کاربرد GIS در شهرها (مدیریت آلودگی هوای شهری)

کاربرد GIS در مدیریت آلودگی هوای شهری
آلودگی هوا یک مساله جدی در شهرهای بزرگ کشور محسوب میگردد. در چند دهه گذشته، رشد و توسعه پدیده شهرنشینی عواقب منفی زیادی به دنبال داشته است. افزایش جمعیت و انبوه وسایل نقلیه و گسترش شهرها، از نتایج رشد و . توسعه شهرنشینی است که باعث ظهور معضلات پیچیده و قابل توجهی برای شهروندان شده است GIS کارایی بالایی در جمع آوری، مدلسازی، اصلاح، تحلیل و نمایش داده های مرتبط با آلودگی هوا دارد. گستردگی استفاده از این نوع مدلها توسط اغلب متخصصان نشان دهنده اهمیت این موضوع در روند حل معضلات مربوط به آلودگی هوا در محیط GIS می باشد. به منظور پیشبینی میزان تمرکز یک یا دو گونه از آلاینده ها در زمان و مکانی خاص، مدلهایی از کنترل کیفی هوا مورد استفاده قرار میگیرند. این مدلها از مهمترین ابزارهای برنامه ریزی مدیریت کنترل کیفی هوای شهری محسوب میشوند. مدلسازی، قابلیت لازم جهت کنترل کیفی فعلی و آتی هوا، ارزیابی و تصمیم گیری آگاهانه در خصوص آن را فراهم میآورد. به همین جهت مدلهای کنترل کیفی هوا نقش مهمی در فراهم آوردن اطلاعات لازم برای برنامهریزی بهتر جهت تنظیم وضعیت هوا ایفا می نماید. معمولا، یک سیستم کارآمد تعیین کیفیت هوا می باید قادر به ارائه اطلاعات کافی به مراجع مربوط در خصوص روندهای فعلی و احتمالی آتی هوا در سراسر منطقه تحت پوشش باشد، تا امکان ارزیابی میزان و نوع آلودگی جهت مدیریت کیفی هوا فراهم شود. در حال حاضر، مدلسازی یکپارچه با استفاده از GIS جهت ترسیم آلودگی ناشی از خودرو ها در ترکیب با سایر عناصر ترافیک (حجم ترافیک و سن خودروها) برای ارائه یک مدل زیست محیطی برای کنترل سلامت شهری میتواند مفید واقع شود.

آلودگی هوا در کشورهای در حال توسعه بهطور نسبی به مراتب شدیدتر از کشورهای در حال پیشرفت است که این امر ناشی از ساختار صنعتی در مرحله گذار میباشد. بارش بارانهای اسیدی ناشی از انتشار فراوان دی اکسید گوگرد و انتشار فزاینده دی اکسید و مونواکسید نیتروژن، باعث آلودگیهای زیست محیطی فراوانی در اینگونه کشورها شده است. آلودگی هوا پدیدهای تحدید کنندهای است که نتیجه انقلاب صنعتی بوده که در حال حاضر به طور فزآینده ای افزایش مییابد و به طور جدی سلامتی انسانها را تهدید میکند. لازم به یادآوری است که از دهه پنجاه تا به حال، جمعیت جهان به بیش از دو برابر افزایش یافته و تعداد جهانی ماشین ها با ضریب 10 و افزایش جمعیت شهرنشین با ضریب 4 در حال گسترش است.

امروزه سیستم اطلاعات جغرافیایی به علت قابلیت تقریبا منحصر به فرد اتصال اطلاعات مکانی به اطلاعات توصیفی به راحتی جای خود را در بین سایر علوم کاربردی باز کرده است و توانسته در کنار سایر برنامه های تخصصی ایجاد پایگاه اطلاعاتی به عنوان یک فن آوری توانمند و کارآمد در فرآیند تشکیل بانکهای اطلاعاتی شهری به شمار رود. در حقیقت GIS نوعی فناوری است که با استفاده از آن امکان مدیریت و سازماندهی داده های مکانی و توصیفی روی زمین با هدف تصمیم گیری بهینه میسر می گردد. ناپایداری توسعه شهری و صنعتی کشور در سنوات گذشته یکی از میراثهای ناخوشایندی است که در ابعاد و گستره وسیعی محیط اقتصادی، اجتماعی و ازجمله محیط زیست شهری کشور به ویژه شهرهای بزرگ را متأثر نموده که ابعاد آن در زمینه محیط زیست شهری به حدی است است که حتی برنامه های کلان کشور نیز به طورمحسوسی از این نوع نابهنجاری ها متأثر شده است. امروزه نسبت به مدیریت آلودگی هوا (به ویژه غبارآلودگی ناشی از کویرهای داخلی و کشورهای همسایه) در کلانشهرهای کشور باید به عنوان یک اصل بنیادی پرداخته شود .

به طور کلی، بر اساس وضعیت و منابع اصلی آلودگی هر منطقه می بایست آلاینده های ضروری و مؤثر شناسایی و با روش مناسب و در بازه زمانی مطلوب اندازه گیری شوند. با توجه به اینکه پخش آلودگی در شهر به صورت پیوسته بوده و تحت تاثیر پارامترهای گوناگونی قرار دارد، روشهای مختلفی برای پایش میزان آلودگی معرفی شده است. توانایی GIS در پاسخدهی به مسائل تکنیکی که به پارامترهای مختلفی وابسته می باشند، آنرا به یک فنآوری بسیار قدرتمند تبدیل کرده است . به عبارت دیگر GIS یک سیستم کامپیوتری است که چهار قابلیت اساسی را در رابطه با داده های زمین- مرجع فراهم می آورد :

ورود انواع دادها،
مدیریت داده ها (شامل ویراستاری و ایجاد بانک های اطلاعاتی)،
تجزیه و تحلیل لایه ها و اعمال تحلیلهای مکانی،
خروج مدلها و ارائه نتایج نهائی،
به تازگی با تلفیق برنامه های آماری با نرم افزارهای GIS امکان تحلیل توام ابعاد زمانی به همراه پدیده های مکانی فراهم شده است بنابراین، خیلی از برنامه ریزان شهری به همراه استفاده از برنامه های معمول GIS به موارد زیر نیز توجه دارند:

تشخیص میزان تغییرات در یک شیء به ازای زمان در یک منطقه جغرافیایی،
برآورد همبستگیهای احتمال بین پدیده ها،
شناسایی تأثیرات یک شی بر روی شی یا پدیده دیگر با در نظر گرفتن عامل زمان
ارزیابی میزان آلودگی ناشی از ترافیک شهری نیازمند نصب ایستگاه های سنجش آلاینده ها در موقعیتهای مختلف خیابان های شهر میباشد. ذخیره سازی داده های ارسالی از ایستگاه ها در یک بانک اطلاعاتی کار آمد، یک گام اساسی در دست یابی به مدیریت اصولی پدیده آلودگی هوا است. از دیدگاه زمانی دو نوع داده های ایستاء (Static Information) و پویا (Dynamic Information) قابل ثبت است، که در حالت دوم ایستگاه های اندازه گیری آلودگی هوا، عمدتا دًاده های ثابت محسوب بوده و میزان آلاینده ها در هر لحظه ثبت و به محیط GIS قابل انتقال است. در این حالت، سیستم مربوطه از اجزای زیر تشکیل شده است:

پایگاه داده زمانمند،
نمایش و ارائه به صورت زمانمند،
تجزیه و تحلیلهای زمانی
روشهای اندازه گیری آلاینده های هوا از نظر زمانی و مکانی شامل مزیتها و معایب متعددی می باشد که در جدول زیر مورد مقایسه قرار گرفته است

ضمنا، پایگاه داده های مورد استفاده می بایست در قالب سریهای زمانی ایجاد شود که بتواند پاسخگوی پردازش، آنالیز و مدیریت داده های وابسته به زمان و مکان را داشته باشد. لازم به ذکر است که با توجه به حجم عظیم داده های اندازه گیری شده طراحی و بهینه سازی پایگاه داده ها از اهمیت به سزایی برخوردار است. در طراحی سیستمهای اطلاعاتی تعریف مدل داده (Data Model) مهمترین گام محسوب میشود، از اینرو، برای طراحی مدل داده ها لازم است نوع، روابط میان داده ها، عملگرها و توابع نرم افزاری به صورت دقیق مشخص گردد. با توجه به استانداردهای موجود میتوان مناطق پاک، مجاز، سالم، ناسالم، بسیار ناسالم و خطرناک از نقطه نظر آلودگی هوا را مشخص نمود.