Інформаційна система геомоніторингу районів впливу полігонів захоронення твердих побутових відходів

Abstract

Шевчук О.В. Інформаційна система геомоніторингу районів впливу полігонів захоронення твердих побутових відходів – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. ​Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії за фахом 122 «Комп'ютерні науки» – Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору. Національної академії наук України, Київ – 2025. ​У дисертаційній роботі вирішено наукове завдання, розроблення інформаційно-аналітичної системи моніторингу екологічного впливу полігонів твердих побутових відходів із застосуванням сучасних інформаційних технологій: геоінформаційних систем, дистанційного зондування Землі, автоматизованого аналізу даних і цифрового моделювання. Інтеграція цих інструментів дозволила забезпечити високоточне оцінювання екологічного стану територій, прогнозування ризиків і обґрунтування рішень щодо мінімізації впливу полігонів на довкілля. ​У вступі обґрунтовано актуальність роботи, та зв'язок з актуальним напрямом науково-технічної політики України, сформульовані мета та задачі досліджень, розкрито наукову новизну та практичну цінність роботи, представлено її загальну характеристику. ​У першому розділі дисертаційної роботи здійснено комплексний аналіз нормативно-правових основ організації системи управління твердими побутовими відходами в Україні, визначено роль і перспективи використання інформаційних технологій у процесах екологічного моніторингу полігонів ТПВ. Особливу увагу приділено розвитку геоінформаційних систем, дистанційного зондування Землі, безпілотних технологій та їх інтеграції у системи екологічної безпеки. Проаналізовано міжнародний досвід, зокрема стратегії країн ЄС у сфері поводження з відходами, і визначено ключові напрями вдосконалення вітчизняних підходів із застосуванням цифрових технологій. Наведено сучасні підходи до моніторингу стану сміттєзвалищ та полігонів, що базуються на безконтактних та контактних методах отримання екологічної інформації. Розділ підкреслює важливість переходу до використання інформаційно-аналітичних платформ для підтримки прийняття рішень у сфері поводження з відходами в Україні. ​У другому розділі розглядаються методологічні основи побудови інтегрованої системи управління полігоном твердих побутових відходів з використанням даних дистанційного зондування Землі та геоінформаційних систем. Описано алгоритми знімання полігонів за допомогою безпілотних літальних апаратів та технології створення ортофотопланів і цифрових моделей рельєфу, що дозволяють здійснювати точний просторовий аналіз та визначення об'ємів сміттєвих тіл. Представлено результати експериментальних досліджень Здолбунівського полігону твердих побутових відходів, порівняння різних методів побудови цифрових моделей (TIN та GRID), їх точнісні характеристики та вплив на обчислення об'ємів. Запропоновано рекомендації щодо організації геоінформаційного моніторингу в активний період експлуатації полігонів, включаючи моніторинг температурних режимів, біогазу та фільтрату. Використання супутникових та геоінформаційних систем технологій значно підвищує ефективність екологічного контролю полігонів, забезпечує можливість візуалізації змін та прийняття обґрунтованих рішень для мінімізації негативного впливу на довкілля. ​У третьому розділі розглянуто інформаційну технологію моделювання екологічних процесів на Здолбунівському полігоні твердих побутових відходів. Основна увага приділена інтеграції геоінформаційних систем, технологій дистанційного зондування Землі, автоматизованого аналізу екологічних даних і цифрового моделювання для моніторингу впливу полігону на компоненти довкілля – ґрунти, водні ресурси, атмосферу та біорізноманіття. Представлено методику використання даних супутникового моніторингу для оцінки змін геометричних характеристик полігону, здійснення температурного картографування та виявлення потенційних зон екологічної небезпеки. Особлива увага приділяється аналізу ролі інформаційних технологій у мінімізації негативних наслідків діяльності полігону, впровадженні заходів щодо реабілітації територій, оптимізації будівництва нових полігонів та створенні цифрових екологічних платформ для оперативного управління ризиками. Інформаційні технології розглядаються як ключовий елемент системного підходу до екологічного моніторингу, прогнозування та управління сталим розвитком територій із підвищеним техногенним навантаженням. ​У четвертому розділі обґрунтовано концепцію створення та удосконалення інформаційно-аналітичної системи моніторингу для території Здолбунівського полігону побутових відходів. Враховуючи високі екологічні ризики та складність техногенного навантаження, в роботі сформульовано стратегічні завдання моніторингу довкілля, серед яких визначено необхідність спостереження за геодинамічними процесами, якістю ґрунтів, поверхневих і підземних вод, станом промислових відходів та екзогенних змін рельєфу. Розроблено структуру інформаційно-аналітичної системи моніторингу, яка включає модулі збору, обробки, аналізу, візуалізації даних та підтримки прийняття рішень. У дослідженні розкрито важливість інтеграції геоінформаційних систем (QGIS), впровадження сенсорних технологій і застосування сучасних підходів до прогнозування екологічних ризиків, зокрема з використанням методів математичного моделювання та машинного навчання. Розділ містить обґрунтування етапів створення інформаційно-аналітичної системи моніторингу, аналіз потенційних ризиків її функціонування та пропозиції щодо інтеграції цифрових рішень у систему логістики збору і сортування побутових відходів на основі технологій Інтернету речей (IoT) і RFID-ідентифікації. Запропонована система сприятиме підвищенню ефективності управління екологічною безпекою полігону та прилеглих територій, дозволяючи оперативно реагувати на зміни стану довкілля та розробляти науково обґрунтовані заходи з його захисту.