Geographic Information System

Geographic Information Systems as a Tool for Environmental Assessment

Geographic information systems (GISs) have become a standard tool for use in environmental assessment and analysis due to the complexity and volume of information now available. W ciągu ostatnich kilku dekad, zwiększone zapotrzebowanie na efektywne przechowywanie, analizę i wyświetlanie danych środowiskowych doprowadziło do wykorzystania komputerów i rozwoju zaawansowanych systemów informacyjnych. Systemy informacji geograficznej (GIS) umożliwiają użytkownikom wyświetlanie i porównywanie danych przestrzennych z danego położenia geograficznego dla określonego zestawu celów, a także mogą pozwolić na modelowanie oddziaływania. Połączenie GIS z powiązanymi źródłami danych, takimi jak obrazy teledetekcyjne, jest obecnie powszechne w monitorowaniu i ocenie środowiska. Zdolność do zarządzania obszernymi zbiorami danych różnego pochodzenia, formatu i skali pozwala analitykom na różne sposoby podejścia do badań środowiskowych (Silveira i in., 1996).

Rudymentarne GIS-y zostały opracowane pod koniec lat sześćdziesiątych, a w połowie lat siedemdziesiątych były już wykorzystywane do analizy oddziaływania na środowisko. Technika nakładania, omówiona w rozdziale 6, została skomputeryzowana na początku lat 70. i po raz pierwszy wykorzystana do lokalizacji linii energetycznych i dróg. Ulepszenia w GIS-ach umożliwiły ich wykorzystanie do oceny i analizy środowiska (Haklay i in., 1998). Zastosowanie GIS do analiz środowiskowych wciąż rośnie.

Użycie GIS jako narzędzia do modelowania środowiska pozwala modelarzom na włączenie możliwości baz danych, wizualizacji danych i narzędzi analitycznych w jedno zintegrowane środowisko. Jednakże, chociaż GIS są szeroko stosowane jako narzędzia w ocenie środowiska, ich wykorzystanie jest w dużej mierze ograniczone do podstawowych funkcji GIS, takich jak tworzenie map, nakładanie i buforowanie (Haklay et al., 1998). Samo to zastosowanie nie wykorzystuje w pełni możliwości analizy przestrzennej i modelowania, jakie daje GIS. Przyszłe zastosowania GIS w ocenie oddziaływania na środowisko będą ewoluowały od prostego przechowywania i wyświetlania danych do bardziej zaawansowanej analizy danych i możliwości modelowania w celu umożliwienia porównania alternatywnych kierunków działań. Przykładem może być ocena zgodności proponowanej działalności z glebami i roślinnością w kilku możliwych miejscach realizacji projektu. Podczas gdy proste nakładki mogą pokazać przecięcie kilku elementów, zaawansowane programy GIS są w stanie ocenić i uszeregować przydatność dla wielu czynników jednocześnie. Rozwój inteligentnych GIS-ów do wspierania decyzji związanych z analizą przestrzenną będzie odgrywał dużą rolę w badaniach środowiskowych w przyszłości (Silveira i in., 1996).

GIS dostarcza narzędzia, które jest szczególnie przydatne w złożonych prognozach modelowania. Obecne GIS-y zarządzają danymi poprzez cztery procesy. Kodowanie to proces tworzenia cyfrowych abstrakcji świata rzeczywistego, przechowywanie to zdolność do efektywnego zarządzania tymi danymi, analiza to korelacja danych przestrzennych ze zmiennymi, a na koniec wyniki są prezentowane poprzez proces wyświetlania. Systemy GIS przechowują również metadane, czyli „dane o danych”. Aby modelarze mogli w pełni wykorzystać możliwości GIS w złożonym modelowaniu, integracja tych dwóch systemów musi być ściśle powiązana (Karimi i in., 1996).

Ale wykorzystanie GIS w analizie wpływu na środowisko zapewnia wiele korzyści, istnieje kilka czynników, które mogą ograniczyć ich zastosowanie. Wiele z tych ograniczeń jest związanych z ekonomią. Zebranie niezbędnych danych, utworzenie GIS i analiza danych wyjściowych wymaga znacznego nakładu czasu i kosztów. Dodatkowo, do obsługi i konserwacji GIS potrzebny jest wyspecjalizowany personel. Informacje w GIS szybko się dezaktualizują („liczby z zeszłego roku”), a osoba nadzorująca GIS musi być skłonna do ciągłego, często kosztownego, wysiłku związanego z gromadzeniem i wprowadzaniem danych. Jest to szczególnie ważne, jeśli nastąpiła zmiana środowiska na dużą skalę, np. w wyniku pożaru, zmiany populacji fauny lub rozwoju budownictwa mieszkaniowego na przedmieściach. Oprogramowanie GIS jest narażone na aktualizacje, przeróbki, wirusy i błędy, a sprzęt GIS jest często drogi i delikatny w utrzymaniu. Podczas korzystania z GIS w ramach przygotowań do oceny oddziaływania, personel musi posiadać wiedzę techniczną nie tylko na temat systemu komputerowego, ale także zagadnień środowiskowych, których będzie on dotyczył. Obawy natury ekonomicznej mogą być szczególnie istotne w przypadku wykorzystania GIS do analizy oddziaływania, ponieważ badania oddziaływania na środowisko są często prowadzone przez prywatnych konsultantów działających na rynku charakteryzującym się wysoką konkurencyjnością kosztów (Haklay i in., 1998).

Oprócz ograniczeń ekonomicznych istnieją inne problemy związane z wykorzystaniem GIS lub innych pomocy komputerowych do analizy oddziaływania. Brak danych, koszty ich uzyskania oraz poziom dokładności często ograniczają możliwość zastosowania GIS w przypadku niskokosztowych projektów na małą skalę. Dodatkowo, jak w przypadku wielu zaawansowanych technicznie systemów, istnieje niebezpieczeństwo „widzenia tunelowego”. Łatwo jest użytkownikowi założyć, że wszystkie czynniki i względy zostały uwzględnione w systemie. W konsekwencji użytkownicy mogą przeoczyć inne czynniki, które są istotne dla lokalnego środowiska, a nie są uwzględnione w wykorzystywanym zbiorze danych GIS. Podobnie, jak w przypadku wielu narzędzi opartych na wiedzy eksperckiej, istnieje niebezpieczeństwo, że użytkownik będzie postrzegał system jako „czarną skrzynkę”. System przyjmuje dane wejściowe i generuje dane wyjściowe; proces rozumowania został ukryty w systemie, a proces wewnętrzny może być nieznany, co powoduje, że jego potencjalne wady nie są w pełni brane pod uwagę. Co więcej, indywidualne osądy i wartości zostały zinternalizowane w oprogramowaniu systemu. Zestawy parametrów środowiskowych zawierają „fakty” (rzeczywiste dane lub czasami szacunki) zebrane przez różnych specjalistów. Wybory dotyczące tego, jakie informacje powinny być zawarte w tych bazach wiedzy, są oparte na osądach poszczególnych osób. Wybory te będą odzwierciedlać wartości indywidualne i regionalne, jak również kryteria związane ze specjalizacją zaangażowanych ekspertów. Wykorzystanie systemów komputerowych nie pozwala na jawną kontrolę tych wyborów przez użytkownika lub recenzentów; informacje są przechowywane w komputerze. Ponadto, niektóre zbiory danych mogą zawierać wrażliwe dane przestrzenne, których publiczne udostępnianie jest zabronione, takie jak lokalizacja stanowisk archeologicznych. Dane te są niezbędne do przygotowania analizy, ale nie powinny być widoczne dla obserwatorów, którzy nie muszą ich znać. Ogólnie rzecz biorąc, zwiększone wykorzystanie technologii do przetwarzania dużych ilości danych tworzy barierę pomiędzy użytkownikiem a procesem identyfikacji wpływu. Niebezpieczeństwo polega na tym, że użytkownicy będą bez zastrzeżeń przyjmować wyniki systemów eksperckich i działać na ich podstawie bez zrozumienia procesu i starannego rozważenia zastosowania danych wyjściowych (Morgan, 1998).

Podsumowując, chociaż potencjał GIS do analiz oddziaływania na środowisko jest zrozumiały, rzeczywiste zastosowanie możliwości analitycznych GIS nadal się rozwija. GIS działa dobrze w przypadku dużych, ustalonych lokalizacji federalnych, takich jak park lub miejsce badań, z długoterminowym zaangażowaniem w misję i stosunkowo stabilną bazą środowiskową. Nie sprawdza się on jednak tak dobrze w przypadku analiz programowych, propozycji z rozproszonymi miejscami realizacji lub działań agencji proponowanych dla obszarów o minimalnych informacjach bazowych dotyczących środowiska. Tylko niewielka liczba agencji i konsultantów posiada pełne umiejętności i zasoby do wykonywania analiz na tym wyższym poziomie. Szersze zastosowanie tego podejścia będzie wymagało ulepszeń w ramach GIS, jak również rozwoju wyższego poziomu wiedzy fachowej personelu oraz znacznego skrócenia czasu i obniżenia kosztów niezbędnych do wykonania analiz. Można się spodziewać, że problemy te będą szczególnie istotnym ograniczeniem dla regularnego stosowania zaawansowanych technik GIS, biorąc pod uwagę rygorystyczne terminy i wysokie koszty, które zwykle mają zastosowanie do analizy oddziaływania na środowisko. Jednak dzięki poprawie tych czynników ograniczających, znaczna część procesu oceny oddziaływania mogłaby potencjalnie zostać w znacznym stopniu zautomatyzowana dzięki takim postępom, jak wykorzystanie uniwersalnych lokalnych lub regionalnych baz danych dostępnych dla wszystkich użytkowników oraz znormalizowanych narzędzi analitycznych opracowanych specjalnie do tego celu. Z czasem GIS-y mogą stać się najlepszym sprzymierzeńcem specjalistów od oddziaływania na środowisko.