Використання ГІС-технологій для виявлення теплових аномалій на території міст України

Abstract

Сучасні міста розвиваються дуже швидко забудова розширюється, зелених зон стає менше, а транспортний потік зростає з кожним роком. Усе це змінює температурний режим міського середовища. Явище, коли в місці помітно тепліше, ніж у прилеглій сільській місцевості, отримало назву міського теплового острова. Воно вже давно відоме науковцям, проте його масштаби й дослідження досі залишаються актуальними для досліджень — особливо в контексті глобального потепління. Для України це питання стоїть не менш гостро, ніж для інших країн. Міста зі значною промисловою базою, застарілою інфраструктурою та нестачею озеленення формують стійкі зони теплового накопичення. При цьому точних інструментів для їхнього аналізу на українському рівні бракує. Саме тут на допомогу приходять геоінформаційні технології та дані дистанційного зондування Землі: вони дозволяють оцінити температурний стан міської поверхні без необхідності організовувати масштабні наземні виміри. Ця робота присвячена вивченню теплових аномалій у двох українських містах Нікополі та Білій Церкві з використанням ГІС-технологій і супутникових знімків Landsat. Вибір саме цих міст обумовлений різним характером їхнього промислового навантаження та землекористування, що дозволяє порівняти й узагальнити результати. Актуальність теми. Урбанізація в Україні та світі продовжується. Разом із нею зростає теплове і парникове навантаження на навколишнє середовище. Виявлення зони теплових аномалій є необхідним кроком для прийняття обґрунтованих містобудівних рішень, оцінки екологічних ризиків та розробки стратегій адаптації міста до зміни клімату. Застосування ГІС- технологій для вирішення цих завдань є сучасним, ефективним і досить доступним підходом. Мета роботи я б сказав дослідити причини виникнення теплових аномалій у міському середовищі, оцінити їх зв’язок із віками парникових газів, а також розробити геоінформаційну технологію для виявлення та аналізу теплових островів на прикладі міст України. Для досягнення цієї мети були поставлені такі завдання : - дослідити теоретичні засади формування міських теплових островів та їх вплив на клімат і здоров'я населення; - вивчити сучасні методи аналізу теплових аномалій і порівняти можливості різних геопорталів; - розробити структуру бази геоданих для зберігання рослинних матеріалів; - програмування зони теплових аномалій для міст Нікополь та Біла Церква і порівняти їх із міжнародними аналогами; - розраховувати рівень емісії парникових газів для досліджуваних міст; - сформулювати практичні рекомендації щодо зниження теплового навантаження. Об'єктом дослідження є процеси формування міських теплових островів, мікрокліматичні зміни та емісія парникових газів в урбанізованих зонах. Предметом дослідження є геоінформаційні технології, супутникові дані та методологічні підходи до моніторингу й картографування теплових аномалій у містах. Методи дослідження. У роботі використано: картографічний та геоінформаційний методи для обробки растрових даних і моделювання теплових островів; порівняльний — для зіставлення можливостей геопорталів і показників різних міст; статистичний та математичний для розрахунку рівнів емісії парникових газів; системно-структурний для проектування бази геоданих.