Геология и геофизика Юга России (Apr 2022)
Геоинформационные технологии при решении трехмерных геоэкологических задач: пространственная интерполяция данных
Abstract
Актуальность работы. Наличие комплексного влияния нескольких антропогенных факторов горного производства, а также обусловленные ими нелинейности протекания геомеханических и аэрогазовых процессов в техногеннонарушенном массиве горных пород актуализируют широкий перечень геоэкологических проблем обеспечения устойчивого развития территорий Юга России. Наличие ряда ограничений в методологии проведения геопространственного анализа при решении трехмерных задач геоэкологии не позволяет до конца раскрыть потенциал ГИС-технологий. В связи с недостаточной степенью качества оценки применения детерминированных методов определения пространственного распределения исследуемой переменной все большее распространение получают стохастические методы. При этом использование кригинга не всегда обеспечивает более надежные модели пространственного распределения поллютантов. Цель исследований – выявление перспективных направлений аппроксимации пространственных данных для обеспечения устойчивого развития территорий, за счет повышения качества геоэкологического мониторинга источников загрязнения природной среды. Методика исследований заключалась в сравнительном анализе методов пространственной интерполяции, обобщения теоретикометодологических подходов к оценке качества получаемых зависимостей на основе критериев «goodnessof-fit», а также использовании методов локально оцененного сглаживания рассеянных данных (в сочетании с методом конечных элементов) для повышения точности полученных моделей. В процессе решения задач были определены наиболее представительные критерии соответствия моделей экспериментальным данным, а также проведен анализ подходов к установлению зависимостей переменной от нескольких предикторов. Результатами исследования стало формирование авторского подхода к обработке трехмерных данных, позволяющего преодолеть основной недостаток детерминированных методов интерполяции геоэкологических данных при повышении качества получаемых геопространственных моделей. Кроме того, для оценки качества аппроксимации предложено использование Q-Q (квантиль-квантиль) графиков. Это позволяет оценить качество моделей по отношению к теоретически достижимой линии максимального соответствия моделируемых и опытных данных. Дальнейшие исследования следует вести в направлении перехода к Q-Q плоскостям, для формирования поверхности остатков (ошибок) при подборе моделей исследуемых процессов.
