Агроэкологический мониторинг Украины

Проблемы агроэкологического мониторинга Украины

В соответствии с концепцией агроэкологического мониторинга Украины основными его задачами являются:

— отслеживание экологического состояния природных ресурсов, обеспечивающих с.-х. производство, последствий воздействия химических препаратов, агротехники, систем мелиорации, селекционной деятельности и районирования сортов на объект исследования АЭМ;

— оценка как "внутреннего" (связанного с с.-х. деятельностью), так и "внешнего" (промышленно-рекреационного и др.) воздействия хозяйственной деятельности на природные ресурсы с.-х. назначения, продукты питания, здоровье человека, а также ухудшение "здоровья" окружающей среды;

— прогноз развития агроэкологических процессов и их последствий во времени и пространстве с учетом конкретного аспекта АЭМ;

— разработка нормативов и стандартов для всех сторон деятельности, связанных с с.- х. производством;

— рекомендации по модификации с.-х. технологий, производства продуктов питания и промышленного производства, обеспечивающего сельское хозяйство, улучшению качества жизни людей (в первую очередь проживающих в сельской местности), охране природной среды в целом.

Объектом АЭМ прежде всего является агроландшафт (АЛ), а также другие природные и природно-общественные системы, прямо или косвенно взаимодействующие с сельским хозяйством, продуктами его производства и отходами. Агроландшафт выступает как фундамент АЭМ, как своеобразный "скелет" для организации разнообразной агро-экологической информации. Он является наиболее консервативным элементом АЭМ и периодичность его повторных изучений определяется:

·  для локального уровня - изменением землеустроительной практики,

·  для районного - специализацией, для регионального - с.-х. политикой  государства.

Проблемы информационного обеспечения системы агроэкологического мониторинга как Украины в целом, так и отдельных регионов включают в себя многочисленные сферы и аспекты организационного и технического порядка. Наиболее общая классификация задач информационного обеспечения АЭМ позволяет выделить следующие направления:

— информационное обеспечение научно-исследовательских и производственных организаций системы АЭМ (сбор, стандартизация и первичный анализ данных, оценка воздействия на окружающую среду, оценка эффективности с.-х. производства, экспертиза проектов, земельный кадастр и т. д.).

— информационное обеспечение запросов коллективных и индивидуальных производителей сельскохозяйственной продукции в технологической и экономической сферах (получение доступа к новым технологиям и сортам, текущее и прогнозное состояние рынка сбыта с/х продукции, поставщики с/х машин, оборудования и т. д.);

— информационное обеспечение государственной и коммерческой управленческой деятельности (перспективные для инвестиций отрасли или регионы, распределение дотаций или помощи в кризисных ситуациях, принятие хозяйственных решений, контроль исполнения решений и т. д.).

Своевременно обеспечить разнообразные информационные запросы всех групп пользователей возможно только при помощи специальных технических средств и соответствующих организационных мероприятий. К их числу можно отнести создание региональных и национальной баз данных АЭМ, развертывание сети компьютерных телекоммуникаций между составными частями системы АЭМ, а также сети объектов наблюдений, оснащенной средствами для наземных измерений и дистанционного зондирования.

Наиболее рациональным началом реализации системы АЭМ Украины представляется разработка вертикальной и горизонтальной структур базы данных, а также принятие соглашения между заинтересованными сторонами о единых стандартах и форматах циркулирующей в ней информации. Разработку целесообразно вести на основе кооперации специалистов из различных предметных областей, что позволит ликвидировать дублирование работ, снизить затраты на вычислительную технику и дефицит квалифицированных специалистов, уменьшить разнородность пакетов прикладных программ, используемых в системе. На этапе проектирования необходимо обеспечить хранение необходимых данных независимо от прикладных моделей, что позволит в дальнейшем изменять структуру и состав информационных элементов без внесения исправлений в программные модули моделей и наоборот.

В организационном плане структура информационного обеспечения АЭМ должна соответствовать иерархической структуре организации и управления АЭМ, равно как и информационным нуждам конкретной территории.

В настоящее время существует множество государственных и коммерческих организаций, которые формируют "стихийные" потоки информации, необходимые для функционирования службы АЭМ. В большинстве случаев эта информация добывается и используется обособленно, что зачастую приводит к неполному или искаженному представлению действительности и, как результат, к ошибочному решению. Уменьшение коммерческого риска и риска нанесения непоправимого ущерба окружающей среде при наличии соответствующих законов могут стать объединяющими интересами для сотрудничества владельцев информации и системы АЭМ. По оценкам западных специалистов, имеющих опыт разработки информационных систем регионального и национального уровня, стоимость собственно информации в таких системах может достигать 80-85% от общей стоимости проекта (остальное - стоимость технических средств и персонала), поэтому правильный выбор модели взаимоотношений и взаиморасчетов организаций, входящих в систему АЭМ, может значительно удешевить или даже сделать выгодной всю систему информационного обеспечения.

После выявления и стабилизации информационных потоков встает проблема обработки и интерпретации поступающей информации, а также определения степени генерализации информации при передаче с одного иерархического уровня на другой.

Блоки информации в системе АЭМ

— базовая (фоновая) информация на всю территорию региона о состоянии медленно изменяющихся компонентов агроландшафта (рельеф, гидрологическая сеть, механический состав почв, агроклиматические характеристики);

— оперативная информация, поступающая с объектов АЭМ (приборные измерения, лабораторные анализы, статистические отчеты, описания состояний агроландшафтов и их компонентов);

— научно-методическая информация (новые методы изучения агроландшафтов и интерпретации исходных данных, информация о новых технологиях производства с.-х. культур и защиты окружающей среды, новые стандарты и нормативы);

— справочная информация для различных кругов пользователей (готовые отчеты, справки, экспертные заключения, каталоги, научные публикации и т. д.).

Уровень подробности описания территории увеличивается по мере уменьшения ранга агроландшафта, при этом увеличивается и количество идентифицированных объектов на каждом уровне. Если на территории Украины в настоящее время можно выделить 5-6 агроландшафтных зон (их количество не изменится в течении современного геологического периода), то количество постоянно изменяющих свои границы и хозяйственные интересы землепользователей может достигать нескольких сот тысяч или миллионов. Например, общая емкость баз данных, описывающих иерархическую структуру агроландшафтов только Южного региона Украины может достигать 2 - 2,5 Гб.

Основной структурной единицей специализированного банка данных системы АЭМ является геоинформационная система полигона и обслуживаемого субрегиона. В базе данных полигона АЭМ идентифицированы пункты сбора информации (стационары, посты и т. д.) с указателями на тип и идентификатор обслуживаемой АЛС. Фрагменты картографических слоев базы данных системы агроэкологического мониторинга для полигона АЭМ Южного региона Украины "Балай" представлены на рисунках 5.5 и 5.6. Внутренняя структура базы данных зависит от перечня наблюдаемых параметров и периодичности наблюдений. В свою очередь программа наблюдения определяет первоначальный объем базы данных полигона и темпы ее роста, так как практически все данные АЭМ подлежат долгосрочному (вполне вероятно, что и бессрочному) хранению. Среднегодовой объем данных наземного мониторинга на полигоне площадью 500 - 1000 кв. км (примерно 100 - 150 стационаров) при современной программе наблюдений с учетом материалов предварительных анализов может быть приблизительно оценен в 1-5 Мб. Перспективное использование сканерных изображений, получаемых с помощью аэро - и космосъемки, многократно увеличивает эти объемы (например, средний размер одного сканерного изображения без учета разрешения систем LANDSAT или SPOT может достигать 1 Гб).

Важное место в информационной системе АЭМ занимает научно-методическая база данных, предназначенная для обеспечения взаимодействия между региональными научно-методическими и научно-производственными центрами АЭМ. Научно-методический центр занимается сбором, анализом, оценкой эффективности различных технологий природопользования, разрабатывает региональные нормативы, рекомендации и т. д. После соответствующей формализации и указания областей применимости рекомендаций эта информация может быть использована для оценки состояния агропромышленного комплекса в административных областях и районах, а также экологической экспертизы различных хозяйственных проектов.

Рис. 5.5. Фрагмент карто-схемы агроландшафтного районирования полигона АЭМ "Балай" (А) с фрагментом таблицы параметров, описывающих структуру агроландшафтных выделов (В).

Рис. 5.6. Схема расположения сети точек наблюдений на полигоне АЭМ "Балай" (А), таблица привязки точек к базе данных (В) и фрагмент таблицы с данными наблюдений по точкам мониторинга почвы (С).