ГИС

Разработка и применение фрагментов геоинформационной системы "Охрана здоровья" города Днепропетровска

Современная отечественная и международная политика в области общественного здравоохранения (область здравоохранения, занимающаяся широким кругом вопросов поддержания здоровья населения) требует количественной оценки здоровья людей в масштабах регионов и стран. Это необходимо для грамотного выделения приоритетных проблем в области здоровья и планирования программ по здоровью населения на всех уровнях, от местного и регионального до национального и международного. Причины формировaния регионaльных рaзличий по уровню здоровья нaселения весьмa многочисленны: это и рaзницa в кaчестве медицинского обслуживaния, и доступность этого обслуживaния (нaличие дорог, соответствующего трaнспортa, современных средств связи), экономическое положение того или иного регионa, трaдиции отношения нaселения к своему здоровью и здоровью близких (в первую очередь детей), состояние окружaющей среды и прочие.

По оценкам отечественных и зарубежных ученых, состояние здоровья населения зависит от генетических факторов на 15-20%, от образа жизни на 25-50%, от деятельности служб здравоохранения на 10% и от качества окружающей среды на 20-40%. Так называемое экологическое здоровье, т. е. здоровье населения в связи с состоянием окружающей среды, ставит вопрос о влиянии параметров среды, прежде всего антропогенных загрязнений, на здоровье людей.

Таким образом, для выявления просранственно-временных закономерностей распространения различных заболеваний необходим учет самых разнообразных факторов, обуславливающих возникновение и распространенность этих болезней. При решении подобных задач целесообразно использовать геоинформационные технологии.

Основные направления разработки и внедрения геоинформационных технологий в систему здравоохранения города состоят в решении следующих задач:

1) анализ состояния здоровья населения по территориям (районам);

2) анализ состояния системы здравоохранения города;

3) подготовка данных для развития здравоохранения в городе.

Применение ГИС создает возможность в режиме мониторинга отслеживать санитарно-эпидемиологическую, экологическую, социальную, экономическую информацию, и на этой основе разрабатывать наиболее эффективные социально-экономические и медико-профилактические мероприятия по улучшению качества условий жизни и труда, предупреждению и снижению заболеваемости, обусловленной воздействием на человека вредных факторов окружающей среды.

Назначение и цели создания ГИС «Охрана здоровья» Днепропетровска.

ГИС «Охрана здоровья» Днепропетровска предназначена для поддержки принятия решений в управлении системой здравоохранения на городском уровне.

Для решения медико-экологических задач с использованием ГИС выделены приоритетные территории по совокупности факторов риска для здоровья населения и отдельным экологическим показателям, выполнено сопряжение ГИС с многолетними базами данных по источникам вредного воздействия на окружающую среду. Наложение экологических и медико-демографических слоев позволяет получать информацию более высокого уровня, например, для разработки программ медико-экологической реабилитации населения и т. п.

Неотъемлемой частью санитарно-эпидемиологического мониторинга является картографирование с помощью ГИС состояния заболеваемости на различных территориях в разное время с учетом факторов социальной и природной среды. Практическое значение карт определяется их незаменимостью для географического описания санитарно-эпидемиологических изменений. Карты относятся к типичным образно-знаковым моделям, характерными чертами которых являются: абстрактность, избирательность, масштабность, непрерывность, однозначность и, что особенно важно, обозримость и наглядность. На любой специализированной карте мгновенно обозревается весь интересующий район наблюдений, где могут быть представлены не только административные границы, населенные пункты, ландшафтные зоны и другие общие его характеристики, но и специфические условия распространения болезней (встречаемость, пораженность, уровень заболеваемости, социальные и природные предпосылки болезней).

Предложенная модель позволяет объективно и целенаправленно разрабатывать и принимать управленческие решения по мерам и политике в области улучшения качества среды обитания и здоровья населения города.

Выходная информация разработанных геоинформационных фрагментов предназначена для получения справочной информации по медицинским и производственным объектам города, для сравнительного анализа распространенности заболеваний взрослого и детского населения и принятия на его основе управленческих решений в области здравоохранения и охраны окружающей среды.

Использование ГИС для управления системой здравоохранения на городском уровне предусматривает решение перечисленных ниже задач:

- выделение территорий с неблагоприятными тенденциями медико-демографических и медико-экологических показателей;

- обоснование инвестиций в районное здравоохранение на базе геоинформационного анализа медико-демографических показателей (как отдельных, так и комплексных);

- анализ достаточности медицинских услуг населению по районам и оценка остроты проблем отдельных районов;

- обоснование и размещение сети центров по оказанию специализированной медицинской помощи и др.

Эффективное решение перечисленных задач – основная цель создания ГИС «Охрана здоровья».

Характеристика созданных фрагментов системы

Фрагменты ГИС "Охрана здоровья" г. Днепропетровска созданы на базе ArcView GIS 3.1. Это объясняется тем, что на сегодняшний день ArcView GIS является недорогой, легкой в освоении и использовании ГИС. В ArcView GIS 3.1 создано 3 проекта: 1) «Здравоохранение» (для получения справочной информации по медицинским учреждениям, учета и анализа обеспеченности населения города медицинскими услугами), 2) «Заболеваемость» (для построения по данным заболеваемости детей и взрослых за определенные годы тематических карт), 3) «Анализ и прогноз» (для построения синтетических карт, построения прогнозных моделей).

Блок-схема создания и использования базы данных ГИС "Охрана здоровья" приведена на рисунке 1. Данные можно разделить на 3 класса:

1) первичные материалы (материалы статистической отчетности, топографические карты районов города, архивные материалы, мониторинговые наблюдения экологического характера, данные о размещении производственных предприятий и т. д.);

2) информационные слои ГИС – базовые слои топографической основы и тематические слои («аптеки», «больницы», «госпитали», «поликлиники», «санэпидемстанции», «родильные дома», «детские больницы», «детские санатории», «диспансеры», «скорая медицинская помощь», «нетрадиционная медицина», «промышленные предприятия», «выбросы вредных веществ» и др.);

3) результаты ГИС-анализа и интеллектуального анализа данных (производные карты, карты классификации и кластеризации медико-экологических показателей, прогнозные карты, диаграммы, графики).

Проект «Здравоохранение» в качестве подложки использует электронную карту г. Днепропетровска масштаба 1:25000 и включает слои: «аптеки», «больницы», «госпитали», «поликлиники», «санэпидемстанции», «родильные дома» и др. Каждый слой содержит большое количество атрибутивной информации об объектах слоя (адреса, телефоны и т. п.).

Этот фрагмент геоинформационной системы предназначен для:

- визуализации растровых и векторных цифровых карт г. Днепропетровска с возможностью масштабирования и получения вырезок фрагментов;

- изучения закономерностей распределения по территории города исследуемых объектов, таких как: аптеки, больницы, детские больницы, поликлиники, детские поликлиники, госпитали, санэпидемстанции, детские санатории, диспансеры, родильные дома, нетрадиционная медицина, медицинская помощь, услуги;

- поиска исследуемых объектов по их атрибутам;

- получения справочной информации по объектам;

- изменения и дополнения атрибутивной информации в тематических слоях.

Основными входными данными являются векторные картографические данные, которые были созданы путем ручной векторизации по подложке растровой карты в среде ArcView GIS. Данные хранятся в файлах формата SHP версии фирмы ESRI и имеют имена, совпадающие с названием темы слоя, которые описывают данные, например, "Районы города.shp". Примеры тематических слоев этого проекта приведены на рисунке 2.

Проект «Заболеваемость» предназначен для построения по данным заболеваемости детей и взрослых за определенные годы тематических карт, отображающих распространенность заболеваний в разрезе районов города и позволяющих проводить анализ заболеваемости по различным видам болезней

взрослого населения (новообразования, болезни системы кровообращения, иммунной системы, органов дыхания, органов пищеварения, мочеполовой системы) и детского населения (инфекционные болезни, новообразования, болезни крови, системы кровообращения, иммунной системы, органов дыхания, органов пищеварения, мочеполовой системы, нервной системы, кожи, костно-мышечной системы, врожденные пороки). Содержательный ГИС-анализ таких карт за несколько лет позволяет отслеживать динамику заболеваемости детей и взрослых. Типичные виды карт, создаваемых в рамках этого проекта:

- тематические карты по отдельным видам болезней взрослых и детей;

- карты с круговыми диаграммами, отражающие заболеваемость населения районов по отдельным формам болезней;

- карты со столбчатыми диаграммами, отражающие распространенность заболеваний населения в разрезе районов г. Днепропетровска за N лет, N=2,3,...,8,;

- тематические карты по отдельным территориям города.

Проект «Анализ и прогноз» использует статистические данные по заболеваемости взрослого и детского населения, которые собраны в таблицы и хранятся в файлах формата DBF. Информация сгруппирована как по отдельным видам заболеваний, так и по названию районов. Информация обо всех выявленных в городе случаях различных заболеваний, поступающая из отдела регистрации и учета больных города Днепропетровска, заносится в компьютер. С помощью локальной вычислительной сети данные становятся доступными профильным отделам для анализа и подготовки отчетов и аналитических справок. Последующая статистическая обработка полученных данных происходит с использованием современных программных продуктов, в том числе Excel для Windows. В данном проекте данные из таблиц Excel, поступающие в информационно-аналитический отдел системы городского здравоохранения, определенным образом импортируются в ГИС.

Типичные виды карт, создаваемых в рамках этого проекта:

- карты кластеризации, отражающие заболеваемость населения по совокупности болезней;

- карты, отражающие распределение комплексного показателя заболеваемости;

- синтетические карты – результат суперпозиции двух или трех карт;

- прогнозные карты заболеваемости определенным видом болезни и др.

Требования к организации сбора и передачи в обработку входной информации. Входные данные формируются путем проведения следующих предварительных действий:

§ перевода картографической информации в растровое цифровое представление путем сканирования;

§ получения растрового представления картографических данных;

§ послойной векторизации растровых картографических данных;

§ создания базы данных атрибутивной информации по заболеваемости взрослых и детей г. Днепропетровска (8 районов, заболеваемость взрослых и детей по основным типам болезней в определенные месяцы или годы).

В электронном виде растровые картографические данные содержатся в файлах формата JPG, векторные – в файлах формата SHP, атрибутивные – в файлах форматов DBF.

Выходная информация. Выходной информацией являются электронные карты, графики, диаграммы и отчеты, содержащие следующие сведения:

§ визуализированные и документированные растровые и векторные картографические данные;

§ визуализированные и документированные результаты анализа заболеваемости населения;

§ справочную атрибутивную информацию.

Методы интеллектуального анализа данных в ГИС "Охрана здоровья" города Днепропетровска.

Все средства пространственного и статистического анализа, реализованные в ArcView GIS 3.1, доступны в разработанных фрагментах. Кроме них, для интеллектуального анализа данных используются новые оригинальные решения:

а) вычисление комплексного показателя заболеваемости,

б) кластеризация районов по совокупности показателей,

в) содержательная суперпозиция двух или трех карт в одну,

г) многомерная нелинейная регрессия (для прогнозирования значений показателей заболеваемости), алгоритм которой описан в работе. Эти алгоритмы реализованы вне среды ArcView GIS 3.1, но результаты их работы визуализирутся в ArcView GIS 3.1.

Для выявления закономерности пространственного распределения одного показателя заболеваемости используются стандартные схемы классификации (естественная разбивка, квантиль, равные интервалы, стандартное отклонение). В двумерном и трехмерном случаях используются разработанные автором алгоритмы содержательной суперпозиции одномерных карт в интегральный образ, в многомерном случае используется кластеризация.

Естественная разбивка. Естественная разбивка находит группировки и закономерности, свойственные данным, так что внутрь класса попадают близкие между собой значения, а между классами разница ощутима. Применяется для ранжирования районов по значениям одного показателя заболеваемости и последующего картирования, когда не надо сравнивать карты между собой.

Квантили. Квантили имеют равное число объектов в каждом классе. Объекты упорядочиваются по принципу изменения их атрибута от максимального до минимального значения и, по ходу, суммируется их количество. Затем общее количество объектов делится на число классов, чтобы получить число объектов в каждом классе. Первым по порядку объектам присваивается значение 1-го класса, пока этот класс не будет заполнен, затем присваивается значение 2-го класса, заполняется он и т. д. Эта схема классификации применяется редко, т. к. число районов невелико.

Равные интервалы. Каждый класс имеет равный диапазон значений – то есть разность между максимальным и минимальным значением одинакова для каждого класса. Разность между максимальным и минимальным значением выборки делится на заданное число классов, тем самым находится длина интервала. Границы интервалов для классификации находятся путем прибавления длины интервала к минимальному значению выборки. Применяется, когда требуется сравнение карт между собой, например, карт распределения одного показателя за несколько месяцев или лет.

Стандартное отклонение. Каждый класс определен величиной отклонения от среднего по выборке. Для определения границ интервалов классов стандартное отклонение последовательно прибавляется к среднему или вычитается от среднего. Карта показывает, насколько отличаются значения объектов от среднего. Эта схема классификации применяется наиболее часто, т. к. позволяет выделять районы с показателями ниже среднего и выше среднего, что особенно важно в задачах управления здравохранением.

Под кластеризацией, или автоматической классификацией понимают группировку заданного множества объектов в подмножества в соответствии со свойствами самих объектов. При этом требуется, чтобы подмножества включали в себя объекты, в некотором смысле более похожие на объекты из того же подмножества, чем на объекты других подмножеств. Для решения задачи кластеризации необходимо дать определение кластера, т. е. указать свойства, которыми должны обладать искомые кластеры, а также задать способ разделения объектов. В ГИС пока не реализована кластеризация многомерных наблюдений, поэтому используется разработанный автором алгоритм объективной кластеризации, работающий автономно. Результаты кластеризации в виде векторов классов передаются в ГИС таким образом, что каждому району соответствует номер класса, а затем строится карта классов однородности или зонирования территории.

Исследование результатов, полученных при анализе заболеваемости населения города Днепропетровска

Территория города Днепропетровска разбита на 8 районов: Амур-нижнеднепровский, Бабушкинский, Жовтневый, Индустриальный, Кировский, Ленинский, Самарский, Красногвардейский Общая площадь территории составляет 37,9 га. Город имеет 1,1 млн. жителей. Численность особ в работоспособном возрасте составляет более 680 000 человек. Население стареет. Так, особ в возрасте старше работоспособного более 237 тыс. человек. Ухудшаются и другие демографические характеристики. В период с 1992 по 1998 год количество умерших превысило количество родившихся на 36 тыс. человек. Наблюдается уменьшение продолжительности жизни.

Социально-экономическое положение 70% населения города остается очень сложным. В Днепропетровске масштабы бедности немного меньше, чем в других городах Украины. Тут более рельефно представлен средний класс. Но за чертой бедности находится значительная часть населения города. Острой социально-экономической проблемой остается жилищная проблема. Средняя обеспеченность населения жильем по городу составляет 19 кв. метров общей площади на одного человека, что в два раза меньше в сравнении с мировыми стандартами.

Днепропетровск характеризуется мощной промышленной инфраструктурой, автотранспортным, химическим и шумовым прессингом. Приоритетными отраслями промышленного комплекса являются: машиностроение, металлургия, легкая промышленность, пищевая промышленность, химическая и нефтехимическая промышленность.

Экологическая ситуация характеризует город как один из наиболее загрязненных промышленных городов Украины [6-9] и определяется не только природными, но, в большей степени, антропогенными факторами. Наиболее значимыми среди последних, оказывающих влияние на состояние здоровья населения, является загрязнение атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий и автотранспорта. Промышленные отходы, трудные условия жизни, неуверенность в будущем выступают критическими факторами тяжелых заболеваний, инвалидности и смертности. Каждый год численность населения уменьшается почти на 2000 человек.

Исследование проводилось на основе электронных карт, отображающих обеспеченность населения города медицинскими услугами, и статистических данных о состоянии заболеваемости населения Днепропетровска за три года (1996-1998гг.).

На первом этапе были построены карты заболеваемости по различным видам болезней взрослого населения (новообразования, болезни системы кровообращения, иммунной системы, органов дыхания, органов пищеварения, мочеполовой системы) и детского населения (инфекционные болезни, новообразования, болезни крови, системы кровообращения, иммунной системы, органов дыхания, органов пищеварения, мочеполовой системы, нервной системы, кожи, костно-мыщечной системы, врожденные пороки) за три года. Пример карты распространенности новообразований среди детского населения приведен на рис.3. Анализ таких карт позволяет отслеживать динамику распространенности заболеваний и выделять неблагополучные районы. Следует отметить тенденцию к росту многих болезней среди всех возрастных групп населения. Рисунок 4 отражает процентный состав заболеваний по районам Днепропетровска в 1997 году, а на рисунке 5 приведены диаграммы, отражающие динамику заболеваемости по районам Днепропетровска за три года (1996-1998 гг.) .

Также была исследована распространенность заболеваний населения в каждом районе города: ранжирование районов по различным показателям заболеваемости определенными формами болезней, представление данных в виде диаграмм, использование различных методов анализа. На рис.6 приведены диаграммы динамики заболеваемости различными видами болезней взрослого и детского населения Днепропетровска за три года (1996-1998 гг.)

Из представленных выше рисунков видно, что растут болезни эндокринной системы, болезни крови. Тенденции к росту новообразований особенно выражены у взрослых. Болезни нервной системы и органов чувств имеют устойчивый рост среди детского населения. Явно выраженную тенденцию к росту имеет заболеваемость болезнями органов дыхания у детей. У взрослых среди болезней системы кровообращения увеличивается количество больных стенокардией, ишемической болезнью сердца и цереброваскулярной болезнью. Во всех группах населения растет число случаев заболеваний мочеполовой системы. Только у детей наметилась тенденция к снижению среди болезней органов пищеварения.

Для дифференциальной оценки состояния здоровья населения, проживающего в различных районах города, был выбран детский контингент, поскольку по данным литературы (Г. Г.Ястребов, 1986г., Т. М.Лебедева, 1995г.), формирование патологии у детей в 40-80% случаев обусловлено экологическими факторами. Это связано с повышенной чувствительностью детского организма к внешним воздействиям, несовершенством адаптационных механизмов и повышенными обменными процессами. Кроме того, детское население отличается низкой миграционной способностью, следовательно, постоянным контактом с определенной средой обитания, сложившейся на данной территории.

Для нивелирования колебаний уровня заболеваемости по годам и получения более достоверной информации о заболеваемости детского населения города различными классами болезней в разных муниципальных районах использовались средние данные за 3 года (1996-1998г. г.) по каждому из 8 районов. Различия в заболеваемости детей в районах города выявлялись с помощью нормированного интенсивного показателя обращаемости за медицинской помощью - отношение показателей заболеваемости в конкретном районе к распространенности заболевания в целом по городу. На основании этого показателя заболеваемости определялся комплексный показатель заболеваемости по каждому муниципальному району.

Для расчета комплексного показателя заболеваемости были выбраны экологически зависимые формы патологии: новообразования, болезни эндокринной системы, крови, органов дыхания, органов пищеварения, мочеполовой системы, врожденные аномалии, болезни системы кровообращения, болезни кожи.

Все муниципальные районы города были разбиты на 3 группы в зависимости от состояния здоровья детей, в них проживающих, оцененного по величине комплексного показателя заболеваемости. В основу ранжирования районов были положены следующие градации популяционного здоровья: хорошее, удовлетворительное, неудовлетворительное.

В группу с хорошим состоянием здоровья вошли районы с комплексным показателем до 8 баллов (Амур-нижнеднепровский, Кировский, Бабушкинский, Самарский), с удовлетворительным состоянием здоровья - с комплексным показателем до 9 баллов включительно (Жовтневый, Ленинский), с неудовлетворительным состоянием здоровья - с показателем выше 9 баллов (Индустриальный, Красногвардейский).

Полученные результаты представлены на рис. 7. На этом же рисунке представлена карта расположения промышленных предприятий, дающих наибольшее количество выбросов вредных веществ в атмосферу. Наблюдается прямая зависимость между заболеваемостью и производственной насыщенностью территории.

Объекты применения. Результаты работы (электронные карты г. Днепропетровска с нанесенными административными границами районов, производственными объединениями и медицинскими учреждениями, а также материалы по проведенному сравнительному анализу заболеваемости населения города и тенденции ее изменения) могут быть использованы:

а) администрацией города для включения необходимых мероприятий в бюджет города, а также для получения дополнительного финансирования на изучение состояния здоровья населения муниципальных районов г. Днепропетровска;

б) управлением здравоохранения города для планирования, проведения и контроля комплекса мероприятий, направленных на улучшение санэпидемобстановки в городе, снижение заболеваемости взрослого и детского населения города; для выполнения работ по гигиеническому прогнозу состояния здоровья, разработке критериев здоровья населения, устранению вредного воздействия на человека факторов среды обитания;

в) организациями по охране окружающей среды для активизации работы промышленных предприятий города по установлению санитарного класса опасности производств и характеристике источников загрязнения атмосферного воздуха, уточнению границ санитарно-защитных зон и разработке в них оздоровительных мероприятий и др.

Перспективы развития ГИС в области охраны здоровья состоят в расширении спектра информации, используемой в аналитических и прогнозных задачах:

· включение экономических, социальных и прочих факторов в решение задач здравоохранения и экологии;

· увеличение доли наукоемких информационных технологий, сопряженных с ГИС;

· повышение квалификации управленческих кадров, использующих информацию.

Выводы. Внедрение ГИС-технологий в практику работы системы здравоохранения г. Днепропетровска позволит на качественно новом уровне осуществлять слежение за развитием санитарно-эпидемиологической ситуации в городе и предупреждать ее неблагоприятные изменения одновременно по целому комплексу показателей.

Для принятия эффективных решений в чрезвычайных или кризисных ситуациях необходимо располагать не только объективными оценками параметров динамики процессов, вызвавших эти ситуации, но и детальной информацией о природных, ландшафтных и других характеристиках зон их развития и влияния, среди которых особое место занимают объекты инфраструктуры и техногенной составляющей экологической безопасности местности. В практических приложениях удобно, чтобы такая информация представлялась в форме картографических моделей, сопровождаемых описаниями в количественных и качественных категориях включенных в них объектов и допускающих возможность долговременного хранения, периодического дополнения и анализа статистик параметров их воздействия на окружающую среду, а также ее отклика на эти воздействия. Современный подход синтеза картографических моделей с указанными свойствами основан на использовании технологий геоинформационных систем (ГИС). Здесь опишем реализацию системы картографического обеспечения планирования действий в чрезвычайных или кризисных ситуациях на территории Киевской области.

В качестве топографической основы использована географическая карта масштаба 1:200000 ,общее содержание которой определяется данными девяти тематических слоев:

1 - отметки высот;

2 - рельеф;

3 - гидрография;

4 - населенные пункты;

5 - коммуникации;

6 - дороги;

7 - леса;

8 - надписи;

9 - границы районов и области.

Данных из этих слоев достаточного для решения задач ориентирования на местности, измерений расстояний и площадей, планирования транспортных маршрутов и т. п.

Для планирования действий в чрезвычайных и кризисных ситуациях содержания перечисленных слоев явно недостаточно. Понятно, что каждая чрезвычайная ситуация имеет свои индивидуальные особенности и планирование действий по минимизации ущербов, наносимых ею требует максимального их учета. Однако, можно выделить ряд тематических слоев, содержание которых в любых случаях будет полезным либо непосредственно использовать в процедурах планирования действий, либо учитывать в ряду лимитирующих факторов. Набор и содержание таких слоев в значительной степени зависит от региональных особенностей территории, где возможно проявление чрезвычайных ситуаций. Например, в Закарпатье более вероятные чрезвычайные ситуации, обусловленные природными факторами – наводнения, оползни; в районах высокой концентрации промышленных предприятий – техногенными – аварии продуктопроводов, пожары, выбросы ядовитых и отравляющих веществ и т. п.

На территории Киевской области возможны чрезвычайные ситуации, как природного, так и техногенного характера. Лесные пожары, возгорания торфянников, наводнения, оползни обусловлены взаимодействием сложных механизмов синергизма и антагонизма природных и антропогенных факторов. Причины аварий на транспорте, промышленных предприятиях, продуктопроводах, инфраструктуре энергоснабжения, химических предприятиях и т. п. имеют индивидуальную природу в каждом конкретном случае, но при некоторой повторяемости сходных ситуаций, можно найти статистически устойчивые их сочетания. Это обстоятельство является чрезвычайно важным для планирования мероприятий по предупреждению аварий.

Планирование действий по локализации и минимизации ущерба конкретной чрезвычайной ситуации на практике осуществляется методами экспертных оценок, чаще всего в условиях дефицита времени на анализ динамических характеристик процессов, определяющих суть ситуации, а также характеристик среды, в которой она развивается. Неопределенность, обусловленную характеристиками среды можно существенно снизить. Для этого необходимо заранее синтезировать картографическую модель, содержащую достаточно полную и достоверную информацию о техногенных факторах экологической безопасности территории и характеристиках ее эколого-санитарного состояния. Такая модель была разработана для Киевской области с учетом особенностей природно-климатических характеристик пространственного распределения техногенной нагрузки ее территории. Следуя терминологии ГИС, эта модель состоит из тематических слоев, каждый из которых «привязан» к координатной сетке топографической основы. По тематическому содержанию введенные слои условно разделены на три блока:

1. Техногенные факторы экологической безопасности.

2. Характеристики зон поражения при техногенных чрезвычайных ситуациях.

3. Эколого-санитарные характеристики территории.

В первый блок включены следующие слои:

1.1. данные о 90 полигонах промышленных отходов, мусоросвалок, хранилищах пестицидов и т. п. По каждому из указанных объектов в соответствующем файле хранится информация о названии объекта, его коде, типе хранящихся отходов и их количестве, местонахождении и принадлежности определенному хозяйству;

1.2. расположение 96 взрывопожарных объектов и пунктов хранения радиоактивных отходов;

1.3. расположение 53 предприятий, использующих в производственном процессе сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ). В табличной структуре этого слоя содержаться данные о названии предприятия, типе ядовитых веществ, задействованных в производственном цикле, количестве работающего персонала, глубине зоны поражения в случае выброса при заданных параметрах окружающей среды (температура, скорость ветра, время после начала аварии), количество возможных жертв при потенциальной аварии и площадь поражения;

1.4. зона катастрофического затопления в случае прорыва дамбы Киевской ГЭС. В соответствующем к этому слою файле хранится детальная информация по следующим разделам: характеристики гидросооружения Киевской ГЭС и Киевского водохранилища; основные параметры волны прорыва; характеристики населенных пунктов, попадающих в зону затопления;

1.5. локализация сбросов сточных вод и водозаборов;

1.6. характеристики 19 дамб Киевской области (название, отметки высот, общая длина, тип);

1.7. данные о 6 насосных станциях (название, производительность, количество и типы насосов, отметки высот);

1.8. линии электропередач 270, 110 и 33 кВ;

1.9. электроподстанции;

1.10. магистральные газопроводы;

1.11. газораспределительные станции (ГРС) и станции катодной защиты.

Ко второму блоку отнесены следующие слои:

2.1. границы зон загрязнения первого водоносного горизонта полигонами отходов, мусоросвалок;

2.2. зоны поражения СДЯВ в случаях аварии на одном из 53 предприятий, идентифицируемых слоем 1.3. Зоны рассчитаны для следующих условий: время с момента аварии – 20 минут; температура воздуха 20оС; скорость ветра – 1м/с;

2.3. зоны подтопления населенных пунктов, расположенных в этих зонах;

2.4. расположение торфяников и пожароопасных лесов в 60 пунктах области;

2.5. границы диффузных источников загрязнения поверхностных вод;

2.6. зоны загрязнения подстилающей поверхности техногенной пылью возле крупных промышленных центров.

Третий блок включает слои:

3.1. данные о 123 заповедниках, заказниках и памятниках природы с их границами и локализацией на местности;

3.2. расположение лесничеств;

3.3. зоны загрязненности изотопом Cs137 по четырем градациям 40 ки/км2, 15 ки/км2 , 5-15 ки/км2 , 1-5 ки/км2;

3.4. качество поверхностных вод в створах гидрохимпостов Госкомгидромета Украины по следующим категориям; солевой состав; трофо - сапробиологические показатели; показатели токсического и радиационного действия;

3.5. локализация стационарных постов наблюдения за качеством атмосферного воздуха с данными о среднемесячных концентрациях у каждого из них: пыли, двуокиси серы, окиси углерода и двуокиси азота;

3.6. границы почвенных выделов по типам;

3.7. активность почво-эрозионных процессов по степеням: слабая; умеренная; высокая; опасная.

Как уже указывалось, набор тематических слоев для каждой области индивидуален. Однако еще более высокая степень индивидуальности этого набора определяется характером задач, решаемых с помощью данной ГИС ее пользователями. В начале разработки рассматриваемого в данной работе варианта ГИС предполагалось, что основными ее пользователями будут функционально-производственные подразделения двух управлений Киевской облгосадминистрации: по вопросам чрезвычайных ситуаций и гражданской защиты населения, а также экологической безопасности. Однако уже первые демонстрационные испытания системы показали не только высокую эффективность ее практического использования в первоначально планируемых приложениях, но большие возможности ее адаптации для решения задач информационного обеспечения более широкого круга пользователей. В первую очередь к ним относятся структуры Министерства внутренних дел, ряда других органов исполнительной власти, а также предприятия коммунального хозяйства, промышленного комплекса, например топливно-энергетического и т. п. Для этого необходимо синтезировать соответствующие тематические слои, которые, интегрируясь с уже включенными блоками, расширяют возможность ГИС до информационных потребностей новых пользователей. Понятно, что при необходимости в системе могут быть предусмотрены меры по сохранению конфиденциальности информации любого тематического слоя.

Очень важными аспектами разработки рассматриваемой версии ГИС представляются вопросы обеспечения точности и достоверности, включаемых в нее данных, а также назначения регламентов их обновлений и дополнений. Здесь не будем углубляться в эту достаточно сложную проблему, отметим, что в рассматриваемой реальной ГИС по каждому тематическому слою проводился системный анализ темпов старения соответствующих данных и выбора разумных временных интервалов их актуализации.

В заключение необходимо акцентировать внимание на следующих обстоятельствах.

Возможность выбора произвольного сочетания тематических слоев, включенных в ГИС, позволяет в конкретных чрезвычайных ситуациях визуализировать карты района их развития и зоны влияния без избыточной информации не только по содержанию, но и масштабам. Это дает возможность планировать действия в режиме ситуационного моделирования и поиска компромиссов как в области оптимальных, так и реализуемых вариантов.

Информации, включенной в рассматриваемую ГИС, достаточно для постановки и реализации концептуально новых задач, например, районирования территории области по риску техногенных возмущений экологической безопасности. Решения таких задач актуальны для планирования мероприятий по предотвращению чрезвычайных ситуаций и оптимального размещения ресурсов, используемых в действиях по минимизации ущербов и ликвидации последствий таких ситуаций.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить