Космический геомониторинг состояния окружающей среды городских территорий с использованием метода системной динамики

В современном мире учету экологического фактора уделяется недостаточно внимания: в десятки раз превышены интегральные нормы предельно допустимых концентраций загрязнения атмосферы, воды и почвы. Развитие городских территорий, базирующееся на интенсивном использовании природных богатств, как правило, ухудшает экологическую ситуацию, что в свою очередь приводит, в конечном счете, к замедлению социально-экономического развития городов.
Для получения оперативной информации, используемой для моделирования, оценки и прогноза состояния окружающей среды городских территорий наиболее перспективным является космический геомониторинг. С помощью космических снимков дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) можно получать информацию как для оперативного использования в случае аварийных ситуаций, так и для текущего контроля ландшафтно-функциональных зон городских агломераций и прилегающих к ним территорий. Полученная таким образом информация используется для моделирования различных сценариев перспективного развития городов, накопление статистических данных динамики изменений экологического состояния городских территорий для разработки долгосрочных прогнозов. Несмотря на большой объем работ, посвященных моделированию и прогнозу состояния городских агломераций, проблема научного прогноза состояния окружающей среды городских территорий с использованием информации ДЗЗ остаётся достаточно неизученной.
Предметом исследований являлось состояние окружающей среды города. Для разработки модели и системного моделирования состояния окружающей среды городских агломераций был предложен метод, который основан на учете иерархии и причинно-следственных связей между модулями сложной системы на основе системной динамики Дж. Форрестера, изложение материала и верификация модифицированной модели проводилась на примере города Киева.
Модель города Форрестера – Грэхема была модифицирована путем ассимиляции космической информации ДЗЗ в модель и внедрение в неё уравнения комплексного критерия для вычисления и моделирования на основе статистических данных города Киева за 18 лет (1994 – 2013 гг.) функции интегральной оценки и прогноза экологического состояния города.
На основе модифицированной имитационной модели системной динамики развития города, включая составляющие урболандшафта и некоторые эколого-социальные факторы, а именно: территории под жилой застройкой, дороги, общую площадь растительного покрова, пустыри и строительные площадки, численность промышленно-торговых предприятий, эмиссию парниковых газов, площадь водного зеркала, плотность застройки, численность населения, была сформирована модель и соответствующие взаимосвязаны подсистемы (модули), определены границы моделируемой системы и уровни детализации моделируемых процессов.
Предложенная модель позволяет моделировать и прогнозировать, исходя из реальных условий, изменения состояния окружающей среды городских территорий под влиянием различных факторов, предоставляет соответствующим службам города возможность своевременно реагировать на ситуативные последствия.