Using a fuzzy impact assessment for the environment quality evaluation

Abstract

Метою дослідження є розроблення моделей нечіткої оцінки впливу природних та антропогенних впливів, які дають можливість інтегрувати в собі різні за своєю фізичною природою фактори, що в свою чергу дає можливість приведення їх до єдиної системи оцінювання стану довкілля та порівняння стану різних оцінюваних територій. Методика. Основу запропонованого моделювання складає традиційний підхід до проектування таких моделей, що включає рівні концептуального, логічного та фізичного моделювання. Для концептуального моделювання використано уніфіковану мову моделювання UML (Unified Modeling Language), яка рекомендована як основний засіб моделювання в комплексі міжнародних стандартів з географічної інформації / геоматики та програмний засіб, що підтримує інтерактивний режим створення UML-діаграм Visio. Для розглянутих моделей реалізовано базу геопросторових даних та SQL-функції, використано розширення стандартної мови SQL99 новим типом даних geometry і вбудованими функціями, що забезпечують зберігання, опрацювання і аналіз геопросторових даних в системах керування базами даних. Запропоновані моделі в дослідженні реалізовано у середовищі об’єктно-реляційної СКБД PostgreSQl/Postgis та геоінформаційної системи QGIS. Результати. Виконано огляд досвіду застосування нечіткої логіки для оцінки стану довкілля. Запропоновано та реалізовано технологічні моделі для розрахунку показників забезпеченості досліджуваної адміністративної одиниці об’єктами соціальної інфраструктури, впливу зелених насаджень та промислових об’єктів і транспорту на навколишнє середовище. Наведено приклад апробації запропонованого підходу на основі відкритих даних OpenStreetMaps для території Попаснянського району Луганської області. Наукова новизна. В роботі виконано теоретичні узагальнення та одержано практичні результати вирішення прикладної задачі розроблення моделі нечіткої оцінки впливу різних факторів на навколишнє середовище з використанням ГІС. Така оцінка може застосовуватись на етапі розробки стратегій просторового розвитку громади, для визначення найбільш прийнятного варіанту розвитку, а також для уніфікації засобів моніторингу реалізації стратегій, органічно пов’язуючи між собою локальні, національні та глобальні завдання. Практична значущість. Застосування запропонованого підходу щодо використання ГРІД-моделювання та нечіткої оцінки впливу при оцінці якості навколишнього середовища дозволяє інтегрувати в собі різні показники, порівнювати їх шляхом приведення до єдиної системи оцінювання

Purpose. The aim of the research is to develop fuzzy impact models of the natural and anthropogenic influence, which allows to integrate different physical factors, which makes it possible to bring them to a single environmental assessment system and comparison of different assessed areas. Methodology. The basis of the proposed modeling is a traditional approach on the development of such models, which includes conceptual, logical and physical modeling levels. The Unified Modeling Language (UML) is used for conceptual modeling level, which is recommended as the main modeling tool in the set of international standards in geographic information / geomatics and software that supports the interactive mode of UML diagrams creation Visio. The geospatial database and SQL-functions are implemented and the extension of the standard SQL-99 language with a new data type geometry and built-in functions which provides storage, processing and analysis of geospatial data in database management systems is used. The proposed models are realized in the environment of object-relational DBMS PostgreSQl / Postgis and geographic information system QGIS. Results. A review of the experience of using fuzzy logic to assess the state of the environment is done. Technological models for computation of indicators of administrative unit provision by social infrastructure objects, influence of greenery, industrial territories and transport on the environment are offered and realized. An example of approbation of the proposed approach based on OpenStreetMaps open data for the Popasnianskyi distinct of Luhansk region territory is given. Scientific novelty. Theoretical generalizations are made and practical results are received of resolving applied problem of the development of the fuzzy impact assessment model of various factors influence on the environment with use of GIS. Such assessment can be used at the stage of community spatial development strategies preparation to determine the most acceptable development version, as well as to unify the means of strategies implementation monitoring, organically linking local, national and global tasks. Practical significance. The application of the proposed approach of GRID modeling and fuzzy impact assessment use in assessing the quality of the environment allows to integrate different indicators, compare them, by bringing them into a single evaluation system.