vestnik Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation 1729-5459 Кубанский государственный университет RU 977 10.31429/vestnik-19-1-35-41 Научная статья Original article Математика Mathematics Использование ГИС-технологий и цифровой модели рельефа для исследования пространственных процессов Using of GIS technologies and a digital elevation model for the study of spatial processes https://orcid.org/0000-0002-7729-2860 Павлова А.В. Павлова Алла Владимировна Pavlova Alla V. pavlova@math.kubsu.ru

д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры математического моделирования Кубанского государственного университета

 https://orcid.org/0000-0001-8500-2133 Телятников И.С. Телятников Илья Сергеевич Telyatnikov Ilya S. ilux_t@list.ru

канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник лаборатории математики и механики Южного научного центра РАН

 Кубанский государственный университет, ул. Ставропольская, 149, Краснодар, 350040Kuban State University, Stavropolskaya str., 149, Krasnodar, 350040 Федеральный исследовательский центр Южный научный центр РАН, пр-кт Чехова, 41, Ростов-на-Дону, 344006Federal Research Centre the Southern Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences, Prospekt Chekhova, 41, Rostov-on-Don, 344006 30 03 2022 19 1 35 41 07 03 2022 18 03 2022 30 03 2022 Copyright (c) 2022 Павлова А.В., Телятников И.С. 2022 Павлова А.В., Телятников И.С. Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

In the paper we consider the possibilities of using geoinformation technologies and digital models in solving problems of environmental territory monitoring. The purpose of the work is to demonstrate the use of geoinformation technologies and digital models in solving problems of the spatial processes modeling. The authors used a digital model of the relief for the mountainous and coastal regions of the Krasnodar territory developed at the Kuban State University for cartographic modeling of pollutant migration processes. The possibilities of using the model and application for the environmental monitoring and creation of forecast models are described.

GIS have proven effective in demographic studies, transport infrastructure development, mineral exploration, seismological and environmental monitoring, natural disaster forecasting, etc., but GIS themselves are not designed for independent 3D modeling. For environmental models, an important role is played not so much by spatial geodata as by the characteristics of the studied process obtained as the results of modeling aggregated in GIS. The paper considers a model of dispersion and transport for a pollutant in the atmosphere. The distribution of pollutants in the flow of air masses is described by a non-stationary convection-diffusion equation.

Using the constructed digital model of the territory of the Krasnodar region, the calculated model data is visualized in relation to the map. With the help of built-in tools, when working with attributive and graphical information, it is possible to integrate the results of modeling with digital model maps in the range of parameters significant for practice.

В работе рассматриваются возможности применения геоинформационных технологий и цифровых моделей в решении задач экологического мониторинга территорий. Авторы использовали разработанную в КубГУ цифровую модель рельефа горных и прибрежных районов Краснодарского края для картографического моделирования процессов миграции загрязнителя. Описаны возможности использования модели и приложения для экологического мониторинга и построения прогностических моделей. Рассмотрена модель рассеяния и переноса загрязняющей субстанции в атмосфере. Распространение загрязнителей в потоке воздушных масс описывается нестационарным уравнением конвекции-диффузии. С использованием построенной цифровой модели территории Краснодарского края расчетные данные могут быть визуализированы в привязке к карте.

 ГИС цифровая модель рельефа экологический мониторинг диффузия миграция примеси GIS digital elevation model environmental monitoring diffusion migration of impurities Some fragments of the work were carried out with the support of the GDZ of the UNC RAS project (00-20-13) No. 122020100341-0, and the RFBR and the Administration of the Krasnodar Territory (project 19-41-230005_р_а). Фрагменты работы выполнены при поддержке ГЗ ЮНЦ РАН проект (00-20-13) № 122020100341-0, а также РФФИ и Администрации Краснодарского края (проект 19-41-230005_р_а). Longley P.A., Goodchild, M.F., Maguire, D.J., Rhind, D.W. Geographic information systems and science. New York: John Wiley & Sons, 1999. Kelle R., Baru Ch. Geoinformatics: cyberinfrastructure for the solid earth sciences. Cambridge: University Press, 2011. Clarke K.C., Brad O.P., Crane M.P. Geographic information systems and environmental modeling. London: Pearson, 2001. Li Y., Brimicombe A.J. Assessing the quality implications of accessing spatial data: the case for GIS and environmental modelling. GISRUK Proceedings, 2002, pp. 68–71. Кошкарев А.В. Эффективное управление пространственными метаданными и геосер-висами в инфраструктурах пространственных данных. Пространственные данные, 2008, № 1, с. 28–35. Митакович С.А. Прогнозирование распространения лесного пожара в ArcGIS. ГИС: теория и практика. ArcGIS 10.1, 2012, № 3. Retrieved from https://arcreview.esri-cis.ru/2012/08/11/predict-forest-fire-with-gis/ Павлова А.В., Гладской И.Б. Разработка цифровой модели территории региона для экологического и сейсмического мониторинга края. Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе, 2020, № 5, с. 45–48. Гладской И.Б., Павлова А.В., Телятников И.С. Использование ГИС-технологий и цифровой модели рельефа для исследования процессов в геологических структурах региона. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2020, т. 17, № 2, с. 29–35. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. Наука, Москва, 1982. Пененко В.В., Алоян А.Е. Модели и методы для задач охраны окружающей среды. Наука, Новосибирск, 1985. Алоян А.Е. Моделирование динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере. Наука, Москва, 2008. Агошков В., Асеев Н.А., Новиков И.С. Методы исследования и решения задач о локальных источниках при локальных или интегральных наблюдениях. ИВМ РАН, Москва, 2015. Хакимзянов Г.С., Черный С.Г. Методы вычислений. Ч. 3: Численные методы решения задач для уравнений параболического и эллиптического типов. Новосиб. гос. ун-т., Новосибирск, 2007. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Численные методы решения задач конвекции-диффузии. Книжный дом "Либроком", Москва, 2015.