами. Они основываются на небольшом числе правил объединения компонентов и имеют весьма ограниченные аналитические функции. Некоторые САПР расширены до поддержки картографического представления данных, но, как правило, имеющиеся в них утилиты не позволяют эффективно управлять и анализировать большие базы пространственных данных.
Системы управления базами данных (СУБД) предназначены для хранения и управления всеми типами данных, включая географические (простран ственные) данные. СУБД оптимизированы для решения подобных задач, поэтому во многие ГИС встроена поддержка СУБД, однако, работая самостоятельно, эти системы не имеют сходных с ГИС инструментов для анализа и визуализации информации.
ГИС - это открытая система, обладающая возможностью подключения сторонних информационных систем, состоящая из программных, аппаратных, информационных средств и человеческой деятельности, обеспечивающих обработку и визуализацию данных с целью получения новых знаний об изучаемых объектах и поддержке принятия управленческих решений.
Задачи ГИС достаточно широки и постоянно пополняются - это связано, прежде всего, с большим разнообразием ГИС и широтой их применения в различных областях человеческой деятельности. Следовательно, перечислить их все не представляется возможным. ГИС-процедурами общего назначения являются: ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализация.
Процедура ввода данных обеспечивает преобразования данных с бумажных карт в компьютерные файлы (оцифровка). В современных ГИС этот процесс автоматизирован с помощью технологии сканирования [25, с. 14]. Кроме картографических данных в ГИС присутствуют атрибутивные данные. Они, в основном, представляют собой реляционные базы данных, в которых информация содержатся в табличном виде. Каждая строка - это отдельный объект на карте. Редактирование атрибутивных данных осуществляется в этих таблицах.
Манипулирование. Часто при выполнении проекта имеющиеся данные нужно дополнительно видоизменять в соответствии с требованиями системы. Особенно это актуально в эколого-экономических исследованиях. Например, географическая информация может быть в разных масштабах. Для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином масштабе. ГИС-технологии представляют пользователям разные способы манипулирования пространственными данными и выделение данных, необходимых для решения конкретных задач.
Управление. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными более эффективным становится применение системы управления базами данных (СУБД), то есть использование специальных компьютерных средств, для работы с интегрированными наборами данных (базами данных). В ГИС наиболее удобным является использование реляционной структуры информации, при которой данные хранятся в табличной форме. При этом для связывания таблиц применяются общие поля. В нашем случае, в связи с большим объемом данных и применением аналитических функций, наиболее удобным является использование встроенной базы данных.
Запрос в ГИС может строиться как в простой форме (к примеру, определение местоположения населенного пункта), так и более сложной, требующей дополнительного анализа (например, поиск места для строительства новой дороги с рядом параметров). Запросы можно задавать как простым щелчком мыши на определенном объекте, так и посредством развитых аналитических средств [4, с. 15].
Анализ информации может осуществляться путем наложения имеющихся тематических слоев, а также анализа их атрибутивных данных. При этом формируются композитные карты, объединяющие в себе комплекс показателей, необходимых для принятия управленческих решений.
Современные ГИС имеют множество мощных инструментов для анализа, среди которых наиболее значимы два: анализ близости (буферизация) и анализ наложения (оверлей).
Визуализация. Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта — это эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи географической информации. С помощью ГИС визуализация са мих карт может быть легко дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками и таблицами, фотографиями и другими средствами, например, мультимедийными [25, с. 15].
Средствами визуализации называют группу функций ГИС, обеспечивающих оформление входных и выходных данных, результатов анализа и вычислений, цифровых карт. Кроме того, в ряде случаев внешнее оформление выполняет функцию языка, служащего для передачи какой-либо информации. Средства визуализации позволяют формировать и оформлять выходные документы (отчеты, диаграммы, графики и т.д.), содержащие результаты обработки информации в том виде, который необходим пользователю ГИС. Средства визуализации данных можно условно разделить на 2 группы:
Обоснование структуры и содержания электронного атласа для эколого-экономических исследований
В исследованиях, направленных на оптимизацию взаимодействия в системе природа - общества необходим специализированный эколого-экономический ГИС-атлас. Основная сложность его создания состоит в теоретической разработке его структуры. Для решения этой задачи мы воспользуемся разработанной выше факторно-функциональной иерархической структурой территориальной эколого-экономической системы, которая позволит нам выделить основные структурные блоки разрабатываемого атласа.
Структура атласа определяется его предназначением, которое сводится к комплексной оценке антропогенной нагрузки по районам для руководителей администрации с целью мониторинга эколого-экономической ситуации, а также оперативная оценка ситуации по одному или нескольким компонентам в подсистемах эколого-экономической системы.
Разработка содержательной части атласа складывается из трех этапов. На первом этапе, опираясь на разработанную структуру эколого-экономической системы, выделяем структурные блоки и подблоки атласа. На втором этапе, опираясь на исследования в области эколого-экономических систем, а также разработанные атласы, каждый структурный блок нижнего уровня заполняем основными слоями. На третьем этапе, путем анализа взаимосвязей структурных социально-экономических блоков нижнего уровня с природными блоками и между собой, выявляем слои функциональных взаимосвязей и добавляем их в соответствующие блоки атласа.
В процессе построения структуры атласа на первом этапе мы руководствовались первым, вторым и третьим уровнями факторно-функциональной иерархической структуры эколого-экономической системы Московской области, а также подсистемами обеспечивающими необходимые условия существования растениям, животным, микроорганизмам и человеку. Опорным в исследовании является второй уровень, так как две системы, входящие в его состав (природная и общественная) определяют два крупных структурных блока атласа: природный и социально-экономический. На первом уровне природная система делится на растительную, животную, микроорганизменную. Их жизнь и развитие зависит от подсистем второго уровня: климатической, водной, литосферной, почвенной и, в зависимости от того какой блок системы рассматривается, от растительной, животной или микроорганизменной. Следовательно, подблоки природного блока атласа будут выглядеть следующим образом: климатические ресурсы, водные ресурсы, минеральные ресурсы, почвенные ресурсы, животные ресурсы, растительные ресурсы, которые можно объединить в подблоки живой и неживой природы (живая природа: растительные ресурсы, животные ресурсы, а неживая: климатические ресурсы, водные ресурсы, литосферные ресурсы, почвенные ресурсы).
Социально-экономическая система разделяется на две подсистемы: социально-демографическую и экономическую. Таким образом, выделяются два подблока социально-экономического блока атласа: экономический и со-циально-демографический. Далее социально-демографический и экономическая системы разделяются на ряд ;подсистем. Социально-демографическая включает следующие подсистемы: демографическую, культуры и искусства, здравоохранения и физической культуры, социального обеспечения, образования, науки и научного обслуживания. Экономическая система включает подсистемы: промышленности, строительную, сельскохозяйственную, транспорта и связи, торговли и общественного питания, жилищно коммунального хозяйства, экономических связей, финансовую. В результате в социально-демографический подблок атласа входят такие разделы как: демографический, объекты культуры и искусства, здравоохранения и физической культуры, социального обеспечения, образования, науки и научного обслуживания; в экономический подблок, разделы: промышленности, строительства, сельского хозяйства, транспорта и связи, торговли и общественного питания, жилищно-коммунального хозяйства, экономических связей, финансовый. Кроме того, в социально-демографический подблок необходимо добавить раздел трудовые ресурсы, без которого невозможно в полной мере оценить трудовой потенциал территориальных единиц [13, с. 44].
Особо следует выделить функциональные связи факторно-функциональной иерархической структуры эколого-экономической системы, отражающие взаимосвязи природной и социально-экономической систем. В результате данного взаимодействия на контакте этих двух систем возникают экологические проблемы. Стоит отметить, что человек использует окружающую среду не только в целях осуществления хозяйственной деятельности, но и в качестве отдыха, обустраивая рекреационные зоны. Таким образом, в структуре атласа возникает следующий блок рекреационных ресурсов и экологических проблем. Он, в свою очередь, подразделяется на подблок рекреационных ресурсов и подблок экологических проблем.
Таким образом, мы выделили основные структурные блоки и подблоки эколого-экономического атласа (рис. 17). Далее, на втором этапе, опираясь на исследования в области эколого-экономических систем, статистические материалы и атласы, наполняем выделенные блоки и подблоки основными слоями.
Однако, на этом этапе структуру нельзя назвать эколого-экономической в силу слабой выраженности взаимодействия в природно-общественной системе. Для решения этой проблемы автором представлен третий этап с расширенным функциональным методом, предназначенным для дополнения блоков недостающими слоями природно-общественного взаимодействия.
Разработка методики решения задачи эколого-экономического районирования на основе ГИС технологий
Современные эколого-экономические системы — это крайне сложные территориальные образования, включающие в себя множество подсистем и внутрисистемных функциональных связей. В связи с этим их исследование сталкивается с проблемой обработки большого объема статистической и картографической информации, а также с трудностями моделирования природ-но-общественных процессов. Наиболее эффективным инструментом для решения подобных проблем является .электронный эколого-экономический ат-лас, разработанный на основе ГИС-технологий и обладающий широкими функциональных возможностями по обработке геоданных. К одной из таких ЭЭС относится Московская область. В целом в ней преобладает равнинный рельеф с чередованием холмистых возвышенностей и плоских низин. На крайнем севере области расположена почти плоская, местами заболоченная Верхне-Волжская низменность (высотой 120 — 160 м) с редкими невысокими моренными холмами. В её пределах выделяются отдельные низины — Шошинская на северо-западе и Дубнинская на северо-востоке. Южнее крутым уступом поднимается 200-километровая Клинско Дмитровская гряда — часть протянувшейся с запада на северо-восток Смо ленско-Московской возвышенности (высотой 90—310 м), занимающей зна чительную территорию области. Типичны крупные моренные холмы с пло скими вершинами и пологими склонами, которые чередуются с котловинами, нередко заболоченными или заполненными озёрами (Тростенское, Сенеж ское, Нерское и др.) моренно-ледникового происхождения. Глубоко врезан ные узкие долины рек (Икша, Яхрома, Истра и др.) имеют на отдельных уча стках объёмные озеровидные расширения, используемые под искусственные водохранилища (Можайское, Рузское, Озернинское, Истринское). Смолен ско-Московская возвышенность, заходя отрогами в черту Москвы в районах Петровско-Разумовского и Тушина, плавно переходит южнее в эрозионную Москворецко-Окскую равнину (высотой ПО—220 м), ограниченную между речьем Москвы и Оки. Наибольшие высоты отмечены в верховьях р. Лопас ни (236 м) и на Теплостанской возвышенности (255 м), занимающей район Москвы Тёплый Стан. N. Для центральной части Москворецко-Окской равнины характерны слабоволнистые междуречья, широкие долины и балки; в южной части расчленение становится глубже и поверхность характеризуется пологоувалистым рельефом, особенно в бассейнах рек Нары, Лопасни, Северки и Коломенки. Встречаются оползни и карстовые воронки (район Серпухова). На востоке области простирается обширная и плоская Мещёрская низменность, или Мещёра (высота ПО—200 м), с многочисленными болотами и неглубокими озёрами водно-ледникового происхождения (Чёрное, Святое, Великое и др.). Западная окраина Мещёры заходит в пределы Москвы с севера и северо-востока, от долины р. Яузы до долины Москвы-реки. Крайний юг области приподнят северо-восточными отрогами Среднерусской возвышенности (высотой до 238 м, близ г. Пущино), представляющей собой слабоволнистую эрозионную равнину, расчленённую речными долинами и овражно-балочной сетью. Для работы с рельефом наиболее эффективным инструментом являются геоинформационные системы, позволяющие обрабатывать кроме век торных и растровый тип данных - один из основных источников информации о рельефе. Разработанный ГИС-атлас является в этом отношении оптимальным инструментом, так как позволяет работать со спутниковыми снимками, ЗБ-моделями, двухмерным растром. Кроме того в нем имеются функции анализа поверхности, интерполяции и ряд других возможностей.
В Московской области ведётся добыча разнообразных полезных ископаемых, известно свыше 800 месторождений полезных ископаемых разного геологического возраста — дочетвертичного и четвертичного. По разведанным запасам песков Московская область занимает одно из первых мест в России.
Климат представляет собой переходный тип между мягким морским, характерным для Западной Европы и резко-континентальным климатом Азиатского материка.
На территории Подмосковья выделяются три крупные реки: Ока, Москва и Клязьма. Все реки — равнинного типа, характеризуются спокойным течением, широкими разработанными речными долинами, имеющими пойму. Основной источник их питания (более 60%) — талые воды, в связи с чем отмечается высокое (до 13 м на Оке) весеннее половодье. Около 140—150 дней в году (с середины ноября до середины апреля) реки скованы льдом. В Московской области насчитывается 350 озёр (глубина 5—10 м). Самые крупные — Сенежское (площадь 15,4 км ), Святое (12,6 км ), Тростенское (7,3 км ). Самые глубокие озёра — Глубокое (до 32 м), Борисоглебское (30 м), Белое (30 м). Кроме того имеется 75 озер.
Повсеместно преобладают дерново-подзолистые почвы разной степени оподзоленности, и лишь на крайнем юге области встречаются серые лесные почвы, а также оподзоленные и выщелоченные чернозёмы. Практически все типы почв Московской области освоены. Сельскохозяйственные земли занимают 37% территории, более 60% которой распахано. Почвы Московской области испытывают большие техногенные и рекреационные нагрузки, поэтому сильно закислены, обесструктурены, переуплотнены, дегумифициро ваны и т.д. Остро стоит проблема загрязнения различными токсичными веществами, в том числе минеральными удобрениями (особенно фосфорными), ядохимикатами, бытовыми и промышленными отходами, свалками, тяжёлыми металлами и др. Наибольшая степень загрязнения почвы — в ближних пригородах Москвы (Пушкино — Домодедово) и на востоке, вокруг промышленных центров (Электросталь, Ногинск, Орехово-Зуево).
Московская область располагается на границе лесной и лесостепной зон, на стыке трёх природных областей: таёжной, широколиственной и степной. На крайнем западе и на севере на Приволжской низменности распространены среднетаёжные еловые леса разных типов, в том числе ельники-кисличники. Большая часть территории находится в подзоне южнотаёжных хвойно-широколиственных лесов — основного типа растительности Подмосковья. Для флоры Подмосковья (около 1400 видов сосудистых растений) характерны интенсивное сокращение и исчезновение местных, аборигенных видов вследствие прямого уничтожения растений или разрушения их естественных местообитаний, а также массовое внедрение адвентивных растений (до 400 видов), роль которых в составе флоры неуклонно возрастает. Более 100 видов натурализовались и самостоятельно расселяются, конкурируя с видами местной флоры (элодея, клён американский и др.).
Похожие диссертации на Совершенствование теоретических и методических положений формирования ГИС-атласа для эколого-экономических исследований : на примере Московской области
