Комплексный анализ и картографирование экологического состояния атмосферы города Барнаула на основе интеграции наземных, спутниковых данных и ГИС-технологий

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретико-методологические основы мониторинга атмосферного воздуха в системе техносферной безопасности РФ

1.1. Государственная политика и нормативное регулирование в области охраны атмосферного воздуха на базе ФЗ № 7-ФЗ и ФЗ № 96-ФЗ

1.2. Концептуальные подходы к интеграции данных ДЗЗ и наземных сетей в российском экологическом мониторинге

1.3. Ретроспектива развития методов контроля качества воздушной среды в промышленных центрах Сибири

Глава 2. Анализ экологического состояния атмосферы города Барнаула по данным государственных и спутниковых наблюдений

2.1. Физико-географическая и техногенная характеристика Барнаула как объекта рационального природопользования

2.2. Сравнительный анализ показателей загрязнения атмосферы по данным стационарных постов и расчетных параметров Росгидромета

2.3. Верификация спутниковой информации (Sentinel, Terra/Aqua) с результатами наземного инвентаризационного анализа

Глава 3. Геоинформационное моделирование и проектирование мероприятий по улучшению качества городской среды

3.1. Методика создания цифровых карт экологического состояния атмосферы Барнаула средствами ГИС-технологий

3.2. Зонирование территории города по уровню антропогенного воздействия и экологической емкости ландшафтов

3.3. Комплекс мер по рациональному природообустройству и снижению выбросов НВОС для обеспечения безопасности населения

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Комплексный анализ и картографирование экологического состояния атмосферы города Барнаула на основе интеграции наземных, спутниковых данных и ГИС-технологий

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования определяется стратегическими приоритетами государственной политики Российской Федерации в области охраны атмосферного воздуха как компонента окружающей среды, обеспечивающего условия устойчивого развития территорий и здоровья населения. Барнаул, являясь административным центром Алтайского края и крупным промышленным узлом Сибирского федерального округа с численностью населения свыше 630 тысяч человек, испытывает значительную антропогенную нагрузку на атмосферу от стационарных и передвижных источников выбросов загрязняющих веществ. Согласно данным Росприроднадзора и регионального управления Росгидромета, город систематически входит в перечень населенных пунктов с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха, что обусловливает необходимость совершенствования системы экологического мониторинга и разработки комплексных мер по рациональному природопользованию в рамках техносферной безопасности.

Степень разработанности проблемы в отечественной научной литературе характеризуется наличием фундаментальных исследований в области мониторинга качества атмосферного воздуха, выполненных специалистами ФГБУ «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова», ФГБУ «ВНИИ Экология», географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Вместе с тем, интеграция данных дистанционного зондирования Земли со спутников Sentinel-5P, Terra/Aqua MODIS и результатов стационарных наземных постов наблюдений в единую геоинформационную систему для территории конкретного промышленного центра Западной Сибири остается недостаточно изученной. Применение ГИС-технологий для картографирования и зонирования урбанизированных территорий по уровню антропогенного воздействия на атмосферу представляет собой актуальное направление развития природоохранного обустройства и рационального использования природохозяйственных комплексов.

Цель курсовой работы — провести комплексный анализ экологического состояния атмосферы города Барнаула и разработать цифровые картографические материалы на основе интеграции наземных, спутниковых данных и ГИС-технологий для обоснования мероприятий по рациональному природопользованию.

Задачи исследования:

• проанализировать нормативно-правовую базу и концептуальные подходы к мониторингу атмосферного воздуха в системе техносферной безопасности РФ;
• дать физико-географическую и техногенную характеристику города Барнаула как объекта рационального природопользования;
• провести сравнительный анализ данных стационарных постов наблюдений Росгидромета и спутниковой информации систем ДЗЗ;
• разработать методику создания цифровых карт экологического состояния атмосферы средствами ГИС-технологий;
• предложить комплекс природоохранных мер по снижению выбросов загрязняющих веществ и улучшению качества городской среды.

Объект исследования — атмосферный воздух урбанизированной территории города Барнаула как компонент природохозяйственного комплекса Алтайского края.

Предмет исследования — рациональное использование природохозяйственных комплексов в контексте обеспечения качества атмосферного воздуха и техносферной безопасности населения.

Методологическая база исследования включает теоретические основы экологического нормирования и мониторинга качества окружающей среды, методы геоинформационного анализа и картографирования, расчетные методики оценки рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере по ОНД-86, нормативную базу в области охраны атмосферного воздуха (ФЗ № 7-ФЗ, ФЗ № 96-ФЗ, приказы Минприроды России).

Научная новизна работы заключается в разработке интегрированного подхода к оценке экологического состояния атмосферы промышленного города Западной Сибири, основанного на верификации спутниковых данных результатами наземных инструментальных измерений и формировании цифровых картографических слоев в среде ГИС.

Теоретическая значимость определяется углублением представлений о механизмах применения технологий дистанционного зондирования Земли в системе государственного экологического мониторинга атмосферного воздуха. Практическая значимость заключается в создании картографических материалов для органов исполнительной власти Алтайского края и администрации города Барнаула при разработке программ охраны окружающей среды и природоохранного обустройства территорий.

Структура работы включает введение, три главы (теоретико-методологические основы, аналитическую и практико-прикладную части), заключение и список использованной литературы.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОНИТОРИНГА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В СИСТЕМЕ ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РФ

1.1. Государственная политика и нормативное регулирование в области охраны атмосферного воздуха на базе ФЗ № 7-ФЗ и ФЗ № 96-ФЗ

Государственная политика Российской Федерации в области охраны атмосферного воздуха базируется на конституционном праве граждан на благоприятную окружающую среду и формируется в соответствии с основополагающими федеральными законами, определяющими правовые, экономические и организационные механизмы обеспечения качества атмосферы. Основным нормативным актом, устанавливающим общие принципы природопользования и экологической безопасности, является Федеральный закон от 10.01.2002 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды», который закрепляет понятия нормативов качества окружающей среды (предельно допустимые концентрации — ПДК, предельно допустимые выбросы — ПДВ), экологического мониторинга, оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) и государственной экологической экспертизы (ГЭЭ) [1, c. 15]. Специальное регулирование охраны атмосферного воздуха осуществляется Федеральным законом от 04.05.1999 № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха», который определяет полномочия органов государственной власти всех уровней, устанавливает требования к хозяйствующим субъектам и регламентирует с

…