1. SISTEME MODERNE DE SUPRAVEGHERE A MEDIULUI

1.1 Caracteristicile metodelor de supraveghere a mediului În ultimii ani, domeniul supravegherii mediului s-a dezvoltat rapid, în toate

etapele de elaborare a informaţiei, începând din momentul în care senzorul preia o mărime caracteristică mediului studiat până la faza de elaborare şi organizare a informaţiilor rezultate, astfel încât acestea să poată fi interpretate de un utilizator oarecare.

Domeniul mediului are o serie de caracteristici specifice care se reflectă şi în metodele alese pentru obţinerea unor informaţii adecvate şi precise. Dintre acestea pot fi amintite:

- multidisciplinaritatea – funcţionarea sistemelor naturale implică interacţiuni între procese fizice, fizico-chimice şi biologice. Aceste procese fac apel la domenii de competenţă foarte variate şi foarte specializate care trebuie să fie puse în interacţiune pentru a se obţine ansamblul datelor care pot fi exploatate.

- multitudinea scărilor spaţiale şi temporale adecvate – descriptorii mediului indică variaţii în timp şi spaţiu. Aceste variaţii apar foarte des ca o suprapunere de variaţii elementare caracterizate printr-o scară de timp şi de spaţiu. Astfel, alegerea unui pas de timp şi a unui pas de spaţiu de achiziţie reprezintă o condiţie primordială în vederea unei exploatări eficiente a datelor.

- variaţiile catastrofale ale perturbaţiilor – într-o abordare generală, se observă că anumite fenomene naturale, precum şi variaţiile adesea periodice menţionate mai sus, sunt susceptibile de variaţii bruşte şi intense în anumite situaţii (tipic este cazul creşterii nivelului râurilor). Aceste fenomene nu sunt reproductibile şi sunt dificil de prevăzut. Ţinând seama de pagubele pe care le pot produce, trebuie puse în aplicare urmăriri specifice, care sunt adesea delicate şi foarte scumpe.

- interpretarea rezultatelor – domeniul mediului implică o interpretare conjugată a variabilelor perturbatoare şi a celor de stare ale mediului, ceea ce conferă modelării, ca instrument de interpretare a datelor de mediu, o dificultate sporită şi o importanţă deosebită.

- generalizarea rezultatelor – cunoştinţele referitoare la mediu sunt întotdeauna rezultatul observaţiilor locale. Dificultatea constă în generalizarea acestor informaţii şi interpretarea lor în cadrul general. Aceste dificultăţi vor creşte pe măsură ce punctele de observare sunt mai eterogene (cazul mediilor urbane) şi pot apărea variaţii ale „forţărilor” (perturbaţiilor) de la un punct de măsurare la altul, astfel că este imposibil sau extrem de hazardat să se transpună sau să se extrapoleze rezultate locale. În acest caz, soluţia este multiplicarea punctelor de testare, astfel încât informaţiile să poată fi comparate şi să se treacă apoi la extragerea informaţiilor generale.

- utilizarea punctelor de lucru „atelier” – Utilizarea unui punct de observare pentru efectuarea unor măsurări specifice unui anumit proces impune „cunoaşterea” prealabilă a acestuia. Aceasta implică urmărirea principalelor variabile perturbatoare şi a comportării lor la o scară de timp semnificativă. Iniţial, se face o apreciere generală a mediului. Apoi, se regrupează diferite studii specifice făcute în acelaşi punct, care permit începerea unei urmăriri de fond utilizabilă în mai multe etape. Astfel apare noţiunea de observator al mediului sau punct de lucru „atelier”.

1.2 Structura reţelelor de supraveghere a mediului

Pentru analiza riscurilor, difuzarea unei informaţii precise şi fiabile, sensibilizarea şi alertarea publicului este necesar să se măsoare continuu şi cu mijloace adecvate calitatea mediului înconjurător.

În faţa complexităţii tehnicilor care trebuie puse în aplicare experienţa disciplinelor mediului, a cunoştinţelor aprofundate în domeniul metrologiei şi implementării reţelelor de supraveghere şi a competenţelor în materie de sisteme informaţionale sunt necesare.

O reţea de supraveghere a mediului este alcătuită din următoarele componente de bază:

1. Staţiile de măsură O staţie de supraveghere este alcătuită dintr-o incintă care adăposteşte analizoarele şi traductoarele necesare pentru toţi parametrii specifici mediului care pot fi măsuraţi. Ansamblul este gestionat de un sistem de achiziţie de date autonom cu care se poate comunica la distanţă.

2. Laboratorul mobil Sistemul de supraveghere poate fi completat cu un laborator mobil. Instrument de studiu şi diagnosticare, acest dispozitiv permite obţinerea informaţiilor referitoare la zonele care nu necesită o supraveghere permanentă.

3. Mijloace de comunicaţie Ansamblul tuturor staţiilor de măsură comunică cu postul central al reţelei de supraveghere prin intermediul a diferite suporturi: reţea analogică, linie specializată, reţea GSM, legătură radio etc..

4. Postul central Postul central al reţelei de supraveghere este de regulă un sistem de calcul care asigură ansamblul comunicaţiilor, arhivarea datelor, executarea calculelor şi gestiunea alarmelor. El se bazează pe arhitectura client – server. Ansamblul informaţiilor şi datelor din reţea este gestionat cu ajutorul unui Sistem de Gestiune a Bazelor de Date.

5. Posturile de lucru Funcţiile îndeplinite de aceste posturi sunt numeroase: configurarea la distanţă a staţiilor de supraveghere, tele-calibrarea metrologiei, urmărirea în timp real a parametrilor, organizarea evenimentelor, validarea interactivă a datelor, tratări statistice evoluate, importul şi exportul datelor, prezentarea cartografică a datelor, reprezentarea grafică a acestora şi tipărirea rezultatelor.

6. Conexiunile exterioare Sistemul are ca obiectiv achiziţia şi prelucrarea datelor referitoare la mediul înconjurător. În afara funcţiilor de transfer către bazele de date exterioare el trebuie să dispună de instrumente necesare difuzării informaţiilor către public şi administratorii însărcinaţi cu gestionarea alertărilor din punct de vedere al poluării. Gestiunea episoadelor de poluare este simplificată de asemenea prin utilizarea posturilor de lucru aflate la distanţă.

Utilizarea unei reţele de supraveghere a mediului implică parcurgerea următoarelor etape:

a. Planificarea activităţilor – constă în stabilirea tuturor activităţilor care vor fi desfăşurate în vederea monitorizării parametrilor care caracterizează mediul. Pentru realizarea acestei etape vor fi avute în vedere următoarele obiective:

- definirea necesităţilor, - bilanţul informaţiilor existente, - definirea şi planificarea campaniilor de măsurare, - organizarea logistică,

- planificarea, - realizarea unor studii de impact. b. Aplicarea şi realizarea: - instalarea sistemului de măsură, - executarea şi urmărirea campaniilor de măsurare, - primirea informaţiilor exterioare. c. Raportarea şi analiza: - trecerea informaţiilor obţinute pe un suport informatic, - prelucrarea datelor şi verificarea rezultatelor, - concepţia şi redactarea unui raport de studiu complet şi detaliat, - prezentarea raportului. d. Decizia Dacă pentru o acţiune rapidă şi eficientă sunt necesare informaţii precise şi

fiabile, pentru o decizie adecvată şi durabilă sunt esenţiale previziunile şi anticiparea. Mijloacele tehnice care pot fi puse în aplicare în acest cadru pot fi importante dar

competenţele în materie de studiu, analiză şi modelare sunt indispensabile.

2 - 1

2. SISTEME DE ACHIZIŢIE A DATELOR

2.1. STRUCTURA SISTEMELOR DE ACHIZIŢIE A DATELOR Utilizarea pe scară largă a calculatoarelor în cercetare şi industrie are ca scop rezolvarea numerică a problemelor ştiinţifice şi tehnice, conducerea experimentelor de laborator, prelucrarea datelor experimentale, simularea, conducerea şi controlul proceselor industriale, precum şi transmiterea informaţiei.

Un sistem de achiziţie a datelor îndeplineşte următoarele funcţii: condiţionarea, amplificarea, filtrarea, multiplexarea, eşantionarea şi conversia analog-digitală a semnalelor, prelucrarea, afişarea şi stocarea datelor. Aceste funcţii sunt realizate de componente hardware (senzori şi traductoare, module de condiţionare a semnalelor, interfeţe de achiziţie a datelor, calculatoare) şi software (programe de achiziţie şi prelucrare a datelor).

2.1.1 Calculatorul personal

Utilizarea calculatoarelor personale în sistemele de achiziţie a datelor este facilitată de perfecţionarea simultană a microprocesoarelor şi a magistralelor de comunicaţie. Alegerea structurii interfeţei de achiziţie şi a magistralei de comunicaţie externă trebuie să fie corelată cu performanţele metodei de transfer intern a informaţiilor. Arhitectura calculatorului implicat în sistem poate afecta considerabil viteza de achiziţie a datelor. Un suport de calcul flexibil utilizat din ce în ce mai frecvent în industrie este calculatorul portabil realizat în jurul unui microprocesor.

Un sistem de calcul este format din următoarele elemente:

- unitatea centrală de prelucrare (CPU - Central Processing Unit), care efectuează calculele şi urmăreşte realizarea secvenţială a programului prin interpretarea şi procesarea informaţiilor;

- memoria centrală cu acces aleator (RAM – Random Access Memory) în care sunt păstrate temporar instrucţiunile şi datele procesate;

- echipamentele periferice, utilizate pentru introducerea datelor în calculator (echipamente de intrare), pentru extragerea datelor din calculator (echipamente de ieşire) şi pentru memorarea pe termen lung a programelor şi datelor (memorii auxiliare).

Capacitatea discului dur (HDD – Hard Disk Drive) al calculatorului poate limita sever cantitatea de date achiziţionate. De asemenea, timpul de acces la disc şi fragmentarea fişierelor înregistrate pe acesta pot reduce semnificativ viteza de eşantionare şi de stocare a datelor.

În cazul sistemelor destinate achiziţiei semnalelor de înaltă frecvenţă este indicat să se aleagă o unitate de disc dur de mare viteză şi să se asigure pe disc un spaţiu liber şi nefragmentat (contiguu) suficient de mare pentru colectarea tuturor datelor necesare. În plus, este util să se rezerve un disc dur numai pentru stocarea datelor achiziţionate, sistemului de operare fiindu-i alocat un alt disc.

Procesarea semnalelor în timp real şi achiziţia semnalelor de înaltă frecvenţă necesită procesoare pe 32 sau 64 biţi de mare viteză şi coprocesoare, sau procesoare de semnale digitale (DSP – Digital Signal Processing).

2.1.2 Modulele de condiţionare a semnalelor

Traductoarele sesizează diferite mărimi fizice şi generează semnale electrice pe

care le furnizează sistemelor de achiziţie de date în scopul măsurării şi înregistrării. De

2 - 2

exemplu, termocuplele şi termistoarele convertesc temperatura într-un semnal analogic pe care un convertor analog-digital îl poate transforma într-un semnal numeric. Din punct de vedere structural, semnalele uzuale pot fi clasificate în două categorii: analogice şi digitale.

Un semnal electric analogic este o tensiune sau un curent variabil continuu în raport cu timpul, caracterizat prin nivel, formă şi frecvenţă.

Un semnal electric digital are numai două niveluri caracteristice: superior şi inferior (on sau off, 0 sau 1). Informaţiile pe care le poate furniza un astfel de semnal sunt numai starea (descrisă prin nivelul semnalului: superior sau inferior) şi durata (intervalul de timp în care acesta îşi conservă starea).

Semnalul furnizat de un traductor trebuie să fie compatibil cu sistemul de achiziţie de date, adică să prezinte caracteristici adecvate performanţelor statice şi dinamice ale acestuia. Compatibilizarea se realizează printr-un modul de condiţionare a semnalului. Acesta amplifică sau reduce după caz nivelul semnalelor, le izolează galvanic şi le filtrează pentru eliminarea zgomotului, mărind semnificativ precizia şi siguranţa sistemului.

În sistemele industriale complexe modulele de condiţionare a semnalelor pot fi introduse explicit în lanţul de măsură, ca echipamente independente, sau pot fi incluse în echipamente integrate de achiziţie de date.

2.1.3 Echipamente de achiziţie a datelor

Aceste echipamente constituie interfaţa dintre procesul monitorizat şi calculator

deoarece digitizează semnalele analogice furnizate de traductoare pentru a fi interpretate de calculator.

Specificaţiile obligatorii pentru definirea unui sistem de achiziţie de date sunt: - numărul de canale analogice şi digitale de intrare; - rata de eşantionare, corespunzătoare frecvenţei conversiei analog-digitale; o

rată de eşantionare mare permite achiziţia unui număr mai mare de date într-un interval de timp dat, oferind o reprezentare numerică mai fidelă a semnalului original;

- numărul de convertoare analog-digitale care asigură multiplexarea; - rezoluţia conversiei, adică numărul de biţi pe care convertorul analog-digital îl

utilizează pentru a reprezenta semnalul analogic; - domeniul de măsură, care reprezentă diferenţa dintre nivelul maxim şi nivelul

minim de tensiune cuantificată de convertorul analog-digital. 2.1.4 Programe Programele necesare funcţionării unui calculator se împart în trei mari categorii: - programe de sistem - controlează operaţiile efectuate de sistemul de calcul şi

asigură legătura dintre subsistemele acestuia, programele de aplicaţie şi cele utilitare; au rolul de a simplifica operaţiile de alocare a memoriei, afişare a caracterelor pe ecran şi la imprimantă, citire a caracterelor de la tastatură, accesul la informaţiile stocate pe discurile magnetice etc.;

- programe de aplicaţie - interacţionează direct cu utilizatorul, fiind specializate în executarea unor prelucrări specifice; în această categorie intră programele pentru achiziţia şi gestiunea bazelor de date, editoarele de texte, programele de tehnoredactare şi grafică etc.;

- programe utilitare - interacţionează direct cu utilizatorul, dar, spre deosebire de programele de aplicaţii, realizează prelucrări de uz general; ele susţin administrarea sistemului de calcul şi utilizarea programelor prin copierea

2 - 3

fişierelor, pregătirea discurilor magnetice pentru utilizare, crearea de copii pentru salvarea informaţiilor, testarea sistemului de calcul etc.; o categorie aparte de programe utilitare o constituie programele de "interfaţă", care îndeplinesc rolul de "interpret" între utilizator şi sistemul de operare.

Programele de achiziţie transformă sistemul format dintr-un calculator şi echipamentele de achiziţie într-un instrument complex de prelevare, stocare, analiză şi prezentare a datelor. Un sistem performant de achiziţie a datelor destinat măsurării, reglării sau testării este format din componente compatibile de calitate similară. Dacă acestea sunt grefate pe un sistem de calcul de uz general, interfaţarea lor cu operatorul este asigurată numai de programul de achiziţie, care integrează traductoarele, modulele de condiţionare a semnalului şi echipamentul de achiziţie, coordonând toate activităţile sistemului.

2.2 METODOLOGIA DE ACHIZIŢIE A DATELOR EXPERIMENTALE

Sistemele de măsurare automată, continuă sau intermitentă, constituie în prezent

instrumente obligatorii în procesele de dezvoltare a produselor sau proceselor industriale. În ultimii 20 de ani, sistemele de măsură au cunoscut o evoluţie structurală radicală, ajungând la o nouă arhitectură în cadrul căreia calculatorul are rolul principal.

2.2.1 Evoluţia sistemelor de măsură

În urmă cu peste două decenii, comunicaţiile seriale RS-232 şi GPIB au permis

calculatorului personal să devină o parte componentă a sistemelor de măsură. Prin conectarea echipamentelor de măsură la calculator s-au redus atât timpul de lucru, cât şi erorile de procesare specifice transferului manual al datelor introduse în calculator pentru analize ulterioare. Utilizarea calculatorului ca „manager” pentru componentele sistemelor de măsură a permis integrarea şi coordonarea simultană a mai multor instrumente de măsură. În acest scop, a fost necesară crearea unei interfeţe software numită „driver” destinată interogării şi recepţionării răspunsurilor de la instrumente. Driver-ele se instalau ca o parte a sistemului de operare, conform unor standarde precum API (Application Programming Interface – Interfaţa de Programare a Aplicaţiilor).

La jumătatea anilor ’80, progresele realizate în arhitectura sistemelor de calcul (respectiv a magistralelor de transmisie) au permis dezvoltarea echipamentelor de măsură modulare pe care utilizatorii le puteau instala într-un calculator personal.

Apariţia plăcilor de achiziţie modulare a eliminat necesitatea utilizării unui microprocesor specializat, a memoriei interne şi a programelor dedicate, stocate în instrumente de măsură independente. Avantajele oferite de plăcile de achiziţie au fost majore: dimensiunile şi costurile componentelor calculatoarelor s-au redus, iar performanţele sistemelor de măsură au crescut.

Aceste platforme flexibile şi ieftine solicitau însă de la programul de achiziţie mai multe operaţii decât trimiterea comenzilor şi primirea răspunsurilor. Interfeţele de programare a aplicaţiilor de nivel înalt au simplificat procesul de transfer rapid al datelor între placa de achiziţie şi memoria volatilă a calculatorului. Cu ajutorul algoritmilor de procesare a semnalelor şi a instrumentelor software, specialiştii au creat propriile rutine de analiză. Programele de interfaţă cu utilizatorul au fost realizate cu pictograme amplasate pe ecranul calculatorului sub formă de butoane şi cursoare specifice instrumentelor de măsură clasice. Astfel, dezvoltarea mediilor specializate de măsură a condus la dezvoltarea instrumentelor integrate de control şi achiziţie a datelor, analiză şi vizualizare a acestora.

2 - 4

Inovaţiile din domeniul arhitecturii magistralelor de transmisie (de ex.- PXI/Compact PCI) au permis în ultimii ani crearea unor sisteme specializate de măsură şi control. Spre deosebire de sistemele tradiţionale, acestea integrează o mare varietate de echipamente de măsură. La început au fost conectate la PC instrumentele de măsură independente; ulterior, s-au adăugat echipamentele de măsură analogice şi digitale, iar în prezent sunt incluse chiar şi echipamente de achiziţie a imaginilor pentru verificări vizuale şi controlere de acţionare. În plus, sistemele de măsură şi control integrate oferă posibilitatea conectării simple la echipamentele din familia automatelor programabile (PLC).

2.2.2 Integrarea echipamentelor de măsură

În prezent, instrumentele de măsură independente sunt optimizate pentru a

putea fi utilizate în sisteme de măsură integrate. Evoluţia rapidă a tehnicii de măsurare şi a echipamentelor specifice impune reducerea timpului necesar elaborării programelor aferente de testare. În acest scop, se utilizează limbaje de programare evoluate (Visual Basic, Visual C++ etc.). Programele specifice joacă un rol vital în dezvoltarea sistemelor de achiziţie a datelor şi control deoarece asigură programarea şi integrarea echipamentelor de măsură, precum şi configurarea locală şi distribuită; ele trebuie să fie modulare, să poată fi elaborate simplu şi modificate rapid la schimbarea cerinţelor sistemului.

Mediile de dezvoltare a aplicaţiilor (Application Development Environments – ADEs) integrează modulele executabile ale programelor, driverele echipamentelor, interfeţele programelor de aplicaţie (API) şi managerul de configurare.

Driverele echipamentelor trebuie să asigure flexibilitatea programării, o interfaţă API scalabilă şi consistentă, configurare şi operare de la distanţă şi integrarea cu algoritmii de conducere (Driver Engines and Algorithms = Motoare şi Algoritmi de Conducere).

2.2.3 Medii de dezvoltare a aplicaţiilor Mediile de dezvoltare a aplicaţiilor joacă un rol important în concepţia

programelor de măsurare şi automatizare deoarece permit proiectarea sistemului care preia datele furnizate de traductoare, controlează procesele, afişează informaţiile la utilizatorul final, asigură conectarea cu alte aplicaţii etc.

Alegerea unui mediu de dezvoltare a aplicaţiilor de măsură şi control depinde de capacitatea acestuia de gestionare şi procesare a datelor obţinute prin măsurări, astfel încât acestea să poată fi utilizate în rutinele de procesare adiţională.

Pentru a creşte la maximum productivitatea programării aplicaţiilor, mediile de dezvoltare trebuie să includă funcţii de analiză numerică şi algoritmi performanţi de procesare a semnalelor, specifici aplicaţiilor de măsurare, funcţii de reglare de tip PID sau fuzzy, rutine de reducere a zgomotului, de analiză spectrală, de filtrare digitală, de integrare şi derivare numerică, trasare şi netezire a curbelor etc.

Mediile de dezvoltare a aplicaţiilor trebuie să asigure: - conectivitatea cu alte instrumente software prin intermediul unor instrumente

software precum ActiveX şi DLL); - conectarea la o bază de date (SQL, MySQL, ORACLE, DB2, FOX PRO etc.); - conectarea la reţele de calculatoare prin intermediul tehnologiilor TCP/IP sau

UDP; - crearea rapoartelor partajate în formate XML, HTML etc. Tehnologiile moderne, precum Microsoft.NET, permit conectivitatea între sisteme

aflate la distanţă.

2 - 5

Un exemplu tipic de de rezolvare integrală a problemelor menţionate este furnizat de firma National Instruments (S.U.A.), creatoare a două medii de dezvoltare a aplicaţiilor - LabVIEW şi LabWindows/CVI.

2.3 PROGRAME DE MANAGEMENT AL SISTEMELOR DE MĂSURĂ ŞI AUTOMATIZARE

Programul de management al sistemului de măsură (System Management

Software) are un rol important în cadrul pachetului de programe de măsură şi automatizare (Measurement and Automation Software Framework).

Programul de management al încercărilor (Test Management Software) furnizează cadrul de lucru pentru întreg sistemul de măsură, asigurând interfaţa dintre sistemul de testare şi alte sisteme precum bazele de date, sistemele de fabricaţie şi cele de asigurarea calităţii. Sistemele de măsură colectează cantităţi mari de date, astfel că modul în care se face gestionarea acestora este deosebit de important pentru sistemele de măsură integrate. Prin incorporarea managementului datelor tehnice în sistem, acestea pot fi partajate eficient şi se pot lua decizii fundamentate pe criterii obiective.

Programul de gestiune a datelor (Data Management Frameworks) asigură aceste funcţii, furnizând sistemelor de măsură un mediu de lucru organizat, care permite stocarea datelor în numeroase tipuri de fişiere, manipularea acestora şi analiza interactivă cu ajutorul rutinelor bazate pe măsurări, generarea rapoartelor profesionale standardizate etc.

3-1

3. SISTEME SCADA

3.1. DEFINIREA SISTEMELOR SCADA SCADA este un sistem de calcul numeric destinat colectării şi analizei datelor în

timp real. Termenul corespunde denumirii engleze a sistemului: Supervisory Control and Data Acquisition. Sistemele SCADA sunt utilizate pentru monitorizarea şi controlul instalaţiilor sau echipamentelor în domenii precum telecomunicaţiile, managementul apei, energiei şi deşeurilor, extracţia, transportul şi prelucrarea petrolului şi gazelor naturale etc.

Un sistem SCADA tipic colectează informaţiile dintr-un proces, le transferă dispecerului, analizează evenimentele şi elaborează comenzi adecvate, afişând informaţiile într-un mod organizat şi intuitiv. De exemplu, un astfel de sistem identifică locul în care are loc o scurgere de gaz dintr-un gazoduct, stabileşte nivelul de gravitate al evenimentului şi comandă închiderea vanelor rapide aferente tronsonului de conductă implicat dacă scurgerea este critică.

Sistemele SCADA au fost utilizate pentru prima dată în anul 1960 şi pot îndeplini funcţii relativ simple, precum monitorizarea condiţiilor de mediu dintr-o clădire mică de birouri, sau extrem de complexe, precum monitorizarea tuturor activităţilor dintr-o centrală nucleară sau a funcţionării unui sistem urban de alimentare cu apă.

Sistemele SCADA utilizează instrumente informatice şi de teletransmisie complexe pentru a realiza următoarele funcţii:

- achiziţia semnalelor numerice sau analogice de la traductoarele şi senzorii aferenţi echipamentele controlate;

- analiza datelor, elaborarea şi transmiterea comenzilor către elementele de execuţie incorporate în echipamente;

- vizualizarea evenimentelor din proces (detectarea stărilor anormale şi incidentelor, tratarea alarmelor etc.) în diferite formate;

- executarea automată a secvenţelor de control predefinite; - simularea acţiunilor care pot fi realizate în condiţii specifice; - arhivarea ierarhizată a evenimentelor înregistrate; - vizualizarea evenimentelor după un criteriu de filtrare disponibil; - fundamentarea deciziilor operatorilor (sistem expert); - instrument de simulare în timp real pentru formarea personalului. Sistemele SCADA se caracterizează prin: - modularitate; arhitectura modulară a sistemelor SCADA permite utilizarea

unui număr mare de "module de interfaţă" (I/O), deci posibilitatea de a controla echipamente diverse;

- ergonomie; la cererea operatorului, datele pot fi afişate în diferite moduri: ferestre multiple, detalii, prin selectarea variabilelor după tip, vizualizarea stării unui anumit echipament etc.;

- structurarea informaţiei; necesitatea prelucrării unui mare număr de date impune utilizarea unor baze de date structurate, construite cu programe specializate;

- configurare flexibilă; procedeele automate de configurare, care elaborează instrumentele grafice cu tehnologia programării orientate pe obiecte, simplifică aplicarea unui sistem generic la orice tip de sistem supravegheat;

- mentenabilitate; funcţiile dedicate mentenaţei sistemelor oferă operatorilor instrumente pentru diagnosticare;

- formarea personalului prin simulare; metodele de simulare complexe îi pun pe operatori în situaţii reale (incidente, situaţii critice) constituind un suport eficient pentru formarea lor;

3-2

- posibilitatea dezvoltării continue; instrumentele oferite de mediile de dezvoltare a aplicaţiior permit clienţilor să introducă modificări în programele de configurare a instalaţiilor care trebuie controlate, prin adăugarea sau eliminarea secvenţelor de programe corespunzătoare echipamentelor care trebuie controlate şi modificarea automată a afişării.

3.2. EXEMPLE DE SISTEME SCADA Firma ADVANTECH din S.U.A. produce sisteme SCADA de uz general, realizate

din numeroase tipuri de module de comunicaţie şi I/O incluse în seria ADAM. Acestea sunt frecvent utilizate în aplicaţiile de monitorizare a calităţii apei şi aerului, terenurilor, barajelor, podurilor, traficului rutier etc. În domeniul energiei, firma ADVANTECH furnizează soluţii pentru managementul reţelelor de conducte şi de distribuţie a energiei electrice şi termice.

Firma ALLEN - BRADLEY, consacrată în acelaşi domeniu, oferă soluţii complete pentru realizarea sistemelor de achiziţie de date, supraveghere, comandă şi control al sistemelor distribuite prin intermediul liniilor de comunicaţie seriale care conectează posturile la o staţie centrală.

Pentru a elabora soluţia adecvată unei aplicaţii este necesar să se aleagă

următoarele componente ale sistemului: reţeaua de telemăsură, echipamentele de transmisie a datelor, staţia de bază (centrală), interfaţa pentru operator, posturile de comandă locale şi modulele de intrare/ieşire adecvate controlului şi supravegherii aplicaţiei însăşi.

1. Reţeaua de măsurare la distanţă (telemăsurare) constituie calea de

comunicare a sistemului SCADA. O aplicaţie poate avea mai multe reţele de măsurare la distanţă. În aplicaţiile foarte importante este necesar uneori să se prevadă un sistem de salvare sau o procedură de recuperare pentru reţeaua principală. În vederea realizării acestei reţele se va avea în vedere: alegerea topologiei, alegerea modului de transmisie, alegerea suportului de legătură, alegerea protocoalelor, stabilirea sarcinilor.

Topologia reprezintă organizarea geometrică a staţiilor şi legăturilor care constituie reţeaua. Aceasta poate fi de mai multe feluri:

- punct cu punct – există o linie de comunicaţie numai între două staţii, care permite ca o staţie să poată interoga şi comunica cu o altă staţie. Staţiile pot fi racordate prin cabluri, linii telefonice sau servicii electronice sau prin conexiuni temporare cum ar fi liniile automate sau transmisiile prin radio sau satelit.

- punct cu punct multiplă – este topologia principală a aplicaţiilor SCADA. În acest caz există linii de comunicaţie între trei sau mai multe staţii, una dintre ele fiind "arbitrul" comunicaţiei (staţia centrală), care controlează momentele în care celelalte staţii pot comunica. Staţiile pot fi racordate prin linii specializate sau servicii electronice, transmisii radio sau prin satelit etc.

- puncte multiple cu puncte multiple – linia de comunicaţie dintre trei sau mai multe staţii fără arbitru de comunicaţie (staţie centrală) în care orice staţie poate începe comunicaţia cu o alta.

2. Echipamentul de transmitere a datelor furnizează legătura dintre un suport

de transmisie şi staţiile centrală şi descentralizate (terminal de date). Echipamentul conţine atât modemurile telefonice şi radio cât şi echipamentul de transmisie herţiană şi prin satelit.

3-3

Modemul este un aparat care converteşte informaţia numerică provenită de la un automat programabil sau de la un calculator într-un semnal analogic compatibil cu suportul de transmisie utilizat (linie telefonică, unde radio, transmisie prin satelit). Semnalul este apoi transferat modemului destinatar care îl converteşte în informaţie numerică.

3. Staţia de bază (centrală) Într-un sistem SCADA, staţia de bază (centrală): - obţine datele analogice citind şi/sau primind periodic date direct de la staţiile

descentralizate sau prin intermediul unei staţii secundare; - permite o supraveghere şi un control coordonate de ansamblul sistemului prin

intermediul interfeţei sale de operare. Aplicaţiile complexe pot necesita de asemenea şi staţii secundare care: - primesc datele de la staţiile descentralizate într-o regiune; - suportă interfaţa de operare locală a regiunii; - suportă înregistrarea alarmelor şi evenimentelor; - transmit datele către staţiile descentralizate şi asistă comenzile de

supraveghere; - servesc de interfaţă cu o staţie centrală supervizoare mult mai importantă.

4. Staţii descentralizate O staţie descentralizată a unei aplicaţii SCADA are următoarele funcţii: - comandă intrările şi ieşirile echipamentelor procesului (elemente de execuţie,

instrumente de măsură, etc.); - supraveghează condiţiile echipamentelor procesului şi înregistrează alarmele; - raportează starea staţiei de bază şi execută comenzile primite de la ea. 3.3. PROGRAMUL GENESIS DE DEZVOLTARE A SISTEMELOR

SCADA

3.3.1 Caracteristicile programului Cu o bibliotecă de peste 250 de drivere, GENESIS for Windows permite

conectarea la aproape orice fel de echipament. Este realizat de firma ICONICS şi permite configurarea bazelor de date grafice orientate pe obiecte care nu necesită cunoştinţe de programare, permiţând construirea şi vizualizarea diagramelor procesului urmărit. Arhitectura programului este modulară de tip client/server, deschisă, ca şi a mediului de operare Windows.

GENESIS 32 Enterprise Edition este un pachet de programe de tip SCADA destinat automatizării sistemelor industriale. El a fost implementat în următoarele domenii:

- ape şi tratarea apelor uzate; - industria chimică şi petrochimică; - industria farmaceutică şi medicală; - transportul şi producţia produselor petroliere; - industria alimentară; - industria poligrafică; - transport; - industria textilă; - industria aeronautică; - industria prelucrării maselor plastice; - sisteme de securitate; - gestionarea consumurilor energetice;

3-4

industria minieră; - supravegherea pe arii geografice mari etc. GENESIS 32 este conceput modular, fiecare modul fiind specializat pentru

anumite funcţii. Modulele conţin tehnologii de tip VisualBasic for Applications, ActiveX, etc. care permit realizarea unei soluţii perfect adaptată aplicaţiei. Tehnologia OLE pentru controlul proceselor este cea mai comodă metodă pentru a conecta surse de date ca: aparate, baze de date, etc. cu aplicaţii client de supraveghere. Interfaţa dintre client şi server se bazează pe un mecanism standard de comunicare a datelor către orice aplicaţie client. Este echivalentul tehnologiei "plug-and-play" în aplicaţiile industriale.

GENESIS for Windows poate fi folosit ca un sistem SCADA integrat care poate fi utilizat în totalitate pentru o aplicaţie sau ca module pentru îmbunătăţirea performanţelor altor aplicaţii software. De exemplu, poate fi folosit modulul TrendWorX+, una dintre aplicaţiile cele mai puternice, pentru urmărirea şi colectarea datelor sau modulul AlarmWorX+ pentru managementul complet al alarmelor în manieră multimedia.

Cu GENESIS s-a realizat cea mai mare aplicaţie SCADA din lume, premiată de Bill Gates în 1998 – Dispecerizarea a 45000 km de conductă petrolieră şi a peste 400 de staţii de pompare de-a lungul ei. Sistemul alimentează 32 de rafinării şi monitorizează peste 900 de tancuri de depozitare în peste 100 staţii depozit. În plus, sistemul realizează şi funcţia de detecţie a scurgerilor.

Scalabilitatea şi modularitatea oferite de GENESIS permit realizarea oricărei aplicaţii de monitorizare.

3.3.2 Sistem integrat de management în domeniul apelor Sistemul integrat de management în domeniul apelor este un sistem

multicomplex, multinivel, larg distribuit, care permite integrarea diverselor sisteme locale de automatizare, dispecerizare şi monitorizare. Prin implementarea acestui sistem se asigură o arhitectură flexibilă de tip "open – systems" care permite schimbul de informaţii şi conducerea optimă a proceselor tehnologice (colectare, tratare, distribuţie) specifice proceselor din domeniul gestionării resurselor de apă.

Domenii de utilizare: - automatizarea şi dispecerizarea sistemelor hidrotehnice; - conducerea şi dispecerizarea sistemelor de aducţiune, transport şi distribuţie

a apei. Sistemul permite monitorizarea unei game largi de parametri: - hidraulici – presiuni, debite, nivele de apă în bazine, nivele de apă în

hidrofoare; - electrici – tensiuni, curenţi, cos ϕ, putere, energie; - diverşi – nivelul de ulei în lagăre de motor, temperatura în motoare, poziţia

vanelor, stările agregatelor (pauză, avarie, pornit/oprit), etc. Aceşti parametri sunt urmăriţi de echipamente locale de achiziţie de date şi

comandă. Informaţiile necesare pentru optimizarea şi dispecerizarea sistemului sunt transmise la echipamentul de pe nivelul ierarhic superior, urmând să primească de la acesta mărimile de comandă pentru procesul tehnologic pe care îl controlează.

Sistemul de management pentru apă are o structură ierarhizată. Nivelul local este format din automatizarea locală a instalaţiilor tehnologice şi a

echipamentelor distribuite pe zone largi. Aceste instalaţii şi echipamente constau din: - câmpuri de puţuri (pompe de extracţie de apă); - rezervoare, staţii de pompare; - staţii de epurare şi/sau tratare.

3-5

Automatizarea acestor echipamente şi instalaţii este făcută folosind controllere specializate sau calculatoare de proces echipate cu plăci de achiziţie de date şi software dedicat. La acest nivel sunt realizate funcţii de achiziţie de date în timp real, primirea comenzilor şi execuţia lor asupra echipamentelor şi dispozitivelor (vane de reglare, pompe, relee, convertizoare de frecvenţă, etc.), transmisia de date la nivelul ierarhic superior, afişarea locală pe ecrane a diferiţilor parametri, operarea de la tastatura locală.

Nivelul transmisiei de date – cuprinde echipamentele de transmisie a datelor la

distanţă: - modemuri, staţii radio; - echipamente concentratoare de date (calculatoare de proces specializate în

stocarea şi transmiterea datelor între echipamente de pe nivele ierarhice diferite);

- magistrale de comunicaţie. Pentru a fi folosite la nivelul dispecerului, datele primare (achiziţionate pe nivelul

1) sunt transmise fie prin staţii radio – în special între staţii de pompare şi dispecer, fie printr-un mediu fizic de transmisie de date: cabluri coaxiale, etc. Protocoalele de comunicaţie pot fi TCP/IP, RS 485 etc.

Nivelul de dispecerizare – cuprinde următoarele echipamente: - calculatoare (server şi staţii de lucru în cazul unei reţele); - software SCADA (GENESIS for Windows); - imprimante. La acest nivel se realizează dispecerizarea şi monitorizarea întregului sistem.

Calculatoarele sunt interconectate într-o reţea locală (LAN Ethernet, TCP/IP etc.) care permite partajarea informaţiilor între diferiţi operatori, administrarea eficientă a datelor şi luarea deciziilor privind încărcarea sistemului şi gestionarea optimă a resurselor. Tot pe acest nivel informaţiile sunt gestionate de către programul GENESIS. Funcţiile principale realizate la acest nivel sunt:

- afişarea schemelor sinoptice (fluxul tehnologic complet); - afişarea evenimentelor şi alarmelor; - prelucrarea informaţiilor în vederea optimizării funcţionării sistemelor

componente şi a sistemului în ansamblu, conform unor algoritmi de optimizare şi reglare implementaţi;

- afişarea mărimilor măsurate sau calculate; - înregistrarea periodică a mărimilor şi redarea lor ulterioară în diverse forme

(grafice, tabele, fişiere); - contorizarea orelor de funcţionare ale diferitelor echipamente; - realizarea de rapoarte tipărite la imprimantă, privind stările curente şi istoricul

evenimentelor; - elaborarea unor strategii de funcţionare; - management asistat.

3-6

3.4. SISTEME DE CONDUCERE NUMERICĂ A PROCESELOR 3.4.1 Evoluţia conceptului de conducere numerică a proceselor

Din punctul de vedere al teoriei sistemelor, procesele tehnologice moderne sunt

sisteme automate numerice. Conducerea „on-line” (în timp real) a pătruns în cele mai variate domenii de activitate prin implementarea teoriei sistemelor adaptive şi a sistemelor expert. Datorită programelor dedicate de conducere numerică a proceselor, acestea devin flexibile, extensibile şi adaptive.

Primele aplicaţii ale calculatorului numeric în domeniul sistemelor industriale au

fost de tip conducere off-line. Calculatorul de uz general solicita condiţii de funcţionare extrem de pretenţioase (mediu climatizat şi lipsit de praf) şi prezenta marele dezavantaj al incompatibilităţii dintre tipul şi forma datelor pe care le accepta (alfa-numerice) şi cele oferite de procesul condus (semnale electrice analogice). Această incompatibilitate a impus preluarea datelor din proces de către operator, trecerea lor pe un suport adecvat calculatorului, prelucrarea datelor de către acesta şi editarea rezultatelor prin imprimare pe hârtie pentru a servi operatorului ca ghid de comandă a elementelor de reglare pe care le avea la dispoziţie. Modul de conducere off-line excludea orice legătură între calculator şi procesul condus.

Apariţia sistemelor de interfaţă cu procesele a deschis perspective largi utilizării

calculatoarelor în conducerea on-line a acestora. Sistemul de interfaţă realizează adaptarea caracteristicilor informaţiilor din proces la cele ale informaţiilor care pot fi introduse în calculator precum şi a caracteristicilor informaţiilor generate de calculator la cele ale comenzilor acceptate de proces. Astfel, s-a trecut la o nouă etapă în care calculatorul este mult mai aproape de proces, având şi posibilitatea de a funcţiona sigur în condiţii industriale.

O manieră hibridă de implicare a unui calculator de uz general în conducerea

unui proces complex este numită ghid operator şi presupune numai achiziţia datelor relevante din procesul condus, prelucrarea acestora în conformitate cu strategia stabilită prin algoritmul de conducere şi elaborarea unor indicaţii necesare operatorului pentru a conduce procesul în scopul realizării unui criteriu de performanţă prestabilit.

Un asemenea mod de conducere presupune o echipare adecvată a procesului cu mijloace de automatizare convenţională (traductoare, regulatoare locale etc.). Cu toate acestea, utilizarea unui echipament complex de calcul numai pentru a orienta operatorul în luarea deciziilor pe care tot el le implementează nu se justifică din punct de vedere economic decât în cazul sistemelor supuse unui mare număr de restricţii şi perturbaţii eterogene. Un exemplu tipic de astfel de sistem îl oferă cascadele de centrale hidroelectrice.

Un pas înainte spre integrarea deplină a calculatorului în conducerea proceselor

îl constituie conducerea prin fixarea mărimilor de referinţă. În acest caz, calculatorul furnizează valorile mărimilor de referinţă ale regulatoarelor care conduc diferite subsisteme ale procesului. Mărimile de intrare în calculator sunt valorile parametrilor reglaţi precum şi limitele admise pentru unii parametri asociaţi acestora. Calculatorul primeşte şi semnale de tip numeric care furnizează informaţii asupra stării diverselor elemente componente ale procesului, informaţii de tipul pornit - oprit, normal - avarie, în funcţiune - în rezervă etc. În afara referinţelor regulatoarelor diferitelor bucle, calculatorul comandă şi pornirea sau oprirea unor echipamente ale procesului tehnologic condus. Activitatea pe care o desfăşoară calculatorul este implementată într-

3-7

un pachet de programe care include toţi algoritmii necesari aplicării strategiei de conducere.

Această metodă de conducere asigură o eficienţă economică ridicată deoarece valoarea investiţiei necesare pentru introducerea conducerii numerice este redusă în raport cu valoarea întregului sistem de automatizare a procesului. Un proces echipat corect cu aparatură de automatizare convenţională poate fi modelat fidel, astfel că programele necesare conducerii pot asigura realizarea indicelui de performanţă ales drept criteriu de conducere.

Eliminând aparatura de automatizare convenţională şi introducând în sistem un

calculator industrial se poate realiza conducerea numerică directă în cadrul căreia calculatorul comandă elementele de execuţie prin interfeţe adecvate. Toate funcţiile de reglare specifice procesului sunt preluate de calculator într-un mod unitar. Astfel, cantitatea de echipamente de automatizare şi preţul acestora se micşorează semnificativ, simultan cu ameliorarea performanţelor statice şi dinamice, corespunzătoare algoritmilor eficienţi şi preciziei de calcul ridicate.

Conducerea numerică a proceselor complexe, care includ un mare număr de bucle de reglare, se face cu reţele distribuite şi ierarhizate de calculatoare industriale.

Conducerea optimală reprezintă de regulă un caz particular al conducerii prin

fixarea mărimilor de referinţă, deoarece determinarea valorii referinţelor se face în urma extremizării unui indice de performanţă. Conducerea optimală este adecvată proceselor continue, cu un număr mare de variabile interdependente, a căror deviere de la valorile optime influenţează calitatea produselor şi performanţele economice.

Conducerea adaptivă reprezintă o formă particulară a conducerii numerice

directe, fiind utilizată în cazul proceselor ale căror parametri tehnologici variază aleator, impunând reacordarea periodică a regulatoarelor; în anumite cazuri reacordarea nu poate rezolva complet problema menţinerii performanţelor la nivelul impus, fiind necesară şi o adaptare structurală.

3.4.2 Structura sistemelor de conducere numerică a proceselor Abordarea problemelor legate de conducerea proceselor industriale se face

pornind de la caracteristicile acestora: - procesele industriale sunt complexe, fiind caracterizate de un număr mare de

parametri interdependenţi care trebuie controlaţi simultan; - comanda oricărui proces industrial se face în timp real, prin intermediul unei

interfeţe industriale numerice sau hibride; - activitatea de comandă şi control trebuie să fie permanentă, indiferent dacă

procesul condus este continuu sau discret; - rolul operatorului uman în conducerea unui proces industrial depinde de

gradul de automatizare al acestuia. Problema conducerii proceselor complexe trebuie abordată ierarhizat, prin

distribuirea funcţională şi spaţială a funcţiilor de conducere. O structură ierarhizată de conducere se caracterizează prin:

- dispunerea verticală a subsistemelor componente; - prioritatea de acţiune a nivelurilor superioare; - dependenţa bunei funcţionări a nivelurilor superioare de performanţa

nivelurilor inferioare.

3-8

Pentru realizarea unei astfel de structuri este necesară: - descompunerea sistemului condus şi a celui de conducere în subsisteme a

căror analiză, sinteză şi implementare sunt simple; - implementarea unui algoritm de conducere optimal în scopul satisfacerii

obiectivelor globale impuse prin tema de proiectare. Conducerea proceselor industriale moderne este integrată în sisteme

informatice, care au atât rolul de conducere propriu-zisă a proceselor tehnologice cât şi de management al tuturor resurselor.

În centrul unui sistem informatic se află un calculator industrial, care cuprinde module de intrare, module de prelucrare şi module de ieşire definite structural şi parametric în funcţie de obiectivele sistemului. Intrările sunt mărimile de referinţă şi mărimile de stare ale procesului furnizate de traductoare şi senzori. Ieşirile sunt semnalele de comandă ale procesului şi semnalele care asigură informarea sintetică ierarhică a operatorilor. Aceste funcţii sunt asigurate de un ansamblu omogen de proceduri automate.

3.4.3 Structura calculatoarelor industriale Conducerea numerică a proceselor industriale a impus modificarea structurii

calculatoarelor de uz general. Un calculator industrial sau de proces (Industrial Process Computer - IPC) poate fi privit ca fiind o entitate digitală formată dintr-un echipament de calcul şi un sistem de interfeţe de intrare şi de ieşire. Spre deosebire de calculatorul universal, calculatorul de proces are o structură modulară. Fiecare modul realizează o anumită funcţie: culegerea şi conversia informaţiei de intrare, stocarea informaţiei, prelucrarea acesteia, elaborarea deciziilor etc.

Calculatorul universal poate funcţiona în timp real, în timp accelerat sau în timp "dilatat" pe când calculatorul de proces trebuie să funcţioneze numai în timp real. Funcţionarea în timp real impune sincronizarea prelucrării electronice a informaţiilor cu preluarea informaţiilor de intrare şi, implicit, cu dinamica procesului industrial. Informaţia achiziţionată prin sistemul de interfeţe trebuie să fie prelucrată şi memorată într-un interval de timp minim, astfel încât rezultatul calculului să fie obţinut în timp util transmiterii mărimii de comandă la procesul condus. Calculatorul de proces trebuie să trateze toate solicitările de rezolvare a problemelor de conducere şi să determine succesiunea optimă a executării comenzilor în intervalul de timp de eşantionare.

Calculatorul de proces rezolvă probleme de supraveghere şi de comandă care rămân practic neschimbate pe durate de timp relativ lungi de exploatare a instalaţiei sau de desfăşurare a procesului.

Calculatorul de proces trebuie să funcţioneze neîntrerupt o perioadă mare de timp, deci trebuie să aibă o fiabilitate şi o insensibilitate la perturbaţii ridicată, deoarece orice defecţiune sau întrerupere în funcţionare poate produce o avarie în instalaţie.

Configuraţia calculatorului de proces depinde de particularităţile aplicaţiei. Există

două clase de aplicaţii: - informaţionale, de achiziţie şi prelucrare a informaţiei; calculatorul de proces

asigură culegerea datelor de la traductoarele din proces, filtrarea semnalelor pentru identificarea informaţiei utile, compararea mărimii semnalului real cu valoarea admisă, prelucrarea informaţiei în vederea diagnosticării şi prognozării stării instalaţiei industriale. Calculatorul de proces trebuie să semnalizeze înscrierea valorilor parametrilor procesului în limite admisibile sau situaţiile contrare;

3-9

- de conducere; calculatorul de proces asigură, pe lângă funcţia de achiziţie şi prelucrare a datelor specifică aplicaţiilor informaţionale şi conducerea procesului, prin pornirea şi oprirea echipamentelor, optimizarea funcţionării instalaţiei după un criteriu impus de programator, identificarea proceselor conduse în cazul variaţiei parametrilor lor, schimbul de informaţii cu echipamentele de calcul situate la nivelurile superioare ale sistemului ierarhic de conducere etc.; calculatoarele din această categorie au o structură mai complexă decât cele specifice aplicaţiilor informaţionale.

3.4.4 Implementarea calculatoarelor industriale Conexiunea dintre un proces şi calculatorul industrial aferent se realizează astfel: - procesul este identificat cu ajutorul unor senzori sau traductoare adecvate,

care generează semnale proporţionale cu mărimile fizice semnificative; semnalele sunt transmise unui sistem de interfaţă de intrare (SII) care realizează eşantionarea, multiplexarea şi conversia analog/digitală (A/D) cu o precizie şi o frecvenţă adecvate vitezei de variaţie a mărimilor măsurate, pentru a putea fi prelucrată eficient de unitatea centrală (UC);

- semnalele de comandă elaborate de unitatea centrală conform algoritmului de conducere adoptat sunt transformate de interfaţa de ieşire (SIO) în semnale electrice adecvate şi transmise elementului de execuţie, care va acţiona în sensul necesar asupra procesului condus.

Schimbul de informaţii între sistemul de conducere şi proces

Precizia şi stabilitatea impuse sistemelor de reglare automată industriale condiţionează esenţial structura, calitatea şi costul echipamentelor de conducere numerică.

4-1

4. NOŢIUNI DE TELEDETECŢIE 4.1. Istoricul teledetecţiei

Teledetecţia a fost iniţiată prin fotografierea aeriană, al cărei precursor a fost

fotograful francez Félix Tournachon. În anul 1855 acesta a realizat primele fotografii deasupra Parisului, cu ajutorul unui balon. Fotograful a înţeles importanţa experienţei sale, depunând un brevet "pentru un nou sistem de fotografie aerostatică" care permitea ridicarea planurilor topografice şi cadastrale.

La începutul secolului XX avionul a devenit o platformă de observare de mare inters civil şi militar. Observarea fotografică s-a dezvoltat în cursul operaţiilor din Primul Război Mondial, primele sale utilizări civile vizând arheologia şi prospecţiunile petroliere. Al Doilea Război Mondial a accelerat progresele teledetecţiei, mai ales în domeniul altitudinilor mari şi a noilor metode de detecţie în domeniul infraroşu şi al radarului. Ultimul a fost dezvoltat mai ales în Marea Britanie, pentru predicţia bombardamentelor nocturne. Unele dintre aceste progrese au fost valorificate în activităţi civile precum identificarea vegetaţiei şi a bolilor care o afectează prin fotografiere în infraroşu.

În prezent, avioane special amenajate ca studiouri zburătoare, echipate cu sisteme de camere de luat vederi şi alte instrumente de investigare, efectuează în întreaga lume misiuni pentru cartografiere, studiul vegetaţiei, urbanism, monitorizarea poluării, prospecţiuni petroliere şi arheologice etc.

Fotografia aeriană furnizează documente de calitate excelentă, care acoperă o suprafaţă mică de sol, cu o rezoluţie de numai câţiva decimetri, fiind utilizată în misiuni punctuale, limitate în timp şi spaţiu. Era spaţială a revoluţionat metodele teledetecţiei, în contextul exploziei tehnologiei informatice, care permite prelucrarea unor cantităţi considerabile de date achiziţionate cu ajutorul sateliţilor.

Teledetecţia spaţială a fost dezvoltată la început în scopuri militare, sateliţii artificiali permiţând achiziţia informaţiilor de interes strategic referitoare la state inaccesibile fără o autorizaţie prealabilă de survolare aeriană. Zborurile la bordul primelor rachete sovietice (Vostok şi Voskhod) sau americane (Mercury şi Gemini) au demonstrat întregii lumi avantajele observării Pământului din spaţiu:

- acoperirea largă şi omogenă a domeniilor spaţiale; - caracterul sinoptic, care permite elaborarea unor documente ce nu pot fi obţinute

din fotografiile aeriene, chiar prin asamblare în mozaic. Primele imagini realizate din spaţiu au furnizat date noi şi în domeniile

meteorologiei, geologiei, oceanografiei şi cartografiei. Lansarea primului satelit civil american în 1972 a inaugurat programul ERTS (Earth Resources Technology Satellite, numit apoi Landsat) pentru scopuri civile, în beneficiul întregii umanităţi. Odată cu lansarea satelitului francez SPOT, în 1986, tehnologia spaţială de interes civil a evoluat exponenţial. În prezent, numeroşi sateliţi civili de teledetecţie americani, francezi, europeni, japonezi, chinezi şi indieni furnizează în permanenţă imagini ale planetei noastre. Sateliţii geostaţionari, amplasaţi la altitudini înalte, sau cei defilanţi la altitudini mai joase, constituie observatoare perfect adaptate supravegherii globale şi sistematice a Pământului.

4.2. Noţiuni generale

4.2.1. Definirea teledetecţiei Teledetecţia (în limba engleză – remote sensing) reprezintă ansamblul tehnicilor

de studiu a suprafeţei Pământului sau al atmosferei prin intermediul undelor

4-2

electromagnetice emise, reflectate sau difuzate de corpurile observate. Măsurările sunt efectuate de la distanţă, fără contact direct între instrumentul de măsură şi obiectul detectat. În majoritatea cazurilor, teledetecţia implică o interacţiune între energia incidentă şi obiectivele vizate.

Un proces de teledetecţie prin intermediul sistemelor imagistice include şapte componente:

1. Sursa de energie sau de iluminare (A) – la baza oricărui proces de teledetecţie se găseşte o sursă de energie pentru iluminarea obiectivului.

2. Radiaţie şi atmosferă (B) – pe traseul dintre sursa de energie şi obiectiv, radiaţia interacţionează cu atmosfera; o altă interacţiune se produce pe traseul dintre obiectiv şi senzor.

3. Interacţiunea cu obiectivul (C) – odată ajunsă la obiectiv, energia interacţionează cu suprafaţa acestuia; natura acestei interacţiuni depinde de caracteristicile radiaţiei şi proprietăţile suprafeţei.

4. Înregistrarea energiei de către senzor (D) – energia emisă sau difuzată de obiectiv trebuie să fie captată de un senzor care nu este în contact cu obiectivul, pentru a fi memorată.

5. Transmisia, recepţia şi prelucrarea (E) – energia recepţionată de senzor este transmisă prin sisteme electronice la o staţie de recepţie care transformă informaţia în imagini (numerice sau fotografice).

6. Interpretarea şi analiza (F) – pentru extragerea informaţiei referitoare la obiectiv este necesară prelucrarea (interpretarea) vizuală şi/sau numerică a imaginii.

7. Aplicaţia (G) – ultima etapă a procesului constă în utilizarea informaţiei extrase din imagine pentru a evalua obiectivul, în scopul identificării unor noi caracteristici ale acestuia, sau pentru a rezolva probleme specifice. 4.2.2. Spectrul electromagnetic Pentru iluminarea obiectivului este necesară o sursă de energie sub formă de

radiaţie electromagnetică, cu excepţia cazului în care obiectivul produce el însuşi această energie. Radiaţia electromagnetică are două caracteristici invers proporţionale: lungimea de undă şi frecvenţa.

Spectrul electromagnetic se extinde de la lungimi de undă mici (din care fac parte razele gamma şi razele X) până la lungimi mari de undă (undele radio). Teledetecţia utilizează mai multe zone ale spectrului electromagnetic.

Cele mai mici lungimi de undă utilizate pentru teledetecţie se situează în domeniul ultraviolet. Anumite materiale ale suprafeţei terestre devin fluorescente sau emit lumină vizibilă atunci când sunt iluminate cu o radiaţie ultravioletă.

Lumina pe care o pot sesiza ochii noştri se găseşte în "spectrul vizibil". O mare parte a radiaţiei electromagnetice care ne înconjoară este invizibilă, dar poate fi sesizată cu dispozitive de teledetecţie. Lungimile de undă vizibile sunt cuprinse între 0,4 µm şi 0,7 µm. Culoarea cu cea mai mare lungime de undă este roşul, violetul situându-se la cealaltă limită. Lungimile de undă ale spectrului vizibil pe care le percepem drept culori comune sunt: violet, albastru, verde, galben, portocaliu şi roşu.

Domeniul infraroşu (IR) se întinde de la 0,7 µm la 100 µm - un interval de 100 de ori mai larg decât spectrul vizibil. Acest domeniu se împarte în două categorii: IR reflectat şi IR emis, sau termic. Radiaţia situată în domeniul IR reflectat este utilizată în teledetecţie în acelaşi mod ca şi radiaţia vizibilă. Acest domeniu este cuprins între 0,7µm şi 3 µm. Domeniul IR termic este foarte diferit de spectrul vizibil şi de domeniul IR reflectat. Radiaţia emisă sub formă de căldură de suprafaţa Pământului se întinde de la 3µm la 100 µm.

4-3

Lungimile de undă cele mai scurte au proprietăţi asemănătoare celor din domeniul infraroşu termic în timp ce lungimile de undă cele mai mari se aseamănă cu undele radio.

4.2.3. Interacţiunea cu atmosfera Înainte de a atinge suprafaţa Pământului, radiaţia utilizată pentru teledetecţie

trebuie să traverseze un strat atmosferic de o anumită grosime. Particulele solide şi gazele din atmosferă pot devia sau atenua raza incidentă prin fenomene de difuzie şi absorbţie.

Difuzia se produce în cursul interacţiunii dintre radiaţia incidentă şi suspensiile sau moleculele mari de gaz prezente în atmosferă. Particulele deviază radiaţia de la traiectoria sa iniţială. Gradul de difuzie depinde de factori precum lungimea de undă, densitatea particulelor şi grosimea atmosferei pe care trebuie să o parcurgă radiaţia.

Absorbţia apare atunci când moleculele mari din atmosferă (ozon, dioxid de carbon, vapori de apă) absorb energia radiaţiilor cu diferite lungimi de undă.

Ozonul absoarbe razele ultraviolete care sunt nocive pentru toate fiinţele. Fără acest strat protector în atmosferă, pielea ar fi arsă prin expunere la Soare.

Dioxidul de carbon este un gaz care contribuie la efectul de seră deoarece absoarbe o cantitate mare de radiaţii în porţiunea „infraroşu termic” a spectrului şi înmagazinează căldura din atmosferă.

Vaporii de apă din atmosferă absorb o bună parte din radiaţia infraroşie cu lungimi de undă mari (între 22 µm şi 100 µm). Prezenţa apei în partea inferioară a atmosferei variază mult de la un loc la altul şi de la un moment al anului la altul. De exemplu, o masă de aer aflată deasupra deşertului conţine foarte puţini vapori de apă care pot absorbi energie, în timp ce o masă de aer aflată deasupra tropicelor conţine o foarte mare cantitate de vapori de apă.

Gazele şi particulele în suspensie absorb energia electromagnetică în regiuni specifice ale spectrului, influenţând alegerea lungimilor de undă utilizate în teledetecţie. Regiunile spectrului care nu sunt influenţate în mare măsură de absorbţia atmosferică, fiind utile pentru teledetecţie, sunt numite ferestre atmosferice. Comparând caracteristicile celor mai importante surse de energie naturale (Soarele şi Pământul) cu ferestrele atmosferice disponibile, pot fi identificate lungimile de undă optime pentru teledetecţie.

4.2.4. Interacţiunile radiaţie - obiectiv Radiaţia care nu este absorbită sau difuzată în atmosferă poate interacţiona cu

suprafaţa Pământului. Atunci când energia atinge ţinta, suprafaţa acesteia poate absorbi energia (A), o poate transmite (T) sau o poate reflecta (R). Energia incidentă totală va interacţiona cu suprafaţa conform unuia dintre cele trei moduri sau unei combinaţii a acestora. Proporţia fiecărei interacţiuni depinde atât de lungimea de undă a energiei, cât şi de natura şi particularităţile suprafeţei.

În procesul de teledetecţie se măsoară radiaţia reflectată de un obiectiv. Reflexia se poate produce compact sau uniform în toate direcţiile. Majoritatea obiectelor suprafeţei terestre se situează între aceste două extreme.

Exemple: Frunzele - Clorofila absoarbe puternic radiaţiile roşii şi albastre, dar le reflectă pe

cele verzi. Din acest motiv, vara frunzele par verzi în timp ce toamna, când au mai puţină clorofilă, par galbene sau roşii. În practică se utilizează domeniul infraroşu pentru a determina starea sănătăţii vegetaţiei.

Apa - Absoarbe mai ales radiaţiile din domeniul vizibil şi infraroşu apropiat. Astfel, apa apare în general albastră sau verde-albastră deoarece ea reflectă mai ales lungimile mici de undă. Atunci când straturile superioare de apă conţin sedimente în

4-4

suspensie, transmisia se reduce, reflexia creşte şi apa pare mai strălucitoare. Culoarea apei se va deplasa către lungimile de undă mai mari. Clorofila din alge absoarbe mai mult albastru şi reflectă mai mult verde, astfel că apa pare mai verde atunci când conţine alge. Starea suprafeţei apei poate ridica probleme la interpretarea imaginilor din cauza reflexiei şi a altor influenţe asupra culorii şi strălucirii.

4.2.5. Detecţia pasivă şi activă Soarele reprezintă o sursă de energie pentru teledetecţie. Radiaţia sa este fie

reflectată de obiectiv (porţiunea vizibilă), fie absorbită şi retransmisă (infraroşu termic). Dispozitivele de teledetecţie care măsoară energia reflectată sunt bazate pe senzori pasivi. Aceştia percep numai energia disponibilă în mod natural atunci când Soarele luminează Pământul. Radiaţia infraroşie degajată în mod natural poate fi percepută de senzorii pasivi atât ziua cât şi noaptea.

Un senzor activ îşi produce propria energie pentru a ilumina obiectivul: el degajă o radiaţie electromagnetică care este dirijată către ţintă. Radiaţia reflectată de aceasta este percepută şi măsurată de senzor. Senzorii activi pot lucra în orice moment al zilei sau al unui anotimp.

4.2.6. Caracteristicile imaginilor Energia electromagnetică poate fi percepută în mod fotografic sau electronic. În teledetecţie este important să se facă distincţie între termenii "imagine" şi

"fotografie". O imagine este o reprezentare grafică, oricare ar fi lungimea de undă sau dispozitivul de teledetecţie utilizat pentru a capta şi înregistra energia electromagnetică. O fotografie este o imagine captată şi înregistrată pe o peliculă fotografică. Fotografiile înregistrează de obicei lungimi de undă cuprinse între 0,3 µm şi 0,9 µm. Orice fotografie este o imagine, dar imaginile nu sunt întotdeauna fotografii.

O fotografie poate fi prezentată în format numeric divizând imaginea în mici porţiuni de dimensiuni şi forme egale, numite pixeli. Luminozitatea fiecărui pixel este reprezentată printr-o valoare numerică. Astfel, imaginea constituie o reprezentare numerică a fotografiei originale. Fiecărui pixel îi este asignată o valoare numerică care reprezintă nivelul de luminozitate. Senzorii înregistrează electronic energia în format numeric. Aceste două moduri de reprezentare şi afişare a datelor obţinute prin metode fotografice sau numerice sunt interschimbabile deoarece reprezintă aceeaşi informaţie, dar fiecare conversie poate introduce o reducere a preciziei de reprezentare.

4.3. Platforme şi senzori 4.3.1. Prezentare generală Pentru a înregistra corect energia reflectată sau emisă de o suprafaţă sau de un

obiectiv, se instalează un senzor pe o platformă aflată la anumită distanţă de suprafaţa sau de obiectivul observat. Platformele pot fi amplasate în apropierea suprafeţei terestre, într-un avion sau un balon, sau în exteriorul atmosferei terestre, pe un vehicul spaţial sau pe un satelit.

Senzorii amplasaţi la sol sunt utilizaţi frecvent pentru înregistrarea informaţiilor detaliate culese de pe o suprafaţă. Informaţiile sunt apoi comparate cu cele colectate cu ajutorul unui avion sau al unui satelit. În anumite cazuri, senzorii amplasaţi la sol sunt utilizaţi pentru caracterizarea complementară a obiectelor observate de alţi senzori, în scopul măririi rezoluţiei imaginilor. Aceşti senzori sunt amplasaţi frecvent pe scări, eşafodaje, clădiri înalte, macarale etc.

Platformele aeropurtate sunt situate în principal pe avioane cu aripi fixe, uneori fiind utilizate şi elicoptere. Utilizarea avioanelor este frecventă deoarece simplifică

4-5

achiziţia datelor sau a imaginilor detaliate ale suprafeţei Pământului, exact în locul şi în momentul dorit.

În spaţiu, teledetecţia este efectuată cu ajutorul navetelor spaţiale sau (mai frecvent) al sateliţilor. Sateliţii artificiali ai Pământului sunt platforme spaţiale amplasate pe orbite ce permit o acoperire repetitivă şi continuă a suprafeţei Pământului, fiind utilizate pentru teledetecţie, comunicaţii şi telemetrie (poziţionare şi navigaţie).

4.3.2. Rezoluţia spaţială Pentru anumite sisteme de teledetecţie, distanţa dintre obiectiv şi platformă joacă

un rol important deoarece determină mărimea regiunii observate şi gradul de detaliere ce poate fi obţinut. Un senzor amplasat pe o platformă depărtată de obiectiv poate observa o regiune întinsă, dar nu poate furniza întotdeauna detalii, aceasta fiind sursa diferenţelor dintre imaginile satelitare şi fotografiile aeriene.

Detaliul care poate fi observat pe o imagine depinde de rezoluţia spaţială a senzorului utilizat. Aceasta corespunde dimensiunii caracteristice a celui mai mic element care poate fi detectat. Imaginile obţinute prin teledetecţie sunt compuse dintr-o matrice de elemente numite pixeli. Pixelul este cel mai mic element al unei imagini. Este deosebit de important să se facă distincţia dintre spaţiul pixelilor şi rezoluţia spaţială.

4.3.3. Rezoluţia temporală Unul dintre marile avantaje ale teledetecţiei satelitare este acumularea periodică

a informaţiilor din aceeaşi regiune a Pământului. Caracteristicile spectrale ale regiunii observate se pot schimba în timp, iar compararea imaginilor multitemporale permite detectarea acestor schimbări. De exemplu, în timpul perioadei de creştere a vegetaţiei, numeroase specii se transformă continuu iar capacitatea unui observator de a detecta aceste schimbări depinde de frecvenţa de colectare a datelor. Acumulând periodic şi în mod continuu aceste date, este posibil să se urmărească schimbările care survin pe suprafaţa Pământului, fie în mod natural (de ex. - dezvoltarea vegetaţiei sau evoluţia unei inundaţii), fie datorate activităţii umane (de ex. - dezvoltarea mediilor urbane sau despăduririle).

Factorul timp este important în teledetecţie deoarece: a) acoperirea noroasă poate fi persistentă (de ex. - în regiunile subtropicale),

limitând intervalele de timp în care este posibilă observarea suprafeţei; b) se doreşte supravegherea fenomenelor de scurtă durată (inundaţii, deversări

de hidrocarburi etc.); c) sunt necesare imagini multitemporale (de ex., pentru a studia extinderea de la

un an la altul a unei boli care atacă pădurile); d) schimbările temporale în apariţia unei caracteristici pot fi utilizate pentru

diferenţierea acesteia de o caracteristică similară (de ex. - pentru a face diferenţa dintre culturile de grâu şi cele de porumb).

4.3.4. Fotografia aeriană Fotografiile aeriene constituie cel mai simplu şi mai vechi sistem de teledetecţie

utilizat pentru observarea suprafeţei Pământului. Aparatele fotografice înregistrează aproape instantaneu o imagine a unei regiuni. Aceste aparate sunt senzori optici pasivi care utilizează un sistem de lentile pentru a forma o imagine bine definită în planul focal.

Aparatele fotografice pot fi instalate pe mai multe tipuri de platforme (terestre, aeriene sau spaţiale). De pe avioane pot fi făcute fotografii foarte detaliate. Suprafaţa acoperită de o fotografie depinde de diferiţi factori precum distanţa focală a lentilei, altitudinea platformei şi dimensiunile peliculei.

4-6

Rezoluţia spaţială este o funcţie complexă dependentă de mai mulţi factori care se schimbă pentru fiecare imagine. Fotografiile aeriene pot avea o rezoluţie spaţială de cel puţin 50 cm.

4.3.5. Baleiajul multispectral Spre deosebire de senzorii fotografici, o serie de senzori electronici

achiziţionează datele utilizând un sistem de scanare cu baleiaj. Sistemul utilizează un câmp de vedere instantanee (CVI) îngust, care baleiază suprafaţa astfel încât să producă o imagine bidimensională a acesteia. Sistemele cu baleiaj pot fi utilizate pe platforme aeriene sau spaţiale. Un sistem cu baleiaj care utilizează mai multe lungimi de undă este numit scanner multispectral (MSS).

MSS permit transmisia datelor către o staţie de recepţie terestră şi prelucrarea in timp real a acestora cu ajutorul calculatoarelor, în mod automat.

4.3.6. Distorsiunea geometrică a imaginilor Toate imaginile obţinute prin teledetecţie prezintă una sau mai multe forme de

distorsiune geometrică, indiferent de modul în care au fost obţinute (scanner multispectral la bordul unui satelit, sistem fotografic la bordul unui avion sau de pe orice altă platformă). În teledetecţie această problemă este inerentă deoarece se încearcă să se reprezinte date tridimensionale referitoare la suprafaţa Pământului prin imagini bidimensionale. Formele de distorsiune geometrică care pot afecta o imagine depind de modul în care au fost achiziţionate datele.

Distorsiunile geometrice majore sunt determinate de evoluţia platformei în timpul preluării datelor, incluzând variaţiile de viteză, altitudine, orientarea unghiulară în raport cu solul etc. Aceste efecte sunt mai pronunţate la platformele aeriene decât la cele platforme spaţiale, deoarece traiectoria ultimelor este relativ stabilă.

Erorile introduse prin distorsiuni pot fi reduse pe diverse căi, dar trebuie să fie luate în considerare întotdeauna înainte de extragerea informaţiilor.

4.3.7. Recepţia, transmisia şi prelucrarea datelor Datele achiziţionate de un senzor aeropurtat pot fi colectate atunci când avionul

se întoarce la sol. Ele pot fi apoi prelucrate şi distribuite utilizatorilor. Datele achiziţionate de un satelit trebuie transmise electronic la o staţie de recepţie terestră. Metodele de transmisie dezvoltate pentru sateliţi pot fi utilizate şi în cazul avioanelor dacă este nevoie urgentă de date la sol.

Se pot utiliza trei metode de transmitere a datelor: a) datele pot fi transmise direct la o staţie de recepţie pe Pământ, dacă satelitul se

situează în aria de recepţie a staţiei (A); b) dacă satelitul nu este în aria de recepţie a unei staţii, datele pot fi înregistrate şi

stocate la bordul satelitului (B); c) datele pot fi retransmise la staţia de recepţie prin intermediul unor sateliţi de

telecomunicaţii care se află pe orbită geostaţionară în jurul Pământului; datele sunt transmise din satelit în satelit până când pot fi retransmise staţiei de recepţie (C). Pentru recepţionarea datelor furnizate de sateliţi, în cadrul programelor spaţiale

au fost construite staţii de recepţie amplasate în jurul globului pământesc. Datele brute primite de acestea sub formă digitală sunt prelucrate pentru eliminarea eventualelor distorsiuni atmosferice, geometrice şi sistematice. După prelucrare, datele sunt convertite într-un format unificat şi sunt salvate pe benzi magnetice sau discuri optice.

Pentru utilizarea imediată a imaginilor se pot utiliza sisteme de prelucrare în timp real care furnizează imagini de mică rezoluţie (pe hârtie sau numerice) în câteva ore de la achiziţie. Imaginile pot fi retransmise clienţilor prin fax sau e-mail.

4-7

4.4. Teledetecţia prin hiperfrecvenţe Detecţia prin hiperfrecvenţe (micro-unde) cuprinde atât forma activă cât şi forma

pasivă a teledetecţiei. Porţiunea spectrului electromagnetic specifică hiperfrecvenţelor este cuprinsă în intervalul 1 cm - 1 m. Aceste lungimi de undă sunt mai mari decât cele corespunzătoare undelor vizibile şi celor infraroşii, astfel că hiperfrecvenţele prezintă proprietăţi specifice în procesul de teledetecţie. Nefiind afectate de difuzia atmosferică, care atenuează undele mai scurte, undele lungi se propagă prin straturile noroase, burniţă, praf şi ploaie fină. Această proprietate permite detecţia în aproape orice condiţii atmosferice, deci achiziţia datelor meteorologice nu depinde practic de vreme.

Teledetecţia în domeniul hiperfrecvenţelor se utilizează mai ales în meteorologie, hidrologie şi oceanografie. Meteorologii pot determina profile atmosferice pentru a determina cantitatea de apă şi de ozon în atmosferă. Emisia de unde în domeniul hiperfrecvenţelor este influenţată de coeficientul de umiditate al obiectivului, permiţând hidrologilor măsurarea umidităţii solului. Aplicaţiile oceanografice permit studiul evoluţiei gheţurilor pe mare, a curenţilor şi vânturilor de suprafaţă, precum şi detecţia poluanţilor (de ex., petele de hidrocarburi).

Senzorii activi de unde în domeniul hiperfrecvenţelor au o sursă proprie de radiaţie pentru iluminarea obiectivului şi pot fi de două categorii: furnizori de imagini şi furnizori de informaţii unidimensionale.

Cel mai răspândit sistem de detecţie activ în domeniul hiperfrecvenţelor este radarul. Acesta emite către obiectiv un semnal radio şi detectează semnalul reflectat. Măsurarea intensităţii acestuia permite identificarea obiectivului, iar întârzierea semnalului recepţionat faţă de cel emis permite determinarea distanţei faţă de obiectiv.

Senzorii utilizaţi în domeniul hiperfrecvenţelor care nu produc imagini sunt altimetrele şi difuzimetrele. Aceste instrumente oferă un profil unidimensional al obiectivului, spre deosebire de senzorii care furnizează imagini bidimensionale.

4.5. Analiza şi interpretarea imaginilor

4.5.1. Elementele interpretării vizuale Analiza imaginilor obţinute prin teledetecţie are ca scop identificarea şi

măsurarea diferitelor obiective, pentru extragerea unor informaţiilor semnificative. În termenii teledetecţiei, un obiectiv reprezintă o structură sau un obiect observabil într-o imagine. Obiectivele pot fi puncte, linii sau suprafeţe. Ele pot reprezenta forme variate: un autobuz într-o staţie, un avion pe o pistă, un pod, un drum, un câmp cu suprafaţă mare sau o întindere de apă. Obiectivul trebuie să contrasteze cu structurile învecinate.

În teledetecţie, interpretarea şi identificarea obiectivelor se face adesea vizual, de către un operator uman. Dacă imaginile sunt prezentate în format fotografic, datele sunt procesate în format analogic, independent de tipul senzorilor utilizaţi şi de modul în care au fost achiziţionate datele primare.

Imaginile obţinute prin teledetecţie pot fi reprezentate pe ecranul unui calculator printr-o matrice de pixeli. Fiecărui pixel îi este asociat un număr care reprezintă nivelul de intensitate luminoasă al acestuia. Astfel, datele pot fi procesate prin examinarea imaginii afişate pe monitorul unui calculator.

Imaginile pot fi reprezentate în nuanţe de gri (monocromatic) sau în culori compuse.

Analizele necesare pentru identificarea obiectivelor şi extragerea unor informaţii detaliate pot fi făcute şi automat. Prelucrarea automată este aproape întotdeauna utilizată în sprijinul şi în completarea interpretărilor umane.

4-8

Analiza imaginilor obţinute prin teledetecţie are ca scop identificarea unor obiective care pot fi structuri naturale sau artificiale, alcătuite din puncte, linii sau suprafeţe. Obiectivele pot fi definite în funcţie de modul în care reflectă radiaţia. Intensitatea radiaţiei reflectate este măsurată de senzori, urmând a fi memorată şi transformată într-un produs utilizabil cum ar fi o fotografie aeriană sau o imagine satelitară.

4.5.2. Prelucrarea numerică a imaginilor În prezent, majoritatea datelor obţinute prin teledetecţie sunt înregistrate în

format numeric, facilitând stocarea, prelucrarea, analiza şi interpretarea automată a imaginilor. În cursul prelucrării se utilizează diferite tehnici precum formatarea şi corectarea datelor, filtrarea numerică şi chiar clasificarea automată a obiectivelor şi structurilor.

Prelucrarea digitală a imaginilor necesită un sistem informatic specializat hardware şi software numit sistem de analiză a imaginilor.

4.5.3. Integrarea datelor În primii ani de teledetecţie, când toate informaţiile proveneau din fotografii

aeriene, posibilitatea de integrare a datelor obţinute din diferite surse era limitată. În prezent, majoritatea datelor furnizate de diferite tipuri de senzori sunt disponibile în format digital, permiţând integrarea lor pentru analiză şi interpretare automată.

Integrarea datelor implică combinarea informaţiilor care provin de la mai multe surse pentru a obţine o mai mare cantitate de informaţii şi o mai bună calitate a lor. Informaţiile combinate pot include date multitemporale, date cu mai multe rezoluţii, date de la mai mulţi senzori şi date de mai multe tipuri. Într-un mediu digital în care toate sursele de date sunt referite geometric la o bază geografică comună, potenţialul pentru extragerea informaţiei este foarte mare. Georeferirea unică a datelor constituie esenţa sistemului informaţional geografic (SIG).

Toate datele care pot fi reperate într-un sistem de coordonate geografice unic pot fi utilizate pentru a genera informaţii selective de mare utilitate practică precum modelul numeric al terenului, hărţile tipurilor de sol, claselor de suprafeţe, tipurilor de păduri, reţelei rutiere etc.

Integrarea diferitelor surse de date permite extragerea unor informaţii coerente, adaptate unor scopuri multiple.

4.6. Concluzii Metodele de cunoaştere a planetei au fost revoluţionate prin teledetecţie, care a

permis reprezentarea generalizată a mediului terestru în domeniul digital. Teledetecţia oferă măsuri cantitative care înlocuiesc observaţiile umane calitative.

Teledetecţia spaţială permite obţinerea unor imagini globale ale planetei, substituind cu succes hărţi bazate pe relevee în teren. Observarea globală a Pământului în vederea extragerii informaţiilor fizice, biologice şi umane oferă o vedere de ansamblu asupra unor teritorii vaste şi permite urmărirea evoluţiei unor fenomene globale precum deşertificarea, seceta, poluarea, utilizarea terenurilor, urbanizarea etc.

Numeroşi senzori de teledetecţie aeriană sau spaţială au capacitatea de a face vizibile caracteristici care nu pot fi observate cu ochiului liber. Aceste noi observaţii implică părţi din ce în ce mai largi ale spectrului electromagnetic şi solicită eforturi ştiinţifice considerabile de interpretare.

5-1

5. SISTEMUL AUTOMAT DE SUPRAVEGHERE addVANTAGE A730 versiunea 3.30

Sistemul automat de supraveghere A730 este un sistem de achiziţie şi prelucrare a datelor flexibil, uşor de instalat şi de întreţinut, produs de firma Adcon Telemetry – firmă specializată în sisteme de achiziţie şi procesare a datelor.

5.1. Definirea sistemului

Sistemul produs de firma Adcon Telemetry cuprinde două părţi: una hardware (aparatura în sine) şi alta software (programele), cu ajutorul cărora pot fi măsuraţi anumiţi parametri, de pe o suprafaţă relativ mare.

Parametrii reprezintă orice valoare fizică convertită în echivalent electric. De exemplu, parametri ca temperatura aerului, umiditatea relativă, umiditatea solului, viteza vântului, nivelul apei într-un râu sau într-un bazin pot fi convertiţi în semnale electrice datorită senzorilor. Dacă există un senzor pentru un anumit parametru fizic, este foarte uşor ca el să fie ataşat sistemului Adcon. Există însă şi unele limite: consumul de energie electrică al senzorului trebuie să fie destul de mic ca el să poată fi folosit împreună cu staţia pentru măsurarea şi transmiterea datelor care se alimentează din energia solară.

Parametrii convertiţi în semnale electrice sunt stocaţi în memoria staţiei pentru măsurarea şi transmiterea datelor. Staţia pentru măsurarea şi transmiterea datelor, are propria sa inteligenţă, sub forma unui microprocesor, care periodic îndeplineşte diferite funcţii: "interoghează" senzorii, înmagazinează datele măsurate, verifică canalul radio, măsoară tensiunea acumulatorului, etc. Staţia pentru măsurarea şi transmiterea datelor este echipată cu un modul radio, care comunică în timp real cu altă staţie pentru măsurarea şi transmiterea datelor, ceea ce înseamnă că se poate construi o reţea pe o suprafaţă vastă.

Staţia de bază este compusă dintr-un receptor şi un calculator personal. Receptorul acţionează ca un supraveghetor al reţelei: periodic (la fiecare 15 minute) el cere date, prin intermediul modulului radio cu care este echipat, de la toate staţiile pentru măsurarea şi transmiterea datelor din reţea. Receptorul stochează datele în memorie fiind capabil să "interogheze" până la 50 de staţii şi menţine datele timp de cel puţin cinci zile fără ca acestea să fie transferate în calculator. În plus, un acumulator intern îi permite să opereze cel puţin 20 de ore fără să fie conectat la reţeaua de energie electrică. Periodic, normal o dată pe zi, datele din memoria receptorului sunt transferate în PC prin lansarea în execuţie a programului addVANTAGE.

Programul addVANTAGE colectează datele din receptor sau de la alt sistem addVANTAGE prin modem – aceste date pot fi vizualizate sau analizate. addVANTAGE aşteaptă de la utilizator configurarea anumitor parametri astfel încât datele transmise şi colectate să fie analizate prin intermediul algoritmilor.

5.2. Funcţionarea sistemului Nucleul programului addVANTAGE negociază cu funcţiile asociate subsistemului

de comunicare serială, utilizarea bazei de date, informaţiile de intrare (mouse şi tastatură), interfaţa cu utilizatorul, configurarea şi altele.

Pe baza resurselor oferite de nucleu, modulele adiţionale numite extensii culeg datele de la nucleu, le prelucrează în funcţie de algoritmul programat şi rezultatul îl comunică nucleului pentru a fi adăugat în baza de date. Astfel, nucleul furnizează rezultatele provenite din extensii prin interfaţa grafică.

5-2

Schema dă dovadă de un înalt grad de flexibilitate atât pentru beneficiari cât şi pentru programatori; o altă interfaţă este deschisă şi disponibilă pentru a programa noi extensii. În funcţie de aplicaţia proprie care este folosită, este necesar să se instaleze programul de bază (nucleul) şi una sau mai multe extensii. Extensiile sunt modulele care fac analiza datelor – răspunzând la una dintre întrebările utilizatorului.

5.3. Structura sistemului

Sistemul de achiziţie a datelor produs de firma Adcon Telemetry este compus din următoarele elemente:

- componente hardware: • calculator personal • receptorul A 730 SD • staţii pentru măsurarea şi transmiterea datelor A 730 MD • senzori şi dispozitive de acţionare • alte părţi ajutătoare (antene, cabluri, mufe, etc.).

- componente software: • programul addVANTAGE (nucleul) • extensii specifice • utilitare pentru configurare şi întreţinere. În funcţie de aplicaţia la care urmează să fie folosit, sistemul poate avea o componenţă diferită de la caz la caz. Se disting două tipuri de sisteme:

- server - client. Diferenţa de bază dintre server şi client este aceea că serverul are propriul lui

receptor şi este capabil să recepţioneze datele direct de la staţiile pentru măsurarea şi transmiterea datelor prin unde radio. În plus, serverul poate avea instalat un modem şi poate transmite datele clienţilor, prin linia telefonică. Instalarea unui sistem server este puţin mai complicată decât instalarea unui sistem client şi implică componente hardware şi software suplimentare.

Clientul nu poate primi date decât de la un server prin intermediul liniei telefonice.

5.4. Instalarea sistemului

Planificarea instalării Etapele care trebuie parcurse sunt: • Instalarea staţiei de bază - receptor şi software. • Conectarea unei staţii pentru măsurarea şi transmiterea datelor, aleasă la

întâmplare pentru test. • Instalarea staţiilor pentru măsurarea şi transmiterea datelor, una câte una începând

cu staţia cea mai apropiată de staţia de bază. • Completarea şi configurarea programului de la staţia de bază: configurarea staţiilor

pentru măsurarea şi transmiterea datelor şi rutele după care ele sunt recepţionate de staţia centrală, instalarea şi configurarea algoritmilor, configurarea preferinţelor etc., configurarea şi verificarea modemului clientului dacă este necesar.

• Pornirea şi configurarea programului modemului server-ului, dacă este necesar.

5-3

Amplasarea staţiei de bază Un element important pentru buna funcţionare a sistemului de achiziţie este

planificarea reţelei de staţii, fiind esenţială realizarea unei bune amplasări a staţiei de bază. Aceasta trebuie amplasată în aceeaşi clădire cu personalul care utilizează sistemul sau cel puţin în apropiere, iar din punct de vedere geografic, în centrul perimetrului în care sunt instalate staţiile pentru măsurarea şi transmiterea datelor.

Dacă se doreşte utilizarea staţiei de bază ca server, pentru ca alţi utilizatori din reţea să se poată conecta şi să obţină date, trebuie să existe o linie telefonică care va fi folosită în exclusivitate.

Din perspectiva transmisiei radio, înălţimea la care este montată antena de recepţie de la staţia de bază este esenţială: cu cât antena este mai înaltă, cu atât comunicarea radio este mai bună. Propagarea undelor radio folosite de sistemul Adcon este asemănătoare cu cea a luminii (propagarea se face în raza de vizibilitate directă). Datorită curburii pământului, pe teren neaccidentat, maximul distanţei depinde de înălţimea antenei de recepţie de la staţia de bază şi a staţiei pentru măsurarea şi transmiterea datelor. Pentru antena de la staţia de bază există mai multe opţiuni referitoare la înălţimea antenei şi distanţa la care poate fi montată staţia pentru măsurarea şi transmiterea datelor (de exemplu: la 6 m înălţimea antenei – distanţa tipică atinsă este de 5 km, iar pentru 30 m – 24 km). Ideal pentru instalare este un teren neaccidentat, deschis şi fără construcţii urbane în apropiere.

Amplasarea staţiei pentru măsurarea şi transmiterea datelor Staţiile pentru măsurarea şi transmiterea datelor trebuie instalate în locuri în care

să existe o bună propagare radio şi în care să existe date relevante pentru parametrii măsuraţi. De asemenea, dacă datele sunt transmise intermitent sau nu sunt transmise din cauza legăturii radio slabe, staţia nu poate fi utilizată.

În funcţie de configuraţia terenului, s-ar putea ca unele staţii pentru măsurarea şi transmiterea datelor să nu "vadă" receptorul. În acest caz, contactul poate fi făcut prin-tr-o staţie releu. Staţia releu (denumită şi staţie de rutare) primeşte datele de la o staţie şi le transmite către o alta (sau către receptor).

Dacă şi unde trebuie amplasate staţiile releu depinde de teren şi va fi stabilit în cursul configurării sistemului.

La instalarea sistemului trebuie avute în vedere două reguli care trebuie respectate:

- instalarea staţiilor pentru măsurarea şi transmiterea datelor trebuie făcută începând de la cea mai apropiată de staţia de bază spre cea mai depărtată;

- se face întotdeauna verificarea contactului radio cu staţia de bază sau cu o altă staţie pentru măsurarea şi transmiterea datelor.

Verificarea instalării Atât receptorul cât şi o staţie pentru măsurarea şi transmiterea datelor care este

activă trebuie să răspundă testului de conectivitate. Configurarea staţiilor pentru măsurarea şi transmiterea datelor După terminarea instalării staţiilor în teren, programul addVANTAGE trebuie

configurat pentru a extrage datele. Programul are nevoie de următoarele informaţii: - numele şi codul staţiilor pentru măsurarea şi transmiterea datelor; - numele şi codul staţiilor releu (dacă există în reţea); - senzorii adiţionali montaţi pe staţiile pentru măsurarea şi transmiterea datelor dacă

există în reţea.

5-4

Determinarea şi configurarea rutelor Orice staţie pentru măsurarea şi transmiterea datelor sau staţie releu care se află

în reţea, dar nu este în legătură cu receptorul, necesită o rută care trebuie introdusă în programul addVANTAGE. Ruta unei staţii de măsură este de fapt şirul de staţii prin care trebuie să se treacă pentru a se ajunge la receptor. Ordinea staţiilor este foarte importantă: ruta începe întotdeauna cu staţia de măsură cea mai apropiată de staţia de bază şi se termină cu staţia cea mai apropiată de cea finală care trebuie rutată. Folosind metoda aproximărilor succesive este posibil să fie rutate toate staţiile de măsură.

Configurarea comunicaţiei prin modem Sistemul Adcon este astfel conceput încât poate să colecteze şi totodată să

distribuie date. Datele pot fi distribuite de la o staţie de bază prin intermediul modemului şi a programului addVANTAGE Server.

Fiecare client are un cont în staţia de bază; server-ul recunoaşte clientul şi în funcţie de drepturile pe care le are, îi trimite datele de la staţia de măsură cerută. După ce datele au fost transmise, programul addVANTAGE instalat în PC-ul clientului procesează datele şi afişează rezultatele.

Pentru ca sistemul să funcţioneze corect, este necesar să fie configurat server-ul (calculatorul care colectează datele direct din receptor) şi subsistemul de comunicare prin modem din calculatorul clientului. Atât server-ul cât şi clientul au nevoie de câte un modem; server-ul are nevoie de o linie telefonică dedicată în mod special comunicării prin modem.

5.5. Organizarea programului addVANTAGE Datele colectate de staţiile de măsură şi transmitere a datelor sosesc pe calea

undelor radio la receptor şi sunt înmagazinate pentru o anumită perioadă de timp. Programul addVANTAGE extrage apoi datele din receptor şi efectuează următoarele operaţii: - converteşte datele extrase din receptor în unităţi de măsură (0 C, m/s, procent, etc.)

folosind regulile de conversie specifice pentru fiecare senzor în parte; - stochează datele primare convertite într-un fişier bază de date atribuit datelor

primare; acesta conţine datele primare neprocesate, colectate de la staţiile de măsură instalate pe teren; fiecare grup sau grupuri de date transferate şi stocate sunt marcate printr-un semnal audio – bip (un grup conţine datele achiziţionate la fiecare 15 minute);

- după ce a terminat de extras datele din receptor sau modem şi dacă cel puţin o extensie este ataşată programului, addVANTAGE va începe procesarea lor.

- extensiile analizează datele primare şi generează evenimente care sunt memorate în altă bază de date denumită "Lista de evenimente";

- când nu mai sunt date pentru procesare, programul addVANTAGE se opreşte din procesare şi aşteaptă date noi.

Modul de accesare a datelor Programul addVANTAGE transferă automat datele memorate în receptor. Pentru

accesarea diferitelor tipuri de date pot fi folosite următoarele elemente: • lista de staţii de măsură - conţine toate staţiile pentru măsurarea şi transmiterea

datelor din baza de date; • graficul cu date primare - afişează datele brute, neprocesate (temperatură,

precipitaţii, umiditatea relativă a aerului, prezenţa picăturilor de apă pe frunze, nivelul apei, etc.), unele procesate (min/max/media, etc.) şi indici;

5-5

• lista de evenimente - conţine datele procesate de extensii (de exemplu: nivelul apei peste limita admisă, condiţii de infecţie, baterie descărcată, etc.).

Lista staţiilor Aceasta va fi întotdeauna punctul central de lucru al programului addVANTAGE.

Începând de aici pot fi vizualizate informaţiile pe care sistemul le pune la dispoziţie. Dacă datele primite de la staţii indică un eveniment deosebit (de obicei o

avertizare), un pătrat de culoare roşie apare în dreptul numelui staţiei. Acest lucru înseamnă că este necesară o trecere în revistă a listei de evenimente corespunzătoare staţiei respective.

În general această fereastră trebuie lăsată deschisă deoarece aproape toate activităţile din programul addVANTAGE pornesc de la ea şi orice alarmă sau avertizare este observată. Ca majoritatea ferestrelor din programul addVANTAGE, când se încheie programul, lista va fi memorată şi va fi afişată la repornirea programului. Ordinea staţiilor de măsură poate fi schimbată oricând.

Datele primare Datele primare sunt transferate prin intermediul cablului serial dintre receptor şi

PC (în cazul sistemului de tip client, datele primare sunt obţinute prin modem, apelând un server). Faptul că datele primare sunt încărcate într-un format în care nu este specificată unitatea de măsură, nu reprezintă un dezavantaj. Fiecărui senzor îi este ataşat un modul software care face conversia în unităţi de măsură specifice (0C, RH, m/s, bar etc.). Datele primare convertite sunt apoi stocate în baza de date şi pot fi afişate, pe lungi perioade de timp, sub formă grafică.

• Graficul cu date primare Va fi afişat pe ecranul monitorului; în partea de sus va apare legenda cu culoarea

specifică pentru fiecare senzor în parte. În partea stângă a fiecărei culori există o căsuţă de bifare care permite vizualizarea curbei de valori specifice pentru fiecare senzor. Pot fi de asemenea create şi salvate configuraţii prestabilite. În dreptul fiecărei culori sunt afişate valorile măsurate pentru fiecare senzor.

• Selectarea tipurilor de date primare Programul addVANTAGE permite determinarea tipurilor de date (precipitaţii,

temperatură, umiditate relativă etc.) care pot fi vizualizate în graficul de date primare. Pot fi vizualizate oricât de multe date. De asemenea, poate fi determinată perioada de timp care trebuie vizualizată. Aceasta poate fi de una, şapte sau treizeci de zile iar axele X şi Y vor fi configurate automat. De asemenea pot fi salvate unele configuraţii prestabilite şi apoi vizualizate.

• Opţiuni pentru afişarea datelor primare Există posibilitatea alegerii culorilor pentru fiecare curbă de valori din grafic şi

minimul şi maximul pe scara valorilor pentru fiecare dintre datele primare afişate în grafic. Pentru a avea o imagine clară şi a distinge bine curbele de valori, acestea sunt afişate în culori diferite. Programul face acest lucru automat, iar utilizatorul poate schimba oricând aceste culori.

• Exportul şi importul datelor primare Programul addVANTAGE poate să exporte sau să importe date primare în

format ASCII; această facilitate a programului poate fi folosită în următoarele cazuri: - export de date pentru a fi folosite cu o altă versiune Windows sau cu alte programe

care nu rulează sub Windows, cum ar fi programele de calcul statistic sau programe expert (Harvard Graphics, Excel, dBase, etc.);

- importul datelor din alte programe pentru a putea fi simulate cu extensiile programului addVANTAGE.

5-6

Lista de evenimente În afară de datele primare, în addVANTAGE se poate lucra cu anumite puncte

din program care necesită un înalt nivel de prelucrare. Datele primare sunt colectate şi înmagazinate într-o bază de date iar apoi sunt procesate cu ajutorul extensiilor. Extensiile sau modulele evaluează datele primare şi generează avertizări şi mesaje.

Mesajele generate de extensii se numesc evenimente şi sunt memorate într-o altă bază de date a programului addVANTAGE. Pentru a le vizualiza se foloseşte lista de evenimente. În continuare se prezintă câteva exemple tipice de evenimente:

- conexiune întreruptă (întreruperea comunicaţiei radio cu o staţie de măsură) - baterie descărcată - nivelul maxim de apă atins - se recomandă tratament - condiţii de infecţie - tratament început, protecţie activată - condiţii pentru producerea zăpezii artificiale.

Dacă sistemului nu i se ataşează nici o extensie, atunci nu vor fi generate nici un fel de evenimente iar lista va fi goală. Totuşi, în timpul instalării programului va fi instalată automat extensia Main. Aceasta procesează datele primare, afişând valorile datelor de bază despre staţiile de măsură (nivelul transmisiei radio, nivelul de încărcare al bateriei), generând informaţii generale despre senzorii standard (temperatura şi umiditatea relativă a aerului, cantitatea de precipitaţii, etc.) şi, de asemenea, câteva date statistice.

Lista de evenimente poate afişa cum se dezvoltă anumite condiţii specifice, când trebuie folosite măsurile preventive sau când apar probleme tehnice de orice natură. Evenimentele importante care necesită atenţie imediată (de exemplu, măsuri de protecţie) sunt afişate cu caractere de culoare roşie. Fiecare eveniment este afişat în listă având data, ora, durata, originea extensiei şi o descriere. Durata este afişată numai pentru evenimentele care s-au încheiat. Dacă evenimentul este în curs de desfăşurare (de exemplu, continuă să plouă) este afişat ca activ.

Programul addVANTAGE permite determinarea tipurilor de evenimente care vor fi afişate. Pot fi afişate toate evenimentele sau numai o parte dintre ele. Utilizatorul poate defini tipul de evenimente pe care doreşte să le afişeze, iar această configuraţie poate fi salvată pentru o utilizare ulterioară. Conţinutul fiecărei liste de evenimente poate fi configurat separat pentru fiecare staţie de măsură în parte, în funcţie de extensia ataşată staţiei respective, în acelaşi sistem.

De asemenea, este permis să se schimbe ordinea de sortare cronologică a evenimentelor din listă şi să se grupeze după tipuri de evenimente. Acest lucru face mult mai uşoară examinarea listei, mai ales atunci când este necesară listarea evenimentelor pe o perioadă mai mare de o zi.

Alarme şi avertizări Programul addVANTAGE are posibilitatea de a genera alarme. O alarmă în

staţia de măsură atrage atenţia că s-a produs un eveniment la staţia respectivă şi trebuie examinată lista de evenimente. La deschiderea listei avertizarea va fi observată imediat deoarece este afişată cu litere roşii. Alarmele din lista de staţii sunt afişate în funcţie de ziua în care a apărut evenimentul.

5.6. Extensii Extensiile sunt module program care folosesc datele primare transmise de staţiile

de măsură – analizându-le după anumite reguli şi eliberează rezultatele sub formă de

5-7

evenimente. Conceptul acesta de extensie oferă programului addVANTAGE o flexibilitate specială, permiţând configurarea pentru aplicaţii multiple.

Extensia Main Această extensie generează evenimente folositoare din punct de vedere tehnic şi

climatic. Este importantă din două puncte de vedere: monitorizează funcţionarea staţiilor de măsură şi înregistrează datele primare. Instalarea extensiei Main la toate staţiile de măsură din sistem (inclusiv la cele folosite ca relee) este de cea mai mare importanţă pentru a monitoriza datele lor tehnice. Extensia Main poate lucra în modul depanare, oferind posibilitatea reanalizării datelor.

Extensia Main permite utilizatorului să introducă un eveniment (propria adnotaţie) în lista de evenimente de la o anumită staţie de măsură. Acest eveniment nu are nici un fel de impact asupra extensiilor - este doar un punct de referinţă stabilit de utilizator.

Extensia macro Extensia macro permite ca evenimentele simple să fie programate de utilizator.

Poate fi folosită pentru a înregistra gradele zilnice, a număra evenimente matematice sau statistice după procesarea valorilor transmise de senzori, etc. În cazul în care condiţiile programate sunt adevărate, extensia va genera un eveniment, va apela un pager prin modem şi/sau va genera o comandă înapoi către staţia depărtată.

Extensia va evalua expresia la fiecare pachet de date primite (la interval de 15 minute) şi, depinzând de rezultat, va executa acţiunea.

Extensia poate fi folosită în numeroase aplicaţii care necesită monitorizarea anumitor senzori, cum ar fi cel de nivel de apă, presiunea apei sau a aerului, temperatura, etc. De asemenea poate fi folosită pentru a genera alarme bazate pe funcţiile matematice sau statistice aplicate unor măsurători pe o perioadă mai lungă de timp (zile sau luni).

5.7. Întreţinerea sistemului

Pentru menţinerea sistemului în stare bună de funcţionare, trebuie efectuate

periodic anumite sarcini administrative. Programul addVANTAGE Manager, denumit şi Manager, este un program

utilitar care îi ajută pe utilizatori să administreze sistemul. Acesta permite: - efectuarea operaţiilor cu bazele de date (crearea, copierea, ştergerea,

iniţializarea şi restaurarea); - adăugarea, ştergerea şi instalarea extensiilor; - efectuarea operaţiilor cu senzori (crearea şi ştergerea driver-elor, conectarea

şi deconectarea senzorilor). • Utilizarea extensiilor Programul Manager permite instalarea, activarea sau dezactivarea extensiilor.

• Utilizarea senzorilor Datorită flexibilităţii sistemului, utilizatorul are posibilitatea instalării şi folosirii unei

game largi de senzori. Staţiile de măsură A730MD acceptă 7 senzori analogici şi un număr de senzori logici care depinde de tipul lor. Folosind o interfaţă specială (denumită A730Y) numărul senzorilor analogici poate fi extins (dublat).

• Operaţii cu baze de date În această categorie intră funcţiile de administrare a bazei de date: selectarea,

crearea, ştergerea, copierea, iniţializarea, afişarea proprietăţilor unei baze de date inclusiv arhivarea şi restaurarea.

5-8

Din motive de securitate este necesar să se arhiveze baza de date la intervale regulate. Pot fi folosite numeroasele programe de arhivare asociate cu diferite tipuri de suporturi de memorare: benzi, discuri optice, discuri magnetice, etc. Ritmul în care se face arhivarea depinde de cantitatea de date acumulată, dar trebuie făcută cel puţin odată la două săptămâni (la un număr mai mare de 7 staţii de măsură) şi cel puţin în fiecare săptămână la mai mult de 10 staţii.

Receptorul stochează o copie a datelor în memoria sa pentru o anumită perioadă de timp (între 6 şi 150 de zile, depinzând de numărul de staţii de măsură din sistem). Receptorul nu şterge datele chiar dacă acestea au fost transferate în programul addVANTAGE. Aceasta înseamnă că baza de date poate fi reparată extrăgând datele lipsă din receptor. Utilizatorul va trebui să reintroducă evenimentele configurate şi datele pentru perioada care a fost refăcută (de la ultima arhivare).

Pentru a îmbunătăţi performanţele sistemului şi a uşura procesul de arhivare, trebuie schimbată periodic baza de date. Această operaţie înseamnă împărţirea bazei de date în mai multe părţi, în funcţie de natura aplicaţiei, de exemplu pe sezoane, pe ani, pe luni etc.

6-1

6. MONITORIZAREA FACTORILOR METEOROLOGICI

Meteorologia este studiul tuturor fenomenelor fizice observate în atmosferă sau la suprafaţa pământului care constau în precipitaţii, suspensii sau depozite de particule lichide sau solide, apoase sau nu. În secolul XX, meteorologia desemnează studiul fenomenelor atmosferice şi se vorbeşte frecvent de „ştiinţele atmosferei”.

6.1. Definirea parametrilor atmosferici Atmosfera reprezintă stratul de aer care înconjoară globul terestru. Prin intermediul măsurărilor in situ pot fi determinaţi principalii parametri fizici ai

atmosferei, care reprezintă elementele cheie ale înţelegerii fenomenelor atmosferice. Pentru aceasta este necesar să se definească parametrii atmosferici

fundamentali: presiunea, temperatura, umiditatea, vântul şi să se precizeze natura transformărilor atmosferice care pot afecta o "particulă de aer".

La scara analizei şi a previziunii stării atmosferei, calificată ca "sinoptic", se poate considera că observaţiile efectuate într-o staţie sunt reprezentative pentru ceea ce se petrece pe o rază de câţiva kilometri în jurul acelui loc şi pentru o grosime de ordinul a 10 m. Se defineşte astfel, la această scară, particula de aer ca un domeniu elementar al atmosferei în interiorul căruia parametrii de stare şi de mişcare sunt consideraţi uniformi.

6.1.1 Presiunea atmosferică În meteorologie, presiunea măsurată este presiunea atmosferică. Această

presiune exercitată de aer pe o suprafaţă corespunde greutăţii coloanei de aer de secţiune unitară care se întinde de la altitudinea acestei suprafeţe (eventual solul) până la limita superioară a atmosferei. Unitatea de măsură a presiunii în meteorologie este hectopascalul (1 mbar = 1 HPa).

Măsurarea presiunii atmosferice se face cu ajutorul senzorilor de presiune care pot fi instrumente tradiţionale sau dispozitive electronice. Ea suferă corecţii care se aplică în funcţie de altitudinea locului de măsurare.

Presiunea atmosferică considerată normală este de 1013,25 hPa şi corespunde presiunii medii măsurate la nivelul mării. Pentru o particulă de aer dată există o relaţie între presiune, volum şi temperatură.

Presiunea atmosferică este variabilă atât vertical cât şi orizontal. Ea scade pe măsură ce creşte altitudinea. Pe direcţii orizontale, valoarea presiunii este variabilă: există zone în care presiunea prezintă un minim relativ (depresiuni) şi altele în care presiunea prezintă un maxim relativ (anticicloni). Pentru vizualizarea câmpului de presiuni care permite aprecierea variaţiilor, se figurează pe un fond geografic valorile măsurate în diferite puncte la un moment dat şi, pe baza acestui ansamblu de valori numerice, se trasează liniile de egală presiune (izobarele).

6.1.2 Temperatura Temperatura măsoară agitaţia microscopică a materiei şi reflectă diferitele

schimburi de energie care afectează corpurile. Aerul atmosferic este supus acestor transferuri iar temperatura aerului este un parametru fundamental pentru înţelegerea fenomenelor meteorologice.

Instrumentul de măsură asociat, termometrul, permite cuantificarea acestei mărimi. Unitatea internaţională utilizată pentru exprimarea temperaturii este Kelvin (K). În meteorologie se utilizează în mod curent gradul Celsius (oC).

Relaţia dintre cele două scări este:

6-2

T (K) = t (oC) + 273,15 Pe o hartă meteorologică liniile de egală temperatură sunt reprezentate prin

izoterme. Temperatura aerului într-un loc este un parametru variabil care depinde de diferiţi factori, în principal de:

- natura solului, umiditatea şi temperatura acestuia (mai mult sau mai puţin expus la radiaţiile solare în funcţie de anotimp), ora din zi, latitudinea, altitudinea, etc.;

- vântul, care favorizează lipirea şi schimburile dintre straturile de aer; - acoperirea noroasă; - fenomenele de condensare sau de evaporare care modifică sensibil evoluţia

temperaturii unei particule de aer. Temperatura este unul dintre parametrii fundamentali în meteorologie şi în

climatologie. Ea variază mult în timp, dar şi în spaţiu, în special în funcţie de altitudine şi locul considerat pe suprafaţa Pământului.

În staţiile de măsurare se urmăresc zilnic: - temperatura minimă, - temperatura maximă, - temperatura medie.

6.1.3 Umiditatea Măsurarea umidităţii se poate face: - direct, cu ajutorul unui higrometru; - indirect, cu un psihrometru constituit din două termometre dintre care unul

măsoară temperatura aerului ambiant iar celălalt, temperatura aerului saturat de apă (rezervorul termometrului este înconjurat de un material menţinut înmuiat). Diferenţa dintre cele două valori permite deducerea gradului higrometric.

Coeficientul de umiditate a aerului caracterizează cantitatea de vapori de apă prezentă în masa de aer considerată la o temperatură dată. Un coeficient de 100% corespunde aerului saturat în umiditate, cu apariţia fenomenului de condensare. Coeficientul de umiditate a aerului este un parametru meteorologic important şi variabilitatea sa este mare. Măsurarea sa este indispensabilă pentru previziunile meteorologice.

6.1.4 Vântul Vântul este parametrul fizic reprezentativ al mişcărilor de aer. Direcţia şi viteza

vântului sunt mărimi măsurabile a căror cunoaştere este necesară studiului cinematic şi dinamic al maselor de aer.

Direcţia indică de unde suflă vântul şi se determină cu ajutorul unei giruete sau a unei mâneci de vânt = canal de aerisire (dispozitiv folosit la aeroporturi).

Viteza se măsoară cu ajutorul unui anemometru şi se exprimă în m/s, în km/h sau noduri (1 nod = 1,852 km/h). În staţiile meteorologice, se măsoară: viteza şi viteza instantanee (media pe o durată de 0,5 s).

6.2. Măsurarea parametrilor meteorologici Starea atmosferei este descrisă prin mărimi fizice (presiune, temperatură etc.)

măsurate în staţii de observaţie. Utilizarea sateliţilor în domeniul meteorologiei a permis un progres considerabil, dar observaţiile realizate la sol rămân indispensabile.

În cadrul observaţiilor meteorologice se disting patru componente:

6-3

- măsurările fizice efectuate deasupra solului (temperatura aerului, umiditatea, etc.);

- observaţiile vizuale codificate, efectuate şi ele pornind de la sol, referitoare mai ales la nori şi hidrometeori;

- măsurările în altitudine (presiune, temperatură, umiditate şi vânt) realizate cu ajutorul baloanelor-sondă (radiosondaje);

- observaţiile făcute cu ajutorul teledetecţiei (satelit sau radar). 6.2.1 Reţelele de staţii de observaţie meteorologice La suprafaţa Pământului, staţiile de observaţii permit descrierea stării atmosferei

în apropierea solului. Pentru o mai bună supraveghere a factorilor meteorologici, staţiile de observaţie sunt conectate în reţele al căror rol de bază este măsurarea parametrilor fizici ai atmosferei. Aceste măsurări sunt realizate cu ajutorul senzorilor meteorologici dispuşi într-un parc cu instrumente a căror localizare şi aranjare joacă un rol important.

Dintre instrumentele de măsură utilizate, unele sunt situate în adăpostul meteorologic iar altele sunt în exteriorul acestui adăpost, repartizate în diferite puncte ale acestui parc.

De asemenea, pot fi folosite mici staţii de observaţie autonome capabile să achiziţioneze şi să arhiveze date meteorologice. Ele sunt dotate cu senzori pentru temperatură, umiditate, lumină solară, viteză şi direcţie vânt. Staţiile automate destinate amatorilor oferă posibilitatea afişării în timp real a diferiţilor parametri măsuraţi sau arhivarea lor în vederea utilizării ulterioare. Unele dintre ele pot efectua şi stoca măsurările în mod independent timp de mai multe luni.

Observaţiile meteorologice pot fi: cantitative, vizuale şi în altitudine. A. Instrumentele de măsură din adăpostul meteorologic Un adăpost meteorologic este indispensabil pentru garantarea echilibrului termic

dintre senzori şi aer. În interiorul oricărui adăpost meteorologic se află instrumente de măsurare a temperaturii şi umidităţii. Chiar dacă fiabilitatea aparatelor tradiţionale a fost dovedită şi ele sunt în continuare utilizate în majoritatea staţiilor dispuse pe întreaga planetă, acestea cedează din ce în ce mai mult locul senzorilor electronici cuplaţi la sisteme automate de achiziţie a datelor.

B. Instrumentele de măsură din exteriorul adăpostului meteorologic În exteriorul adăpostului meteorologic se află ansamblul giruetă-anemometru

(pentru măsurarea vântului, pluviometrul (pentru măsurarea precipitaţiilor), heliograful (pentru măsurarea însoririi) şi diferite alte instrumente dedicate unor aplicaţii particulare. Pentru măsurarea presiunii, barometrul sau barograful sunt prezente într-un local, la adăpostul radiaţiei solare, a intemperiilor şi a vântului.

6.2.2 Reţeaua de observaţii sinoptice Scopul principal al reţelei de observaţii sinoptice este descrierea cât mai precis

posibil a stării atmosferei la un moment dat, imediat deasupra solului şi în altitudine (radiosondaje), de unde şi denumirea de observaţii sinoptice.

Aerologia este domeniul meteorologiei care studiază atmosfera terestră în dimensiunea sa verticală. Sondajul aerologic este, împreună cu alte mijloace mai moderne cum ar fi observaţiile satelitare şi teledetecţia de la sol, unul dintre principalele sisteme de măsură care furnizează aceste informaţii. Datele achiziţionate în timpul radiosondajelor permit accesul la o bună cunoaştere "verticală" a atmosferei, rezultatele fiind utilizate apoi în elaborarea previziunilor.

Ce este un sondaj aerologic? Se lansează o sondă meteorologică agăţată de un balon liber umplut cu

hidrogen. Această sondă este dotată cu instrumente care măsoară la intervale regulate presiunea, temperatura şi umiditatea. Balonul-sondă, are o viteză verticală aproape

6-4

constantă şi este condus de vânturile întâlnite. Un radar permite urmărirea acestei deplasări de la sol şi reconstituirea traiectoriei balonului. Se poate deduce apoi profilul vitezei şi al direcţiei vânturilor. Măsurătorile efectuate de sondă sunt transmise la staţia aflată la sol prin radio şi furnizează profilele verticale ale parametrilor măsuraţi până la altitudinea la care balonul se sparge.

În prezent, pe suprafaţa globului pământesc se află în jur de 700 de staţii de sondaj aerologice repartizate neomogen. Aceste staţii trimit simultan sonde în atmosferă la fiecare 6 sau 12 ore. Informaţiile astfel obţinute sunt puse la dispoziţia ansamblului serviciilor meteorologice naţionale prin intermediul unei reţele speciale de telecomunicaţii. Ele sunt reprezentate pe hărţi meteorologice în altitudine pentru analizarea situaţiei meteorologice şi servesc la iniţializarea modelelor de previziune a timpului.

Reţeaua de observaţii sinoptice internaţională de suprafaţă conţine în jur de 14000 de staţii, dintre care 9000 staţii terestre şi 5000 îmbarcate pe nave comerciale selecţionate.

Toate informaţiile colectate sunt apoi codificate pentru a fi difuzate imediat şi schimbate la nivel internaţional prin intermediul sistemului mondial de telecomunicaţii. Din nefericire, anumite zone ale globului sunt prost acoperite, mai ales zonele deşertice şi cele oceanice.

6.2.3 Reţeaua de radare meteorologice Radarul meteorologic este un instrument de observaţie care detectează şi

localizează ploile. Observaţiile radar, utilizate mai ales pentru previziuni pe intervale foarte scurte

(de la 0 la 3 h) permite reperarea zonelor ploioase şi, prin distingerea diferitelor niveluri de reflectivitate radar, identificarea zonelor în care precipitaţiile puternice sunt asociate fenomenelor meteorologice periculoase cum ar fi furtunile sau căderile de grindină. Imaginile radar reînnoite la un anumit interval de timp pot fi difuzate în timp real la toate centrele meteorologice, sau la utilizatorii abonaţi.

Avantajele radarelor meteorologice - localizarea geografică foarte precisă a ploilor, importantă atunci când se

cunoaşte puternica variabilitate spaţială şi temporală a ploilor. - posibilitatea cuantificării intensităţilor şi deci cumulului de ploaie; - o mare frecvenţă a imaginilor (posibilitatea achiziţiei a mai multor imagini pe

minut), care permite urmărirea mai eficientă a fenomenelor pluviale mai ales a celor cu o evoluţie rapidă şi periculoasă.

- posibilitatea măsurării vitezei vântului (funcţia Doppler a radarului). Dezavantaje: - o slabă acoperire geografică, fiind limitată la o arie restrânsă în jurul

radarului; - radarul este un instrument de observaţie care permite realizarea unei

previziuni prin exploatarea "ecourilor" pluviale existente. Întârzierea reacţiei devine uneori inutilă pentru alertare şi o bună estimare a ploilor va fi inutilă dacă utilizatorul nu este avertizat la timp.

- radarul nu măsoară direct intensitatea şi deci cantitatea de ploaie, ci numai reflectivitatea.

6.2.4 Sateliţii meteorologici Sateliţii meteorologici sunt destinaţi obţinerii informaţiilor meteorologice cât mai

reale, la scară planetară, pe perioade mari de timp. Cercetările s-au efectuat cu sateliţi artificiali de tip polar, ecuatorial, etc. în cadrul programelor spaţiale TIROS, NIMBUS, ESSA, METEOR etc.

6-5

Folosirea sateliţilor meteorologici pentru monitorizarea vremii pe glob are avantaje şi dezavantaje. Imaginile din spaţiu oferă posibilitatea observării oricărui punct de pe planetă, precum şi extragerea unor informaţii din locuri greu accesibile. Obţinerea aceloraşi date prin metode convenţionale, necesită un număr mare de staţii meteo (care sunt scumpe) amplasate în locuri greu accesibile. În plus, la folosirea unei singure surse de informaţii, erorile de calibrare şi eşantionare sunt menţinute la un nivel constant pentru fiecare citire, ceea ce la staţiile de observare separate apar variaţii proprii de calibrare şi acurateţe.

Cu toate acestea, sateliţii nu sunt capabili să ofere aceeaşi clasă de acurateţe ca şi instrumentele convenţionale aflate într-o staţie meteorologică dar sunt extrem de utili pentru furnizarea de informaţii regionale şi globale referitoare la mediu.

6.3. Monitorizarea fenomenelor meteorologice 6.3.1 Supravegherea şi prevederea condiţiilor atmosferice Supravegherea şi prevederea condiţiilor atmosferice sunt esenţiale pentru

oameni în scopul administrării eficiente a resurselor naturale, planificării adecvate a activităţilor şi protecţiei împotriva influenţei umane asupra mediului şi schimbărilor naturale ale atmosferei.

Variabilele care trebuie supravegheate şi prevăzute sunt de ordin dinamic şi chimic. Scările temporale ale acestor variabile variază de la aproape instantaneu, de exemplu pentru emiterea alertelor şi avertizărilor de timp violent, până la termen foarte lung. Similar, în plan spaţial, scările previziunii meteorologice merg de la mai puţin de un kilometru până la acoperirea planetară necesară pentru previziunile care se referă la mai multe zile. Pentru a putea face previziuni generale şi precise, cu scopuri finale ca gestiunea canalelor de scurgere urbane şi supravegherea dispersiei poluanţilor, trebuie să se cunoască distribuţia precipitaţiilor şi a poluanţilor la toate scările.

Sistemele de supraveghere furnizează informaţii la scări diferite ale parametrilor meteorologici înalt variabili. De aceea, trebuie să se acorde o atenţie deosebită reprezentativităţii măsurărilor şi a modului în care ele pot fi combinate şi integrate în sistemele de gestiune a datelor.

6.3.2 Previziunile (prognozele) meteorologice O previziune (prognoză) meteorologică constă în determinarea, pornind de la

date referitoare la o stare iniţială cunoscută, a evoluţiei stării atmosferei într-un interval de timp determinat (ceea ce se numeşte „scadenţa previziunii”), teoretic în orice punct al atmosferei.

Realizarea unei previziuni meteorologice este complexă; ea cuprinde mai multe etape succesive şi necesită utilizarea unui anumit număr de instrumente:

- Previziunea (prognoza) numerică a vremii - înseamnă determinarea unei stări viitoare a sistemului atmosferic, pornind de la o stare dată, prin integrarea numerică a sistemului de ecuaţii format din principalele legi care guvernează fenomenele atmosferice. Acest ansamblu de legi defineşte modelul utilizat. Modelul numeric de prognoză a vremii realizează o simulare matematică a evoluţiei atmosferei, considerată ca un amestec de aer uscat şi vapori de apă, pornind de la starea sa iniţială la un moment dat.

- Prognoza "timpului sensibil" prin expertiza umană - Timpul sensibil reprezintă, într-un loc şi la un moment dat, ansamblul

elementelor semnificative ale atmosferei resimţite de un observator situat în apropierea solului (temperatura, prezenţa sau absenţa norilor şi a ploii, vântul, însorirea etc.).

Prevederea fenomenelor periculoase (furtuni, cicloane etc.) constituie principala responsabilitate a previzioniştilor. Se pune problema protecţiei persoanelor şi a

6-6

bunurilor prin alertarea autorităţilor şi a persoanelor fizice în timp util, prin intermediul unor mijloace rapide de informare şi difuzare. Realizarea unei prognoze care să poată fi înţeleasă de utilizatori şi mai ales de către marele public, nu poate fi făcută în întregime automat.

Există mai multe tipuri de prognoze: - prognoza imediată specializată - are ca obiectiv furnizarea rapidă a

informaţiilor legate de apariţia unui anumit tip de fenomen meteorologic, în funcţie de necesităţile beneficiarului. Aceste prognoze se pot realiza pentru fenomene ca: grindină, trăznete, ploi foarte intense, intensificări rapide de vânt cu sau fără aspect turbionar.

- prognoza de scurtă şi medie durată - pentru intervalul de 1 – 7 zile, metodologia de prognoză are la bază rezultatele modelelor hidrodinamice ale atmosferei.

6.4. Reţeaua de observaţii meteorologice din România Reţeaua Naţională de Observaţii Meteorologice cuprinde 160 de staţii, 3 staţii

aerologice, 8 centre radar, 729 posturi pluviometrice. Suplimentar, în reţeaua meteorologică se efectuează programul de măsurători şi observaţii agrometeorologice la 60 de staţii şi măsurări actinometrice la 8 staţii. Această reţea se află în custodia ANM (Administraţia Naţională de Meteorologie). Problemele de meteorologie aeronautică sunt în responsabilitatea Regiei de Asigurări a Traficului şi Serviciilor Aeroportuare – ROMATSA.

O componentă importantă a activităţii de meteorologie o constituie prelevarea şi transmiterea datelor de observaţii din reţeaua de staţii de suprafaţă, radar şi aerologice.

În prezent, reţeaua de observaţii şi măsurători meteorologice este compusă din 180 de staţii meteo şi 306 posturi pluviometrice grupate în 7 Centre Meteorologice Regionale: Muntenia, Banat – Crişana, Transilvania Nord, Transilvania Sud, Oltenia, Moldova, Dobrogea.

Datele rezultate din măsurători sunt transmise în flux rapid de la staţii şi posturi la Centrele Meteorologice Regionale şi apoi la Unitatea Centrală de Prognoza Vremii în cadrul Administraţiei Naţionale de Meteorologie. Modernizarea şi automatizarea reţelei de staţii meteorologice automate s-a materializat prin introducerea în activitate a 70 de staţii automate MAWS.

Staţiile meteo automate sunt programate să transmită mesaje sinoptice (24 de mesaje/zi) şi mesaje de avertizare privind producerea unor fenomene meteorologice periculoase. Staţiile sunt dotate cu programe care permit editarea mesajelor sinoptice specifice diferitelor ore de transmitere şi stocarea datelor în fişiere de date calculate.

Staţiile meteo din reţeaua naţională efectuează programe de observaţii şi măsurători conform normelor O.M.M. referitoare la următorii parametri ai atmosferei joase şi ai suprafeţei solului:

- presiunea atmosferică, - direcţia şi viteza vântului, - temperatura şi umezeala aerului, - temperaturile extreme ale aerului – maximă şi minimă, - temperatura suprafeţei solului, - durata de strălucire a Soarelui, - nebulozitatea, - precipitaţiile atmosferice, - grosimea şi caracteristicile stratului de zăpadă, - vizibilitatea orizontală a atmosferei, - depunerile solide.

6-7

Staţiile meteo automate efectuează măsurători asupra principalilor parametri meteorologici:

- temperatura aerului, - presiunea aerului, - direcţia şi viteza vântului, - umezeala relativă a aerului, - precipitaţiile atmosferice. În afară de măsurătorile standard, următoarele staţii meteo automate efectuează

şi măsurători specifice: - staţia meteorologică Bucureşti Afumaţi măsoară şi temperatura solului,

vizibilitatea orizontală, înălţimea bazei norilor şi radiaţia solară; - staţiile meteorologice Predeal, Constaţa şi Mangalia măsoară şi radiaţia

solară globală. - un număr de 5 staţii meteorologice efectuează măsurători asupra temperaturii

apei mării, înălţimii şi frecvenţei valurilor. Reţeaua naţională de radare meteorologice este compusă din 8 radare

operaţionale care contribuie cu date la realizarea mozaicului naţional radar, generat la fiecare 10 minute la sediul central al ANM.

Staţiile aerologice efectuează măsurători asupra parametrilor atmosferei libere, de la sol până la 30000 m altitudine. Datele obţinute se referă la temperatura aerului, presiunea atmosferei, umezeala relativă, direcţia şi viteza vântului.

În România sunt efectuate astfel de măsurări la Bucureşti (la orele 00 şi 12 UTC) şi la Cluj Napoca şi Constanţa (la ora 00 UTC).

Programul de observaţii şi măsurări agrometeorologice este destinat să răspundă cerinţelor agriculturii. Este necesară o perfecţionare a specializării informaţiilor pe baza unor aplicaţii de utilitate locală, regională şi integrarea acestora la nivel naţional printr-un sistem coerent de monitorizare în timp real a parametrilor agrometeorologici în scopul prevenirii şi diminuării situaţiilor de risc în agricultură.

7-1

7. MONITORIZAREA CALITĂŢII AERULUI 7.1. Supravegherea poluării atmosferice 7.1.1 Aspecte legislative Consiliul Europei a elaborat Directiva cadru 96/62/CE, referitoare la evaluarea

şi managementul calităţii aerului înconjurător, care are ca scop definirea principiilor de bază ale unei strategii comune pentru:

- definirea şi stabilirea directivelor pentru calitatea aerului înconjurător, menite a evita, preveni sau reduce efectele dăunătoare asupra sănătăţii umane şi asupra mediului în ansamblul său;

- evaluării calităţii aerului înconjurător prin metode şi criterii comune; - obţinerii de informaţii adecvate privind calitatea aerului înconjurător şi punerii

la dispoziţia publicului a acestor informaţii; - menţinerii calităţii aerului înconjurător acolo unde ea este bună şi a o

îmbunătăţi în alte cazuri. Directiva europeană nr.96/62/CE din 27 septembrie 1996 conţine definiţiile

termenilor utilizaţi frecvent în domeniul calităţii aerului: Aerul ambiant (înconjurător) = aerul exterior troposferei, exclusiv locurile de

muncă. Poluarea atmosferică = introducerea de către om, direct sau indirect, în

atmosferă şi spaţiile închise, a unor substanţe care au consecinţe prejudiciabile de natură a pune în pericol sănătatea umană, a dăuna resurselor biologice şi ecosistemelor, a influenţa asupra schimbărilor climatice, a deteriora bunurile materiale, a provoca vătămări olfactive excesive. (Directiva guvernului francez din 30 decembrie 1996 asupra Legii aerului şi utilizării raţionale a energiei)

Poluant = orice substanţă introdusă direct sau indirect de către om în aerul ambiant (înconjurător) şi care este susceptibilă de a avea efecte nocive asupra sănătăţii omului şi/sau a mediului, în ansamblul său.

Nivel = concentraţia unui poluant în aerul ambiant (înconjurător) sau depunerea sa pe o suprafaţă într-un timp dat.

Evaluare = orice metodă utilizată pentru a măsura, calcula, prevedea sau estima nivelul unui poluant în aerul ambiant (înconjurător).

Valoare limită = un nivel fixat pe baza cunoştinţelor ştiinţifice, în scopul evitării, prevenirii sau reducerii efectelor dăunătoare asupra sănătăţii umane şi/sau mediului în ansamblul său, care se obţine într-o perioadă dată şi care nu trebuie depăşită odată ce a fost atinsă.

Valoarea ţintă (obiectiv) = valoare ghid = un nivel inferior valorii limită, fixat în scopul evitării unor efecte dăunătoare pe termen lung asupra sănătăţii umane şi/sau mediului în ansamblul său, care se obţine acolo unde este posibil într-o perioadă dată.

Prag de alertă = un nivel dincolo de care există un risc pentru sănătatea umană din cauza unei expuneri scurte şi la care trebuie luate imediat măsuri de către statele implicate, aşa cum este stipulat în Directivă.

Prag de informare = nivelul începând de la care există efecte limitate şi tranzitorii pentru sănătatea umană, în caz de expunere de scurtă durată, pentru categorii de populaţie sensibile.

Prag de protecţie a sănătăţii = nivelul care nu ar trebui depăşit, pentru a salva sănătatea umană, în cazul episoadelor prelungite de poluare.

Pragul de protecţie a vegetaţiei = nivelul de la care vegetaţia poate fi afectată. Obiectiv de calitate = un nivel de concentraţii de substanţe poluante în

atmosferă fixate pe baza cunoştinţelor ştiinţifice, în scopul de a evita, preveni sau de a

7-2

reduce efectele nocive ale acestor substanţe pentru sănătatea umană sau pentru mediu, care trebuie atinse într-o perioadă dată (definiţie care o înlocuieşte pe cea a valorii obiectiv din directivele europene, conţinută în Legea asupra aerului din 30 decembrie 1996 elaborată de guvernul francez).

Dispozitiv de măsură = metode, aparate, reţele şi laboratoare utilizate pentru măsurări în aerul ambiant.

Limită de toleranţă = procentul valorii limită la care această valoare poate fi depăşită conform condiţiilor stabilite de Directivă.

Zonă = acea parte a teritoriului delimitată de Statele Membre ale Uniunii Europene.

Aglomeraţie = o concentraţie a populaţiei de peste 250 000 locuitori sau, acolo unde concentraţia populaţiei este de 250 000 locuitori sau mai puţin, o densitate a populaţiei pe kilometru pătrat pentru Statele Membre ale Uniunii Europene care justifică necesitatea evaluării şi a managementului calităţii aerului înconjurător.

Directiva cadru: - defineşte criteriile care trebuie luate în considerare pentru fixarea valorilor

limită, criteriilor şi tehnicilor necesare: puncte de eşantionare, tehnici de măsură, modelare.

- permite stabilirea marjelor de depăşiri temporare ale valorilor limită, marje care trebuie să se reducă conform metodelor prescrise.

- introduce şi oficializează utilizarea modelării ca alternativă la evaluarea prin măsurare.

- impune informarea populaţiei prin intermediul mass-mediei în cazul depăşirii valorilor limită (durată, nivele înregistrate, etc.), dar şi referitor la nivelele înregistrate şi metodele utilizate.

Decizia Consiliului Europei (97/101/CE, Exchange of Information) instituie un

schimb reciproc de date care provin de la reţelele şi staţiile care măsoară poluarea aerului. Schimbul se referă atât la descrierea reţelelor şi staţiilor cât şi la măsurările de calitate a aerului. Comisia face apel la Agenţia Europeană de Mediu (AEE) pentru punerea în practică a acestui sistem.

Decizia defineşte parametrii care trebuie furnizaţi şi poluanţii la care se referă aceştia. Datele sunt integrate într-o bază de date, fiind prevăzut accesul publicului la acestea. Fiecare ţară trebuie să desemneze unul sau mai multe organisme responsabile de punerea în practică a schimbului de informaţii.

7.1.2 Metode de evaluare a poluării atmosferice În general, se poate considera că poluarea atmosferei este rezultanta unor

fenomene care constau în schimburi dintre atmosferă şi alte componente ale mediului care, fie aduc poluanţi (emisii) fie îi consumă (depunere şi transformare). Emisiile fac obiectul inventarelor care au ca scop evaluarea evacuărilor în aer a unor substanţe ca dioxidul de sulf, oxizii de azot, monoxidul şi dioxidul de carbon, metanul şi compuşii organici volatili (în afara metanului), amoniacul, compuşii organici persistenţi şi metalele grele.

Pentru fiecare poluant, nivelurile atinse sunt comparate cu referinţele disponibile. Acestea pot fi valori limită, care trebuie obligatoriu să fie respectate şi a căror depăşire implică elaborarea unor planuri de reducere care să vizeze diminuarea poluării sau valori ţintă (obiectiv), numite de asemenea valori ghid şi care sunt indicatoare. Există de asemenea praguri de alertă, praguri de informare, praguri de protecţie a sănătăţii şi praguri de protecţie a vegetaţiei.

7-3

Pentru majoritatea poluanţilor au fost determinate obiective de calitate. Ele se bazează atât pe informaţiile cuprinse în legislaţiile internaţionale cât şi pe recomandările Organizaţiei Mondiale a Sănătăţii (OMS) şi uneori, pe normele referitoare la igiena industrială (condiţiile la locurile de muncă).

Toate referinţele conţin o valoare care nu trebuie depăşită pentru un anumit parametru statistic determinat (medie, procent etc.) şi permit sintetizarea datelor colectate în timpul unei observări. Ele menţionează de asemenea o durată de eşantionare la care se raportează datele colectate. Pentru evaluarea potenţialului de efecte pe termen lung, se vor alege perioade lungi de observare (de exemplu, 1 an); pentru efectele pe termen scurt, aceste perioade vor fi scurte (de exemplu, 1 zi).

Unii poluanţi pot avea efecte atât pe termen scurt cât şi pe termen lung; în acest caz, sunt prevăzute două sau mai multe tipuri de valori limită, valorile de referinţă asociate expunerilor scurte fiind mult mai ridicate decât cele corespunzătoare expunerilor lungi.

A. Măsurarea poluanţilor în aer În funcţie de locurile în care este efectuată prelevarea, există mai multe tipuri de

măsurări ale poluanţilor în aer caracterizate prin propriile sale metode de măsurare şi prelevare:

- măsurarea la emisie – prelevarea se efectuează direct în locul în care poluantul este evacuat în atmosferă. Acest tip de măsurare este util pentru verificarea respectării diferitelor norme de evacuare sau pentru calculul, cu ajutorul unui model, al impactului sursei asupra mediului.

- măsurarea calităţii aerului – se referă la aerul exterior pe care îl respirăm. Acest tip de măsurări este cel mai important deoarece calitatea aerului afectează toată populaţia fără excepţie şi mediul înconjurător.

- igiena industrială – se referă la măsurarea parametrilor aerului în mediile profesionale.

- măsurarea dozei respirate. B. Scopuri şi efecte ale supravegherii poluării atmosferice În prezent, supravegherea poluării atmosferice se face parcurgând următoarele

etape: - identificarea cauzelor potenţiale necesare pentru interpretarea ştiinţifică a

originii unui fenomen particular; ideal ar fi să se cunoască starea mediului înainte de apariţia fenomenului şi modificările care au survenit ulterior.

- emiterea unor ipoteze referitoare la mecanismele care au generat modificările şi verificarea lor;

- stabilirea strategiilor care au ca obiectiv suprimarea sau cel puţin reducerea fenomenului. Eficienţa acestor strategii va fi atestată, dacă nu printr-o revenire la starea iniţială a mediului, cel puţin prin ameliorarea situaţiei.

C. Scările spaţiale şi temporale ale fenomenelor de poluare Schematic, poluarea într-un punct dat este rezultanta fenomenelor relativ la trei

scări: scara locală – constituită din surse situate în mediul apropiat (perimetru de

câţiva kilometri) care, în funcţie de circumstanţele meteorologice locale, influenţează mai mult sau mai puţin direct calitatea aerului în acel punct. Ea se referă la sursele de emisii de gaze sau alte substanţe nedorite, produse mai ales în mediul urban (industrie, încălzire, trafic etc.).

scara regională – acoperă un perimetru de câteva zeci până la câteva sute de kilometri în jurul surselor de emisii poluante. Sursele situate în acest perimetru au o

7-4

influenţă relativ difuză, care se materializează prin variaţii ale concentraţiilor de poluanţi în general lente şi amortizate. În această categorie sunt grupate adesea următoarele trei fenomene de poluare:

- poluarea acidă, - poluarea fotochimică, - eutrofizarea.

Scara continentală se întinde de la câteva sute la câteva mii de kilometri. scara globală – se aplică la nivelul întregii planete. În această categorie poate

fi inclusă problematica diminuării stratului de ozon stratosferic sau creşterea cantităţii de gaze cu efect de seră.

7.1.3 Parametrii care influenţează poluarea atmosferică a. Relaţiile dintre emisii şi imisii Prezenţa unui poluant în atmosferă este rezultatul unui proces care are loc în

cinci etape: - emisia în atmosferă; - dispersia şi transportul de către vânt; - interacţiunile cu alte substanţe sau radiaţii şi eventualele transformări, cu

producerea unei poluări secundare; - interacţiunea cu alte medii, prin depunere sau imisie; - efectele asupra mediilor receptoare. Nivelele de poluare depind în principal de volumul emisiilor şi de condiţiile

meteorologice. Concentraţiile pot varia foarte rapid şi în mod considerabil în cursul unei zile, în timp ce emisiile nu fluctuează în acelaşi ritm. Această observaţie conduce la concluzia că factorul preponderent pentru nivelele de poluare este reprezentat de variaţiile condiţiilor meteorologice şi nu de variaţiile emisiilor. În acelaşi timp, se poate stabili o relaţie între profilul emisiilor şi profilul concentraţiilor pe perioade scurte; acesta este cazul mai ales al poluanţilor datoraţi circulaţiei automobilelor, unde maximele de poluare sunt legate de orele la care traficul este cel mai intens.

În cazul atmosferei, considerat un mediu "fără memorie", condiţiile de dispersie dintr-o anumită zi nu depind de condiţiile de dispersie existente, de exemplu, cu şase luni în urmă. Atmosfera răspunde legilor fizicii dar numărul variabilelor şi sensibilitatea acestora determină o comportare care aparent nu respectă nici o regulă. Din acest motiv, previziunile meteorologice necesită putere de calcul foarte mare şi nu pot fi efectuate pe perioade lungi.

b. Sursele de poluare Sursele de poluare sunt numeroase şi de natură foarte diversă. Ele pot fi

clasificate în funcţie de: - sectorul de activitate; - geometrie – pot fi punctuale (de exemplu, un coş), liniare (de exemplu,

traficul unei străzi) sau de suprafaţă (de exemplu, o deversare); - natura poluanţilor emişi; - originea emisiilor (naturale sau antropice). Sursele naturale sunt numeroase şi diverse. Pentru anumite componente, natura

constituie chiar principalul emiţător. Multitudinea surselor antropice este de asemenea foarte mare. Ele pot fi

împărţite în mai multe sectoare: - sectorul energiei cu producerea energiei electrice, încălzirea clădirilor, etc.; - sectorul industrial este la originea emisiilor specifice datorate proceselor de

fabricaţie sau de tratare. - sectorul transporturilor constituie o sursă de poluare importantă; - agricultura;

7-5

- sectorul deşeurilor (incineratoare, CET) este la originea mai multor tipuri de poluanţi.

Sursele de poluare mai pot fi clasificate în: - surse fixe, corespunzătoare producerii energiei termice, arderii deşeurilor

menajere, industriei, habitatelor, agriculturii etc. - surse mobile, corespunzătoare transporturilor, în principal automobilelor. c. Condiţiile meteorologice Poluarea atmosferică este puternic influenţată de către climat, mai ales prin

parametrii săi: vântul, temperatura, umiditatea, presiunea şi precipitaţiile. Apariţia poluării atmosferice într-un loc sau o zonă este legată de conjuncţia mai

multor factori din următoarele categorii: - emisii mai mult sau mai puţin importante de poluanţi sau de factori care

declanşează sau intensifică poluarea; - aport de energie, în general solară; - mişcări termodinamice, dinamice şi energetice ale atmosferei la diferite

altitudini; - densitate de vegetaţie la diferite scări; - prezenţa sau absenţa unor mari suprafeţe de apă. d. Factorii topografici şi condiţiile microclimatice - relieful, vegetaţia, construcţiile şi natura materialelor care acoperă suprafaţa

solului, influenţează difuzia poluanţilor prin intermediul factorilor meteorologici, atât direct cât şi indirect.

- topografia poate conduce la diferenţe de însorire şi poate fi la originea fenomenelor locale.

- efectul de clopot are loc în toate direcţiile şi mişcarea maselor de aer are formă toroidală. Efectul canion este de acelaşi tip, dar se aplică la scara unei străzi.

- rugozitatea şi natura solului influenţează scurgerea fluxurilor gazoase, deci turbulenţa maselor de aer şi în consecinţă, dispersia poluanţilor.

- tipul de acoperire a solului influenţează cantitatea de poluanţi eliminaţi prin depunerea uscată. Vegetaţia este considerată ca un obstacol care reţine întotdeauna impurităţile datorită absorbţiei şi reacţiei dintre poluanţi şi plante în special la nivelul frunzelor.

e. Depozitele Poluanţii emişi nu rămân defintiv în atmosferă şi pot fi eliminaţi fie prin reacţie

chimică cu alte substanţe, fie prin depozite. Uneori cele două fenomene coexistă şi un poluant se transformă înainte de a fi depus sub o altă formă.

Se disting două tipuri de depozite: depozitele uscate sub formă de gaz sau de particule şi depozitele umede.

7.1.4 Difuzarea informaţiilor În conformitate cu Directiva Cadru a Uniunii Europene 96/62/CE, statele membre

ale uniunii au stabilit un program de monitorizare şi evaluare a calităţii aerului. Pe baza unei evaluări preliminare, toate aceste state îşi stabilesc procedurile pentru raportarea continuă (anuală) în funcţie de nivelurile de poluare.

Definirea unui indice al calităţii aerului rezultă din necesitatea ca informaţia să fie accesibilă unui cât mai mare număr de oameni, fără a intra în detalii ştiinţifice complexe.

7.2. Definirea conceptului de monitorizare a calităţii aerului

Evaluarea şi managementul calităţii aerului trebuie să se bazeze pe date corecte şi sigure şi informaţii referitoare la procesele care implică poluanţii, obţinute în general

7-6

prin utilizarea combinată a măsurărilor şi modelelor de calitate a aerului care descriu procesele de dispersie şi transformările fizice şi chimice.

Activitatea de gestiune a calităţii aerului are în general următoarele componente: - monitorizarea emisiilor; - monitorizarea calităţii aerului; - urmărirea respectării normelor şi directivelor; - modelarea calităţii aerului; - informarea publicului; - procedurile de alertare; - planificarea utilizării solului; - integrarea transportului. Monitorizarea calităţii aerului a fost interpretată foarte mult timp ca fiind doar o

simplă acţiune de prelevare şi analiză a aerului, utilizând analizoare. Într-un sens mai larg, termenul de monitorizare poate fi definit ca „o activitate sistematică de urmărire şi determinare a calităţii aerului, utilizând anumite metode – adecvate scopului propus – în scopul obţinerii de date, pentru un anumit interval de raportare şi o frecvenţă de colectare necesară realizării obiectivelor impuse de monitorizare”.

Liniile directoare prevăzute pentru selectarea poluanţilor atmosferici ce trebuie luaţi în considerare sunt următoarele:

1. Posibilitatea, gravitatea şi frecvenţa efectelor; în ceea ce priveşte sănătatea omului şi a mediului în ansamblu, efectele ireversibile trebuie să prezinte o preocupare specială.

2. Concentraţia ridicată şi prezentă peste tot a poluantului în atmosferă. 3. Transformările de mediu ori alteraţiile metabolice, având în vedere că aceste

alteraţii ar putea conduce la producerea de substanţe chimice cu o toxicitate mai ridicată.

4. Persistenţa în mediul înconjurător, în special dacă poluantul nu este biodegradabil şi se poate acumula în oameni, în mediul înconjurător sau în lanţul trofic.

5. Impactul poluantului: - volumul populaţiei, resurselor vii sau ecosistemelor expuse; - existenţa unor obiective extrem de sensibile în zona de interes. 6. Pot fi utilizate metode de evaluare a riscului. Posibilele criterii de risc au fost

stabilite prin Directiva 67/548/CEE. Informaţiile care urmează a fi incluse în programele locale, regionale sau

naţionale pentru îmbunătăţirea calităţii aerului înconjurător sunt următoarele: Localizarea excesului de poluare: - regiune, - oraş (hartă), - staţie de măsurare (hartă, coordonate geografice). Informaţii generale: - tipul zonei (oraş, zonă industrială sau rurală), - estimarea zonei poluate (km2) şi a populaţiei expuse la poluare, - date climatice utile, - date relevante privin topografia, - informaţii suficiente asupra tipului de ţinte care necesită o protecţie a zonei. Autorităţi responsabile:

- numele şi adresele persoanelor responsabile pentru realizarea şi implementarea planurilor de îmbunătăţire.

Natura şi evaluarea poluării:

7-7

- concentraţii observate de-a lungul anilor anteriori (înainte de implementarea măsurilor de îmbunătăţire),

- concentraţii măsurate încă de la începutul proiectului, - tehnicile utilizate pentru evaluare. Originea poluării: - lista principalelor surse de emisie răspunzătoare de poluare (hartă), - cantitatea totală de emisii provenite din aceste surse (tone/an), - informaţii importante privind poluarea din alte regiuni. Analiza situaţiei: - detalii în legătură cu factorii răspunzători de excese (formare, transport,

inclusiv transportul peste graniţă), - detalii în legătură cu posibilele măsuri de îmbunătăţire a calităţii aerului. Detalii privind acele măsuri sau proiecte de îmbunătăţire care au existat anterior: - măsuri locale, regionale, naţionale, internaţionale, - efectele constatate ale acestor măsuri. 7.2.1 Obiectivele activităţii de monitorizare a calităţii aerului În ansamblu, monitorizarea calităţii atmosferei implică realizarea unor activităţi

specifice, grupate în următoarele patru categorii: - evaluarea surselor şi emisiilor de poluanţi atmosferici; - urmărirea transferului poluanţilor în atmosferă; - determinarea nivelului concentraţiilor de poluanţi în atmosferă şi distribuţiei

spaţio-temporale a acestora; - evaluarea efectelor poluanţilor atmosferici asupra omului şi a mediului său

biotic şi abiotic. Pentru realizarea acestor activităţi se pot folosi două mari clase de metode,

fiecare cu limitele, avantajele şi dezavantajele sale: - metode teoretice, - metode instrumentale. Obiectivele care trebuie atinse în activitatea de monitorizare a calităţii aerului

sunt următoarele: - evaluarea standard – Calitatea aerului este supusă evaluării conform

standardelor care au rolul de a furniza un ghid pentru definirea nivelului acceptabil de poluare a aerului, evidenţiind valorile dincolo de care sunt aşteptate efectele acute, specifice.

- stabilirea surselor – Pentru a identifica efectul produs de o sursă de poluare asupra calităţii aerului este nevoie de o bună rezoluţie în timp şi spaţiu. Pentru stabilirea corectă a reţelei de măsură (definirea punctelor de măsurare) sunt necesare informaţii suplimentare cum ar fi: puterea sursei (rata de emisie), punctul de descărcare (înălţimea faţă de sol) şi caracteristicile meteorologice (viteză vânt, direcţie vânt şi stabilitatea atmosferică).

- urmărirea efectelor – Monitorizarea în vederea determinării efectelor poluării aerului necesită coordonarea cu studiul efectelor în funcţie de numărul şi distribuţia receptorilor, natura poluantului şi severitatea efectului acestuia, aspectele timp - dozaj ale efectului şi prezenţa factorilor perturbatori.

- obţinerea datelor de fond – Monitorizarea poate fi dirijată atât spre stabilirea caracteristicilor geografice actuale cât şi spre evaluarea tendinţelor calităţii aerului.

- evaluarea proceselor atmosferice - Majoritatea poluanţilor din aer suferă în timp transformări datorită proceselor fizice şi chimice. Aceste transformări pot conduce de exemplu la formarea ozonului în urma reacţiilor fotochimice

7-8

dintre reactivii organici şi oxizii de azot, la conversia dioxidului de sulf în acid sulfuric sau alţi sulfaţi şi la formarea sau transformarea aerosolilor prin mecanisme chimice şi condensare.

Pentru ca monitorizarea să fie eficientă şi să îşi atingă obiectivele finale este necesară adoptarea unei strategii de proiectare şi operare pentru reţelele de monitorizare a calităţii aerului. Această strategie va fi aleasă în funcţie de scopul activităţilor de monitorizare:

- monitorizarea pentru conformare – scopul este verificarea conformităţii cu directivele referitoare la calitatea aerului;

- monitorizarea reprezentativă pentru supravegherea calităţii aerului – scopul este descrierea reprezentativă a stării şi tendinţelor calităţii aerului într-un oraş/zonă, stat sau în Europa ca un întreg;

- monitorizarea pentru evaluarea expunerii/riscului – scopul este furnizarea unei baze pentru evaluarea daunelor cauzate de poluarea aerului asupra sănătăţii umane, vegetaţiei, materialelor prin descrierea efectelor poluării aerului şi fundamentarea dezvoltării strategiilor de reducere a poluării cost – efect;

- monitorizarea on-line – scopul este predicţia episoadelor de poluare, atenţionarea populaţiei şi realizarea acţiunilor pe termen scurt pentru reducerea concentraţiilor episodice mari;

- monitorizarea operaţională – scopul este monitorizarea poluării aerului în apropierea surselor specifice, pentru a preveni poluarea inacceptabilă a zonelor învecinate;

- programe de monitorizare pentru cercetări ştiinţifice. Crucial pentru validarea datelor obţinute în urma activităţilor de monitorizare este

asigurarea calităţii datelor şi controlul calităţii QA/QC. 7.2.2 Metode de măsurare a calităţii aerului Tehnicile de măsurare a calităţii aerului pot fi bazate pe două principii de bază: - prelevarea urmată de analize ulterioare. Prelevarea se poate face prin

colectare în lichide, suprafeţe impregnate, filtre impregnate, filtre, canistre, coloane, etc. Tehnicile de prelevare variază de la colectarea pasivă a poluanţilor până la colectarea activă prin absorbirea aerului cu ajutorul sistemului de prelevare. Analizele efectuate ulterior pot fi analize chimice standard sau tehnici analitice specializate.

- măsurări in situ cu monitoare automate. Metodele automate de măsură variază de la monitoare electrochimice cu instrumente optice până la metode de teledetecţie.

Pentru poluarea atmosferică există două categorii importante de metode de măsurare:

1. Metode manuale Sunt în general simplu de utilizat în practică şi necesită cheltuieli reduse. Aceste

metode permit realizarea unei cartografii a poluării, dar necesită o analiză ulterioară în laborator.

Metodele manuale utilizează: - tuburi cu difuzie pasivă – tuburi calibrate care conţin un absorbant specific

unui poluant şi permit măsurarea concentraţiilor medii ale acestuia; - bio-indicatori – vegetale sensibile la unul sau mai mulţi poluanţi (de exemplu,

tutunul care reacţionează la ozon); - bio-acumulatori – vegetale care acumulează poluanţii în frunzele lor şi care,

după analiză, permit identificarea naturii şi cantităţii poluantului (de exemplu, muşchiul care reacţionează la oxidul de azot).

7-9

2. Metode automate Aceste metode, în general mai greu accesibile deoarece sunt mai sofisticate şi

mai scumpe, permit urmărirea în timp real a concentraţiei poluanţilor fără prelevare de probe. Pe baza lor pot fi create reţelele automate de supraveghere. Majoritatea tehnicilor de măsurare automată nu reprezintă metode absolute şi necesită calibrare.

Metodele automate utilizează: - analizoare convenţionale – aparatele sunt amplasate în diferite puncte

caracteristice iar aerul prelevat de fiecare aparat permite o analiză specifică a concentraţiei principalilor poluanţi gazoşi din atmosferă;

- spectrometre – diferiţii poluanţi existenţi în atmosferă absorb în mod specific anumite porţiuni ale spectrului luminii; analiza optică a acestei lumini cu ajutorul unui spectrometru permite măsurarea concentraţiei poluanţilor fără a se face prelevare de probe.

În funcţie de modul în care se face prelevarea probelor, analiza acestora şi

prelucrarea rezultatelor, există trei categorii principale de măsurări : 1. Măsurări care utilizează metode de prelevare pasive Acestea oferă indicaţii referitoare la concentraţiile medii de poluare pe perioade

de săptămâni sau luni. Eşantioanele sunt numite pasive deoarece dispozitivul de prelevare nu implică pompaj. În locul acestuia, curgerea aerului este controlată printr-un proces fizic, cum ar fi difuzia.

Tuburile de difuzie permit măsurarea concentraţiilor medii pe perioada de expunere considerată fără a lua în considerare fluctuaţiile care apar în această perioadă. Nu există tuburi pasive pentru toţi poluanţii. Cele mai des folosite sunt cele care măsoară dioxidul de azot, dar există şi pentru ozon, dioxid de sulf, amoniac, benzen, toluen şi xileni. În funcţie de tipul de tub utilizat şi poluantul care trebuie măsurat, perioada de expunere poate varia între 8 ore şi 2 săptămâni.

Tuburile pasive sunt uşoare şi se dispun pe un suport oarecare pe teren. Ele nu necesită nici curent electric şi nici adăpost climatizat. Prelevatoarele pasive sunt instalate în general pe suporturi urbane, arbori sau alte dispozitive deja amplasate pe teren. Ele permit acoperirea unei zone geografice importante şi astfel obţinerea unei cartografii a poluării. De asemenea, pot fi utilizate pentru determinarea amplasării unei staţii de măsură echipate cu analizoare convenţionale.

2. Măsurări care utilizează metode de prelevare active Prelevarea aerului poluat se face prin metode metode fizice sau chimice iar

analiza probelor este efectuată mai târziu în laborator. Tipic, un volum cunoscut de aer este pompat de către un colector (cum ar fi un

filtru sau o soluţie chimică) într-o perioadă cunoscută (determinată). Mai târziu, colectorul este retras pentru analiză. Eşantioanele pot fi prelevate zilnic, furnizând informaţii pe perioade scurte de timp, la un cost inferior faţă de cel al metodelor de supraveghere automată.

3. Măsurări care utilizează metode automate Metodele automate reprezintă varianta cea mai scumpă de monitorizare a

calităţii aerului utilizată în mod curent. Ele permit efectuarea unor măsurări cu rezoluţie înaltă a concentraţiilor orare de poluant.

Proba de aer este analizată on-line şi în timp real. Datele sunt stocate în analizor sau într-un dispozitiv separat şi pot fi descărcate la distanţă printr-un modem. Înalta rezoluţie a acestor metode permite ca episoadele de poluare să fie analizate în detaliu şi să fie legate de trafic (circulaţie), meteorologie sau alte variabile. Prin descărcarea frecventă a datelor de la analizoarele automate, informaţiile pot fi retransmise publicului cât timp sunt relevante. Cu datele provenite de la analizoarele automate sunt generate rapoarte zilnice, săptămânale şi lunare ale reţelei care sunt furnizate autorităţilor locale.

7-10

Poluanţii analizaţi includ: ozonul, oxizii de azot, dioxidul de sulf, monoxidul de carbon, particulele în suspensie şi compuşi organici volatili. Eşantioanele sunt analizate în timp real, cu ajutorul unor metode moderne printre care se numără analiza gazelor cu ajutorul sistemelor de măsură convenţionale şi spectroscopia.

Din punctul de vedere al intervalului de timp în care se efectuează măsurarea,

monitorizarea aerului poate fi: - continuă – Echipamentele pentru monitorizarea continuă vor furniza

măsurări aproape instantanee ale concentraţiilor din atmosferă pentru mai mulţi poluanţi. Poluanţii aerului monitorizaţi pe o bază continuă sunt: CO, oxizii de azot (NO2, NO, NOx), O3, SO2, H2S, particulele solide (PM2,5 şi PM10), praful şi fumul, hidrocarburile, NH3, CO2.

- intermitentă – se referă la poluanţii atmosferici care sunt monitorizaţi ca o concentraţie integrată pentru 24 h, în conformitate cu orarul stabilit la nivel naţional pentru supravegherea poluării atmosferice. Uzual, acest tip de măsurare implică utilizarea sistemelor de prelevare care colectează poluanţii utilizând tuburi reactive, absorbanţi sau filtre. Poluanţii care pot fi monitorizaţi prin măsurări intermitente includ: particulele totale în suspensie, particulele inhalabile şi respirabile (PM10 şi PM2,5), hidrocarburile policiclice aromatice şi compuşii organici volatili.

- pasivă – Metodele de monitorizare pasivă furnizează soluţii de monitorizare a calităţii aerului ieftine, în puncte în care nu se poate realiza monitorizarea continuă. Prelevarea pasivă implică expunerea unei suprafeţe reactive la aer, iar transferul poluantului se realizează prin difuzia din aer pe suprafaţă. Poluanţii comuni monitorizaţi cu ajutorul prelevatoarelor pasive sunt SO2, NO2, O3, H2S şi COV.

Oricare ar fi metoda de prelevare a eşantioanelor, cantitatea de poluare în aerul

ambiant este exprimată de obicei prin concentraţia sa în aer. Concentraţia unui poluant în aer, poate fi definită ca proporţia pe care o reprezintă din volumul său total. Concentraţiile de gaz poluant în atmosferă sunt de obicei măsurate în părţi pe milion pe volum (ppmv), părţi pe miliard pe volum (ppbv) sau părţi pe trilion pe volum (pptv). Concentraţiile poluanţilor sunt de asemenea măsurate prin greutatea poluantului într-un volum standard de aer, de exemplu prin micrograme pe metru cub (µgm-3) sau miligrame pe metru cub (mgm-3).

7.2.3 Strategii de monitorizare a calităţii aerului Conform Directivei Cadru nr. 96/62/EC a Consiliului Europei, referitoare la

Evaluarea şi Managementul Calităţii Aerului, evaluarea reprezintă "orice metodă utilizată pentru a măsura, calcula, prevedea sau estima nivelul unui poluant în aerul ambiant". Pentru realizarea unei evaluări preliminare, pot fi utilizate individual sau în combinaţie, trei metode sau instrumente:

- măsurări preliminare ale calităţii aerului – utilizate pentru a cerceta calitatea aerului, în special în locurile în care sunt aşteptate depăşiri şi/sau informaţiile referitoare la emisii nu sunt adecvate;

- inventarul emisiilor în aer – furnizează informaţii cuprinzătoare referitoare la surse şi la fluxul emisiilor în întreaga zonă. El permite o primă estimare a ariilor cu risc de depăşire a valorilor limită şi a valorilor obiectiv.

- modelarea poluării aerului – serveşte la a lega calitatea aerului de emisii în sens cantitativ şi la a furniza o bază mai bună pentru descrierea ariilor de depăşire din întreaga zonă studiată. Furnizează de asemenea informaţii esenţiale adiţionale pentru managementul calităţii aerului în zona respectivă.

7-11

Proiectarea reţelelor de monitorizare se bazează pe scara poluării aerului: 1. Poluarea aerului este predominant de origine locală. În acest caz, reţeaua

este concentrată în zona unui oraş, cu o singură staţie sau foarte puţine staţii în afara ariei urbane, pentru monitorizarea fundalului regional. Această scară este aplicabilă pentru compuşii primari cum ar fi monoxidul de carbon, plumbul, hidrocarburile policiclice aromatice şi benzenul, atunci când oraşul nu este influenţat semnificativ de alte oraşe mari sau surse majore de poluare apropiate.

2. Dacă există o contribuţie regională semnificativă pentru problema studiată, trebuie pus un accent deosebit pe monitorizarea/modelarea componentei regionale. În multe oraşe, aceasta se aplică la compuşi ca ozonul, dioxidul de azot, particule solide.

3. Investigarea şi controlul unor fenomene care au loc la scară mare, de exemplu „episoadele de smog de iarnă” şi episoadele de poluare fotochimică, necesită monitorizarea şi modelarea la o scară mult mai mare decât scara oraşelor individuale afectate.

La prelucrarea rezultatelor obţinute în urma campaniilor de măsurare, se va ţine seama de faptul că, concentraţia poluării în orice punct este o sumă a:

- concentraţiei naturale de fond; - concentraţiei regionale de fond; - concentraţiei urbane medii în aria din jurul punctului; - impacturilor locale ale surselor apropiate, cum ar fi străzi, surse punctuale

(industrie, centrale termice), etc. De asemenea, trebuie să fie luate în considerare trei mari categorii de influenţe:

o influenţele sursei; o influenţele demografice; o influenţele meteorologice.

Pentru realizarea unui plan al zonei de interes sunt necesare o serie de

informaţii iniţiale referitoare la: a. sursele staţionare – amplasamente prezente sau viitoare pentru surse majore

de poluare, împreună cu date de emisii; b. sursele mobile – căi rutiere prezente şi viitoare în zona geografică supusă

analizei; c. distribuţia populaţiei – densitatea de populaţie actuală şi cea estimată pentru

viitor în zona supusă studiului; d. aspectele meteorologice, referitoare, în special, la regimurile vântului şi

condiţiile sinoptice care favorizează modurile de transport sau staţionarea diferiţilor poluanţi;

e. topografia; f. actuala şi viitoarea folosinţă a terenurilor din zona studiată; g. localizarea efectelor cunoscute ale poluării aerului; h. informaţiile provenite de la operaţiile de prelevare a probelor de aer

anterioare şi actuale. Odată cu dezvoltarea unor noi şi/sau perfecţionate metode de monitorizare, o

atenţie deosebită a fost acordată selectării punctelor de prelevare şi determinării numărului de puncte necesare obţinerii unor limite de încredere rezonabile pentru definirea expunerii poluantului la diferiţi receptori şi îndeplinirii obiectivelor propuse.

Majoritatea datelor privind calitatea aerului provenite dintr-un anumit punct (punct fix) oferă informaţii privind localizarea corectă a acestora, prin cunoaşterea fie a unei adrese sau a setului de coordonate latitudine-longitudine.

7-12

Un alt sistem de monitorizare este cel pe lungă distanţă. Cele mai multe tehnici se bazează pe senzorii de absorbţie sau împrăştiere a radiaţiei electromagnetice (acestea pot fi atât active cât şi pasive).

Repartiţia şi tipul staţiilor de măsură sunt adaptate în funcţie de natura şi

importanţa poluării dar şi a fenomenului care trebuie supravegheat. Pentru a înţelege mai bine rezultatele oferite de o staţie de măsură, este util ca aceasta să fie caracterizată împreună cu mediul său. Aşa cum este prevăzut în Decizia 97/101/CE „Exchange of Information”, punctele de monitorizare sunt clasificate conform următoarelor criterii:

- tipul staţiei (trafic, industrial, de fond), - tipul zonei (urban, sub-urban, rural), - caracterizarea zonei (rezidenţială, comercială, industrială, agricolă, naturală

sau combinaţii ale acestor tipuri). Staţiile de trafic sunt caracterizate printr-un gradient mare al concentraţiilor în

locul analizat. Pentru clasificarea unor astfel de staţii trebuie să se specifice tipul străzii (largă, îngustă, în canion etc.) şi numărul de vehicule care trec pe acea stradă.

Staţiile industriale sunt sub influenţa directă a uneia sau mai multor surse specifice.

Prin staţie de fond se înţelege o staţie reprezentativă dintr-o zonă întinsă. Această staţie poate fi rurală, urbană, sau sub-urbană.

Pentru a răspunde unor obiective de supraveghere (monitorizare) particulare, se

amplasează conform unei tipologii precise, definite conform unor criterii specifice, staţii de monitorizare fixe, echipate corespunzător. Aceste staţii pot fi:

- urbane – nu sunt influenţate direct de o poluare primară, - peri-urbane – se află sub influenţa directă a unei mari aglomerări, - de proximitate – se află sub influenţa directă a sursei de poluare, - rurale – sunt amplasate în zone puţin locuite. Utilizarea unor echipamente mobile sau portabile de monitorizare a aerului

măreşte flexibilitatea amplasării geografice a acestora, dar nu creşte cantitatea totală de date disponibile. Aceste echipamente vor fi utilizate în următoarele cazuri:

a) situaţii de urgenţă – în cazul unor anunţuri de incidente cu impact major asupra mediului (sunt importante atât gradul de mobilitate cât şi capacitatea rapidă de răspuns);

b) evaluarea impactului de mediu – datele privind poluanţii pot fi necesare în zone cu potenţial de impact negativ datorită unor obiective deja existente sau în curs de construire;

c) selectarea zonei monitorizate – datele preliminare de la dispozitivele temporare de monitorizare sunt un supliment extrem de util (sursă, populaţie, date meteorologice) pentru planificarea şi stabilirea punctelor fixe de monitorizare;

d) monitorizarea împrejurimilor – supravegherea periodică a zonelor cunoscute ca având un grad scăzut de poluare a aerului pot furniza date privind posibila degradare a calităţii aerului sau privind transportul şi reacţiile poluanţilor;

e) studiul dispersiei norului – monitorizarea mobilă, fie prin tehnica prelevării într-un punct fix, fie cu senzori pentru lungă distanţă, pot furniza date necesare studiului dispersiei norului poluant.

7-13

O altă problemă care trebuie rezolvată este determinarea numărului de puncte necesare pentru monitorizare. O metodă care permite un calcul preliminar al numărului minim de staţii de prelevare necesar pentru o reţea tipică de calitate a aerului, în funcţie de densitatea populaţiei, a fost elaborată de Agenţia de Protecţia Mediului din Statele Unite (US Environmental Protection Agency - USEPA) în 1971.

Criteriile pentru alegerea numărului minim de amplasamente a staţiilor de

monitorizare a aerului, bazate pe o clasificare prioritară, a fost publicată în regulamentele Agenţiei de Protecţie a Mediului din SUA.

Estimarea numărului de staţii de monitorizare (N) se bazează pe gradul de poluare şi pe suprafaţa terenului, luându-se în considerare trei zone:

- X, unde nivelurile de poluare sunt mai mari decât standardele pentru calitatea aerului;

- Y, unde concentraţiile poluanţilor sunt peste nivelul de fond dar mai scăzute decât standardele;

- Z, unde concentraţiile existente sunt la nivelul de fond. Numărul total de staţii N, necesar pentru întreaga regiune se obţine prin

însumarea numerelor pentru fiecare din cele trei subarii:

N = NX + NY + NZ cu: NX = 0,0965 X (Cm – Cs) / Cs

NY = 0,0096 Y (Cs – Cb) / Cs NZ = 0,0004 Z unde: Cm reprezintă valoarea concentraţiei maxime (cu un interval contur de 10), [µg/m3]; Cs - calitatea standard a aerului, [µg/m3]; Cb - valoarea concentraţiei minime (de exemplu, concentraţia de fond), [µg/m3]; X - aria în care concentraţiile sunt mai mari decât standardul de calitate a aerului, [km2]; Y - aria în care concentraţiile sunt deasupra nivelului de fond dar mai scăzute faţă de standardul de calitate a aerului, [km2]; Z - aria în care concentraţiile sunt la nivelul de fond, [km2].

8-1

8. MONITORIZAREA PARAMETRILOR DE CALITATE A APEI

8.1. Calitatea apei

8.1.1 Noţiuni generale

Calitatea apei se poate defini ca un ansamblu convenţional de caracteristici fizice, chimice, biologice şi bacteriologice, exprimate valoric. Pentru stabilirea calităţii apei, din multitudinea caracteristicilor fizice, chimice şi biologice care pot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat, considerate semnificative.

Sistemul mondial de supraveghere a mediului înconjurător prevede urmărirea calităţii apelor prin trei categorii de parametri: - parametri de bază: temperatură, pH, conductivitate, oxigen dizolvat, colibacili; - parametri indicatori ai poluării persistente: cadmiu, mercur, compuşi organo-

halogenaţi şi uleiuri minerale; - parametri opţionali: carbon organic total (COT), consum biochimic de oxigen (CBO),

detergenţi anionici, metale grele, arsen, bor, sodiu, cianuri, uleiuri totale, streptococi. Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoarea

terminologie: - criterii de calitate a apei – totalitatea indicatorilor de calitate a apei care se utilizează

pentru aprecierea acesteia în raport cu măsura în care satisface un anumit domeniu de folosinţă sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului în care calitatea apei corespunde cu necesităţile de protecţie a mediului înconjurător;

- indicatori de calitate a apei – reprezentaţi de caracteristici nominalizate pentru o determinare precisă a calităţii apelor;

- parametri de calitate a apei – reprezintă valori şi exprimări numerice ale indicatorilor de calitate a unei ape;

- valori standardizate ale calităţii apei – reprezintă valori ale indicatorilor de calitate a apelor care limitează un domeniu convenţional de valori acceptabile pentru o anumită folosinţă a apei.

Pentru caracterizarea calităţii şi gradului de poluare a unei ape se utilizează indicatorii de calitate. Aceştia se pot clasifica după natura lor şi după natura şi efectele pe care le au asupra apei astfel:

A. Indicatori organoleptici - se determină cu ajutorul simţurilor: culoarea reală, mirosul şi gustul.

B. Indicatori fizici - turbiditatea (tulbureala), indicele de colmatare, temperatura, radioactivitatea, conductivitatea, conductibilitatea electrică, concentraţia ionilor de hidrogen (pH-ul).

C. Indicatori chimici - indicatori ai regimului de oxigen (oxigenul dizolvat - OD, consumul biochimic de oxigen - CBO, consumul chimic de oxigen - CCO, carbonul organic total - COT), săruri în apă, reziduul fix.

D. Indicatori biogeni - compuşi ai azotului, compuşi ai fosforului. E. Indicatori ai capacităţii de tamponare a apei - aciditatea, alcalinitatea şi

duritatea apei. G. Indicatori radioactivi

8.1.2 Poluarea apei Prin poluarea apei se înţelege alterarea caracteristicilor fizice, chimice şi

biologice ale apei, produsă direct sau indirect de activităţile umane şi care face ca apele

8-2

să devină improprii utilizării normale în scopurile în care această utilizare era posibilă înainte de a interveni alterarea. Efectele poluării resurselor de apă sunt complexe şi variate, în funcţie de natura şi concentraţia substanţelor impurificatoare. Rezolvarea acestor probleme ridicate de poluarea apei se realizează prin tratare, prin care se asigură condiţiile necesare pentru consum. Poluarea apelor poate fi naturală sau artificială. Poluarea naturală se datorează surselor de poluare naturale şi se produce în urma interacţiei apei cu atmosfera, când are loc o dizolvare a gazelor existente în aceasta şi cu litosfera când se produce dizolvarea rocilor solubile şi cu organismele vii din apă. Poluarea artificială se datorează surselor de ape uzate de orice fel, apelor meteorice, nămolurilor, reziduurilor, navigaţiei etc. Se poate vorbi şi despre poluare controlată şi necontrolată. Poluarea controlată (organizată) se referă la poluarea datorită apelor uzate transportate prin reţeaua de canalizare şi evacuate în anumite puncte stabilite prin proiecte. Poluarea necontrolată (neorganizată) provine din surse de poluare care ajung în emisari pe cale naturală, de cele mai multe ori prin intermediul apelor de ploaie. Poluarea normală şi accidentală reprezintă categorii de impurificare folosite pentru a defini grupuri de surse de ape uzate. Poluarea normală provine din surse de poluare cunoscute, colectate şi transportate prin reţeaua de canalizare la staţia de epurare sau direct în receptor. Poluarea accidentală apare, de exemplu, ca urmare a dereglării unor procese industriale, când cantităţi mari (anormale) de substanţe nocive ajung în reţeaua de canalizare sau ca urmare a defectării unor obiective din staţia de epurare. Se mai poate vorbi şi despre poluare primară şi secundară. Poluarea primară apare, de exemplu, în urma depunerii substanţelor în suspensie din apele uzate, evacuate într-un receptor, pe patul acesteia. Poluarea secundară apare, de exemplu, imediat ce gazele rezultate în urma fermentării materiilor organice depuse din substanţele în suspensie antrenează restul de suspensii şi le aduce la suprafaţa apei, de unde sunt transportate apoi în aval de curentul de apă.

Principalele materii poluante şi efectele acestora Substanţele poluante introduse în ape din surse naturale şi artificiale sunt numeroase, producând un impact important asupra apelor de suprafaţă şi

subterane. Prejudiciile aduse mediului de substanţele poluante pot fi grupate în două categorii: - prejudicii asupra sănătăţii publice, - prejudicii aduse unor folosinţe (industriale, piscicole, navigaţie, etc.).

Substanţele poluante pot fi clasificate, după natura lor şi după prejudiciile

aduse, în următoarele categorii: - substanţele organice, de origine naturală sau artificială, reprezintă pentru

apă poluantul principal. - substanţele anorganice, în suspensie sau dizolvate, sunt mai frecvent

întâlnite în apele uzate industriale. - materialele în suspensie, organice sau anorganice, se depun pe patul

emisarului, formând bancuri. - substanţele toxice, nu pot fi reţinute de instalaţiile de tratare a apelor şi o

parte din ele pot ajunge în organismul uman, provocând îmbolnăviri. Aceste materii organice sau anorganice, câteodată chiar în concentraţii foarte mici, pot distruge în scurt timp flora şi fauna receptorului.

8-3

- substanţele radioactive, radionuclizii, radioizotopii şi izotopii radioactivi sunt unele dintre cele mai periculoase substanţe toxice.

- substanţele cu aciditate sau alcalinitate pronunţată, evacuate cu apele uzate, conduc la distrugerea florei şi faunei acvatice, la degradarea construcţiilor hidrotehnice, a vaselor şi instalaţiilor necesare navigaţiei, împiedică folosirea apei în agrement, irigaţii, alimentări cu apă etc.

- coloranţii, proveniţi îndeosebi de la fabricile de textile, hârtie, tăbăcării etc., împiedică absorbţia oxigenului şi desfăşurarea normală a fenomenelor de autoepurare şi a celor de fotosinteză.

- energia calorică, caracteristică apelor calde de la termocentrale şi de la unele industrii, aduce numeroase prejudicii în alimentarea cu apă potabilă şi industrială şi împiedică dezvoltarea florei şi faunei acvatice.

- microorganismele de orice fel, ajunse în apa receptorilor, se pot dezvolta necorespunzător sau pot deregla dezvoltarea altor microorganisme sau chiar a organismelor vii.

Principalele surse de poluare sunt în general aceleaşi pentru cele două mari

categorii de receptori: apele de suprafaţă (fluvii, râuri, lacuri, etc.) şi apele subterane (straturi acvifere, izvoare etc.).

Sursele de poluare se pot împărţi în două categorii distincte: - surse organizate care produc murdărirea în urma evacuării unor substanţe în

ape prin intermediul unor instalaţii destinate acestui scop, cum ar fi canalizări, evacuări de la industrii sau crescătorii de animale etc.;

- surse neorganizate care produc murdărirea prin pătrunderea necontrolată a unor substanţe în ape.

După acţiunea lor în timp, sursele de poluare pot fi: - surse de poluare permanente, - surse de poluare nepermanente, - surse de poluare accidentale. După modul de generare a poluării, sursele de poluare pot fi împărţite în: - surse de poluare naturale, - surse de poluare artificiale, datorate activităţii omului, care la rândul lor pot fi

subdivizate în ape uzate şi depozite de deşeuri. Pentru apele subterane, sursele de impurificare provin din: - impurificări cu ape saline, gaze sau hidrocarburi, produse ca urmare a unor

lucrări miniere sau foraje; - impurificări produse de infiltraţiile de la suprafaţa solului a tuturor categoriilor

de ape care produc în acelaşi timp şi impurificarea surselor de suprafaţă; - impurificări produse în secţiunea de captare, din cauza nerespectării zonei de

protecţie sanitară sau a condiţiilor de execuţie. Clasificarea apelor după utilizări Ţinând seama de toate utilizările, apele pot fi clasificate în mai multe categorii,

după cum urmează: - categoria I – ape care servesc în mod organizat la alimentarea cu apă a

populaţiei, ape care sunt utilizate în industria alimentară care necesită apă potabilă sau ape care servesc ca locuri de îmbăiere sau ştranduri organizate;

- categoria II – ape care servesc pentru salubrizarea localităţilor, ape utilizate pentru sporturi nautice sau apele utilizate pentru agrement, odihnă, recreere, reconfortarea organismului uman;

- categoria III – ape utilizate pentru nevoi industriale, altele decât cele alimentare arătate mai sus sau folosite în agricultură pentru irigaţii.

8-4

Pentru fiecare din aceste categorii sunt stabilite o serie de norme pe care apa

trebuie să le îndeplinească la locul de utilizare. Conform STAS 4706 – 88, pentru fiecare dintre aceste categorii se dau indicatori

de calitate fizici, chimici, microbiologici şi de eutrofizare, care trebuie îndepliniţi de apele de suprafaţă, în funcţie de categoria de calitate.

8.2. Monitorizarea calităţii apei 8.2.1 Noţiuni generale Activitatea de gestiune a apelor implică luarea deciziilor la diferite nivele: local,

bazinal şi naţional referitoare în principal la: - alocarea cantitativă şi calitativă a apei pentru diferiţi utilizatori; - apărarea contra inundaţiilor; - prevenirea şi diminuarea efectelor poluărilor accidentale.

Luarea acestor decizii se bazează pe cunoaşterea în timp real a parametrilor caracteristici ai mediului hidric, a utilizatorilor de apă şi a lucrărilor hidrotehnice – parametri obţinuţi în cadrul monitorizării integrate a apelor. Integrarea tuturor datelor obţinute din domeniul apelor este absolut necesară pentru administrarea echilibrată şi integrată din punct de vedere cantitativ şi calitativ a apelor de suprafaţă şi subterane.

Monitorizarea apelor reprezintă activitatea de observaţii şi măsurători

standardizate şi continue, de lungă durată, pentru cunoaşterea şi evaluarea parametrilor caracteristici ai apei, în scopul administrării apelor şi definirii stării şi tendinţei evoluţiei mediului hidric.

Există mai multe moduri de monitorizare a parametrilor apelor:

- prin măsurări chimice, pentru monitorizarea constituenţilor apei, sedimentelor etc. (de exemplu: oxigen dizolvat, particule în suspensie, nutrienţi, metale, uleiuri şi pesticide);

- prin măsurarea fizică a condiţiilor generale cum ar fi temperatura, debitul, culoarea apei etc.;

- prin măsurătorile biologice ale abundenţei şi varietăţii plantelor acvatice şi vieţii animale şi a abilităţii organismelor de a supravieţui în mostrele de apă.

Monitorizarea poate fi efectuată în: - puncte de bază – staţii fixe de monitorizare, care oferă răspunsuri la

întrebările de bază şi specifice (supraveghere intensivă); - puncte temporare sau sezoniere (de exemplu, pe perioada de vară sau în

locurile de scăldat); - puncte de urgenţă – de exemplu, după o revărsare în punctele critice. Scopurile principale ale activităţii de monitorizare sunt următoarele: 1. Caracterizarea apelor şi identificarea schimbărilor şi tendinţelor în calitatea

apei de-a lungul timpului. 2. Identificarea problemelor specifice, existente sau posibile, din punct de

vedere al calităţii apelor. 3. Obţinerea de informaţii necesare pentru concepţia programelor de prevenire

a poluării sau de intervenţie în cazul poluării apelor. 4. Determinarea obiectivelor programelor care urmează a fi implementate şi

aplicate în domeniul reglementării capacităţii de poluare şi controlului poluării. 5. Intervenţia în caz de urgenţe cum ar fi revărsările şi inundaţiile (viiturile).

8-5

Conceptul de administrare durabilă a resurselor de apă implică, din punct de vedere informaţional, în primul rând elaborarea sistemelor de monitoring integrat pentru fiecare factor de mediu: apă, păduri, sol, aer etc. şi în al doilea rând elaborarea unui sistem de monitoring global al mediului care va cuprinde o selecţie de informaţii obţinute pentru fiecare factor de mediu, necesare în principal pentru cunoaşterea legăturilor şi condiţionărilor dintre ele.

Monitorizarea integrată a apelor trebuie să furnizeze informaţii referitoare la: - precipitaţii, scurgeri, resurse de apă şi folosirea apei de către diferiţi utilizatori; - cantitatea şi calitatea apei; - toate obiectele acvatice (râuri, lacuri, ape subterane, mări) şi interacţiunile

dintre ele. Din punct de vedere al utilizării informaţiilor, ele trebuie să fie integrate la scară: - locală – obiectiv (lac de acumulare, utilizare a apei etc.); - zonală – departamentală; - bazinală; - naţională. Scopul monitorizării integrate a apelor este de a furniza datele şi informaţiile

pentru: - cunoaşterea stării mediului acvatic; - alocarea optimă a resurselor de apă pentru diferite categorii de utilizare; - avertizarea populaţiei şi utilizatorilor de apă asupra apariţiei fenomenelor

periculoase (ploi de mare intensitate, poluări accidentale etc.); - verificarea depăşirii limitelor de calitate (stabilite de standarde şi de autorizări)

a surselor de apă şi efluenţilor; - determinarea tendinţelor de evoluţie a mediului hidric datorate impactului

omului şi stabilirii măsurilor pentru prevenirea şi corectarea tendinţelor negative.

8.2.2 Prevederi legale referitoare la monitorizarea apelor La nivel european, Directiva 2000/60/CE a Parlamentului european şi Consiliului

Europei din 23 octombrie 2000 a stabilit un cadru pentru o politică comunitară în domeniul apei. Această directivă a fost modificată ulterior prin decizia nr. 2455/2002/CE a Parlamentului şi Consiliului Europei din 20 noiembrie 2001.

În vederea aplicării acestei directive, statele membre trebuie să inventarieze toate bazinele hidrografice care se găsesc pe teritoriul lor şi să le împartă pe districte hidrografice. Bazinele hidrografice care se găsesc pe teritoriul a cel puţin două state vor fi integrate într-un district internaţional. Statele membre ale CE vor trebui să facă o analiză a caracteristicilor fiecărui district hidrografic, un studiu al incidenţei activităţii umane asupra apelor, o analiză economică a utilizării acestora şi un registru al zonelor care necesită o protecţie specială. În continuare, va trebui elaborat pentru fiecare district hidrografic în parte un plan de gestiune şi de măsuri care trebuie aplicat. Aceste măsuri au ca scop:

- prevenirea deteriorării, ameliorarea şi restaurarea stării maselor de apă de suprafaţă, atingerea unei bune stări chimice şi ecologice a acestora, şi reducerea poluării datorate deversării şi emisiei de substanţe periculoase;

- protejarea, ameliorarea şi restaurarea apelor subterane, prevenirea poluării şi deteriorării lor şi asigurarea unui echilibru între captarea şi înnoirea lor;

- conservarea zonelor protejate. De asemenea, este prezentată o listă a substanţelor poluante prioritare

selecţionate dintre cele care constituie un risc important pentru sau prin mediul acvatic,

8-6

a măsurilor de control relativ la aceste substanţe şi a normelor de calitate aplicabile concentraţiilor acestora.

Directiva stabileşte obiectivele politicii comunitare în domeniul apelor după cum

urmează: - garanţia aprovizionării cu apă potabilă; - garanţia aprovizionării cu apă potabilă sau apă care nu este destinată

consumului uman pentru necesităţi economice altele decât consumul uman; - protecţia şi păstrarea mediului acvatic; - limitarea catastrofelor naturale (secete, inundaţii). Sunt definite de asemenea diferitele tipuri de poluare la care pot fi supuse apele: - poluarea care provine din surse punctuale; - poluarea care provine din surse difuze; - poluarea accidentală; - acidifierea; - eutrofizarea. Directiva cadru a Consiliului Europei conţine prevederi legale referitoare la

calitatea, gestiunea şi poluarea apelor apelor dulci de suprafaţă, apelor utilizate pentru scăldat, apelor destinate consumului uman. De asemenea sunt prevăzute reglementări referitoare la tratarea apelor urbane reziduale, poluarea datorată anumitor substanţe periculoase, prevenirea şi reducerea integrată a poluării.

Sunt stabilite exigenţele minime la care trebuie să răspundă calitatea apelor, şi anume:

- parametrii care definesc caracteristicile fizice, chimice şi microbiologice; - valorile limită şi valorile de referinţă ale acestor parametri; - frecvenţa de eşantionare minimă şi de analiză; - metodele de măsurare de referinţă comune pentru determinarea valorilor

parametrice.

8.2.3 Structura şi dinamica ciclului de monitorizare a apelor Procesul de monitorizare trebuie privit ca o secvenţă de activităţi interconectate

dintre care cele mai importante sunt: - definirea informaţiilor necesare; - elaborarea strategiei de monitorizare; - proiectarea reţelei de monitorizare; - prelevarea probelor; - efectuarea analizelor de laborator; - transmiterea datelor; - analiza datelor; - raportarea datelor; - utilizarea informaţiilor în administrarea integrată a apelor. Pentru definirea parametrilor care trebuie monitorizaţi se are în vedere

cunoaşterea completă şi continuă a stării şi evoluţiei mediului acvatic şi a deciziilor care trebuie luate în domeniul administrării cantitative şi calitative a apelor. Deciziile se împart în: decizii cu caracter strategic şi tactic şi decizii operaţionale.

Deciziile cu caracter strategic şi tactic se referă la stabilirea direcţiilor de

dezvoltare a administrării apelor, de exemplu: - elaborarea planurilor de administrare a apelor;

8-7

- stabilirea şi împărţirea pe etape de lucru a lucrărilor de administrare a apelor care vor fi desfăşurate în scopul asigurării necesarului de apă al utilităţilor şi de protejare a resurselor de apă împotriva epuizării şi poluării.

Deciziile operaţionale luate în domeniul administrării apelor se referă la: - alocarea optimă a resurselor de apă la diferitele categorii de utilizatori; - exploatarea lucrărilor de administrare a apelor; - lupta împotriva inundaţiilor şi a secetei; - protecţia împotriva poluărilor accidentale; - siguranţa lucrărilor hidrotehnice.

Strategia de monitorizare trebuie să ia în considerare: - modalitatea de încheiere a observaţiilor şi măsurătorilor, de transmitere şi

prelucrare a datelor care pot fi obţinute automat şi/sau manual sau mixt; - metodele de diseminare a informaţiilor care pot fi: TV, radio, reţea de

calculatoare, telefoane, copiatoare, radiotelefoane etc.; - etapele de luare a deciziilor în domeniul administrării apelor. Pentru coordonarea activităţii de administrare a apelor deciziile sunt luate la

scară: - locală (obiectiv); - zonală (departamentală); - bazinală; - naţională. Deciziile la scară locală sunt luate pentru anumite obiective de mică importanţă

care au un impact punctual asupra regimului resurselor de apă. Aceste decizii sunt luate la nivelul conducerii fiecărui obiectiv. Ele se referă de obicei la anumite obiective, de tipul lacurilor de acumulare, utilizatorilor de apă etc. a căror funcţionare are impact asupra unor zone restrânse. Aceste decizii sunt luate la nivelul unui bazin versant.

Deciziile la scară bazinală sunt luate pentru toate obiectivele importante: lacuri de acumulare, utilizatori de apă etc. a căror exploatare influenţează regimul cantitativ şi calitativ al apelor pentru întreg bazinul versant sau pentru sub-bazine importante. Aceste decizii sunt luate la nivelul organizaţiilor teritoriale.

Deciziile operaţionale la scară naţională în domeniul administrării apelor sunt luate pentru alocarea de apă la utilităţile cele mai importante care sunt alimentate cu apă de la mai multe bazine versante, pentru utilizarea apelor râurilor care formează frontiera de stat a României şi pentru exploatarea rezervelor strategice.

Ţinând seama de tipul de decizie în domeniul administrării apelor, sistemul de

monitorizare este organizat în flux rapid sau în flux lent. Fluxul rapid se referă la datele în timp real utilizate pentru elaborarea

previziunilor şi luarea deciziilor operaţionale iar fluxul lent are ca scop crearea bazelor naţionale de date şi luarea deciziilor cu caracter strategic.

Proiectarea reţelei de monitorizare a apelor trebuie să stabilească punctele

de măsură, elementele care vor fi măsurate şi frecvenţa observării sau/şi măsurării lor. Proiectarea este bazată pe criterii specifice fiecărui parametru care trebuie monitorizat, care ţine seama de:

- variaţia în timp şi spaţiu a parametrului care urmează a fi monitorizat; - impactul omului asupra mediului hidric; - interdependenţa cu alţi parametri specifici ai mediului hidric şi a altor factori

de mediu.

8-8

Prelevarea probelor de apă se face de preferinţă în mod automat. De obicei, pentru majoritatea parametrilor prelevările sunt făcute pe ambele maluri şi în mijlocul cursurilor de apă.

Analiza probelor se face in situ pentru parametrii care sunt mai sensibili la

modificarea condiţiilor de mediu: temperatura, pH, oxigen dizolvat şi conductivitate. Pentru ceilalţi parametri, analizele sunt făcute de obicei în laborator, mai ales atunci când sunt necesare operaţii suplimentare (distilare, mineralizare) şi analiza probelor durează mai mult timp (fenoli, metale grele etc.).

Transmiterea datelor este preferabil să se facă de manieră automată pentru

ca factorul de decizie să aibă destul timp pentru a lua măsurile de prevenire şi limitare a efectelor negative ale apelor.

Analiza datelor implică compararea datelor între staţii, analiza tendinţelor,

elaborarea relaţiilor cauză – efect, de exemplu între calitatea apei şi sursele de poluare, utilizarea terenului, datele hidrologice etc.

Comunicarea datelor se face în mod specific ţinând seama de utilizator:

autorităţi, public, comunitate ştiinţifică etc. La elaborarea sistemului de monitoring integrat al apelor trebuie să se ţină

seama de următorul paradox: monitorizarea unui parametru caracteristic al apelor necesită cunoaşterea variaţiei în timp şi spaţiu, cunoaştere posibilă numai prin observare şi măsurare.

8.3. Metode de măsurare a calităţii apei

Pornind de la complexitatea tipurilor de parametri care definesc calitatea apei, se disting două metode de măsurare:

- de laborator (off-line) - automată (on-line).

Metoda de determinare în laborator constă în prelevarea periodică de probe

de apă din sursa supravegheată şi analiza lor prin mijloace chimice (reacţii cu diverse soluţii de reactivi); acest tip de analize se utilizează pentru determinarea tuturor proprietăţilor apei: organoleptice, bacteriologice, fizice şi chimice.

Modul de prelevare a probei poate fi manual (operatorul se deplasează pe teren) sau automat (printr-o instalaţie de pompare a apei care este adusă la laborator la cerere); prelevarea automată presupune o serie de amenajări tehnologice (conducte de aducţiune şi evacuare a apei, pompă, alimentare cu energie a acesteia).

Metoda de măsurare continuă a parametrilor este utilizată în general pentru o

parte din proprietăţile fizice ale apei, aplicând principii din electro-chimie, electromagnetism, etc.

În prezent există analizoare pentru determinarea automată (on-line) a unor proprietăţi chimice utilizând reactivi (substanţe organice, conţinut de metale grele, săruri de azot etc.).

8-9

8.4. Componentele sistemelor de monitorizare a parametrilor de calitate a apei

8.4.1 Traductoare specifice şi variante de măsurare Conservarea proprietăţilor apei şi menţinerea calităţii ei la valori optime este o

fază decisivă în procesul tehnologic de alimentare cu apă; pentru a eficientiza această activitate este necesară informarea continuă şi rapidă a operatorului uman (care supraveghează procesul) asupra valorilor parametrilor mai importanţi care definesc calitatea apei. Pentru realizarea acestui deziderat, în instalaţiile moderne de alimentare cu apă şi de tratare a apei se utilizează măsurarea on-line a acestor parametri, utilizând traductoare specializate.

Traductoarele sunt aparate de măsură specifice fiecărei mărimi de măsurat, care culeg informaţiile direct din proces. Aceste aparate sunt amplasate pe conductele de apă, pe marginea râului, în câmp sau în cadrul amenajărilor hidroenergetice şi funcţionează pe baza unor principii bine stabilite.

Funcţia pe care o realizează este de măsurare continuă a parametrului controlat, convertind valoarea instantanee a acestuia în semnal unificat (4 ... 20 mA) şi furnizând la ieşire un semnal proporţional cu valoarea măsurată; acest semnal este compatibil cu alte echipamente utilizate în instalaţiile de automatizare şi poate fi prelucrat în funcţie de necesităţi (afişat, transmis la distanţă, înregistrat etc.).

Se pot utiliza două variante de măsurare a parametrilor:

- Varianta I - Utilizarea pentru fiecare parametru a câte unui aparat, amplasat pe teren.

- Varianta II - Utilizarea unui echipament multiparametric de determinare a calităţii apei, amplasat în incinta unei staţii de avertizare.

În varianta I, traductoarele utilizate sunt: turbidimetru, pH-metru, aparat pentru

determinarea concentraţiei de cianuri; temperatura este asociată măsurătorii de pH sau O2. Aparatele utilizate, cu excepţia celui pentru cianuri, pot fi alese din fabricaţia curentă a mai multor firme din străinătate. Traductoarele sunt amplasate distribuit în câmp, adaptoarele respective furnizând la ieşire un semnal de 4 ... 20 mA, care este transmis în incinta unei staţii de avertizare la un concentrator de date. Toate traductoarele au posibilitatea afişării valorilor instantanee, atât local cât şi la un panou aflat în incintă.

În varianta II se utilizează o staţie de monitorizare a apei (în acest exemplu, de tip CE – 26), care reprezintă un echipament compact prin intermediul căruia se pot măsura următorii parametrii: pH, turbiditate, conductivitate, oxigen dizolvat şi temperatură.

Echipamentul se amplasează în incinta staţiei de avertizare şi este prevăzut cu o pompă de prelevare a probei de apă din râu; în acest sens este necesară montarea unor conducte de aducţiune şi evacuare a apei. Proba de apă este analizată şi în acelaşi timp sunt afişate valorile parametrilor controlaţi. Există posibilitatea cuplării echipamentului la un nivel superior, printr-un şir de cleme; pentru fiecare parametru este furnizat un semnal în gama 4 ... 20 mA.

Comparând din punct de vedere economic cele două variante, rezultă următoarele aspecte: - varianta I, deşi este mai avantajoasă din punct de vedere al preţului aparatelor, este

mai scumpă în ansamblu, deoarece trebuie să se ţină seama de activitatea de montaj pentru fiecare aparat în parte şi pentru cablurile de alimentare cu energie electrică şi cablurile de semnal care trebuie amplasate în câmp, între aparate şi

8-10

incinta staţiei de avertizare; de asemenea activitatea de întreţinere este îngreunată, fiind necesară curăţarea fiecărui aparat în parte.

- soluţia oferită de varianta II este mult mai modernă. Nu este necesar decât montajul conductelor de aducţiune a apei din incintă; curăţarea traductoarelor incluse în echipament se face automat, la cerere. Este limitată la minimum intervenţia factorului uman, deci se reduce posibilitatea manevrării eronate a aparatelor.

În concluzie, se recomandă aplicarea variantei II.

9-1

9.SISTEMELE INFORMATICE GEOGRAFICE

- concepte de bază -

9.1. Introducere Sistemele Informatice Geografice (SIG, GIS) reprezintă un ansamblu organizat

de materiale informatice, de programe, de date geografice şi persoane capabile să achiziţioneze, stocheze, actualizeze, manipuleze, analizeze şi să prezinte orice formă de informaţie referită geografic.

GIS este acronimul denumirii din limba engleză pentru Sistemele Informatice Geografice:

- Geographic Information Systems (SUA); - Geographical Information Systems (Marea Britanie, Australia, Canada); - Geographic Information Science (academic). În spaţiul francofon au fost adoptate alte denumiri relativ echivalente: - Systèmes d’Informations Géographiques - Système d’Information Environnementale à Référence Spatiale (Sistem

informaţional de mediu cu referinţă spaţială) – SIERS; - Système d’Information à Référence Spatiale (Sistem informaţional cu

referinţă spaţială) – SIRS; - Système d’Information et d’Aide à la Décision Spatiale (Sistem informaţional

şi de ajutor la luarea deciziilor) – SIAD; - Système de géomanagement (Sistem de management geografic); - Système d’Information sur le Territoire (Sistemul informaţional al teritoriului) –

SIT. Conform International GIS Dictionary (Dicţionarului GIS Internaţional) un Sistem

Informatic Geografic (GIS) este un sistem de calcul pentru achiziţia, gestionarea, integrarea, manipularea, analiza şi afişarea datelor care sunt referite spaţial la Pământ. (Computer system for capturing, managing, integrating, manipulating, analysing and displaying data wich is spatially referenced to the Earth.)

9.1.1. Istoricul Sistemelor Informatice Geografice Conceptul de GIS (Geographic Information System) a apărut pentru prima dată

pe continentul nord-american (Canada şi Statele Unite) în urmă cu mai bine de 35 de ani. Primul GIS a fost cel dezvoltat de canadieni la mijlocul anilor '60, în cadrul unei operaţii de inventariere a resurselor naturale. Realizat la o scară foarte largă şi cunoscând o continuă perfecţionare de-a lungul anilor, Canada Geographic Information System (CGIS) se află şi astăzi în funcţiune. Dezvoltarea sa a adus numeroase contribuţii conceptuale şi tehnice la evoluţia generală a sistemelor informatice geografice.

Perioada 1960-1980 este caracterizată de cercetările efectuate pentru realizarea unor Sisteme Informatice Geografice şi definirea conceptelor lor de bază. Anul 1980 marchează începutul perioadei de dezvoltare a acestora. Activitatea de cercetare – dezvoltare a Sistemelor Informatice Geografice (SIG) a fost desfăşurată în cadrul unor firme private care au exploatat rezultatele obţinute în Universităţi. Primele aplicaţii ale SIG, echivalentul cartografic al Sistemelor de Gestiune a Bazelor de Date – SGBD, sau ale SIG ca instrumente de lucru, au apărut într-o piaţă dominată de marile administraţii. Spre sfârşitul anilor 80 a început era comercializării sistemelor informatice geografice, ca instrumente puternice de lucru.

Această evoluţie a sistemelor informatice geografice este strâns legată de cea a informaticii. Maguire (1991) distinge trei perioade principale:

9-2

- sfârşitul anilor 1950 – mijlocul anilor 1970: debutul informaticii, primele aplicaţii de cartografie automată;

- mijlocul anilor 1970 – începutul anilor 1980: răspândirea instrumentelor de cartografie automată/GIS în organismele de stat (armată, cadastru, servicii topografice, etc.);

- începând cu anii 1980: creşterea pieţei de software, dezvoltarea aplicaţiilor pe PC, conectarea în reţea (baze de date distribuite, aplicaţii pe Internet).

9.1.2. Definirea informaţiei geografice Conţinutul unui GIS este reprezentat de informaţia geografică. Aceasta este: - georeferită, ceea ce înseamnă că ea are o referinţă spaţială definită prin

coordonatele X, Y şi Z; - numerică; - vizualizabilă, materializată prin intermediul hărţii potenţiale care poate fi

afişată sau tipărită la cerere. Informaţia geografică se referă la locuri aflate pe suprafaţa pământului, la

evenimente care pot fi localizate sau la amplasamente cunoscute. Sursele de informaţii geografice sunt hărţile, cadastrul, fotografiile aeriene,

tabelele de date statistice legate de delimitările administrative etc.. În general, orice tip de date care poate fi asociat unui amplasament (de exemplu,

adresa, codul poştal, numele unui loc sau oraş, coordonatele geografice) reprezintă informaţii geografice.

Informaţia geografică este importantă pentru diferiţii „actori” ai societăţii cum ar fi oamenii politici care doresc a avea o analiză a datelor sociale referitoare la populaţie, militarii care vor să-şi amplaseze echipamentele specifice, distribuitorii care îşi calculează itinerarul cel mai scurt pentru livrarea mărfurilor, specialiştii din domeniul protecţiei mediului care doresc o inventariere a surselor de poluare sau a resurselor naturale, etc..

9.1.3. Hărţile Hărţile pe hârtie reprezintă suportul tradiţional al informaţiei geografice. Până de

curând, hărţile erau singura metodă de stocare şi de reprezentare a informaţiilor în spaţiul geografic.

Cele mai comune sunt hărţile topografice, al căror obiectiv principal este descrierea caracteristicilor fizice ale peisajelor: cursuri de apă, relief, drumuri, păduri şi zone urbane.

Alte tipuri de hărţi sunt necesare pentru reprezentarea informaţiilor specifice referitoare la spaţiul studiat, informaţii care nu sunt întotdeauna vizibile fizic: densitatea populaţiei, natura solului, geologia, climatul, aria de influenţă a unei pieţe, fluxul de informaţii, propagarea în spaţiu a unei epidemii, etc.. Acestea sunt hărţi tematice.

Avantajele şi dezavantajele hărţilor care au ca suport hârtia sunt următoarele: • avantaje - furnizează o vedere sinoptică a spaţiului (spaţializare a fenomenelor); - relevă structura spaţială a fenomenelor şi poziţia relativă a obiectelor în

spaţiu (vecinătate, proximitate/distanţă, tip de contact lateral); - subliniază structurile spaţiale luând în considerare dispunerea în spaţiu a

fiecărei caracteristici în comparaţie cu altele; - sunt un instrument de previziune şi de ajutor la luarea deciziilor (urbanism,

gestiunea riscurilor). • dezavantaje - realizarea hărţilor este un proces lung şi costisitor care încetineşte

actualizarea lor;

9-3

- lizibilitatea hărţilor necesită în general simplificarea informaţiei originale şi reprezentarea acesteia prin simboluri (de aici derivă o pierdere de informaţii);

- hărţile sunt documente fixe: selectarea şi extragerea informaţiilor pe care le conţin sunt operaţii dificile;

- analiza cantitativă este aproape imposibilă atât pentru efectuarea de măsurători de distanţe/suprafeţe, numărători, etc., cât şi pentru compararea hărţilor prin combinarea informaţiilor.

9.2. SIG – Tehnologie integratoare

Răspândirea informaticii, dezvoltarea tehnicilor numerice de colectare,

gestionare şi de diseminare a datelor, combinate cu aplicarea noilor necesităţi în informaţie pentru amenajarea teritoriului şi protecţia mediului au contribuit la dezvoltarea Sistemelor Informatice Geografice.

Conceptul SIG a evoluat prin incorporarea progresivă a unui anumit număr de tehnologii într-un ansamblu al cărui potenţial este mult mai mare decât suma părţilor sale:

- concepţia asistată de calculator (CAD); - sistemele de gestiune a bazelor de date (SGBD); - teledetecţia şi procesarea imaginilor; - metodele analizei spaţiale şi geostatistică. Sistemele Informatice Geografice au contribuit la integrarea acestor noi

tehnologii şi mai puţin la crearea uneia noi. În general, ele furnizează un ansamblu de instrumente necesare atât pentru achiziţia, gestiunea, analiza şi manipularea datelor, cât şi pentru prezentarea rezultatelor sub formă grafică sau de rapoarte, cu un accent deosebit pe caracteristicile esenţiale ale datelor spaţiale.

Capacitatea de integrare, administrare şi analiză a datelor spaţiale pentru furnizarea de informaţii sintetice asupra teritoriului, în scopul de a contribui la rezolvarea problemelor existente, este caracteristica distinctivă a sistemelor informaţionale geografice.

9.2.1. Componentele unui Sistem Informatic Geografic Conform ESRI (Environmental Systems Research Institute Inc.), un Sistem

Informatic Geografic integrează cinci componente cheie, esenţiale prin calităţile lor pentru buna funcţionare a acestuia. Aceste componente sunt următoarele:

a. echipamentele (hardware) b. programele (software) c. datele d. utilizatorii e. metodele sau procedurile.

a. Echipamentele În prezent, programele GIS pot fi folosite pe o gamă largă de sisteme de calcul,

de la servere centrale până la staţii de lucru individuale sau conectate în cadrul unor reţele. La aceste sisteme sunt legate o serie de echipamente periferice comune pentru orice Sistem Informatic Geografic:

- digitizorul, pentru convertirea datelor cartografice tipărite, în format digital: - scanner-ul, utilizat pentru importul imaginilor ce pot fi ulterior digitizate pe

ecran; - modem-ul, care asigură importul automat al imaginilor satelitare sau al altor

informaţii şi comunicarea cu alte reţele;

9-4

- imprimanta sau plotter-ul, pentru prezentarea rezultatelor obţinute în urma prelucrării datelor.

b. Programele Programele GIS oferă instrumente şi funcţii pentru stocarea, analizarea şi

afişarea tuturor informaţiilor. Principalele componente software ale unui sistem informatic geografic sunt: - instrumentele pentru achiziţia şi manipularea informaţiilor geografice; - sistemele de gestiune a bazelor de date; - instrumentele geografice de interogare, analiză şi vizualizare; - interfaţa grafică prietenoasă pentru o utilizare simplă. Un Sistem Informatic Geografic poate fi dezvoltat pentru o aplicaţie particulară

prin utilizarea unei game largi de programe care se încadrează într-una din următoarele categorii:

- programe special proiectate pentru dezvoltarea GIS (de ex.: ARC/INFO); - programe pentru proiectare asistată de calculator (Computer Aided Mapping

– CAM); - programe cu obiectiv special, cum ar fi Sistemele de Gestiune a Bazelor de

Date (SGBD).

c. Datele Datele reprezintă cea mai importantă componentă a sistemelor informatice

geografice. Datele geografice şi datele tabelare asociate pot proveni din sursele interne ale unei organizaţii sau pot fi procurate de la un distribuitor specializat.

Principalele surse de date sunt următoarele: informaţiile topografice, reţelele de calculatoare, datele tabelare, hărţile în format standard, hărţile digitale, codurile poştale, fotografiile aeriene, sateliţii, etc..

Un SIG poate integra datele spaţiale cu alte resurse de date existente, adesea stocate într-un Sistem de Gestiune a Bazelor de Date. Integrarea datelor spaţiale şi a datelor atribut este o funcţie cheie a unui SIG.

d. Utilizatorii Deoarece un Sistem Informatic Geografic este înainte de toate un instrument, el

se adresează unei largi categorii de utilizatori, pornind de la cei care creează şi menţin sistemele până la persoanele care utilizează în activitatea lor cotidiană dimensiunea geografică. Datorită implementării tehnologiei de comunicaţie prin Internet în cadrul SIG, comunitatea utilizatorilor acestor sisteme creşte în fiecare zi, dar ea este stratificată pe diferite nivele.

f. Metodele Aplicarea şi exploatarea unui sistem informatic geografic nu se poate face fără

respectarea anumitor reguli şi proceduri proprii fiecărei organizaţii. Modul în care sunt introduse, stocate şi analizate datele în cadrul unui sistem informatic geografic trebuie să oglindească modul în care vor fi utilizate ulterior informaţiile în cadrul unei activităţi de cercetare sau în luarea unei decizii.

9-5

9.2.2. Sub-sistemele unui Sistem Informatic Geografic Un SIG este compus schematic din patru sub-sisteme principale. Acestea sunt:

a. Sub-sistemul de introducere a datelor Înainte de a fi utilizate în cadrul unui sistem informatic geografic, datele

geografice trebuie convertite într-un format specific informatic. Această etapă esenţială care realizează transpunerea datelor de pe hârtie (preluate din hărţi) în calculator (date numerice) se numeşte digitizare. Tehnologiile GIS moderne permit automatizarea completă a acestor procese pentru proiectele importante cu ajutorul tehnologiei scanării. Alte operaţii sau proiecte mai puţin importante pot fi rezolvate prin digitizare manuală cu ajutorul tabletelor digitizoare. În prezent, numeroase date geografice sunt disponibile la furnizorii specializaţi în formate standard compatibile SIG şi pot fi integrate direct într-un sistem informatic geografic.

În concluzie, sub-sistemul de introducere a datelor permite achiziţia, colectarea şi transformarea datelor spaţiale şi tematice sub formă digitală. Datele introduse reprezintă rezultatul unei combinaţii de hărţi digitale, fotografii aeriene, imagini transmise la distanţă, rapoarte, documente de supraveghere etc..

b. Sub-sistemul de stocare şi căutare a datelor Sursele de informaţii (cum sunt cele descrise mai sus) pot fi de origini foarte

diverse. Pentru realizarea unui anumit proiect GIS, aceste informaţii trebuie transformate sau prelucrate astfel încât să fie compatibile cu sistemul respectiv (este cazul scărilor, nivelurilor de detaliere, convenţiilor de reprezentare, etc.). Sistemele informatice geografice integrează numeroase instrumente care permit manipularea tuturor datelor pentru a le face coerente şi a nu păstra decât datele care sunt esenţiale pentru proiect. Înainte de a fi integrate în sistem, ele trebuie aduse la aceeaşi scară (grad de detaliere sau acurateţe). Aceasta poate fi o transfomare temporară în scopul afişării sau una permanentă, necesară într-o analiză.

Dacă pentru proiectele mici este suficientă stocarea informaţiilor geografice ca simple fişiere, atunci când volumul datelor creşte iar numărul utilizatorilor devine semnificativ, este esenţială utilizarea unui SGBD (Sistem de Gestiune a Bazelor de Date) pentru a uşura stocarea, organizarea şi gestiunea datelor. Un SGBD nu este altceva decât un instrument de gestiune a bazei de date.

Din punct de vedere structural, există numeroase SGBD, dar pentru sistemele informatice geografice cel mai utilizat este sistemul de gestiune a bazelor de date relaţional (SGBDR). În acest caz, datele sunt reprezentate sub formă de tabele care utilizează anumite câmpuri ca legătură. Această caracteristică care poate părea simplistă, oferă o supleţe şi o flexibilitate deosebită permiţând sistemelor informatice geografice să se adapteze tuturor situaţiilor practice.

GIS pune la dispoziţie atât posibilităţi simple de interogare de tipul "point and query" (selectează şi întreabă), cât şi instrumente sofisticate de analiză care furnizează managerilor şi analiştilor informaţii utile.

În concluzie, sub-sistemul de stocare şi căutare a datelor organizează datele spaţiale şi datele atribut într-o formă care permite utilizatorului să le găsească rapid pentru a le analiza şi, de asemenea, să actualizeze cu precizie şi într-un timp foarte scurt baza de date.

c. Sub-sistemul de prelucrare şi analiză a datelor Acest sub-sistem permite utilizatorului să definească şi să execute anumite

proceduri spaţiale şi de atribuire pentru a genera informaţii derivate. El este recunoscut ca fiind nucleul sistemelor informatice geografice şi constituie elementul care le

9-6

deosebeşte de sistemele de gestiune a bazelor de date şi de proiectare asistată de calculator (CAD).

d. Sub-sistemul de ieşire şi vizualizare a datelor Pentru numeroase operaţii geografice, finalitatea constă în vizualizarea hărţilor şi

graficelor, hărţile reprezentând un instrument puternic de sinteză şi de prezentare a informaţiei.

Tehnologia GIS oferă cartografiei moderne eficienţa şi puterea analitică a hărţilor tradiţionale. Prin intermediul funcţiei de vizualizare, GIS-ul poate fi folosit pentru a produce imagini (hărţi, grafice, animaţii şi alte produse) ce permit integrarea rapoartelor, vederilor 3D, imaginilor fotografice şi tuturor elementelor multimedia.

9.3. Reprezentarea realităţii într-un SIG

9.3.1. Simplificarea complexităţii lumii reale SIG stochează informaţiile referitoare la lumea reală ca o colecţie de straturi

tematice (sau layer-e) care pot fi legate geografic între ele. Această abordare permite organizarea lumii reale complexe într-o reprezentare simplă care uşurează înţelegerea relaţiilor dintre obiectele geografice. Toate straturile pot fi considerate în acest caz ca variabile geografice.

Dacă hărţile sunt înregistrate având un sistem referinţă comun, informaţiile stocate în diferitele straturi pot fi comparate şi analizate concomitent.

Locurile sau zonele specifice pot fi separate de spaţiile înconjurătoare prin decuparea tuturor straturilor proprii amplasamentului respectiv dintr-o hartă mai mare. Fie că este vorba despre un loc specific sau regiunea întreagă, Sistemele Informatice Geografice oferă metodele de căutare a configuraţiilor spaţiale particulare.

9.3.2 Combinarea straturilor pentru obţinerea unor noi informaţii Pentru efectuarea analizelor nu va fi necesară utilizarea ansamblului de straturi

simultan. În funcţie de problemele care trebuie rezolvate, sunt suficiente numai câteva straturi pentru definirea unor relaţii spaţiale specifice.

În plus, informaţiile din două sau mai multe straturi pot fi combinate şi apoi transformate într-un nou strat pentru analize ulterioare. Această procedură care constă în combinarea şi transformarea informaţiilor din diferite straturi este uneori numită „algebră cartografică” (deoarece implică adăugarea şi extragerea de informaţii).

9.4. Domeniile de aplicare a SIG

În prezent, Sistemele Informatice Geografice sunt utilizate în mai multe domenii

de activitate de către administraţiile locale şi naţionale, agenţiile de mediu, companiile petroliere, bănci, universităţi etc. Transpunerea în practică a unui SIG şi importanţa mijloacelor utilizate (echipamente, resurse umane, date şi obiective) pot varia considerabil de la o aplicaţie la alta.

Se disting patru domenii de aplicare, care pot fi clasificate de la cel mai simplu la cel mai complex astfel:

- cartografie - gestiune - analiză - modelare. Nevoia de informaţii geografice şi a instrumentelor de prelucrare a lor este în

creştere constantă. Cu cât realizarea hărţilor complexe şi a prelucrării datelor spaţiale

9-7

este mai rapidă, cu atât existenţa instrumentelor capabile să furnizeze funcţii eficiente pentru analiză şi simulare este mai importantă.

Un sistem informatic geografic trebuie să fie considerat ca un instrument care permite modelarea specifică a lumii reale şi experimentarea unor scenarii multiple de gestiune şi evoluţie a spaţiului geografic.

9.5. Datele în Sistemele Informatice Geografice

Dintr-o hartă se pot desprinde două tipuri de informaţii care posedă caracteristici

geografice: - date spaţiale: descriu atât poziţia absolută şi relativă a caracteristicilor cât şi

măsura şi relaţiile lor; - date atribut (sau date descriptive): prin intermediul legendei şi al simbolurilor

sunt descrise caracteristici cantitative şi calitative ale obiectelor. Datele geografice definesc o anumită entitate în spaţiu, prin patru elemente

caracteristice: - poziţie – exprimată de obicei prin coordonate spaţiale sau adresă poştală; - atribute – constau în caracteristici ale entităţilor geografice (denumiri, altitudini,

diametre, tipuri de soluri etc.); - relaţii spaţiale – definesc poziţia relativă faţă de alte entităţi, caracteristică

importantă în analize care introduce noţiunea cunoscută în GIS sub numele de topologie;

- timp – indică momentul în care a fost culeasă data.

Funcţionalitatea datelor În cadrul sistemului informatic geografic, datele pot avea următoarele funcţii:

- furnizarea materialelor necesare pentru modelări şi analize GIS; - furnizarea cadrului geografic pentru baza de date; - asigurarea asistenţei în procesul de căutare şi extragere a informaţiilor; - furnizarea fundalului pentru prezentarea rezultatelor.

9.5.1. Datele spaţiale Dacă se face abstracţie de simboluri, toate caracteristicile geografice care sunt

reprezentate pe o hartă pot fi caracterizate printr-unul din următoarele tipuri de obiecte grafice: puncte, linii şi suprafeţe (poligoane).

Datele punctuale există atunci când un obiect este asociat unei locaţii unice în spaţiu. De exemplu: amplasarea oraşelor.

Datele liniare există atunci când locaţia unui obiect este descrisă printr-un lanţ de coordonate spaţiale. De exemplu: râuri, drumuri, canalizări.

Datele referitoare la suprafeţe există atunci când un obiect este descris printr-un lanţ închis de coordonate spaţiale. Un obiect de tip suprafaţă face în general referinţă la un poligon. De exemplu: limite administrative, zone climatice.

9.5.2. Modelul datelor spaţiale în SIG Pentru transformarea numerică şi stocarea datelor geografice sunt utilizate două

metode care corespund următoarelor tipuri de unităţi spaţiale de observare: - vector (sau mod obiect) – descrierea geometrică a obiectelor geografice se

face prin intermediul coordonatelor (unitatea spaţială de observare este obiectul spaţial el însuşi);

- raster (sau mod imagine) – rezultă din descrierea punct cu punct a spaţiului geografic (unitatea spaţială de observare este pixelul imaginii).

9-8

9.5.3. Formatul vectorial al datelor Obiectele geografice sunt reprezentate cu precizie cu ajutorul vectorilor (linii

orientate). Aceste linii sunt definite ca segmente liniare cu ajutorul a două puncte. Fiecare vârf este caracterizat printr-o pereche de coordonate x şi y.

Există două structuri de date vectoriale: o structura datelor topologice; o structura datelor obţinute din programele de desenare asistată de

calculator. Structura topologică a datelor descrie relaţiile spaţiale dintre obiectele

geografice. Ea se bazează pe teoria grafurilor din matematică. Modelul conţine arce şi noduri. Arcul constă dintr-o serie de puncte, unite prin segmente de linie dreaptă, care încep şi se termină cu un nod. Nodul este punctul de intersecţie în care două sau mai multe arce se unesc. Un poligon este compus dintr-un lanţ închis de arce. Două poligoane adiacente împart acelaşi arc.

Structura datelor produse de programele de desenare asistată de calculator utilizată pentru reprezentarea obiectelor geografice, constă din elemente grafice definite de lanţuri de puncte. Aceste elemente grafice nu implică nici o relaţie.

Acest model de date are o redundanţă considerabilă deoarece segmentul care limitează două poligoane este stocat în memorie de două ori.

9.5.4. Formatul raster al datelor Modelele de date raster constau în utilizarea unei structuri de date sub formă de

grilă, în care zona geografică este divizată în verigi (ochiuri sau pixeli), identificate prin linii şi coloane. Această structură a datelor este denumită şi urzeală (reţea). Dimensiunea elementelor (verigilor) dintr-o structură de date raster este aleasă pe baza preciziei datelor şi a rezoluţiei cerute de utilizator.

Există mai multe structuri de date raster. Structura formată din verigi cel mai des utilizată este structura de matrice dispusă regulat în spaţiu. Fiecare celulă este de aceeaşi formă şi dimensiune, forma utilizată cel mai des fiind pătratul.

Rezoluţia: deoarece spaţiul geografic este rar constituit din forme dispuse regulat în spaţiu, elementele trebuie să aibă o dimensiune adecvată. Determinarea adecvată a rezoluţiei pentru un strat particular de date este o problemă delicată. O dimensiune prea mare poate antrena generalizarea excesivă a datelor. În schimb, o dimensiune prea mică a celulei poate mări extraordinar de mult volumul datelor şi prelungi timpul de prelucrare.

9.5.5. Datele atribut Pentru stocarea şi menţinerea datelor atribut în SIG se utilizează modele de date

distincte. Aceste modele pot fi specifice Sistemelor Informatice Geografice sau programelor externe de gestiune a bazelor de date (SGBD).

Modelele cele mai comune sunt următoarele: 1. Modelul ierarhic

Bazele de date ierarhizate organizează datele stabile într-o structură arborescentă. SGBD ierarhizat este adecvat pentru seturile de date care sunt evidente sau care se obţin uşor şi în care relaţiile primare dintre date se schimbă rar sau deloc. 2. Modelul reţea Acest model organizează datele într-o reţea. Orice coloană din această structură poate fi legată la o alta. Modelul permite o reprezentare mai realistă a fenomenelor geografice, dar orice reorganizare a datelor implică reconstruirea completă a modelului. 3. Modelul relaţional Acest model este cel mai des utilizat pentru gestionarea atributelor datelor geografice. Utilizarea modelelor relaţionale este avantajoasă datorită:

9-9

- simplităţii în organizarea şi modelarea datelor; - flexibilităţii – datele pot fi manipulate simplu prin intermediul unor tabele de

legătură; - eficienţei stocării – prin concepţia adecvată a tabelelor de date, datele inutile

pot fi minimizate; - naturii ne-procedurale – interogările unei baze de date relaţionale nu sunt

dependente de organizarea internă a datelor. 9.6. Strategia implementării SIG

Sistemele Informatice Geografice reprezintă sisteme complexe care pot

revoluţiona modul în care organizaţiile îşi gestionează informaţiile şi aplicaţiile. Strategia de implementare a unui SIG trebuie să aibă în vedere următoarele cinci

probleme: 1. Alegerea echipamentelor La implementarea unui SIG, tipul echipamentelor, numărul de terminale,

necesitatea conectării în reţea, scanarea şi tipărirea trebuie considerate ca un singur element. Alegerea lor va depinde de bugetul disponibil, de numărul şi amplasarea utilizatorilor potenţiali şi de tipul sistemului informatic geografic care va fi instalat.

2. Alegerea programelor Sistemul de operare necesar, sistemul de gestiune a bazelor de date, pachetul

de programe SIG şi alte programe conexe trebuie să fie alese adecvat în funcţie de modul de organizare, necesităţile, numărul şi tipul utilizatorilor, tipul aplicaţiilor implicate şi de bugetul aflat la dispoziţie. Aplicarea unui SIG poate fi făcută pe un sistem de calcul pentru utilizarea individuală sau pe posturi de lucru conectate în reţea, pentru utilizarea în cadrul unei organizaţii întregi. În primul rând, este important gradul ridicat de flexibilitate în aplicare oferit de un SIG. În al doilea rând, cu cât programul este mai simplu şi are o interfaţă mai prietenoasă, cu atât poate fi pus în aplicare mai rapid.

3. Integrarea datelor Precizia, sursele, proprietatea, drepturile de autor, secretul, securitatea, normele

şi formatul datelor sunt probleme importante care trebuie rezolvate. Tehnologiile SIG permit integrarea datelor eterogene. Cea mai mare atenţie trebuie acordată achiziţiei şi introducerii datelor, în scopul menţinerii unui ansamblu de date exacte şi fiabile. Acest lucru este de o importanţă deosebită, deoarece achiziţia şi conversia datelor reprezintă în general partea cea mai costisitoare a implementării unui SIG.

4. Aplicarea tehnologiei SIG Este important să se aprecieze dacă tehnologia SIG este cea mai adecvată

pentru o aplicaţie particulară. Nu orice tip de aplicaţie poate beneficia de funcţionalităţile unui SIG. Aplicaţiile care recurg la analiza spaţială necesită acces frecvent la date şi implică actualizări constante. Ele satisfac exigenţele unui anumit număr de utilizatori şi trebuie să automatizeze pe cât este posibil sarcinile repetitive. În schimb, o aplicaţie care este destinată unui număr limitat de persoane implică o utilizare redusă şi aplicabilitatea sa pentru un număr mai mare este mai puţin sigură.

5. Organizarea Aplicarea unui SIG necesită cooperarea în interiorul unei organizaţii. Instalarea

unui SIG implică cooperarea şi partajarea informaţiilor între departamente care înainte nu aveau nici o legătură. Utilizarea unui SIG într-o organizaţie depinde de sensibilizarea, participarea şi formarea personalului.

9-10

9.7. Sistemul Informatic Geografic – Sursa principală de date pentru Sistemul Informaţional al Mediului

Datorită dezvoltării noilor tehnologii (sateliţi şi sisteme de calcul evoluate), sistemele informatice geografice care erau asimilate la început cu un mijloc de reprezentare a datelor pe o simplă hartă geografică, devin din ce în ce mai mult un instrument important de luare a deciziilor, un instrument de anvergură extins la domenii conexe gestiunii globale a dezvoltării.

9.7.1. Definirea SIG ca sursă de informaţii Un Sistem Informaţional (Informatic) Geografic este un sistem care permite

gestionarea informaţiei geografice. De-a lungul timpului, sistemele informatice geografice au făcut obiectul mai multor definiţii, dintre care următoarele două reflectă cel mai bine rolul pe care aceste sisteme îl au în cadrul sistemului informaţional al mediului:

• „Sistemul Informatic Geografic este un sistem de gestiune a bazelor de date pentru achiziţia, stocarea, extragerea, interogarea, analiza şi afişarea datelor localizate” (Pornon H., 1992). Această definiţie este orientată către necesităţile utilizatorilor, prezentând SIG ca un instrument de gestiune.

• „Un SIG este un ansamblu de date reperate în spaţiu, structurate astfel încât să permită extragerea de sinteze utile deciziei” (Didier M., 1990). Această definiţie este orientată către necesităţile factorilor de decizie, prezentând SIG ca un instrument de decizie.

În concluzie, se poate spune că un SIG este un sistem informatizat (echipamente şi programe) capabil să gestioneze, analizeze şi reprezinte datele geografice pentru a ajuta la înţelegerea fenomenelor de amenajare şi planificare.

Scopul final al unui SIG este furnizarea unei baze de luare a deciziilor în domenii ca:

- cercetarea petrolieră - de exemplu, pentru elaborarea hărţii potenţialului de minereu în scopul stabilirii priorităţilor de explorare;

- geologie – de exemplu, pentru evaluarea efectelor drenajelor acide în scopul determinării celei mai eficiente modalităţi de intervenţie;

- socio-economie – de exemplu, pentru stabilirea impactului conflictelor pastorale asupra degradării covorului vegetal, migrării în funcţie de practicile culturale şi mediului de destinaţie;

- forestier – de exemplu, pentru analiza şi urmărirea biodiversităţii; - pescuit – de exemplu, pentru evaluarea resurselor şi urmărirea migraţiilor; - protecţia naturii – de exemplu, pentru măsurarea degradării ecosistemelor şi

evaluarea riscurilor viitoare datorate poluărilor. Abordând toate sectoarele de activitate, utilizarea SIG a depăşit funcţia sa

iniţială. În prezent, această utilizare se extinde către analiza economică şi de mediu; ea furnizează elemente de simulare care permit statisticienilor să influenţeze deciziile viitoare prin prezentarea rezultatelor simulării.

Către mijlocul anilor 90, calificarea informaţiilor colectate a lărgit câmpul acestor definiţii pentru a se putea ţine seama de:

- diferitele tipuri şi forme de informaţii pe care sateliţii sunt capabile să le furnizeze sub o formă adaptată combinării şi analizei statistice;

- eliminarea compartimentărilor informaţiei de decizie în ceea ce priveşte pregătirea, punerea în aplicare şi evaluarea programelor de dezvoltare, în acest caz fiind vorba despre meta-date.

Noţiunea de geografie a evoluat şi ea, lărgindu-se şi diversificându-se către noi concepte ca:

9-11

- geomatica - ştiinţa globală care studiază relaţiile dintre fenomenele geografice, economice, socio-economice şi umane (geomarketing, geosociologie, geoplanificare etc.);

- geocodificarea - care permite afişarea sub formă de puncte şi pe o hartă, a datelor tabelare care conţin adrese.

Una dintre direcţiile de studiu ale geomaticii, importantă pentru statisticieni, este bioeconomia care se bazează pe conceptele şi analizele referitoare la meta-date. Bioeconomia este axată pe studii şi analize economice care utilizează combinarea multidimensională a variabilelor economice şi de mediu, cu scopul final de a integra diferiţii parametri de mediu în analiza economică clasică.

Ca orice ştiinţă, economia este pusă în aplicare pornind de la ipoteze care uneori sunt neglijate din cauza concentrării asupra rezultatelor teoriilor elaborate pe baza ipotezelor convenţionale. Bioeconomia operaţională utilizează aceste ipoteze modificând condiţiile validităţii lor şi transformându-le în cazuri de aplicare particulară a unui model mult mai complex.

Luarea în considerare a parametrilor de mediu, a căror manifestare nu trebuie cercetată, determină relativitatea teoriilor economice şi utilizarea instrumentelor derivate. Lărgirea bazei de construire a conceptelor şi a domeniilor de aplicare a economiei clasice, a oferit noi posibilităţi de utilizare a sistemelor informatice geografice de către statisticieni.

Sistemele informaţionale geografice au devenit astfel instrumente de dezvoltare economică, cu efecte revoluţionare. În acest context, un sistem informatic geografic poate fi definit ca un instrument economic de luare a deciziilor din perspectiva durabilităţii care integrează sistematic funcţiile de mediu şi impactul lor asupra dezvoltării economice, sociale şi culturale.

Deoarece dimensiunea mediului este intrinsecă variabilelor geografice, SIG devine un element de structură fundamental în crearea şi gestionarea bazelor de date geoeconomice. El este un puternic instrument de analiză şi de dezvoltare economică durabilă. Eficienţa unui Sistem Informatic Geografic depinde în mare măsură de cantitatea şi calitatea informaţiilor de bază incluse în bazele de date.

9.7.2. Funcţiile SIG Structura funcţională SIG poate fi descompusă schematic în cinci mari funcţii de

bază: A. Funcţia de organizare În materie de prelucrare a informaţiei, datele pot fi organizate în mai multe

moduri în funcţie de tipul, natura, câmpul de validare, reperul ales pentru caracterizarea lor, mărimea, structura şi suportul lor. Din acest motiv există mai multe scheme de organizare a datelor, numite modele de date.

Pentru un SIG, principala caracteristică de organizare a datelor este localizarea geografică, adică reperarea şi reprezentarea geocodificată. Pentru statistician, acest model de date nu este direct exploatabil pe plan statistic şi economic fără ca un alt model de date să furnizeze elementele şi parametrii de însoţire sau de cuplare necesari definirii lor statistice sau economice.

Modelele de date statistice sau ne-geografice, pe care statisticianul le aplică pe modelul de date intern al SIG, sunt numite modele de date catalizatoare. Ele permit legarea la baza de date geofizice a SIG a altor baze de date externe (date economice, sociale, sectoriale, demografice, industriale, miniere etc.) pentru construirea temelor şi proiectelor statistice.

Relaţiile dintre variabilele economice şi sociale pot fi combinate cu variabile de mediu pentru a înţelege mai bine atât impactul politicilor de mediu asupra mediului cât

9-12

şi modul în care starea resurselor naturale poate influenţa eficienţa şi costurile pe termen lung ale modelului de dezvoltare ales.

Acesta reprezintă unul dintre aspectele acoperite de bioeconomie şi biostatistica operaţională. Funcţia de organizare a datelor este efectuată de un modul de bază (sub-sistem) numit gestionar principal care acţionează ca un supervizor şi de un organizator al operaţiilor SIG. Acesta realizează următoarele sub-funcţii:

- gestiunea spaţiului de lucru şi de memorare; - menţinerea bazei şi a modulelor de date; - manipularea datelor satelitare; - generarea acoperirilor (ansamblu de date cu referinţă spaţială şi de date

descriptive administrat sub formă de bloc notes în care fiecare pagină corespunde unui fişier care poate fi o temă, o clasificare de date, etc.);

- gestiunea acoperirilor în baza de date; - conversia datelor în diferite formate; - manipularea datelor descriptive ale modulelor de date; - gestiunea erorilor; - controlul prelucrării şi editării de către un alt modul specific. B. Funcţia de vizualizare Posibilităţile grafice ale calculatoarelor sunt exploatate de SIG pentru restituirea

informaţiilor în imagini şi forme. Se vorbeşte despre vizualizare. Instrumentele cele mai utilizate sunt ecranele calculatoarelor, imprimantele grafice şi plotterele grafice.

C. Funcţia de interogare spaţială Vizualizarea nu este suficientă pentru a răspunde la întrebările specifice

referitoare la date şi nici la obţinerea rezultatelor căutate de statisticieni. De exemplu, cunoaşterea numărului de fete care au terminat şcoala primară în regiunea X trebuie să fie rezultatul combinării temelor sectoriale, dacă informaţia nu este disponibilă direct. SIG poate ajuta la construirea combinaţiei suprapunând temele şi determinând rezultatele prin executarea algoritmului definit de către statistician (funcţia de programare, interogarea bazei de date relaţionale). Funcţia de interogare sau de filtrare generală (pentru găsirea condiţiilor satisfăcătoare la unul sau mai multe criterii de filtrare) este o activitate complementară vizualizării datelor.

D. Funcţia de combinare Funcţia de interogare este dependentă de funcţia de combinare. Capacitatea

SIG de a amesteca mai multe fişiere din diferite surse, a le afişa şi a le manipula, permite o mai bună înţelegere şi o mai bună interpretare a fenomenelor spaţiale (adică localizate sau geocodificate). De exemplu, se poate combina o hartă a unui lac extrasă dintr-o digitizare a unei hărţi topografice, care indică elementele de drenare a apelor, la o altă hartă radiometrică furnizată de imaginile aeriene. Harta radiometrică poate conţine o multitudine de culori în timp ce imaginea lacului nu poate conţine decât două.

În acest caz, pentru a rezulta o hartă algebrică, vor fi combinate cele două hărţi cu ajutorul unei formule algebrice.

E. Funcţia de analiză SIG autorizează realizarea calculelor, schimbările, distrugerea punctelor, liniilor,

textelor, caracterelor aşa cum ar face orice program de calcul sau de prelucrare a textelor. Funcţiile elementare de transformare a scării, de schimbare a proiecţiei, de suprapunere a poligoanelor, de joncţiune şi ajustare a hărţilor adiacente, de calcul şi editare (tăiere, lipire), de înregistrare şi cercetare, de salvare, sunt disponibile în cadrul SIG.

În general, fiind realizate în modul vizualizare, analizele pot fi conduse de măsurări, calcule statistice, modele de încadrare de valori şi alte operaţii. De exemplu, o analiză a zonelor poate conduce la elaborarea unei histograme. De asemenea, se vor putea face comparaţii ale mediilor şi tipurilor de abateri dintre două măsurători.

9-13

9.8. Implementarea unui SIG

Ţinând seama de costul sistemelor informatice geografice generale, este indispensabil să se treacă la o analiză organică şi funcţională a fezabilităţii unui astfel de proiect. Procesul de decizie este asimilabil cu cel de elaborare şi punere în aplicare a proiectului.

Pentru implementarea unui SIG, trebuie să se ţină seama obligatoriu de următorii şapte parametri:

- alegerea echipamentelor; - alegerea programelor; - necesităţile personalului; - planificarea şi gestiunea proiectelor SIG; - infrastructura staţiilor de lucru şi dependinţelor; - formarea utilizatorilor; - mentenanţa materialului şi a programelor. Specialiştii din domeniu aplică o procedură numită „S10 for GIS” (10 paşi pentru

implementarea unui SIG).

10-1

10. ETAPE DE LUCRU ÎN UTILIZAREA GIS Cel mai eficient mod de a utiliza resursele unui GIS constă în parcurgerea următoarelor etape pentru fiecare situaţie concretă:

- definirea problemei - achiziţionarea datelor necesare - prelucrarea datelor şi exploatarea tuturor informaţiilor conexe - elaborarea rapoartelor şi scenariilor spaţiale - interpretarea rezultatelor şi propunerea deciziilor optime.

1. Etapa de definire a problemei a) Care este natura problemei care urmează a fi rezolvată? Răspunsul trebuie să precizeze natura rezultatelor care sunt căutate, caracteristicile generale şi locale ale arealului care urmează a fi analizat, locul problemei în viziunea destinatarului aplicaţiei. b) Ce fel de date sunt necesare pentru a analiza şi rezolva problema? Răspunsul trebuie să precizeze natura datelor necesare şi tipurile de layere tematice care vor fi necesare în vederea rezolvării problemei. c) Ce informaţii trebuie incluse în harta digitală şi în raportul final? În mod obligatoriu, harta finală trebuie să prezinte o soluţie clară de rezolvare a problemei. În această etapă trebuie concepute căile care trebuie parcurse pentru ca harta finală şi raportul să conţină informaţiile solicitate şi să fie utilizabile. Se va avea în vedere faptul că beneficiarii proiectului GIS s-ar putea să nu fie familiarizaţi cu utilizarea materialelor cartografice, a rapoartelor GIS sau a altor rezultate digitale. De aceea informaţiile oferite trebuie să fie cât mai simple şi cât mai clare. 2. Etapa de achiziţionare a datelor d) Unde sunt şi care sunt informaţiile primare necesare pentru a ajunge la rezultatul dorit? În acest caz trebuie să intervină experienţa membrilor echipei pentru a identifica şi localiza sursa de informaţii primare şi pentru a selecţiona doar informaţiile într-adevăr utile pentru realizarea proiectului. Aceste informaţii vor servi la construirea bazei de date. Uneori se solicită layere tematice pentru care nu există informaţii în baza de date. Această situaţie este ea însăşi o problemă de rezolvat prin intermediul facilităţilor pe care le oferă un GIS. De exemplu, se presupune că trebuie rezolvată o problemă în care localizarea unei specii de plante aflată pe cale de dispariţie este necesară pentru a ajunge la soluţia problemei. Deoarece în baza de date nu există informaţii privind localizarea acestei specii de plante se vor lua în considerare factorii care favorizează apariţia şi dezvoltarea acestei plante (planta, expoziţia, tipul de sol etc.) şi din combinarea acestora asistată de GIS se va obţine layer-ul dorit. e) Ce fel de hărţi intermediare vor fi necesare pe parcursul realizării proiectului? O hartă intermediară conţine date necesare analizei dar care nu sunt accesibile ca layere în baza de date. Harta intermediară poate să fie construită dintr-un singur layer

10-2

sau poate fi creată prin combinarea mai multor layere. De asemenea, o hartă intermediară se poate obţine prin filtrarea informaţiilor unei hărţi preexistente. 3. Etapa de prelucrare a datelor f) Ce proceduri se vor utiliza pentru a crea layere tematice şi hărţi intermediare? Sistemele Informatice Geografice dispun de multiple proceduri de îndeplinire a acestor cerinţe:

- generarea atributelor noi prin procedee de interogare a bazei de date; - operaţii spaţiale singulare (interpolare, spaţializare, analize de vecinătate,

analize de reţea, analize de densitate etc.); - operaţii spaţiale multiple (ovelay vectorial, overlay matricial, overlay

multicriterial, agregarea layer-elor etc.). g) Ce proceduri se vor utiliza pentru a elabora hărţi finale? În general se utilizează aceleaşi proceduri ca şi în cazul precedent, dar se impune ca, pornind de la această subetapă, să se revină asupra etapelor precedente pentru a observa ce efect spaţial vor avea modificarea sensibilă a datelor sau a procedurilor de analiză. Prin aceasta se verifică corectitudinea căilor parcurse şi se corectează la timp eventualele erori tehnice. 4. Etapa de elaborare a rapoartelor şi a scenariilor spaţiale h) Ce proceduri se vor utiliza pentru a elabora rapoartele finale şi scenariile spaţiale? Rezultatele finale pot fi prezentate sub forma rapoartelor statistice, tabelare, grafice, cartografice etc. În acest sens se vor utiliza procedurile de afişare, selecţionare, redare şi listare profesionale cu care este înzestrat sistemul sau va fi necesar de a utiliza un soft specializat. În vederea elaborării scenariilor spaţiale (dacă acestea sunt necesare) se va recurge fie la proceduri de influenţare a variabilităţii datelor brute fie la proceduri de modelare matematică. În acest ultim caz calitatea şi potenţialul limbajului propriu de programare a sistemului sunt deosebit de importante. 5. Etapa de interpretare a rezultatelor şi de propunere a deciziilor optime i) Cum se interpretează rezultatele şi cum se identifică deciziile optime? Presupunând faptul că există erori tehnice, o primă măsură de luat după încheierea celor patru etape precedente constă în verificarea rezultatelor. De aceea, se vor elabora chei de verificare, procedeu care este în cea mai mare parte legat de natura aplicaţiei. Specialistul din domeniul aplicaţiei trebuie să decidă dacă rezultatele sunt sau nu acceptabile. Eficienţa deciziilor care urmează a fi luate poate fi verificată înainte de aplicare cu ajutorul funcţiilor de modelare şi analiză aplicate modelului spaţial. Pentru a identifica soluţia optimă dintre mai multe variante posibile, de regulă, se evaluează costurile materializării fiecăreia dintre variante şi consecinţele care vor surveni. Astfel, proiectul GIS se constituie ca baza unui studiu mai larg de fezabilitate. În practica utilizării GIS rareori aceste etape de lucru sunt liniare. Pentru a obţine un rezultat cât mai bun, pe parcursul elaborării proiectului, utilizatorul va reveni pentru a revizui, chiar şi de mai multe ori etapele parcurse. Unele situaţii vor cere redefinirea problemei, altele vor impune achiziţionarea unui surplus de date sau diversificarea tehnicilor de prelucrare etc.

10-3

Procesul de elaborare a unei aplicaţii GIS impune, în mod firesc, un număr de feed-back-uri care solicită ca utilizatorul să gândească înainte dar să se şi raporteze la etapele deja parcurse. Harta sau raportul poate constitui un final al proiectului GIS. Analiza spaţială trebuie să conducă la la mai multe scenarii spaţiale posibile din care se va selecţiona şi argumenta varianta optimă.

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 1/16

STUDIU DE CAZ

Cercetari comparative a metodelor experimentale si de cercetare privind dispersia noxelor Autor: Bisorca Daniel

Universitatea: Universitatea Politehnica din Timisoara

1. APLICATIE LA MEZOSCALA MUNICIPIULUI TIMISOARA

1.1 Prezentare generala Timisoara are o suprafata de 135 km2 si este populata de circa 350 000 locuitori. Situata la

intersectia paralelei 45 latitudine nordica si a meridianului 21 longitudine estica, in plina campie banateana, Timisoara reprezinta cel mai important asezamant de cultura si industrial din vestul tarii, beneficiind de o clima continental temperata, dar cu tot mai multe tendinte de seceta si alte disfunctii climatice.

Filele de istorie scrise la Timisoara, pe durata celor peste 700 de ani de atestare, s-au evidentiat printr-o serie de primordialitati, incepand cu tramvaiele trase de cai, una dintre primele centrale termice ale Europei, iluminatul stradal, turbina cu abur, interconectarea centralei termice la sistemul national de electricitate, etc. 1.2 Date meteorologice

Pentru achizitionarea datelor meteo necesare simularilor numerice s-a folosit atat statia meteo prezentata in figura 1 instalata la Facultatea de Hidrotehnica de la Padurea Verde de tip CR-10 fabricata in Marea Britanie si care achizitioneaza date despre: - temperatura mediului - viteza vantului - directia vantului - presiunea atmosferica - precipitatii - umiditate - intensitatea luminoasa.

Cat si o statie meteo mobila care a fost amplasata in locatile unde au fost intreprinse si masuratori experimentale, statia a fost achizitionata si cu cofinantare din prezentul grant. Statia CR-10 se conecteaza la un PC gazda prin intermediul unui cablu serial RS-232, pe portul COM1. Pe COM2 s-a conectat un modem USR Courier de linie inchiriata pentru comunicare cu sediul central

Figura 1: Statia meteo CR –10 instalata la Padurea Verde. Program de achizitie

Programul Access este un program pe 32 de biti care poate rula sub Windows 95 si Windows NT 3.5+, astfel ca programul Access in sine are o scalabilitate medie. Access 95 este o aplicatie bazata pe fire (threaded), in timp ce Jet Access 3.0 este bazat pe fire multiple; de aceea, Access poate beneficia de capacitatile de multiprocesare simetrica (SMP) oferite de sistemul Windows NT, care ruleaza pe statii de lucru cu mai multe tipuri de procesoare. Windows NT ruleaza pe

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 2/16

calculatoarele PC bazate pe procesoare Intel si pe sistemele RISC, cum sunt serverele DEC Alpha si platformele IBM PowerPC, dar este necesara o versiune Access 95 compilata pentru tipul de procesor RISC utilizat. Prelucrarea datelor meteo

Prelucrarea datelor meteorologice s-a facut cu ajutorul softului WRPLOT View Version 3.5 produs de Lakes Environmental Software. WRPLOT View este un program pentru sistemul de operare Windows, program care genereaza roza vantului, si statisticile privind directia, intensitatea si clasa de stabilitate pentru datele meteo introduse. Programul sorteaza datele in functie de directia vantului in 16 sectoare fiecare avand 22.5 grade si in functie de intensitate in 6 clase de viteza. Figura 2 prezinta roza vantului respectiv distributia vitezelor pentru un set de date din intervalul 01.02.2003 - 01.10.2003, date achizitionate de statia meteo de la Padurea Verde.

Figura 2: Roza vantului

1.3 Inventarul surselor poluatoare si banca de date

Sub aceasta denumire generica de “inventar al emisiilor” se intelege un ansamblu de operatii de mare importanta, de mare anvergura si totodata de mare dificultate. Inventarierea emisiilor prin colectarea tuturor informatiilor utile despre sursele de poluare, pe primul loc situandu-se ratele de emitere si constituirea unei “banci de date” avand acest profil.

Pot fi realizate inventare la scara unei intreprinderi industriale, la scara unui oras sau la scara nationala. Informatiile astfel obtinute se folosesc in modelarea dispersiei poluantilor, dar si in scopul verificarii eficacitatii echipamentelor de retinere si neutralizare “Ia sursa” a substantelor poluante. Clasificarea care urmeaza este necesara inventarierii prin faptul ca fisierul de date de inventar este structurat dupa categoriile de mai jos.

O prima categorie o constituie sursele stationare de combustie. Se au in vedere instalatiile in care se ard combustibili, fie pentru incalzire, fie in legatura cu unele procese industriale. Un loc important in aceasta categorie il ocupa centralele termoelectrice (CET). Cosurile CET, cele mai inalte dintre cosurile industriale, ating deseori 250 — 300 m. Ele emit in principal: bioxid de sulf datorita sulfului prezent in combustibili; oxizi de azot (NOx), dintre care, dupa unele aprecieri, circa 60 % reprezinta bioxid de azot (oxizi care apar prin combinarea azotului cu oxigenul din aer la temperaturile ridicate ale proceselor de ardere); funingine si cenusa.

Fisierul se organizeaza dupa categoriile de surse enumerate mai sus. De exemplu, pentru acele surse din categoriile “surse de combustie” si “procese industriale”’ care pot fi considerate surse punctiforme se stocheaza urmatoarele informatii (fiecarui tip de informatie fiindu-i rezervate 80 de locatii): 1) Localizarea instalatiei. Generalitati; 2) Parametrii cosului; 3) Echipamente de retinere (control); 4) Orarul de functionare a sursei si informatii despre emisii; 5) Date referitoare la autorizatia de functionare; 6) Informatii privitoare la combustibili, procese tehnologice.

Referitor la localizarea sursei punctiforme se pune in primul rand problema coordonatelor acesteia si este de preferat sa se evite localizarea sursei fata de un reper local oarecare chiar si atunci cand inventarul se face la scara unei zone restranse, deoarece o astfel de reperare ar necesita

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 3/16

recalcularea coordonatelor atunci cand se pune problema reunirii a doua sau mai multe astfel de zone in scopul de pilda, al modelarii dispersiei poluantilor la o scara superioara. Inventarul surselor stationare

Regia CALOR acopera trei sferturi din necesarul de energie termica a orasului, furnizand populatiei, in proportie de 85 %, necesarul de energie termica sub forma de apa calda de incalzire si menajera, restul de 15 % fiind distribuit agentilor industriali locali. Cantitatea anuala de energie termica generata (de 1 500 000 Gcal) se livreaza prin intermediul a 16 centrale termice proprii functionand pe combustibil gazos si prin intermediul a 116 puncte termice, alimentate cu agent primar de la SC Termoelectrica Timisoara, care este si proprietarul de drept a retelelei de transport a agentului primar in proportie de 85 %. Retelele termice secundare ce insumeaza 4 fire si insumeaza 325 km apartin SC CALOR. Tabelul 1 prezinta datele legate de sursele de poluare. Se observa ca sunt cuprinse date legate de nivelul emisiilor, caracteristicile lor termodinamice si inaltimea respectiv locul de emitere (relativ la centrul orasului plasat la Catedrala metropolitana). Tabelul.1 Centralele termice ale SC CALOR Timisoara

Centrala Termica X(m) Y(m) H(m) Dim COS(mm) Wg(m/s) Tcos(oC) Lamda Conc CO g/s 1 Giurgiu -127 -1267 12 890x620 1.127 128 1.11 0.0162022 Văcărescu -1094 -1185 16 800x500 11.045 118 3 0.06943 Siret 557 -912 16 750 11.42 112 3 0.0630034 Diana 1049 -863 18 500 3.91 112 3 0.0246215 Diana2A 1050 -864 18 500 10.031 112 3 0.0246216 Corbului -127 -1264 14 900x700 2.23 118 3 0.0140377 Dragalina -1273 -554 16 1000x1600 1.48 118 3 0.028668 Buziaş 2705 -2437 25 1000 10.1 132 3 0.099149 Vulturi -1538 -2060 16 800 7.98 118 3 0.050155

10 Plevna -423 -606 16 700x500 8.8 102 3 0.0311311 Păltiniş 195 -1129 12 1700x1000 4.817 112 3 0.106412 Porumbescu -163 -1406 12 800x500 0.75 112 1.1 0.010913 IMT 2748 2622 24 800 7.21 112 3 0.0453514 Rusu Şirianu -719 -1889 14 800x500 6.165 111 3 0.0296615 Dunărea -2226 137 22 800 9.71 99.7 3 0.0610416 LIC 1 -997 -1060 14 1700x1500 2.21 112 3 0.055576

Tabelul 2 prezinta inventarul surselor de poluare ale principalelor firme din Timisoara. Se observa ca sunt cuprinse date legate de nivelul emisiilor, caracteristicile lor termodinamice si inaltimea respectiv locul de emitere (relativ la centrul orasului plasat la Catedrala metropolitana). Tabelul 2 Principalele surse industriale

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 4/16

Inventarul surselor mobile A doua categorie cuprinde sursele mobile, in primul rand vehicule rutiere, apoi aviatie,

transporturile feroviare, transporturile maritime si fluviale. Transportului auto i se datoresc importante emisii de oxid de carbon (CO), oxizi de azot si hidrocarburi. Se apreciaza ca circa 80 % din CO din atmosfera marilor orase este imputabil emisiilor vehiculelor rutiere. In Japonia de exemplu, 97 % din CO prezent in atmosfera aglomerarilor urbane provine de la transportul auto, in timp ce la Paris proportia este apreciata la 60 pana la 70 %.

Din analiza de trafic realizata la nivelul mmunicipiului Timisoara rezulta ca pe reteaua semnificativa a orasului se fac zilnic (in intervalul orar 6.00 – 22.00) un numar de 300.165 deplasari din care cca.80% reprezinta traficul vehiculelor de calatori iar 20% cele de marfa. Din totalul deplasarilor traficul interior are ponderea cea mai mare cu 77% , cel de penetratie reprezinta 19 % iar tranzitul 4%. Lungimea medie a unei deplasari este de 4,15 km cu o viteza medie de 34,28km/h. Pentru aceste deplasari se consuma zilnic cca. 140 tone de carburant.

Inventarierea surselor poluatoare (autovehiculelor) s-a facut in principalele intersectii din oras. Din grafice rezulta numarul total de autovehicule ce au strabatut intersectia precum si compozitia traficului. In figura 3 se prezinta detaliat impactul principalelor tipuri de surse poluatoare la totalul emisiilor de monoxid de carbon la sfarsitul anului 2003 in Timisoara.

Figura 3: Contributia principalelor sectoare poluatoare din Timisoara a la emisia anuala CO 1.4 Moderalea si simularea numerica Descrierea programului ISC4

Programul ISC4 este cel mai raspandit program de evaluare a dispersiilor, deci de determinare a imisiilor. Programul este atestat international, dovada ca una dintre cele mai renumite agentii de protectie a mediului (EPA din SUA) le foloseste pentru protocoalele sale de analiza a dispersiilor, a depunerilor solide sau umede, chiar si in conditii de teren complex (de ex. cand receptorul este la cota superioara emitentului si invers).

ISC4 este o versiune imbunatatita si cea mai recenta a variantei ISC3 (Industrial Sources Complex), care a cunoscut pana in prezent mai multe versiuni. Modelele au fost evolutive, in sensul imbunatatirii interferentei cu utilizatorul (experimentat sau nu) si usurintei de intocmire a fisierelor de intrare referitoare la localizarea spatiala, cantitativa si calitativa a surselor si la datele meteorologice. Cerintele legate de unitatea de calcul nu sunt deosebite. Pentru aplicatii demonstrative sau cu un numar rezonabil de surse conditiile oferite de calculatoarele IBM-PC cu compilator FORTRAN si min. 640 kRAM sunt suficiente. Ipotezele simplificatoare adoptate se refera la urmatoarele aspecte (limitari):

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 5/16

− sursa emitenta isi pastreaza puterea de emisie considerata infinita, nu au loc reactii chimice, emisia este o functie ce admite pe durata analizata o solutie stabila: ∂ ∂Q t/ = 0; − gradientul de vant si cel de temperatura in stratul unde are loc amestecul penei cu atmosfera libera sunt respectiv constanti; − distributiile pe directia verticala si transversal pe directia vantului sunt de tip gaussian, marginile penei fiind atinse in momentul in care distributia coboara sub 10 % din valoarea de pe axa principala de inaintare; − cele mai bune rezultate se obtin pentru analize legate de terenuri plane, pe distante de max. pana la 100 km, dupa unii autori chiar si 200 km. Existenta unor piedici topografice naturale sau arhitecturale, prezenta unor zone cu apa intinse in vecinatate afecteaza veridicitatea si performantele rezultatelor; − clasele de stabilitate se refera la conditii stabile, instabile si neutre, precum si la combinatii la limita ale acestora.

Programele ofera raspunsuri la analizele de impact cele mai diverse, pentru orice emitent (stationar, mobil), la orice inaltime (de receptie), indiferent de provenienta sau numar (industrie, instalatii de ardere, instalatii de ventilare, intersectii, parcari, garaje si tuneluri, etc.), de marime, de amplasare (urbana sau rurala), etc. Se determina poluarea locala sau la distanta, dupa caz si poluarea transfrontiera, in directa dependenta cu densitatea de probabilitate la intervalul ales.

Se pot analiza dispersii de substante mai usoare sau mai grele decat aerul (de ex. gaze tipice de ardere, particule de zgura din halde, substante solide cancerigene, etc.), se pot simula situatii critice de incendii, spargeri de conducte de combustibil si apoi aprinderea volatilelor, etc. Prin optiunile pe care le ofera programele se pot calcula medii la 30 minute, zilnice, anuale, sau pe un interval definit de timp. Cu cat datele de intrare sunt mai reprezentative si mai aproape de adevar, cu atat concluziile sunt mai veridice. ISCView4 are optiunea de prelucrare grafica a rezultatelor.

Referitor la concentratiile in emisie (date de intrare referitoare la sursa) se indica metoda masurarilor on line, in conditii de durata reprezentativa, sau prelucrarea statistica a datelor, prin folosirea asa numitor factori de emisie.

Se accepta o distributie gaussiana (Figura 4)a densitatii de probabilitate a concentratiilor, atat pe directie verticala (z), cat si pe directie perpendiculara pe directia vantului (y). Se remarca suprainaltarea penei datorata vitezei si parametrilor termodinamici ai jetului de fum la iesire, relativ la mediul ambiant. Receptorii sunt organizati intr-o retea simetrica, ce se defineste fie in coordonate carteziene (X, Y, Z), fie in coordonate polare (r, θ). Desfasurarea spatiului are notatii consacrate, de care depinde si scrierea ecuatiilor. In sistemul de coordonate cartezian, axa x se considera pozitiva inspre est (E) de la originea specificata de utilizator (si coincide cu directia vantului) si axa y pozitiva este dirijata astfel spre nord (N). Coordonata radiala (r) se masoara din originea aleasa arbitrar de utilizator, iar coordonata unghiulara in sens orar, pornind din nord (N).

Directia vantului

distributie gaussianape directia vantului

vantuluidistributie gaussiana pe directie perpendiculara

Figura 4. Modelul gaussian de dispersie a poluantilor din pana de fum emisa pe un cos.

Capabilitati tehnice de modelare: Modelarea dispersiei atmosferice a emisiilor poluante pentru sursele de emisie stationare si

modelarea dispersiei atmosferice a emisiilor poluante la mezoscara urbana, luand in considerare contributiile specifice surselor de suprafata (difuze) din toate categoriile (trafic rutier, vehicule nerutiere, industrie, sisteme de incalzire, etc.).

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 6/16

Rezultatele simularilor Rularea programului si suprapunerea curbelor de izoconcentratii peste harta locatiei pentru care s-a realizat studiul este o ultima etapa necesara pentru studiul respectiv. Rezultatul unui asemenea studiu este prezentat in tabelul 1 si in figura 5.

Figura 5: Dispersia CO media 24 ore

Tabelul 4: Valori medii pe 30 minute Polutant

cu trafic fara trafic Max. val. [mg/m3]

X [m]

Y [m]

Max. val. [mg/m3]

X [m]

Y [m]

CO 0.629 128 153 0.00818 1503 547 Tabelul 5: Valori medii pe 24 ore Polutant

cu trafic fara trafic Max. val. [mg/m3]

X [m]

Y [m]

Max. val. [mg/m3]

X [m]

Y [m]

CO 0.261 153 128 0.00341 1575 277 1.6 Masuratorile experimentale Simultan studiul numeric au fost intreprinse si investigatii experimentale in 12 locatii din municipiul Timisoara

Laboratorul complex cuprinzand instrumentele si conexiunile aferente sunt descrise pe larg in lucrarile din biblografie. Astfel s-au utilizat urmatoarele instrumente standardizate sau in curs de standardizare:

Analizorul Monitor Labs ML 8840 pentru NO, Analizorul Monitor Labs - ML 8850S pentru SO2, Analizorul LSV3 pentru determinarea PM10, Analizorul Horriba APMA 350E pentru CO, Analizorul optic Hawk Siemens pentru CO, Sistem de achizitie date in timp real cu 16 canale analogice,

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 7/16

Senzori meteo pentru: temperatura, directia si viteza vantului, umiditatea atmosferica, radiatia solara, presiunea atmosferica ,

Contorizor de traffic cu 4 bucle inductive VEK M4C-E . Se remarca includerea sistemului de calibrare. Instrumentul clasic de monitorizare a CO

(Horriba APMA 350E) si cel optic (Hawk Siemens), sunt amplasate de asemenea corelat, desi datorita principiilor diferite fiecare dintre ele capteaza informatii din spatii diferite, unul punctual, altul liniar. Pentru monitorizarea monoxidului de carbon au fost folosite doua aparate cu acelasi principiu de detectie dar cu diferentierea prezentata in figura 6. Aparatul denumit clasic este produs de firma Horiba iar cel considerat modern este produs de firma Siemens.

Figura 6. Diferenta de pozitionare dintre principiul clasic si cel optic

In figurile 7, 8, se prezinta rezultatele medii inregistrate referitor la concentratia de monoxid de carbon

in diferite locatii din Municipiul Timisoara.

Figura 7: Studiu comparativ pe tot parcursul campaniilor rezultate obtinute cu instrumentul Hawk.

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 8/16

Figura 8: Studiu comparativ pe tot parcursul campaniilor rezultate obtinute cu instrumentul Horiba.

2 STUDIU DE CAZ PRIVIND MONITORIZAREA CALITATII AERULUI IN INTERSECTIA MIHAI VITEAZU (SURSA DE POLUARE DATORATA TRAFICULUI) 2.1 Scopul studiului

Odata cu importanta sporita acordata calitatii vietii si a depasirii ingrijoratoare a nivelului de poluare in ultimele doua decenii, transporturile au ajuns in centrul dezbaterilor legate de protectia mediului. Astfel s-a ajuns la concluzia prin care activitatea de transport este responsabila de circa 35% din totalul emisiilor de C02 si de asemenea reprezinta al cincilea factor major ce contribuie la crearea efectului global de incalzire a planetei, detinand in acest sens un procent de aproximativ 7% din totalul surselor.

In centrul marilor aglomerari urbane, traficul rutier este raspunzator pentru circa 90-95% din concentratiile de monoxid de carbon si plumb regasite in aer, pentru 60-70% din cele ale noxelor si hidrocarburilor si un procent important al particulelor aflate in suspensie. Tinand cont de aceste informatii in perioada iunie2003 - octombrie 2004 a fost intreprins un studiu atat numeric cat si experimental in ceea-ce priveste impactul intersectiei dintre B-dul Mihai Viteazu si B-dul Vasile Parvan asupra calitatii aerului din zonele invecinate. Studiul a fost realizat analizand structura traficului rutier si diferite strategi de organizare a acestuia astfel incat impactul asupra mediului sa fie cat mai redus. 2.2 Informatii despre datele topografice ale domeniului analizat

In prima faza a cercetarii a avut loc strangerea informatiilor topologice, a datelor meteorologice preliminarii, si a determinarii frecventei si structurii traficului date necesare ca si parametri de intrare pentru procesul de simulare numerica. Zona monitorizata se afla in imediata vecinatate a centrului municipiului Timisoara si reprezinta un nod important pentru traficul zilnic, atat al autoturismelor si al mijloacelor de transport in comun, cat si al vehiculelor grele. Locatia a fost special aleasa deoarece este extrem de circulata, fiind intersectia prin care traficul greu ocoleste centrul municipiului Timisoara, in lipsa centurii de ocolire.

Locatia pe harta municipiului Timisoara este prezentata in figura 2.1Error! Reference source not found.. Se poate observa ca intersectia se afla in imediata vecinatate a unor parcuri si terase unde populatia ar trebui sa respire un aer curat. Se remarca si imediata vecinatate a cladirilor si zonelor verzi ale Universitatii Politehnice Timisoara, unde zilnic isi desfasoara activitatea cateva mii de persoane, cel putin sase ore.

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 9/16

Figura 2.1. Detaliu al zonei monitorizate

2.3 Inventarul surselor poluatoare si determinarea factorilor de emisie

Pentru a analiza pertinent traficul, s-a lucrat in echipa largita, cu studenti de specialitate de la Facultatea de Mecanica, care pe langa contorizarea numarului de vehicule ce tranziteaza intersectia, au realizat si clasificarea lor in functie de tipul motorului si a sistemului de epurare a gazelor de esapament. Datele au fost sistematizate si clasificate in formulare speciale, care au permis retinerea multor detalii.

Rezultatul analizei privind structura traficului, intreprinse de-a lungul unei zile lucratoare din perioada analizata, este prezentat in Figura 2.3. Inventarierea traficului s-a facut cu ajutorul unor bucle inductive pozate pe suprafata carosabila bucle din componenta contorului de trafic achizitionat din prezentul grant in 2003.

Figura 2.2: Schema bloc a sistemului de achizitie de date trafic auto.

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 10/16

Figura 2.3: Compozitia traficului rutier 15200 autovehicule in 24 ore.

Determinarea factorilor de emisie s-a facut conform metodologiei CORINAIR pentru specia

monoxid de carbon. Pentru simularea numerica a dispersiei si pentru prelucrarea ulterioara a datelor inregistrate in timpul campaniei de monitorizare au fost folosite date meteorologice inregistrate de statia de la Padurea Verde. Variatia factorilor meteo pe perioada campaniei precum si roza vantului sunt prezentate in Figura 2.4.

Figura 2.4. Organizarea contorizarii traficului si Roza vantului

in perioada ( 17. 07.2007 – 26.07.2004) 2.4. Studiu de caz privind monitorizarea calitatii aerului prin simulare numerica Pentru simularea dispersiei la micro-scara stradala pentru sursele de emisie mobile a fost folosit pachetul software CAL3QHC [2]. Modelarea numerica a domeniului investigat Modelarea numerica a domeniului investigat este prezentata in figura 2.5 si a fost realizata cu meniul grafic al softului CAL3QHC. In figura se poate observa si pozitiile receptorilor (punctelor in care softul a calculat valorile concentratiei monoxidului de carbon). Modelarea tine cont de datele topografice, de conditiile de trafic si de temporizarea semafoarelor.

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 11/16

Figura 2.5. Modelarea intersectiei Mihai Viteazul cu sensurile de intrare – iesire si pozitia receptorilor

Pentru o rulare corecta si cat mai realista cu situatia din teren, meniul softului CAL3QHC necesita ca date de intrare legate de factorul de emisie mediu al autovehiculelor ce tranziteaza intersectia, si de parametri meteorologici. Aceste informatii s-au bazat pe studii de durata indelungata, pentru ca rezultatele sa fie cat mai reprezentative.

In momentul introducerii datelor de intrare, softul ofera optiunea introducerii valorii de fond a concentratiei, adica a valorii concentratiei datorata surselor de poluare de alta natura care emit noxe in zona studiata sau a noxelor transportate de curentii de aer. In timpul simularilor acest factor a avut valoarea zero deoarece s-a dorit doar studierea influentei autovehiculelor ce tranziteaza intersectia. 2.5 Rezultatele obtinute in urma simularilor numerice Simularea numerica a dispersiei monoxidului de carbon a fost realizata pe baza unui esantion de date meteo reprezentativ din intervalul iunie – iulie 2002. Curbele si suprafetele de izoconcentratii suprapuse peste o vedere de sus a locatiei respective este prezentata in figura 2.6.

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 12/16

Figura 2.6. Dispersia de CO in intersectia Mihai Viteazul intr-un plan situat la 1,5 m fata de suprafata carosabila

In urma analizei rezultatelor obtinute prin simulare numerica cu programul CalRoads pentru

diferite scenarii cu parametrii meteo reali si cu conditii reale de trafic se pot trage urmatoarele concluzii: Valorile maxime ale concentratiei de monoxid de carbon se inregistreaza in centrul intersectiei in momentele de calm atmosferic, deci in momentele in care viteza vantului este neglijabila. Dispersia noxelor se realizeaza majoritar datorita turbulentelor create de deplasarea autovehiculelor. Simularea numerica folosind softuri specializate ofera si posibilitatea optimizarii amplasarii corecte a instrumentelor de masura. Astfel, s-a putut contura locul de amplasare al aparatelor pentru monitorizarea poluarii in aceasta intersectie. Tinand cont de posibilitatile concrete din teren restrictive - suficient spatiu, neopturarea distantei optice, asigurarea pazei, alimentarea cu energie electrica, uniformitatea concentratiei, etc. - s-a optat ulterior, pentru monitorizarea on line pentru pozitionarea instrumentelor indicata in figura 2.7. Studiu de caz privind monitorizarea calitatii aerului cu instrumente optice si clasice

Amplasarea aparatelor pentru monitorizarea calitatii aerului s-a realizat conform celor indicate in figura 2.7 si anume pe spatiul verde care delimiteaza cele doua sensuri de circulatie. Aparatele sensibile la intemperiile atmosferice si sistemul de achizitie de date au fost amplasate initial, in primele campanii, intr-un cort prevazut cu sistem de climatizare pentru pastrarea unei temperaturi constante, necesare pentru functionarea corespunzatoare a aparatelor.

Aparatura folosita a fost complexa si cu referire la mai multe noxe. Pentru atingerea scopului prezentei lucrari, se vor limita in continuare descrierile si rezultatele doar la specia CO.

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 13/16

. Figura 2.7. Vedere de sus a locatiei unde sa efectuat monitorizarea calitatii aerului. Detaliu a locatiei unde s-a efectuat monitorizarea calitatii aerului 1.8 Rezultatele masuratorilor efectuate S-a constat ca rezultatele obtinute cu cele doua instrumente chiar daca sunt de acelasi ordin de marime sunt diferite ca si reactie temporara lucru explicabil prin analiza simularii numerice prin: - pozitionarea diferita fata de sursele de polare, - diferenta de timp la care sesizeaza informatia, - cantitatea de proba analizata diferita mult mai mare in cazul instrumentului Siemens.

Figura 2.8.Variatia concentratiei monoxidului de carbon inregistrata la un interval de 6 secunde cu

aparate cu principii diferite de monitorizare

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 14/16

Figura 2.9. Comparatie intre cele doua aparate folosite pentru masurarea monoxidului de carbon.

S-a constat ca ambele instrumente nu indica acelasi nivel e polare (Figura 2.8, 2.9). Ca si cauza posibila s-au presupus pozitionarea diferita fata de sursele de polare, diferenta de timp la care sesizeaza informatia, principiul diferit de masurare. 3. CONCLUZII GENERALE Lucrarea prezinta un studiu original privind determinarea zonelor intens poluate din mediul urban in general si o aplicatie pentru municipiul Timisoara caz particular. Din lucrare rezulta ca zonele cele mai intens poluate sunt cele din jurul marilor intersectii. Acest fapt se datoreaza atat faptului ca traficul este foarte intens si lent cat si datorita faptului ca poluanti se emit la nivelul solului deci dispersarea lor este ingreunata. Se impune monitorizarea mai atenta a intersectiilor in ceea ce priveste structura flotei si intensitatea traficului si gasirea solutiilor pentru decongestionarea traficului. Se observa ca traficul are o pondere de 85% din totalul CO emis in atmosfera. Se observa ca zona Centrala si de Sud a orasului inregistreaza concentratiile cele mai ridicate atat datorita faptului ca aici se regaseste traficul cel mai intens cat si datorita faptului ca aici se afla amplasate centralele termice ale SC Calor , in timp ce partea nordica a orasului foloseste pentru termoficare agentul termic de la CET Timisoara. Influenta surselor de incalzire individuale nu s-a luat in considerare in aceasta lucrare dar conform unor masuratori efectuate in Graz Austria daca s-ar lua in considerare si aceste surse nivelul concentratiilor ar creste cu 2-3%.

Din analiza la scara redusa (nivelul unei istersectii) se observa ca, gradul de dispersie in cazul intersectiilor in cazul unor viteze scazute ale vantului este foarte scazut si ca concentratia este maxima in centrul intersectiei acolo unde si generarea emisiilor este cea mai frecventa.

Pentru viitor pentru a obtine rezultate mai precise este necesara observarea automata a traficului si amplasarea unor aparate pentru masurarea imisiilor in apropierea intersectiilor.

Din analiza la scara municipiului Timisoara se observa ca gradul de dispersie in cazul unor viteze scazute ale vantului este foarte scazut si astfel concentratia noxelor este maxima in apropierea zonelor in care acestea sunt emise in atmosfera.

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 15/16

Principalele avantaje oferite de sistemul folosit de gestiunea datelor meteo in domeniul monitorizarii poluarii aerului sunt urmatoarele: • poate efectua masuratori on-line acolo unde nu exista influenta urbana accentuata; • permite monitorizare continua si cu raspuns in timp real; • permite transmisia datelor la distanta, deoarece este interfatat cu calculatorul; • se preteaza integrarii intr-o retea informationala; • poate furniza date necesare unei prognoze privind difuzia si transportul poluantilor in atmosfera.

Principalele avantaje oferite de tehnicile optice in domeniul monitorizarii poluarii aerului sunt urmatoarele: • pot efectua masuratori de la distanta fata de sursa de poluare; • nu necesita gaze etalon decat pentru calibrarea initiala; • permit monitorizare continua si cu raspuns in timp real; • permit transmisia datelor la distanta deoarece sunt interfatate cu calculatorul; • au sensibilitate mare de masura; • pot investiga o zona intinsa; • permit sondarea atmosferei pe verticala; • se preteaza integrarii intr-o retea informationala; • Din aceste motive, pe plan international acestei tematici i se acorda o foarte mare importanta, in

majoritatea tarilor dezvoltate existand colective care experimenteaza aceste sisteme optice. • Masurarea concentratiilor poluantilor atmosferici prin metode de radiatie necesita fonduri mari,

intrucat instalatiile de masurare sunt scumpe, de volum destul de mare, necesita conditii deosebite de lucru, o intretinere destul de dificila si personal calificat pentru exploatare.

Exista insa si riscuri privind viabilitatea si sansele de succes ale acestei game de instrumente. Astfel se semnaleaza urmatoarele aspecte carora trebuie sa li se acorde atentie maxima, daca se doreste performanta in cercetare:

Radiatia electromagnetica devine instabila datorita interventiei unor factori perturbatori neprevazuti (socuri, vibratii, umiditate excesiva etc.) si perturba lantul de masuratori;

Aparitia unor incompatibilitati intre sursa de radiatie electromagnetica si detectorul optic, care duce la limitarea capacitatii de receptie a radiatiei retroimprastiate si implicit, la micsorarea spectrului de poluanti "vizibili" instalatiei;

Dezalinierea mecanica intre sursa radiatie electromagnetica si telescopul de receptie generata de conditiile improprii ale unor determinari in teren, ceea ce duce la perturbarea sistemului de masura.

Din lucrare rezulta ca zonele cele mai intens poluate sunt cele din jurul marilor intersectii. Acest fapt se datoreaza atat faptului ca traficul este foarte intens si lent cat si datorita faptului ca poluanti se emit la nivelul solului deci dispersarea lor este ingreunata.

Se impune monitorizarea mai atenta a intersectiilor in ceea ce priveste structura flotei si intensitatea traficului si gasirea solutiilor pentru decongestionarea traficului.

In urma rezultatelor acestei lucrari autoritatile locale pot lua urmatoarele masuri: Gandirea unor solutii alternative pentru fluidizarea sau devierea traficului traficului folosind

softurile de simulare numerica pentru analizarea diferitelor scenarii de organizare a circulatiei. Studierea initiala a impactului asupra mediului a unei noi surse ce urmeaza a fi amplasate, si

autorizarea ei doar daca amplasarea ei nu determina impreuna cu celelalte surse depasiri ale normelor privind calitatea aerului.

Se impune o monitorizare atenta, continua si pe termen lung a parametrilor meteo deoarece astfel se pot evidentia eventualele schimbari climatologice datorate poluarii atmosferei.

Datele meteorologice influenteaza in mod direct dispersia noxelor motiv pentru care se impune necesitatea unei baze de date meteo care sa fie folosita in modelarea numerica pentru predictia si avertizarea situatiilor meteo in care se pot inregistra concentratii locale periculoase pentru om si mediul inconjurator. Bibliografie 1. Bisorca, D., Ionel Ioana, Popecu, Fr., Ungureanu, C., Ionel S., Air quality investigation by means

of remote sensing, with application to CO thermodynamic measurements in the city of Timisoara, 13-th int conf on thermal eng and thermo-grammetry (THERMO) 18-20 June, 2003, Budapest, pp. 274-279, http: //www.dsy.hu/thermo.

2. Ionel, Ioana, Bisorca, D., Lelea, D., Air dispersion modelling of the pollutant gas releases in a street canyon of the Timisoara city, Buletinul stiintific UPT, seria EE, pp 48-54.

3. Ghia, V., Gaba, A., - Poluarea aerului prin arderea combustibililor fosili,. Depoluarea primara, Ed. AGIR, Bucuresti,.

Revista de Politica Stiintei si Scientometrie - Numar Special 2005 - ISSN- 1582-1218 16/16

4. Cogalniceanu Al., Cogalniceanu D. – Energie, Economie, Ecologie – Ed. Tehnica, Bucuresti, 1998 5. Sandu Venetia, Virgiliu Dan Negrea, - Combaterea poluarii mediului in transporturile rutiere, Ed.

Tehnica, Bucuresti, 2000 6. Cogalniceanu Al., Cogalniceanu D. – Energie, Economie, Ecologie – Ed. Tehnica, Bucuresti, 1998 7. Sturm, P., Abgasemissionen des Straßenverkehrs und ihre Ausbreitung in der Atmosphäre, VDI

Verlag, Reihe 15: Umwelttechnik, 1994 8. Axel Zenger, Atmosphärische Ausbreitungsmodellierung, Springer Verlag, 1998 9. Tiberiu Apostol, Strategia si legislatia Romaniei de protectie a mediului, Romania, Editura AGIR,

2000 10. Tutuianu, O., Metodologia de are operativa a emisiilor de SO2, NOx, pulberi si CO2 din centralele

termice si termoelectrice, ICEMENERG, Bucuresti, 1994. 11. *** Ordinul 462/1993 privind conditiile tehnice pentru protectia atmosferei si norme metodologice

privind determinarea emisiilor de poluanti atmosferici produsi de surse stationare 12. *** CORINAIR, Default Emission Factor Handbook, 2-nd Edition, 1992. 13. Ionel, Ioana, - Dispersarea noxelor, Ed. Politehnica, Timisoara, 2000 14. McComb, W.D Turbulenta fluidelor, Editura Tehnica, Bucuresti,1997. 15. Ionel Ioana., Dispersia noxelor, Curs universitar, Universitatea Politehnica, Timisoara, 1998. 16. Virgiliu Dan Negrea, Motoare cu ardere interna, Procese. Economicitate. Poluare Vol.1, Ed.

Sedona, 1997 17. Miloia, M., - Monografia Uzinei electrice Timisoara, 1994. 18. Ipate Florentin, Monica Popescu Dezvoltarea aplicatiilor de baze de date in Oracle 8 si Forms 6.

Editura BIC ALL, Bucuresti, 2000 19. Honour, Edward, Oracle 8 Secrete, Ed.Teora, 1998 20. Lungu Ion, Sisteme de gestiune a bazelor de date, Aplicatii Oracle, Ed. ALL EDUCATIONAL,

1998 21. Michael Wessler, Oracle DBA on Unix and Linux. Ed. Sams USA 22. Legea meteorologiei, Legea nr. 139 din data 24-Iul-2000, Publ. in M.O. nr. 360 din data 2-Aug-

2000 23. Pavageau M, S Rafailidis, M Schatzmann “A Comprehensive Experimental Databank for the

Verification of Urban Car Emission Dispersion Models,” Intl J Environment and Pollution Nos. 3-6 (1997)

24. Baumbach, G., Air quality Control, Springer Verlag, Berlin, Düsseldorf, 2000. 25. Bisorca, D., Referat nr.1 din programa de doctorat “Studiul calitatii aerului prin metode numerice

aplicatie pentru municipiul Timisoara”, Univ. Politehnica Timisoara, 2002. 26. Bisorca D., Referat nr.2 din programa de doctorat, “Mijloace de investigare prin metode moderne

a calitatii aerului”, Univ. Politehnica Timisoara, 2002. 27. Bisorca, D., Ionel, Ioana, Pollutant dispersion in a street canyon, Proceedings of the workshop

Nummerical methods in fluid mech and FLUENT application, Timisoara, mai, 2003, Ed Orizont, Timisoara, ISBN 973638022-X, pp. 265-270.

28. Bisorca, D., Ionel Ioana, Popecu, Fr., Ungureanu, C., Ionel S., Air quality investigation by means of remote sensing, with application to CO thermodynamic measurements in the city of Timisoara, 13-th int conf on thermal eng and thermo-grammetry (THERMO) 18-20 June, 2003, Buda-pest, pp. 274-279, http: //www.dsy.hu/thermo.

29. Pablov, K.F., Romankov, P.G., Noskov, A., Procese si aparate in ingineria chimica, Editura Tehnica, Bucuresti, 1981

30. Manualul ISC4 AERMOD view 2003 31. Oke, T.R. (1988): Street Design and Urban Canopy Layer Climate, Energy and Build., Vol. 11, p

103-113. 32. *** (2002): Guidelines of the FLUENT 5.1 code. 33. *** (2003): TECPLOT licensed code. Guidelines. 34. Bisorca, D., Ionel, I. (2002): Numerical application for dispersion modelling of CO in a canyon

street in the Romanian city of Timisoara, South-Eastern Europe Fluent Users Group Meeting, Thessaloniki, CD.

35. Bisorca D, Contributii la determinarea calitatii aerului prin metode de inalta sensibilitate. Aplicatie pentru municipiul Timisoara. Teza de doctorat in stadiul de prezentare publica, 2005. Universitatea Politehnica Timisoara

12-1

12. METODE DE OBSERVARE

12.1. INTRODUCERE Mediul reprezintă un domeniu foarte complex datorită interacţiunilor care există

între componentele sale, dintre care se pot enumera: creşterea demografică, economia şi evoluţia tehnologică. Consecinţele acestor interacţiuni sunt degradarea mediului şi epuizarea resurselor naturale. Calitatea vieţii şi bunăstarea oamenilor depind direct de calitatea mediului înconjurător, de accea omul este interesat să observe schimbările care au loc în scopul de a minimiza consecinţele.

Statistica de mediu este unul dintre domeniile statisticii aplicate şi acoperă un domeniu foarte larg. Pentru a explica mai bine detaliile referitoare la studiile realizate şi tehnicile folosite pentru observarea mediului înconjurător, statisticile se grupează pe niveluri şi apoi se analizează fiecare nivel în parte.

Chiar dacă unele dintre ele sunt încă puţin cunoscute, există mai multe concepte de observare şi metode de calcul conexe. Pe plan statistic, aceste concepte sunt destinate calificării sau cuantificării generale a degradării mediului în scopul de a realiza o gestiune raţională a ecosistemelor.

Există două tipuri de statistici de mediu: privat şi oficial. Statistica privată este cea executată de către întreprinderi, instituţii private (de

ex.: Camera de Comerţ), asociaţii şi institute de cercetare, universităţi. Particularitatea sa derivă din faptul că datele sunt colectate de la „voluntari”, de la cei care vor să răspundă la chestionare fără nici o constrângere sau obligaţie de orice natură. De exemplu, asociaţii ca Green Peace şi World Life Funds colectează şi analizează date ecologice.

Statistica oficială este guvernată de legi care îi obligă pe cei anchetaţi să răspundă la chestionare. Munca de colectare şi analiză este efectuată de către instituţii manadatate oficial pentru această activitate.

În continuare vor fi prezentate metodele utilizate în statisticile oficiale. 12.2. METODE DE STUDIU Pentru început vor fi prezentate şase variante de abordare care stau la baza

tuturor temelor de cercetare şi evaluare a mediului înconjurător. Fiecare tip de statistică de mediu va aprofunda propriile sale metode de observare, colectare şi analiză a datelor. Aceste şase variante de abordare pot fi exprimate şi sunt rezumate cel mai bine prin intermediul întrebărilor pe care le pune fiecare dintre ele.

12.2.1 CE DEGRADĂRI ALE MEDIULUI AU AVUT LOC? Această întrebare conduce de fapt la studiul uneia dintre componentele mediului: - aerul, - apa, - solul/pământul, - vegetaţia sau flora, - fauna, - subsolul. Răspunsul la întrebare porneşte de la ipoteza că se cunoaşte componenta de

mediu, natura şi elementele sale în stare normală, precum şi factorii care o

12-2

deteriorează. Pe baza acestei ipoteze se caută să se cunoască factorii care s-au schimbat în mediul respectiv prin încercarea de a răspunde la întrebarea: „Ce evenimente s-au petrecut în realitate şi au condus la aceste schimbări, deteriorări?”

Deoarece oamenii sunt interesaţi de caracterul nociv al poluării în raport cu sănătatea lor şi starea mediului, acest studiu este utilizat adesea, fiind adecvat pentru urmărirea poluării. Dezavantajul constă în faptul că trebuie să fie „particularizat” pentru fiecare ţară în parte, deoarece nu există norme identice aplicabile în toate statele lumii. Chiar dacă există recomandări internaţionale, fiecare ţară le poate modifica şi îşi poate fixa propriile referinţe în raport cu standardul, care reprezintă situaţia existentă înainte de poluare.

Acest concept va trebui să fie adoptat de toate ţările lumii, dar cu trepte diferite de abordare, deoarece colectarea şi analiza datelor necesită expertize speciale şi tehnici adesea costisitoare. Ţinând seama de mijloacele disponibile, unele ţări se vor limita la colectarea datelor referitoare la indicatorii cei mai importanţi. Alegerea acestor indicatori se va face în funcţie de importanţa fiecăruia dintre ei şi de costurile colectării şi analizei datelor. Indicatorii pot varia de la o perioadă la alta, conform situaţiei de moment.

În cazul degradării mediului, în care factorii de decizie sunt chemaţi să intervină, acest studiu nu furnizează informaţii suficiente şi complete, mai ales în cazul în care se doreşte să se cunoască „actorii” poluării (Cine a cauzat o anumită poluare?). Pentru a putea obţine şi aceste informaţii vor trebui inventariaţi „actorii” posibili din industrie, gospodării particulare sau alte sectoare de activitate.

12.2.2 CINE ESTE RĂSPUNZĂTOR DE POLUARE ŞI ÎN CE MOD? Pentru acest studiu nu trebuie numai să se cunoască sau să se determine nivelul

de poluare ci trebuie să fie identificaţi şi „actorii”. În acest caz, pentru a identifica factorii responsabili de o anumită poluare, sunt necesare măsurători care pot fi directe sau indirecte.

12.2.3 CARE SUNT EFECTELE ASUPRA MEDIULUI? Al treilea studiu nu implică cunoaşterea „actorului” unui eveniment (Cine este

răspunzător de poluare?). În acest caz interesul se îndreaptă mai ales către problemele existente şi efectele lor asupra mediului. În legătură cu această problemă, se poate stabili o listă a efectelor importante ale fiecărui „atac” asupra mediului:

- schimbările climatice, - reducerea stratului de ozon, - eutrofizarea, - acidifierea, - contaminarea toxică, - scăderea calităţii mediului urban, - modificări ale biodiversităţii, - schimbarea peisajului, - existenţa deşeurilor, etc. Nu există nici o clasificare completă şi nici o listă exhaustivă; fiecare ţară va

trebui să stabilească o prioritate conform gradului de degradare al unuia sau al altuia dintre aceste elemente.

12-3

12.2.4 CARE SUNT EFECTELE ASUPRA NATURII? Este un studiu care constă mai ales în observarea speciilor de plante şi animale,

fiind înregistrată evoluţia numărului de plante şi animale şi nu calitatea aerului, apei etc. Acest studiu permite să se cunoască, pentru o regiune restrânsă, dacă biodiversitatea este menţinută sau redusă. Se va apela la determinarea câtorva indicatori chimici. Deoarece se studiază o regiune mică, suprafaţa ţării va fi subdivizată în zone, care devin apoi baza de sondaj; dintre acestea se extrage un eşantion la întâmplare, urmând ca pentru acesta să fie analizată şi urmărită biodiversitatea.

12.2.5 CE DISTINGE BINELE DE RĂU? Acest al cincilea studiu se bazează pe distincţia dintre bine şi rău, cunoscând

faptul că un act în aparenţă bun poate fi nociv pentru mediu dacă se abuzează de el. De exemplu, utilizarea apei sau nisipului, care pare un lucru banal şi normal, poate avea ca urmare o serie de efecte nocive asupra mediului în cazul în care se face în cantităţi mari.

Nivelul de diferenţă care există între ceea ce este şi ceea ce nu este nociv nu poate fi stabilit cu exactitate, mai ales că nu se poate cunoaşte foarte bine nocivitatea tuturor produselor şi nu pot fi urmărite toate efectele. De asemenea, nocivitatea variază cu cantitatea.

12.2.6 CARE ESTE IMPORTANŢA MONETARĂ A MEDIULUI? Studiul este dezvoltat de către contabilii naţionali care încearcă să integreze

mediul în contextul economic şi social prin punerea acestei întrebări. Aceasta implică acceptarea regulilor de contabilitate naţională în măsura în care acest lucru este posibil. Se pot stabili legături între mediu şi anumite date cum ar fi Produsul Intern Brut, deficitul public, importurile, investiţiile, etc.

12.3. ASPECTE TEHNICE 12.3.1 MĂSURĂRI DIRECTE ŞI ESTIMĂRI INDIRECTE Pentru mulţi poluanţi invizibili cu ochiul liber, sunt necesare adesea instrumente

foarte sofisticate şi costisitoare de măsurare a poluării produse de aceştia. La costurile de achiziţie se vor adăuga cheltuielile de întreţinere, care cresc pe măsură ce instrumentele de măsură sunt mai sofisticate. Acest lucru se complică ceva mai mult atunci când pentru utilizarea lor sunt necesari mulţi specialişti sau măsurătorile sunt efectuate în instituţii specializate.

Cu toate acestea, există numeroase cazuri în care este posibil să se observe mediul fără a fi utilizate instrumente sau aparate de măsură: se poate observa calitatea mediului uman sau speciile rare de plante şi animale.

De exemplu,în anii ’80 starea pădurilor şi a arborilor se deteriora progresiv în Germania. Arborii se uscau şi mureau din cauza poluării aerului. S-au făcut clasificări în funcţie de gradul de deteriorare şi apoi s-a trecut la observarea directă cu ochiul liber de către pădurari bine instruiţi.

Ca urmare a dificultăţilor de utilizare a instrumentelor de măsură a apărut metoda estimărilor indirecte.

Metoda de măsurare indirectă constă în găsirea pentru un grup dat de industrii a raportului care există între producţie şi poluarea generată de această producţie. Dacă se cunoaşte acest raport se poate estima producţia de poluanţi plecând de la datele

12-4

producţiei de bunuri. Într-o primă etapă trebuie identificat poluantul şi producţia de bunuri din care rezultă acesta, cu observaţia că, cele două componente nu sunt întotdeauna proporţionale. În situaţii eterogene, pentru efectuarea estimării indirecte a poluării se utilizează tabele sau modele tehnice.

12.3.2 LEGĂTURA DINTRE FLUX ŞI STOCURI Prin definiţie, stocurile sunt observate la un moment dat în timp ce fluxurile se

referă la o perioadă bine determinată. Comparaţia dintre flux şi stocuri ajută la îmbunătăţirea consistenţei datelor statistice. Exemplul cel mai cunoscut este următorul:

Populaţia la sfârşitul anului = populaţia la începutul anului + naşteri – decese + + imigranţi - emigranţi

în care: - populaţia la începutul anului şi cea de la sfârşitul anului reprezintă „stocurile” - naşterile, decesele, imigranţii şi emigranţii constituie „fluxul”.

Întrebarea care se pune este dacă acest bilanţ poate fi aplicat şi în cazul

mediului. Răspunsul este nuanţat, deoarece există cazuri simple şi altele mai complexe. Acest gen de calcul poate fi efectuat pentru cazul unei păduri, unde distincţia dintre stocuri şi flux este clară. În schimb, pentru aer se poate considera calitatea aerului măsurată la un moment dat ca stoc, dar acest stoc este valabil pentru o scurtă perioadă de timp iar fluxurile nu pot fi estimate.

Următoarele fluxuri sunt dificil de observat: - fluxurile de la o ţară la alta în ambele sensuri, - fluxurile în aceeaşi ţară către straturile mai înalte (stratosferă) şi în univers

(invers), - efectele transformării. Anumite materii se găsesc adesea transformate sub

influenţa energiei solare, a forţei vântului, existenţei altor materii.

În anumite cazuri pot fi legate stocurile la fluxuri în scopul de a furniza date comparabile, dar această metodă nu este aplicabilă pentru moment la toţi poluanţii (mai ales la cei ai apei şi aerului). Chiar dacă se dispune de date asupra calităţii mediului şi a producţiei, alte variabile scapă încă observaţiei omului. Din acest motiv nu se poate calcula încă un astfel de bilanţ pentru apă şi aer.

12.3.3 AGREGAREA REGIONALĂ SAU NAŢIONALĂ Autorităţile sau factorii de decizie vor să cunoască dacă situaţia s-a deteriorat

sau nu pentru o întreagă regiune sau pentru toată ţara. Deoarece măsurarea furnizează rezultate numai pentru o locaţie dată, se pune problema agregării datelor obţinute pentru obţinerea de informaţii la nivel regional sau naţional.

Cunoscându-se faptul că se lucrează cu două elemente, stocurile şi fluxul, trebuie în primul rând să se facă distincţie între agregarea stocurilor şi cea a fluxurilor. Agregarea stocurilor implică efectuarea colectării datelor în aceleaşi zile şi la aceleaşi ore. Chiar şi în acest caz agregarea este foarte dificilă, în cazul în care reprezentativitatea locului în care s-au efectuat măsurătorile este puţin cunoscută şi distribuţia este eterogenă. Agregarea producţiei este mai simplă, cu condiţia să se cunoască toate sursele de poluare şi distribuţia lor în spaţiu. Astfel se poate ajunge la o estimare pentru mici regiuni.

Metoda se poate aplica pentru anumite aspecte ale poluării, dar pentru studiul general al poluării apar multe probleme care trebuie studiate şi cu ajutorul altor metode.

12-5

12.3.4 EXTRAPOLAREA LA BILANŢURI Există două tipuri de bilanţuri: - un bilanţ care combină stocurile şi fluxurile, - un bilanţ care arată raporturile între producţie şi componentele sale.

Ecuaţia de bază pentru al doilea tip de bilanţ este următoarea:

P = IM + C + I + (-) St + Ex – Im unde: P este producţia de bază; IM – bunurile intermediare; C – bunurile consumate (de sectorul privat sau de către stat); I – bunurile de investiţii; St – variaţia stocurilor; Ex – exporturile; Im – importurile.

Acest bilanţ poate fi stabilit fie pentru diferite produse, mai ales pentru produsele energetice (este exemplul cel mai cunoscut), fie în unităţi fizice şi monetare. Bilanţul serveşte la estimarea lacunelor, la stabilitatea cifrelor şi la proiectare. Pentru statistica de mediu este important să se cunoască legătura între transformarea de energie şi poluarea care derivă din aceasta; sau, pornind de la bilanţuri, se obţin informaţii asupra poluării, în special a aerului şi de asemenea asupra impactului acestei activităţi asupra climatului.

12.3.5 VALORIFICAREA Valorificarea se impune ea însăşi deoarece se constată că importanţa activităţilor

ecologice nu este evidentă nici pentru marele public, nici pentru factorii politici de decizie. Pentru a sublinia importanţa economică şi socială a mediului va trebui să se exprime aspectele ecologice în unităţi monetare calculând costurile şi încasările mediului:

- într-un număr limitat de cazuri (păduri, poluare atmosferică), în cazul în care drepturile de emisie sunt vândute pe piaţă, se poate utiliza preţul pieţii ca unitate de măsură pentru a exprima mediul în unităţi monetare;

- în alte cazuri, se poate alege între valorile bazate pe daune şi cele bazate pe cheltuielile necesare pentru a evita o deteriorare a mediului.

12.4. CONCLUZII Cu ajutorul studiilor de observare a mediului se pot obţine răspunsuri la o serie

de întrebări legate de abordările şi tehnicile utilizate pentru determinarea efectelor cauzate de schimbările de mediu.

Întrebări posibile: - Diferitele medii sunt încă naturale? - Care sunt agenţii responsabili de poluare? - Care este ciclul unui bun (extracţia din pământ, transformare, consum şi

reîntoarcere în pământ)?

13-1

13. INDICATORII DE MEDIU – ELEMENTE DE BAZĂ ALE

SISTEMULUI INFORMAŢIONAL AL MEDIULUI

13.1. INTRODUCERE Indicatorii au rolul de a arăta, a pune în evidenţă, a face publică o informaţie. Ei

sunt utilizaţi zilnic, exemplul cel mai des citat fiind temperatura corpului uman ca indicator al stării de sănătate.

În domeniile economic şi social există o lungă tradiţie de dezvoltare şi utilizare a indicatorilor: Produsul Naţional Brut, rata şomajului, rata natalităţii etc. Aceştia reprezintă instrumente de evaluare şi analiză, baza pentru luarea deciziilor în cadrul politicilor publice.

Activitatea de stabilire a indicatorilor care permit evaluarea stării mediului înconjurător este mult mai recentă şi încă nu s-a încheiat definitiv. Tendinţa actuală este de a da o importanţă mult mai mare informaţiilor referitoare la mediu, pentru ca problemele astfel evidenţiate să fie luate în considerare sistematizat în procesul de decizie. Dezvoltarea unei informaţii de mediu sintetice şi de calitate se află în centrul studiului asupra indicatorilor dezvoltării durabile a cărei importanţă a fost subliniată la Conferinţa Naţiunilor Unite asupra Mediului şi Dezvoltării, care a avut loc la Rio de Janeiro în 1992.

Scopul acestui studiu este obţinerea de informaţii referitoare la mediu sub o formă care să permită o comunicare eficientă. Pentru aceasta este important să se dezvolte activităţile de cercetare şi de colectare a datelor de bază, ţinând seama de faptul că există încă numeroase domenii ale mediului cunoscute doar parţial (biodiversitatea, peisajul, solul, ...). Se poate constata că acolo unde datele se multiplică, informaţia care se obţine nu este întotdeauna mai detaliată.

Munca de interpretare şi de sinteză care permite trecerea de la statistică la indicatori nu este deloc neglijabilă; ea constă în realizarea unui compromis între cerinţa ca factorul de decizie sau marele public să dispună de o informaţie simplă, uşor de interpretat şi care să reflecte corect realitatea, şi dorinţa cercetătorilor ştiinţifici şi statisticienilor de a descrie fenomene în general complexe. Acest echilibru ideal este departe de a fi atins în numeroase domenii, de aceea se depun eforturi pentru a se obţine indicatori de mediu care să fie dezvoltaţi la scară locală, regională, naţională sau globală.

Înţelegerea şi utilizarea indicatorilor de mediu reprezintă două elemente importante în procesul de formulare a politicilor de mediu, deoarece aceşti indicatori permit atât evaluarea fenomenelor specifice unei politici date, cât şi cuantificarea obiectivelor specifice acesteia.

Conceptul de indicator de mediu este foarte controversat deoarece apar divergenţe în ceea ce priveşte interpretarea informaţiilor. Aceste divergenţe sunt la originea variaţiei indicatorilor de la o ţară la alta, în publicaţiile internaţionale existând valori diferite pentru acelaşi indicator.

În procesul de dezvoltare a indicatorilor de mediu, Naţiunile Unite au identificat următoarele lacune:

- lipsa efortului internaţional de a calcula statisticile şi indicatorii, - lipsa datelor naţionale sau existenţa unor date care sunt însă dispersate, - absenţa răspunsurilor. Motivele pentru care în publicaţiile internaţionale indicatori identici au valori

diferite, sunt următoarele:

13-2

- metodele de estimare şi de prelucrare a datelor la nivel internaţional sunt probabil diferite;

- există definiţii diferite pentru acelaşi indicator; - aparatul statistic naţional poate furniza date false instanţelor internaţionale.

13.2. DEFINIŢII 13.2.1 INDICATOR Indicatorul reprezintă o informaţie cantitativă care permite caracterizarea unei

situaţii evolutive, a unei acţiuni sau a unor consecinţe ale unei acţiuni, pentru evaluarea sau compararea stării lor la alte momente trecute sau proiectate, sau cu alte stări la aceeaşi dată a altor subiecte similare. (Plan Bleu, 1996)

Din această definiţie se desprind patru elemente care caracterizează un indicator:

- înainte de toate el este o cifră sau mai multe şi nu o informaţie calitativă („informaţie cantitativă” din definiţia de mai sus);

- face referire la o evoluţie în timp: va trebui deci să fie urmărit pe o perioadă lungă de timp dacă se doreşte obţinerea unor informaţii semnificative;

- ilustrează o situaţie dată (de exemplu: calitatea apei unui râu) sau o acţiune şi eventualele sale repercursiuni (de exemplu: aruncarea de deşeuri industriale);

- în definiţia indicatorului se regăseşte noţiunea de comparaţie. Fiind înainte de toate un instrument de comunicare, indicatorul va fi adaptat

nivelului de cunoştinţe ale auditoriului vizat. Pentru a descrie o situaţie specifică de mediu nu este de ajuns un singur indicator.

Un indicator trebuie să fie: - adaptat, - specific, - valid, - fiabil, - precis, - măsurabil, - uşor de utilizat, - rentabil – rezultatul trebuie să justifice timpul şi scopul activităţii depuse

pentru a-l obţine.

13.2.2 DESCRIPTOR Un descriptor este o informaţie mai mult sau mai puţin elaborată, care porneşte

de la datele de bază. Această mărime numerică are în general o dimensiune simplă, caracteristică a unei situaţii (suprafaţa unui teritoriu, populaţie,...). Spre deosebire de indicator, descriptorul nu variază neapărat în timp. Forma sa este în general mai puţin complexă şi semnificaţia sa este limitată.

În timp ce unui indicator i se cere să sintetizeze o masă importantă de informaţii şi să poată el singur să descrie o situaţie, descriptorul se mărgineşte la ilustrarea unei trăsături particulare (el descrie dar nu dovedeşte).

Un descriptor se situează între un indicator şi statisticile de bază; el descrie exact o situaţie fără a pune în evidenţă un fenomen sau o problemă.

Exemplu: populaţia şi suprafaţa unei zone sunt descriptori în timp ce densitatea populaţiei (raportul între cele două) este un indicator.

13-3

13.2.3 INDICE O modalitate de a diminua dimensiunea unei selecţii de indicatori constă în

agregarea acestora într-un indice. Agregarea corespunde utilizării unei formule matematice mai mult sau mai puţin complexe (suma ponderată, multiplicarea, ...) în scopul de a îngloba mai mulţi indicatori într-un singur indice, ponderarea permiţând nuanţarea importanţei fiecărei componente.

De exemplu, emisiile principalelor gaze cu efect de seră (CO2 – gaz carbonic, CH4 – metan, N2O – protoxid de azot) sunt adesea reprezentate ponderat prin potenţialul de reîncălzire globală (al cărei valoare globală este definită de Grupul de lucru interguvernamental asupra efectului de seră) a fiecăruia dintre aceste gaze, pe urmă adăugate, ceea ce permite obţinerea unui indice de presiune asupra mediului corespunzător temei schimbărilor climatice. Indicele este exprimat în acest caz în unităţi CO2 echivalente.

Conform figurii 1 în care este prezentat modul de organizare a informaţiei pot fi definite următoarele elemente:

Date brute

Statistică

Indicator

Indice

Cantitatea totală de informaţii

Agregare Dezagregare

Fig.1. Organizarea informaţiei Indice - reprezintă o agregare a unui anumit număr de indicatori selecţionaţi într-un scop precis. Agregarea constă în utilizarea unor metode matematice, simple sau complexe, pentru ponderarea mai multor indicatori într-un indice, componentele fiind nuanţate prin această ponderare.

Exemplu: Indicele de Dezvoltare Umană este compus dintr-un anumit număr de indicatori cum ar fi speranţa de viaţă la naştere, nivelul de educaţie, etc.. Indicator – este o proporţie sau o relaţie calculată. De exemplu, produsul intern brut pe cap de locuitor, densitatea populaţiei, etc.. Statistică – este o informaţie elaborată plecând de la datele de bază. De exemplu, media temperaturii sau a cantităţii de precipitaţii, suprafaţa unei ţări, populaţia, etc..

13-4

Date brute – reprezintă informaţiile brute oferite de staţiile de supraveghere (date netratate). De exemplu, datele referitoare la temperatură, la cantitatea de precipitaţii măsurate de o staţie de supraveghere.

13.3. INSTRUMENTE UTILIZATE Rezolvarea problemei selectării indicatorilor care urmează a fi dezvoltaţi şi a

stabilirii gradului de agregare a informaţiei este întotdeauna dificilă. În calitate de instrumente de comunicare şi de ajutor la luarea deciziilor, indicatorii de mediu ajung să fie difuzaţi în număr restrâns. Ideal ar fi să se ajungă la un număr de indicatori mai mic de 20, dar din cauza aspectelor multiple care apar în abordarea problemelor de mediu şi care trebuie reflectate prin intermediul indicatorilor, acest număr este adesea depăşit.

De aici apare „dilema clasică a indicatorilor” evocată de mulţi autori: pe de o parte se doreşte ca datele să fie accesibile într-un mod cât mai complet posibil, indiferent de complexitatea pe care o ridică aceasta; pe de altă parte, se tinde către o formă cât mai concisă, ideală fiind cea a indicelui unic, indiferent de distorsiunea rezultatelor pe care această simplificare o impune.

Recurgerea la un indice de mediu care cumulează mai multe tipuri de informaţii poate reprezenta în final o modalitate de a câştiga în concizie.

În exemplul prezentat mai înainte, constituit pornind de la emisiile principalelor gaze cu

efect de seră, indicele este agregat dintr-un număr limitat de indicatori (mai puţin de 10) pe criterii de ponderare ştiinţifice. Cu toate acestea, domeniile specifice mediului suficient de bine cunoscute pentru care se poate stabili un consens în jurul indicatorilor aleşi şi a valorilor utilizate pentru ponderare, sunt rare. În cazul efectului de seră, unii experţi reproşează indicelui că nu ia în considerare decât un număr limitat de poluanţi; alţii contestă valorile utilizate pentru ponderi (acestea sunt de altfel modificate sistematic în funcţie de progresul ştiinţific). Se reproşează uneori că indicele calităţii aerului care este difuzat pentru anumite aglomerări nu ţine seama de efectele sinergice ale poluanţilor.

Tentativele de punere la punct a indicilor de mediu înalt agregaţi, după modelul

indicilor economici de tip PIB, se dovedesc şi mai puţin consensuale. Agregarea la un nivel superior părăseşte efectiv sfera expertizei ştiinţifice şi devine politică. Este dificil să se ia în considerare probleme atât de diverse ca schimbările climatice sau disconfortul provocat de zgomot. În lucrările sale, Adriaanse (1993) propune o ponderare în raport cu urgenţa situaţiei, adică în funcţie de distanţa faţă de o normă prestabilită de dezvoltare durabilă, dar nici această soluţie nu rezolvă problema.

Într-o manieră mult mai generală, agregarea la acest nivel pune problema înlocuirii: unificarea multiplelor aspecte ale mediului într-o evaluare unică constă în acceptarea unui principiu de compensare, adică o ameliorare într-un domeniu poate contrabalansa o deteriorare în altul, pentru aceeaşi valoare a indicelui. Referitor la legitimitatea acestui principiu pot exista unele îndoieli.

Unii autori (Mitchell, 1996) reproşează indicilor, printre altele, opacitatea lor. Agregarea face să fie delicată identificarea factorilor de degradare a unei situaţii. Se poate spune, de exemplu, că un medic va putea defini cu greu un tratament pentru un pacient dacă singura informaţie de care dispune este că acesta este „bolnav” sau „foarte bolnav”. Indicele nu reprezintă deci întotdeauna un instrument foarte bine adaptat atunci când este utilizat la luarea deciziei.

Se poate constata că este simplu să se determine aprioric forma de restituire a unor informaţii de mediu pertinente. Ideal ar fi să se dispună de „o cutie cu instrumente” care să conţină baze de date, metode de agregare şi coeficienţi de ponderare, şi care

13-5

să permită, în funcţie de necesităţi, parcurgerea „triunghiului informaţiei” aşa cum este prezentat în figura următoare: descriptori pentru a fi exhaustiv pe un subiect precis, selecţie restrânsă de indicatori pentru luarea deciziilor, indice unic pentru „subiectele mari”, etc..

Date de bază / Statistici

Selecţia indicatorilor

Profilul indicatorilor

Indici

Cantitatea totală de informaţii

Sinteză Integrare

Descriptori / baze de date

Fig.2 – Triunghiul informaţiei (după Rump, 1996)

Astfel de „cutii de instrumente” sunt încă dificil de constituit datorită lipsei datelor

de bază, a consensului în ceea ce priveşte modelele de agregare, etc. Iniţiativele şi cercetările, la scară locală, naţională sau internaţională sunt numeroase în acest domeniu şi ameliorează cu paşi mici capacităţile de evaluare.

13.4. PROPRIETĂŢI ŞI CARACTERISTICI ALE INDICATORILOR În funcţie de mesajul care trebuie transmis pot fi inventariaţi diferiţi indicatori de

mediu (Rump, 1996). 13.4.1 DESCRIPTIVI SAU NORMATIVI Indicatorii descriptivi au ca principal obiectiv ilustrarea unei evoluţii particulare a

mediului. Eroziunea solului, conţinutul de oxigen dizolvat al apelor dulci, concentraţia de dioxid de sulf a aerului ambiant, etc. pot fi exemple de astfel de evoluţii. Aceşti indicatori sunt selecţionaţi în funcţie de capacitatea lor de a reflecta ameliorarea sau degradarea stării mediului.

Indicatorii normativi se prezintă sub o formă mai elaborată. În acest caz, se compară indicatorul respectiv cu o valoare de referinţă, în scopul de a rafina aprecierea asupra evoluţiei sale. Valoarea de referinţă poate fi de natură diferită (IFEN – Institutul Francez al mediului, 1996):

Media asupra rezultatelor unui ansamblu de regiuni sau naţiuni Indicatorii de mediu propuşi de OCDE (Organizaţia de Cooperare şi Dezvoltare

Economică) sunt însoţiţi de media specifică ţărilor implicate (OCDE 1995). În acelaşi

13-6

scop, IFEN a publicat în 1996 un material numit „Starea mediului în regiunile franceze” (IFEN 1996b), care conţine „viniete de indicatori”, rezultatele regionale fiind comparate cu media naţională.

Acest tip de comparaţie nu este valabil decât dacă regiunile sau ţările care au fost reunite prezintă similitudini în ceea ce priveşte nivelul de viaţă sau de industrializare. În plus, chiar dacă se ţine seama de această condiţie, diferenţele geografice, climatice, culturale etc. dintre ţările respective conduc adesea la politici foarte diferite pentru aceeaşi problemă de mediu. Acest aspect face dificilă comparaţia pentru anumiţi indicatori şi nu permite o evaluare clară a performanţei naţionale.

Este de notat că, comparaţia cu vecinii rămâne întotdeauna un criteriu de evaluare puternic, chiar dacă referinţa utilizată în acest caz nu este absolută şi nu constituie un obiectiv care trebuie atins.

Valoarea „istorică” estimată a stadiului preindustrial sau valoarea

„originală” corespunzătoare unui loc identificat ca neafectat de activităţile umane Acest tip de referinţă prezintă avantajul punerii în evidenţă a importanţei

presiunilor de mediu care au apărut după revoluţia industrială. Cu toate acestea, într-o optică a dezvoltării durabile, o astfel de referinţă nu este foarte interesantă în măsura în care o reîntoarcere la starea „originală” a mediului este imposibilă din punct de vedere economic şi social în majoritatea domeniilor specifice mediului şi nu constituie, chiar implicit, obiectivul politicilor de mediu.

Obiectiv sau normă politică În acest caz, o valoare care a fost determinată prin consens politic (sub-naţional,

naţional sau internaţional) constituie un obiectiv care trebuie atins. Se utilizează indicatorii de performanţă a mediului; în final, noţiunea de

performanţă rezultă din examinarea distanţei parcurse şi a distanţei care mai trebuie parcursă pentru a atinge valoarea ţintă.

O selecţie a indicatorilor de performanţă a mediului la scară naţională poate fi propusă de institutele de specialitate. Astfel de indicatori sunt utili într-un cadru de urmărire şi de examinare a politicilor publice. Cu toate acestea, punerea lor la punct este destul de dificilă deoarece sunt încă rare măsurile politice asociate obiectivelor cantitative. De altfel, experienţa arată că în această optică nu pot fi considerate numeroase domenii specifice ale mediului.

În plus, interpretarea acestor indicatori trebuie să fie făcută cu prudenţă; obiectivele politice cantitative, în cazul în care au fost definite, sunt adesea rezultatul consensului între utilizatorii şi apărătorii mediului şi nu constituie neapărat obiective adevărate de durabilitate (atât cât pot fi definite aceste obiective) în raport cu resursa care trebuie protejată.

13.4.2 RETROSPECTIVI SAU PREDICTIVI Indicatorii permit o comparaţie temporală sau spaţială. În cazul în care axa

temporală este favorită, indicatorul ilustrează evoluţia în timp a unuia sau a mai multor parametri reprezentativi. Examinarea tendinţelor evidenţiate de indicatorii retrospectivi este întotdeauna bogată în informaţii. Cu toate acestea, poate fi la fel de interesant să se dispună de elemente care să permită prevederea evoluţiei viitoare a situaţiei studiate. Indicatorul este utilizat în acest caz ca element al unui model predictiv şi permite elaborarea proiectelor corespunzătoare diferitelor variante de scenarii. În acest context, indicatorul devine un instrument de planificare interesant pentru factorii de decizie, în cazul în care gradul de incertitudine asociat proiectelor respective este specificat clar.

13-7

13.4.3 INDICATORII DEZVOLTĂRII DURABILE În prezent, studiul indicatorilor de mediu este înglobat din ce în ce mai mult în

activitatea care vizează definirea indicatorilor dezvoltării durabile. Cu siguranţă, este primordial să se dispună de un ansamblu de indicatori care să descrie fidel starea mediului, presiunile care se exercită asupra lui şi răspunsurile din partea societăţii.

Obiectivul final care trebuie atins este de a putea furniza factorilor de decizie informaţii care să le permită luarea în calcul a factorilor economici, sociali şi de mediu, într-o legătură indisolubilă. Astfel, factorii de decizie vor putea să evalueze posibilităţile care permit ca sistemele de producţie, de consum, mediul şi utilizarea resurselor naturale să se perpetueze. Definirea indicatorilor dezvoltării durabile constituie o miză considerabilă; ei vor permite în particular să se creeze un concept considerat adesea ca foarte incert. După Summit-ul Pământului din 1992, comunitatea ştiinţifică şi internaţională a multiplicat iniţiativele. La nivel global, Comisia de Dezvoltare Durabilă (Naţiunile Unite), Banca Mondială, OCDE au lansat programe de lucru referitoare la această problemă. La scară naţională, problema a fost deja abordată, iar unele state cum ar fi Marea Britanie, au lansat unele propuneri în acest sens.

13.5. CRITERII DE SELECŢIE Numeroşi autori au încercat definirea criteriilor de calitate la care trebuie să

răspundă indicatorii de mediu (OCDE 1993, Bakkes ş.a. 1994, Rump 1996). Rump a adunat aceste criterii în trei mari categorii: calitatea datelor, dacă sunt adecvate subiectului tratat, interesul pentru utilizator. Tabelul 1. Principalele criterii de selecţie a indicatorilor (Rump, 1996)

Calitatea datelor Competenţa datelor Comunicarea Valoarea ştiinţifică Disponibilitatea datelor Calitatea datelor Costul datelor

Reprezentativitatea Acoperirea geografică Sensibilitatea la evoluţii

Competenţa Simplitatea Existenţa unei valori de referinţă Posibilitatea de comparaţie Posibilitatea de utilizare în cadrul scenariilor prospective

13.5.1 CALITATEA DATELOR ŞI JUSTEŢEA ANALIZEI Valoarea ştiinţifică Indicatorul trebuie să se bazeze pe fundamente ştiinţifice şi tehnice corecte şi

fără ambiguitate. Acest criteriu este deosebit de important cât timp el ilustrează un domeniu mai puţin cunoscut (impactul poluărilor asupra ecosistemelor complexe, ...). În legătură cu utilizarea acestui indicator este necesar un consens al experţilor.

Disponibilitatea datelor Datele de bază care permit calculul indicatorului trebuie să fie disponibile şi

accesibile. O serie cronologică moderat de lungă va trebui să poată fi consultată şi să asigure posibilitatea oferirii în viitor a noilor date colectate conform anumitor reguli. De asemenea, va trebui stabilită coerenţa şi compatibilitatea măsurărilor în timp şi în spaţiu.

13-8

Calitatea datelor Datele trebuie să fie de bună calitate, adică precise, robuste şi reproductibile.

Metodologia de măsurare şi eventualele tratamente (prelucrări) statistice trebuie să corespundă normelor în vigoare. Datele trebuie să poată fi uşor manipulate (agregate, dezagregate, ...). Ele trebuie să fie însoţite de o documentaţie (meta-date) care să descrie metoda de măsurare şi să indice limitările inerente ale acestei metode (marja de eroare, ...).

Costul datelor Datele trebuie să fie accesibile în prezent şi în viitor la un raport cost-avantaje

rezonabil. 13.5.2 ADECVAREA ÎN RAPORT CU SUBIECTUL ABORDAT Reprezentativitatea Indicatorul trebuie să furnizeze o ilustrare reprezentativă a situaţiei mediului sau

a tipului de presiune/răspuns pe care îl descrie. Acoperirea geografică Indicatorul trebuie să reflecte specificitatea ansamblului zonei studiate. El trebuie

să fie adaptat (formă, expresie) la scara aleasă (naţională, regională, locală, ...). Sensibilitatea la evoluţii Indicatorul trebuie să fie sensibil la schimbări şi să reflecte fidel modificările

mediului sau ale activităţilor umane asociate. În plus, trebuie ca selecţia indicatorilor utili să poată fi modificată (adăugarea unui indicator, dispariţia altuia) în funcţie de noile preocupări care apar.

13.5.3 COMUNICAREA Pertinenţa (competenţa, adecvarea) Informaţia furnizată de către indicator trebuie să fie adecvată subiectului ilustrat

şi în acelaşi timp, interesantă pentru utilizator. Anglo-saxonii vorbesc despre „rezonanţa” indicatorului, adică despre calitatea sa

de a stimula interesul şi înţelegerea imediată a utilizatorului. De exemplu, oraşul Seattle a selecţionat ca indicator de calitate a aerului numărul de

zile în care munţii sunt vizibili din oraş. Simplitatea Interpolarea indicatorului de către utilizator trebuie să fie simplă, rapidă şi fără

ambiguităţi. Nivelul de complexitate al indicatorului va fi adaptat în special la auditoriu. Existenţa unei valori de referinţă Indicatorul trebuie să fie însoţit de o valoare de referinţă (obiectiv, prag, valoare

„istorică”, etc.) cu care poate fi comparat. Posibilitatea de comparaţie Indicatorul trebuie să poată fi comparat cu rezultatele obţinute în alte zone de

studiu (comparaţii inter-regionale sau inter-naţionale), ceea ce subînţelege existenţa metodologiei de calcul comune.

În plus, chiar forma indicatorului care a fost aleasă pentru comparaţie va trebui să fie adaptată. Pentru aceasta, alegerea numitorului, în cazul în care indicatorul se prezintă sub forma unei fracţii, poate fi importantă.

13-9

De exemplu, o comparaţie de indicatori de mediu definiţi la scară regională va putea da rezultate foarte diferite dacă rezultatele sunt exprimate pe locuitor sau pe km2.

Posibilitatea de utilizare în cadrul scenariilor prospective Indicatorul trebuie să poată interveni în cadrul modelării şi să furnizeze o bază

pentru reprezentarea scenariilor prospective. Dacă este important să se conserve spiritul atributelor „indicatorului ideal” în

momentul efectuării unei selecţii, se vor găsi în practică foarte puţini indicatori care să îndeplinească toate aceste condiţii. În practică, accentul va fi pus pe unul dintre criterii în funcţie de obiectivul specific asociat indicatorului.

Dacă se doreşte să se ilustreze o tendinţă, criteriile de disponibilitate a datelor pe o perioadă lungă de timp şi de regularitate a producerii indicatorului, sunt primordiale.

Dacă indicatorul îndeplineşte o funcţie de alertă, criteriul competenţei (pertinenţei) în raport cu subiectul va ocupa primul loc. Va fi necesar în aceeaşi măsură să se asigure ca etapele de colectare şi de analiză a datelor să poată fi realizate într-un interval suficient de scurt.

Dacă indicatorul are înainte de toate sarcina de a permite compararea pe o temă specifică, accentul va fi pus pe criteriul posibilităţii de comparare a datelor şi metodologiilor de calcul utilizate, etc..

13.6. SELECTAREA UNUI ANSAMBLU COERENT DE

INDICATORI Punerea la punct a unui ansamblu de indicatori de mediu este asociată în

general unei cereri specifice. Aceasta poate conţine o temă sau un mediu particular (indicatori ai schimbării

climatice, ai apelor continentale, a litoralului, etc.) la scară naţională sau sub-naţională. De asemenea, poate fi vorba despre dezvoltarea indicatorilor transversali

asociaţi unui teritoriu particular şi care reflectă diferite aspecte de mediu la scara unei regiuni, departament sau comune.

Selecţia poate ilustra de asemenea impacturile de mediu ale unei ramuri de activitate particulare (industrie, agro-alimentare, etc.); în acest caz se vorbeşte despre indicatori sectoriali.

În plus, domeniul de studiu poate fi restrâns (indicatorii de impact asupra ecosistemelor acvatice, asupra industriei, etc.).

Este clar că selectarea finală a indicatorilor va depinde într-o măsură foarte mare de mărimea câmpului de investigaţii şi de precizia cu care acesta este definit.

În toate cazurile informaţiile vor câştiga în claritate şi eficienţă, acesta fiind un obiectiv care trebuie avut în vedere atunci când se stabilesc indicatorii într-o structură logică şi organizată.

13.6.1 PROBLEMATICA DE MEDIU Într-un context general de evaluare a stării mediului pentru un teritoriu dat,

structura aleasă se creează întotdeauna mai mult sau mai puţin în jurul descrierii principalelor „funcţii” ale mediului şi a interfeţelor sale cu societatea şi economia, într-o logică de dezvoltare durabilă (Hammond ş.a. 1995):

13-10

Funcţia „sursă” a mediului Exploatarea în cadrul activităţilor umane a resurselor naturale (regenerabile sau

ne-regenerabile) poate antrena, în cazul gestiunii ne-durabile, o dispariţie sau o degradare a acestor resurse.

Temele abordate în acest caz sunt: - diminuarea stocurilor de soluri cultivabile (artificializare, eroziune, ...) şi

degradarea calităţii solurilor (pierderea fertilităţii); - diminuarea stocurilor de lemn (despădurire, ...) şi degradarea calităţii

pădurilor; - diminuarea stocurilor halieutiques (după specii) şi degradarea calităţii

stocurilor; - diminuarea stocurilor de apă subterană şi degradarea calităţii apei; - diminuarea resurselor minerale; - diminuarea resurselor de hidrocarburi, etc. Poate fi interesant, în această parte, să se dezvolte indicatori de tipul

exploatare/stoc (resurse ne-regenerabile) sau exploatare /reînnoire a stocului (resurse regenerabile), în măsura în care este disponibilă valoarea aproximată a acestor numitori.

Funcţia „fântână = sursă” a mediului Una dintre principalele presiuni asupra mediului este legată atât de deversarea

de poluanţi cât şi de diseminarea voluntară a substanţelor potenţial toxice pentru ecosisteme.

Temele abordate sunt în principal următoarele: - emisiile în aer (gaze cu efect de seră, care distrug stratul de ozon,

responsabile de acidificare, de degradarea aerului la scară locală, etc. cum ar fi CO2, CO, CH4, NOx, SO2, compuşi organici volatili, reziduuri – deversări radioactive);

- emisiile în apă (nitraţi, fosfaţi – responsabile de eutrofizare, materii organice, materii în suspensie, materii inhibitoare – metale, pesticide, substanţe toxice, deşeuri radioactive, etc.);

- poluarea solurilor (nitraţi, fosfaţi, pesticide, hidrocarburi, alte substanţe toxice, etc.);

- producţia de deşeuri solide care urmează a fi descărcate, etc. Indicatorii dezvoltaţi pe aceste teme iau în general forma evoluţiei în timp a

emisiilor unuia sau mai multor poluanţi. Aceste emisii sunt asociate unui teritoriu particular sau specifice ramurilor de activitate conform definiţiei domeniului de interes care a fost ales pentru aceşti indicatori.

Unii indicatori pot de asemenea să pună în evidenţă eforturile realizate în scopul diminuării emisiilor (reciclarea deşeurilor, ...).

Funcţia „biologică” a mediului Una din axele prioritare ale domeniului mediului constă în conservarea integrităţii

ecosistemelor. Temele abordate în acest caz sunt următoarele: - dispariţia ecosistemelor (suprafeţe, ...); - dispariţia speciilor, diminuarea biodiversităţii; - impactul activităţilor umane asupra patrimoniului natural (artificializare,

fragmentare, poluare, introducerea speciilor străine, ...); - calitatea ecologică a cursurilor de apă; - tipuri de protecţie a spaţiilor şi a speciilor naturale, etc.

13-11

În ciuda importanţei acestei teme, indicatorii rămân în general rari din cauza lipsei de date referitoare la starea de sănătate a ecosistemelor şi impactului presiunilor umane.

La scară locală, este posibil să se dezvolte în acelaşi timp anumiţi indicatori care se bazează pe rezultatele unor studii ştiinţifice punctuale (urmărirea unei populaţii de specii martor, ...).

Funcţia „calitatea vieţii” Mediul reprezintă în primul rând mediul de viaţă al oamenilor. De aceea este

important să se dispună de indicatori care să permită aprecierea calităţii şi a eventualei degradări a acestui mediu de viaţă.

Temele abordate în acest caz sunt următoarele: - calitatea aerului; - calitatea apei potabile; - calitatea apelor de scăldat; - expunerea la alţi vectori de boli (afecţiuni) ale mediului sau la produse toxice; - zgomotul; - conservarea peisajelor, etc. Indicatorii care descriu calitatea mediului ca mediu de viaţă pot lua forme foarte

diverse. Adesea, evaluarea este uşurată de existenţa normelor de calitate (numărul de zile în care poluarea aerului în raport cu un anumit poluant a depăşit normele în vigoare, procentul unităţilor de distribuţie a apei potabile care au furnizat o apă care nu este conformă, ...).

Anumite aspecte ale cadrului de viaţă, cum ar fi peisajul, rămân dificil de apreciat sub o formă cantitativă.

13.6.2 PRIORITĂŢI În general, cererea specifică aflată la originea elaborării indicatorilor de mediu

determină faptul că numai unele dintre temele identificate mai înainte sunt privilegiate. De exemplu, dacă selecţia se referă la o ramură de activitate particulară, se va

studia în principal impactul acestei activităţi asupra mediului (exploatarea resurselor naturale şi emisiile de poluanţi). În schimb, dacă indicatorii sunt dezvoltaţi la scara unei aglomerări, accentul va fi pus asupra calităţii vieţii.

În plus, „rezonanţa” indicatorilor este sporită dacă selecţia propusă se axează în special în jurul temelor particulare, identificate în cadrul planurilor sau programelor de acţiune.

Se poate cita, de exemplu, selecţia indicatorilor de mediu realizată de Naţiunile Unite pornind de la diferite capitole ale Agendei 21 (conform tabelului 1). La scară locală, aplicarea prevederilor acesteia poate furniza o structură utilă pentru dezvoltarea indicatorilor de mediu şi, mai general, ai dezvoltării durabile.

13.6.3 STRUCTURA UTILIZATĂ Majoritatea iniţiativelor de elaborare a indicatorilor de mediu se axează pe

modelul Presiune – Stare – Răspuns (PSR). Această structură bazată pe principiul cauzalităţii a fost pusă la punct de către OCDE pentru urmărirea condiţiilor de mediu în statele membre şi permite obţinerea de răspunsuri la principalele întrebări referitoare la mediu.

Cadrul urmează o logică: cauză – efect – răspuns social. El încearcă să lege cauzele schimbărilor de mediu (presiuni) de efectele lor (stare) şi în final de politicile, acţiunile şi reacţiile publice (răspuns) întreprinse pentru a face faţă acestor schimbări.

13-12

Modelul PSR poate fi aplicat atât la nivel internaţional, naţional sau local cât şi pentru analize sectoriale. El a fost acceptat şi adoptat de către „actorii” (participanţii) internaţionali pentru urmărirea şi evaluarea progreselor în domeniul mediului.

Observaţii: Indicatorii de presiune permit o evaluare directă a eficienţei politicilor puse în

aplicare (de exemplu, se măsoară creşterea sau descreşterea emisiilor în aer sau apă). Ei sunt utili în mod special la formularea obiectivelor viitoarelor acţiuni iar datele necesare construirii acestor indicatori sunt în general disponibile.

Indicatorii de stare au o funcţie esenţial descriptivă reflectând starea mediului. Este util ca aceşti indicatori să fie comparaţi cu normele de calitate aflate în vigoare (calitatea aerului, a apei potabile, etc.).

Indicatorii de răspuns indică eforturile societăţii sau ale unei instituţii, întreprinse pentru ameliorarea stării mediului sau reducerea surselor de degradare. Ei indică modul în care sunt puse în aplicare politicile, evidenţiind tratatele semnate, angajamentele bugetare, cercetarea dezvoltată, respectul legislaţiei, schimbările de comportament voluntare etc..

În general, punerea la punct a indicatorilor de răspuns reprezintă cea mai dificilă etapă. Pe de o parte nu se dispune întotdeauna de datele necesare, iar pe de altă parte, definirea acestor indicatori nu este tocmai uşoară. Cel mai des se utilizează indicatori de tip administrativ (Procentul departamentelor care au publicat Planul lor de Deşeuri menajere, Numărul aeroporturilor care au realizat un plan de poluare sonoră, ...) care nu reflectă întotdeauna eficienţa reală a măsurilor luate. În plus, aceşti indicatori se prezintă uneori sub forma destul de simplă a unui răspuns de tip da/nu.

Agenţia Europeană pentru Mediu a definit un cadru mai larg pentru aceşti indicatori: Tendinţe socio-economice – Presiune – Stare – Impact – Răspuns.

Indicatorii „Tendinţe socio-economice” se plasează înaintea indicatorilor de presiune. Ei reunesc elemente care nu sunt legate direct de mediu dar a căror urmărire este esenţială.

De exemplu: circulaţia anuală a autovehiculelor particulare oferă, referitor la importanţa traficului rutier, un indicator de presiune asociat reprezentat de emisiile atmosferice produse de surse mobile.

Indicatorii „Impact” permit punerea în evidenţă a impactului unei situaţii specifice de mediu. Dezvoltarea acestor indicatori este deosebit de importantă deoarece ei permit evaluarea directă a unei probleme de mediu. Inconvenientul care apare la definirea indicatorilor de impact este lipsa datelor care permit obţinerea lor.

De exemplu, în domeniul poluării atmosferice, la indicatorul de stare „concentraţii de ozon” poate fi asociat indicatorul de impact „pierderea randamentului unei culturi” sau „creşterea consultaţiilor medicale pentru tulburări respiratorii”.

Corelarea problemelor de mediu şi a modelului Presiune – Stare – Răspuns se

face în general prin construirea unui tabel (tabelul 2). Tabelul 2. Cadrul Presiune – Stare – Răaspuns (Plan Bleu, 1996)

Întrebări Tipul indicatorilor şi descriptorilor

Ce arată indicatorii

Care sunt presiunile exercitate asupra mediului?

indicatori de presiune Presiuni ale activităţilor umane care determină o schimbare a mediului.

Care este evoluţia mediului şi a resurselor naturale?

indicatori de stare Schimbări sau tendinţe observate în starea psihică sau biologică a mediului natural (calitate şi cantitate).

Ce s-a întreprins în acest indicatori de răspuns Acţiuni adoptate ca răspuns

13-13

scop? la mutaţiile înregistrate în mediu şi la preocupările din acest domeniu.

Acest tip de prezentare este util pentru a garanta că selectarea indicatorilor a fost definită logic, sistematic şi complet. În acelaşi timp, este necesar să se ţină seama de faptul că acest model liniar şi cauzal nu este decât o reprezentare foarte simplificată a realităţii. O înţelegere fină a ecosistemelor necesită luarea în calcul a unei multitudini de cauze, interacţiuni, efecte indirecte sau întârziate, etc. pe care sistemul PSR nu le poate reflecta.

13.7. CONCLUZII Punerea la punct a indicatorilor de mediu este o sarcină complexă dar relevantă

din multe puncte de vedere. Ea permite nu numai evidenţierea evoluţiilor sub o formă sintetică dar şi favorizarea identificării „găurilor” (lipsurilor) în informaţia de mediu.

Elaborarea şi difuzarea acestor indicatori trebuie să fie continuă. Multiplicarea iniţiativelor locale, regionale, sectoriale, naţionale va determina ca aceste instrumente să devină indispensabile la luarea deciziilor. Scopul lor nu este să înlocuiască analizele tradiţionale (rapoarte asupra stării mediului, monografii sectoriale, ...) care oferă posibilităţi de evaluare şi de interpretare mai mari, ci să vină în completarea lor, jucând un rol de informare, alertă şi incitare la acţiune.

14-1

14. STATISTICI DE MEDIU

14.1. ORGANIZAREA STATISTICILOR DE MEDIU Statisticile de mediu sunt acele statistici care descriu starea şi evoluţia mediului,

indiferent dacă este vorba despre mediile naturale (aer şi climat, ape, terenuri şi soluri) care evoluează sau despre mediile construite (aşezările umane). Statisticile de mediu sunt în mod natural globale, deoarece ele se axează pe activităţile umane şi fenomenele naturale care influenţează mediul, pe impactul lor ecologic, pe reacţia societăţii la acest impact şi, în sfârşit, pe calitatea resurselor naturale şi disponibilitatea lor. Într-un sens mai larg, expresia statistici de mediu desemnează indicatorii, indicii şi calculele ecologice.

Ţinând seama de sarcinile uzuale pe care le are Oficiul de Statistică, acesta este de drept „actorul” principal al unui Sistem Informaţional al Mediului, unul dintre principalii săi furnizori de date. Rolul său bine definit va consta în următoarele activităţi:

- exploatarea statisticilor existente pentru alimentarea SIE (recensăminte demografice, anchete referitoare la populaţie, anchete industriale, anchete agricole, calcule referitoare la cheltuielile efectuate pentru protecţia mediului, parcul de automobile etc.);

- dezvoltarea anchetelor periodice adăugând întrebări suplimentare la chestionarele de anchetă existente;

- programarea şi efectuarea anchetelor de mediu specifice (de exemplu, anchete referitoare la deşeurile orăşeneşti);

- adăugarea contribuţiei sale tehnice la alte componente ale SIE (pe planul metodologiei statistice, pe planul contabilităţii de mediu, sfaturi pentru elaborarea sistemelor de observare etc.).

Pe plan naţional şi internaţional s-a încercat în mai multe rânduri să se creeze un sistem sau un cadru specific statisticilor de mediu. Statele lumii adoptă diferite metode pentru dezvoltarea şi organizarea statisticilor de mediu; structura sistemelor, cadrul şi publicarea statisticilor prezintă însă elemente comune. Aceste elemente pot fi clasificate în patru concepte fundamentale:

1. Abordarea după element Organizează întrebările referitoare la mediu în funcţie de un element considerat principal: aer, apă, teren/sol sau mediu artificial. Ea se bazează mai mult pe evaluarea stării elementului principal în diferite momente determinate şi mai puţin pe supravegherea continuă a proceselor de evoluţie ale acestuia. Metoda este asemănătoare conceptelor şi clasificărilor statistice şi administrative clasice şi percepţiei populare asupra mediului. Cu toate acestea ea nu permite analiza interacţiunilor dintre activităţile umane şi mediu. 2. Abordarea agresiune – reacţiune Acest concept a fost elaborat deoarece metoda abordării după element nu era suficientă pentru studiul proceselor de evoluţie a mediului. El se axează pe incidenţa intervenţei omului în interiorul mediului (agresiune) şi transformarea mediului care rezultă în urma intervenţiei (reacţia mediului). Cadrul agresiune – reacţiune asociază o serie de activităţi care exercită o agresiune asupra mediului cum ar fi producerea de deşeuri, extracţia resurselor naturale sau producerea substanţelor periculoase, la următoarele categorii de date:

14-2

a. Măsura surselor de agresiune. Activităţi umane şi naturale susceptibile de a degrada mediul, de a afecta sănătatea omului, de a ameninţa supravieţuirea speciilor, de a epuiza resursele neregenerabile şi de a antrena deteriorarea calităţii aşezărilor umane.

b. Măsura agresorilor. Elemente care fac presiuni asupra mediului natural şi artificial şi contribuie la dezorganizarea lui, cum ar fi emisiile de poluanţi.

c. Măsura reacţiilor mediului. Efecte observate ale agresorilor asupra mediului natural şi artificial.

d. Măsura reacţiilor colective şi individuale. Reacţii ale omului la transformările de mediu, cum ar fi protecţia şi conservarea mediului.

e. Măsura stocurilor. Stocuri de resurse naturale, clădiri şi substanţe periculoase.

3. Abordarea prin contabilizarea resurselor naturale Este urmărit fluxul resurselor naturale de la extracţia lor din mediul natural, de-a lungul etapelor de tratare şi utilizarea lor finală până la reîntoarcerea în mediu sub formă de deşeuri sau în sectorul economic pentru reciclare. Acest sistem poate fi realizat în conformitate cu Sistemul de Contabilitate Naţional. Diferenţa care există între calculul materialelor (stocuri şi flux) şi calculele de mediu constă în faptul că acestea din urmă sunt mai puţin elaborate în teorie şi practică şi că înregistrează fluxurile de deşeuri între sistemul economic şi stocul de resurse ale mediului prin intermediul contabilizării emisiilor, definind transformările calităţii mediului prin contabilizarea situaţiei existente. 4. Abordarea ecologică Aceasta tratează subiecte referitoare atât la evaluarea diversităţii şi dinamicii populaţiei, producţiei de biomasă cât şi la productivitatea, stabilitatea şi elasticitatea ecosistemelor.

În afară de aceste abordări, există şi altele care permit observarea schimbărilor

care au loc la nivelul naturii şi care au implicaţii statistice. A. Abordarea „observaţie geografică – sol - floră şi faună” Această abordare este destinată determinării nivelului de degradare a mediului

conform clasificării utilizării solurilor. În această abordare, colectarea datelor se face prin utilizarea chestionarelor completate prin metoda directă sau indirectă. Acest tip de observare este adesea organizat de geografi, biologi şi alţi experţi ştiinţifici din domeniu. Este posibil să se utilizeze agregarea rezultatelor.

În continuare sunt prezentate exemple relevante ale acestei abordări: 1. Observaţii aeriene Imaginile zonei studiate sunt luate prin intermediul sateliţilor sau din avion

(elicopter). Aceste imagini satelitare sunt mai puţin precise decât fotografiile aeriene luate dintr-un avion la altitudini foarte joase. Ele sunt prezentate sub formă de benzi colorate în funcţie de depărtare. Conform particularităţilor zonei, se poate nota că precizia imaginii din fotografie depinde de altitudinea aparatului (satelit sau avion). Precizia imaginii este o funcţie proporţională cu înălţimea la care se află avionul.

Comparaţia dintre imaginile luate în perioade diferite permite factorilor de decizie şi utilizatorilor să aprecieze schimbările calităţii mediului.

Acest studiu permite obţinerea de informaţii numai asupra solului şi florei. 2. Observarea anumitor grupuri de plante sau animale În acest caz este vorba numai despre o simplă constatare cu ochiul liber a unui

fenomen punctual: de exemplu, se poate observa cu ochiul liber micşorarea suprafeţei

14-3

de răspândire a unei esenţe importante prin valoarea sa economică, sau a faunei într-o pădure tropicală.

3. Alte metode/abordări tradiţionale Există şi alte metode de observare geografică cum ar fi planul afectării solurilor

realizat prin împărţirea pe zone a suprafeţei observate etc.

B. Abordarea „măsurare – aer, apă şi sol” Pentru măsurarea emisiilor există două metode care trebuie cunoscute: 1) Metoda indirectă Cantitatea totală de emisii în atmosferă a unei substanţe se poate calcula

aplicând coeficientul de emisie. 2) Metoda directă Este o metodă practică care utilizează mijloace ştiinţifice pentru măsurarea

diferitelor emisii de substanţe în atmosferă. Această abordare ridică probleme importante de cuantificare a emisiilor din cauză că acestea nu sunt stabile. Vântul, umiditatea şi aerul sunt factori responsabili de emisii în atmosferă. Calculul nivelului de emisii utilizează un model care integrează acest factor.

Pornind de la modelul economic, ecuaţia consumului se poate scrie în felul

următor: P0 + Im – Ex = Cm (1) Y + Ix - Ex = sarcină (1’) Y + Ix - Ex = sarcină Y + Ix - Ex + (-) dStoc + transfer – transformare = sarcină

În aceste relaţii: P0 este producerea de emisii într-un loc; Im – importul de emisii prin intermediul vântului; Ex – exportul de emisii datorat vântului; Cm – consumul de emisii; Y – ieşirea emisiilor; dStoc – variaţia stocului de emisii.

Conform ecuaţiei (1) suma producţiei şi importului minus exportul este egală cu consumul; aceasta semnifică faptul că suma a ceea ce iese dintr-o uzină (ieşirea) şi importul minus exportul în sensul emisiilor constituie o sarcină, de aceea rezultă relaţia (1’) care nu poate da întotdeauna valoarea exactă a sarcinii.

Ţinând seama de transformarea unei părţi a emisiilor în ploaie acidă, transferul şi variaţia stocurilor, sarcina este reprezentată prin a doua ecuaţie. Sarcina reală poate fi măsurată plecând de la această a doua ecuaţie.

Cel mai mare inconvenient al acestei abordări este acela că nu se cunoaşte poluatorul sau sursa de emisii, ceea ce conduce la realizarea unei clasificări a poluării după tipul poluantului (modelul Presiune – Stare – Răspuns).

Datele de apreciere a schimbărilor calităţii aerului, apei şi solului sunt obţinute utilizând instrumente ştiinţifice. Adesea, colectarea datelor se efectuează fie prin metoda indirectă (chestionare în birou) fie prin metoda directă (chestionare sau măsurători pe teren). Măsurarea necesită o experienţă tehnică. Rezultatele se referă în mod normal la un loc şi la o perioadă (dată/oră) precise. Aceste rezultate nu pot fi agregate pentru a obţine date naţionale.

C. Abordarea „poluator – cine a poluat” Aceasta permite determinarea poluatorilor după o clasificare economică.

Colectarea datelor se face cu ajutorul chestionarelor, adesea pregătite de către oficiile statistice. Abordarea necesită o experienţă de mediu şi rezultatele se referă la un

14-4

anumit loc (stabiliment) şi la o anumită producţie. Ca emisii, rezultatul final poate fi agregat. Exemplu: emisiile de sulf ale unei centrale termice.

D. Abordarea „bilanţul produselor” Această metodă este potrivită pentru determinarea diferitelor transformări ale

produselor ca bază de estimare indirectă. Datele se colectează printr-o combinaţie din diferite surse. Abordarea necesită o bună cunoaştere tehnică şi rezultatele se referă în mod normal la o ţară şi pot fi agregate. Exemplu: bilanţul energetic al unei localităţi date.

E. Abordarea „fluxul materialelor” Această abordare este adecvată pentru determinarea diferitelor tipuri de intrări şi

ieşiri care însoţesc fiecare formă de producţie. Datele se colectează printr-o combinaţie din diferite surse. Abordarea (măsurarea) necesită o bună cunoaştere tehnică. Rezultatele se referă normal la o ţară şi sunt agregate.

F. Abordarea „contabilitate economică şi de mediu” Această abordare este singura care utilizează date monetare. Ea permite

integrarea mediului în contabilitatea naţională şi utilizează datele fizice, combinându-le cu valori. Abordarea necesită o bună cunoaştere a contabilităţii naţionale. Rezultatele sunt agregate. Exemplu: estimarea deteriorărilor mediului.

G. Abordarea „problemele cele mai importante” Se identifică problemele majore şi se caută datele necesare pentru o luptă

eficientă. Exemplu: deşertificarea.

14.2. CADRUL PENTRU DEZVOLTAREA STATISTICILOR DE MEDIU (CDSM)

14.2.1 OBIECTIVELE CADRULUI Pentru a simplifica dezvoltarea, coordonarea şi organizarea statisticilor de mediu

este necesar să existe un cadru adecvat. Naţiunile Unite au dezvoltat Cadrul pentru Dezvoltarea Statisticilor de Mediu (CDSM) care constituie o combinaţie între abordarea după element şi abordarea agresiune – reacţiune. Acest cadru este necesar pentru realizarea următoarelor obiective:

- studiul problemelor şi preocupărilor legate de mediu şi calculul aspectelor lor cuantificabile;

- calculul variabilelor pentru descrierea statistică a aspectelor cuantificabile ale preocupărilor relative la mediu;

- evaluarea necesităţilor, surselor şi disponibilităţilor în materie de date; - utilizarea bazelor de date, sistemelor informaţionale şi a publicaţiilor statistice.

14.2.2 CARACTERISTICILE CADRULUI Aplicabilitatea cadrului depinde de următoarele caracteristici: a. Supleţe Se asigură supleţea menţinând cadrul la un nivel general suficient şi lăsând

utilizatorilor săi sarcina de a-l lărgi şi de a-l modifica sau de a alege şi reorganiza elementele sale în funcţie de necesităţi.

14-5

b. Coerenţă Coerenţa conceptelor, definiţiilor şi clasificărilor permite asigurarea legăturii

dintre diferitele părţi şi diferitele elemente ale unui sistem statistic. Definiţiile şi clasificările cadrului de dezvoltare a statisticilor de mediu sunt foarte rudimentare pentru a putea asigura un maximum de supleţe. Anumite criterii minimale de concepţie, de procedură şi de taxonomie sunt totuşi aplicate constant în structura şi conţinutul cadrului de dezvoltare a statisticilor de mediu.

c. Întindere Cadrul pentru statisticile de mediu trebuie să acopere tot ansamblul dificultăţilor

cunoscute şi eventuale ale mediului, atunci când trebuie considerate toate odată sau trebuie să se aleagă dintre ele.

14.2.3 STRUCTURA CADRULUI

Cadrul pentru dezvoltarea statisticilor de mediu rezultă din luarea în considerare atât a naturii statisticilor de mediu şi a obiectivelor lor cât şi a caracteristicilor acestui cadru. Realizarea unui tabel cu două sensuri care stabileşte raportul între elementele fundamentale ale mediului şi alte informaţii constituie modul de prezentare a cadrului.

Categorii de informaţii Elemente ale

mediului Activităţi sociale şi

economice, evenimente

naturale

Incidenţa activităţilor/evenimentelor

asupra mediului

Reacţiile incidenţelor

asupra mediului

Inventarii, stocuri şi condiţii de referinţă

1. Flora 2. Fauna 3. Atmosfera 4. Apă:

a. dulce b. de mare

5. Pământ/sol: a. sol b. subsol

6. Aşezări umane

Tabelul 1. Cadrul pentru dezvoltarea statisticilor de mediu

Activităţi sociale şi economice Activităţile umane şi evenimentele naturale considerate sunt cele care pot avea o

incidenţă directă asupra elementelor mediului. Activităţile umane constau în principal în producţie şi consum, dar pot de asemenea să conţină şi activităţi care au scopuri neeconomice. Ele produc incidenţe asupra mediului prin utilizarea sau abuzul direct asupra resurselor naturale sau prin producerea deşeurilor în procesul producţiei şi consumului. Evenimentele şi catastrofele naturale sunt incluse în aceeaşi categorie de informaţii deoarece activităţile umane au adesea contribuţia lor proprie în producerea catastrofelor naturale. Anumite evenimente catastrofale au fost declanşate de activităţi umane, de exemplu intensificarea inundaţiilor ca rezultat al despăduririlor. Sau, în plus, simpla ocupare a zonelor periculoase poate cauza un eveniment natural care devine o catastrofă.

Activităţile umane pentru care nu se poate stabili incidenţa directă asupra

mediului dar care au o influenţă semnificativă asupra activităţilor care au incidenţă sunt

14-6

enumerate în calitate de condiţii de referinţă în a patra categorie de informaţii. Adesea este dificil să se facă distincţie între reacţie şi incidenţă, de exemplu, atunci când reacţia face parte dintr-o schimbare de procese de producţie care antrenează noi incidenţe asupra mediului.

Incidenţe asupra mediului ale activităţilor şi/sau evenimentelor Statisticile conţinute în această categorie de informaţii reprezintă incidenţele

activităţilor socio-economice (înţelegând cele ale reacţiilor mediului) şi ale evenimentelor naturale asupra mediului şi, în sfârşit, asupra bunăstării omului. Incidenţele asupra mediului pot fi benefice sau dăunătoare. Aceeaşi activitate poate avea în acelaşi timp efecte pozitive şi negative. De exemplu, construcţia unui baraj pe un fluviu poate preveni inundaţiile şi produce energie electrică dar poate, în acelaşi timp, să împiedice fertilizarea naturală a pământurilor învecinate şi să perturbe echilibrele ecologice.

Incidenţele asupra mediului au în general trăsătura elementului din mediul în care apar. În anumite cazuri, de exemplu cel al ploilor acide, se poate stabili o serie de incidenţe: poluarea aerului, precipitaţii acide, poluarea apei, perturbarea ecosistemelor.

Reacţii la incidenţele asupra mediului Autorităţile publice, organizaţiile neguvernamentale, grupurile sociale şi indivizii

reacţionează la incidenţele constatate sau prevăzute ale activităţilor umane şi ale evenimentelor naturale asupra mediului. Reacţiile lor sunt activităţi destinate prevenirii incidenţelor dăunătoare, luptei împotriva lor, inversării sau evitării şi producerii de incidenţe benefice, favorizării sau împiedicării acestora. Aceste activităţi constau în politici adecvate şi programe şi proiecte destinate a le pune în practică. Ele se materializează prin controlul poluanţilor şi lupta împotriva acestor substanţe, punerea la punct şi aplicarea tehnicilor ecologice curate, modificarea schemelor de consum, amenajarea şi utilizarea raţională a resurselor naturale şi ajutoarele în cazul catastrofelor naturale sau generate de om.

Inventare, stocuri şi condiţii de referinţă Această categorie include conţinutul celorlalte categorii de informaţii. Subiectele

constau în stocurile de resurse naturale şi se referă la inventarele habitatului, demografice, meteorologice sau geografice de origine.

Se poate stabili un raport direct între datele de stocuri prezentate în această categorie de informaţii şi datele de acţiune reciprocă sau de incidenţă ale altor categorii de informaţii prin intermediul bilanţurilor sau contabilizării resurselor naturale.

Acţiune/teme Categoria de informaţii A. Activităţi sociale

şi economice (presiune/elemente

motoare)

B. Incidenţele acitivităţilor/

evenimentelor (situaţiilor)

C. Reacţiile la incidenţe

(de acţiune)

D. Inventare, stocuri şi condiţii

de referinţă (situaţie)

Probleme economice

Probleme sociale/demografice

Aer/climat Pământ/sol Apa - resursele de

apă dulce - resursele de

apă de mare

14-7

Alte resurse naturale Resurse biologice Resurse minerale (incluzând energia)

Deşeuri Aşezări umane Catastrofe naturale

Tabelul 2. Lista indicatorilor de mediu şi socio-economici

14.3. CADRUL „PRESIUNE – STARE – RĂSPUNS” (PSR) Acest cadru este analog cadrului pentru dezvoltarea statisticilor de mediu. El

este fundamentat pe conceptul de cauzalitate care semnifică faptul că omul exercită presiuni asupra mediului care conduc la schimbări ale calităţii sale şi cantităţii resurselor naturale.

Societatea reacţionează la schimbările care au loc prin intermediul formulării politicilor ecologice, economice generale şi sectoriale. Răspunsurile constituie un lanţ de reacţii la presiune prin activitatea omului. Într-un sens mai larg, aceste etape constituie o parte a unui ciclu de politici ecologice care cuprind identificarea problemei, formularea politicii, urmărirea şi evaluarea.

Cadrul presiune – stare – răspuns are avantajul de a evidenţia aceste legături. El tinde de asemenea să indice raporturile liniare în interacţiunile dintre activitatea omului şi mediu.

Activităţi umane: Energie Transporturi Industrie Agricultura Altele

Starea mediului şi resurselor naturale: Aer Apă Soluri Resurse vii

Agenti economici si de mediu: Administraţii Gospodării Intreprinderi Internaţionali

Presiuni Stare

Informaţii

Răspunsuri

Răspunsuri ale societăţii Decizii - acţiuni

Fig. 2. Modelul „Presiune – stare – răspuns”

14.4. CADRUL „FORŢĂ MOTOARE – STARE – RĂSPUNS” (FSR) Conferinţa Naţiunilor Unite asupra Mediului care a avut loc la Rio de Janeiro în

1992, a recunoscut importanţa indicatorilor dezvoltării durabile. La a treia sesiune care a avut loc în aprilie 1995, Comisia de Dezvoltare Durabilă înfiinţată de Summit-ul Mondial, a aprobat un program de activităţi referitoare la indicatorii dezvoltării durabile.

14-8

Acest program conţinea o listă de 134 de indicatori organizaţi în cadrul „forţă motoare – stare – răspuns”.

În acest cadru, indicatorii forţei motoare reprezintă activităţile umane, procesele şi modelele care influenţează dezvoltarea durabilă şi indicatorii de răspuns reflectă alegerile politice şi alte răspunsuri la schimbările survenite în starea dezvoltării durabile.

Pentru a evalua legătura şi validitatea listei indicatorilor şi metodologiilor conexe, 22 ţări pilot, recrutate din toate zonele lumii, au fost propuse să testeze indicatorii pe o perioadă de trei ani, începând din noiembrie 1996. Aceste ţări s-au reunit în cadrul unui atelier internaţional asupra indicatorilor dezvoltării durabile, în decembrie 1999 la Barbade, pentru un schimb de experienţă. Atelierul a propus un nou concept care constă în utilizarea temelor şi sub-temelor de dezvoltare durabilă ca fundal în vederea pregătirii scenei pentru selectarea unei game importante de indicatori ai dezvoltării durabile.

În martie 2000, un grup restrâns de experţi s-a reunit la New York în scopul de a identifica şi finaliza temele şi sub-temele cheie referitoare la dezvoltarea durabilă şi de a identifica o gamă importantă de indicatori ai dezvoltării durabile. Lista definitivă a indicatorilor dezvoltării durabile conţine 15 teme diferite: echitatea; sănătatea; educaţia; habitatul; securitatea; populaţia; atmosfera; pământul; oceanele; mările şi zonele de coastă; apa dulce; biodiversitatea; reţeaua economică; modurile de consum şi producţie; capacitatea instituţională; cadrul instituţional şi 40 de sub-teme şi 59 indicatori principali.

Dezavantajul acestui cadru este acela că, dacă este utilizat pentru fiecare sub-temă, numărul de indicatori va fi multiplicat şi acest fapt va reduce aplicabilitatea unei liste mici de indicatori principali. Totuşi, cadrul „forţă motoare – stare – răspuns” va fi întotdeauna un cadru util pentru analiza mai detaliată şi completă a dezvoltării durabile.

14.5. CADRUL „FORŢĂ MOTOARE – PRESIUNE – STARE –

IMPACT – RĂSPUNS” – EUROSTAT (FPSIR) Forţele motoare constituie factorii fundamentali care influenţează o serie de

variabile pertinente. Ele reprezintă atât schimbările survenite în societate pe plan social, demografic şi economic, cât şi schimbările corespunzătoare de mod de viaţă şi la nivel global, de producţie şi de consum. Forţele motoare majore sunt creşterea demografică şi schimbarea necesităţilor şi activităţii indivizilor. Forţele motoare determină schimbări în nivelul global al producţiei şi consumului, exercitând prin aceasta chiar presiuni asupra mediului. Presiunea astfel exercitată poate să se manifeste în diferite moduri, de exemplu prin utilizarea abuzivă a resurselor naturale, schimbările în utilizarea terenurilor, emisiile de produse chimice, deşeuri, radiaţii, zgomot etc. în atmosferă, apă şi pământ.

Componenta presiune furnizează informaţiile asupra emisiilor, utilizării

produselor chimice şi biologice, utilizarea terenurilor şi a altor resurse. Presiunile exercitate prin modurile de consum şi de producţie în societate sunt în continuare transformate în acest caz de diverse procese naturale susceptibile de provocarea schimbărilor în starea mediului, care pot produce impacturi de mediu şi economice asupra ecosistemelor, şi eventual, asupra sănătăţii omului şi asupra securităţii socio-economice a unei societăţi.

Componenta impact implică date referitoare la impactul schimbărilor stării

mediului asupra factorilor prezentaţi anterior.

14-9

Termenul răspuns defineşte reacţia guvernului, a organismelor, grupurilor de persoane şi de indivizi la efectele nefaste asupra mediului în scopul de a preveni, atenua, ameliora sau adapta la schimbările survenite în mediu. De exemplu, reacţiile pot viza schimbarea şi/sau reorientarea tendinţelor în ceea ce priveşte producţia şi consumul bunurilor şi serviciilor, ameliorarea supravegherii şi controlul poluanţilor sau punerea la punct a tehnicilor de respectare a mediului.

Cadrul EUROSTAT se bazează în principal pe forţa motoare (de exemplu, tendinţele sectoriale), indicatorii de presiune şi de răspuns şi stabilirea unei legături între indicatori şi datele socio-economice normale. Agenţia Europeană pentru Mediu (AEE) îşi axează activitatea pe indicatorii relativi la stare şi impact şi pe o descriere detaliată şi completă asupra lanţului Presiune – Stare – Răspuns.

FORŢA MOTOARE

Tendinţe sectoriale de

bază.

Exemple: turismul, transportul, industria,

etc.

PRESIUNEA

Activităţi directe ale

omului asupra mediului, de exemplu emisiile de

CO2 sau CH4.

STARE

Schimbarea vizibilă a mediului, de exemplu creşterea temperaturii

globale.

RĂSPUNS

... al societăţii pentru

rezolvarea problemelor, de exemplu căutarea

unei noi surse de energie etc.

IMPACT

Efectele degradării mediului: de exemplu, scăderea producţiei agricole, inundaţiile

etc.

Fig. 3. Modelul „Forţă motoare – Stare – Impact – Răspuns”

EUROSTAT are sarcina de a pune la punct un sistem coerent şi complet de indicatori de presiune asupra mediului, de a scoate în evidenţă tendinţele fundamentale referitoare la domeniile politice care trebuie cunoscute: poluarea aerului, schimbările climatice, pierderea biodiversităţii, mediul marin şi zonele de coastă, micşorarea stratului de ozon, epuizarea resurselor, deversarea deşeurilor periculoase, problemele mediului urban, gunoaiele, poluarea hidrică.

14-10

14.6. CONCLUZII Lucrările asupra punerii la punct a indicatorilor ecologici continuă. În ceea ce

priveşte datele ecologice, ele constituie un domeniu nou creat, multe dintre statele lumii au început să-l abordeze, dar volumul de muncă cerut de prelucrarea datelor actuale şi colectarea de noi date este enorm.

Cadrul de punere la punct a datelor ecologice există şi poate servi ca ghid pentru ţările aflate în curs de dezvoltare angajate în căutarea unui cadru în materie de date ecologice adecvate. Acest cadru nu trebuie privit ca o structură rigidă ci ca un punct de plecare pentru dezvoltarea propriilor sisteme.

Rolul tradiţional al statisticianului este acela de a colecta, prelucra şi analiza datele iar luarea deciziilor revine unei alte persoane. În domeniul statisticilor ecologice acest rol este contestat şi tendinţele actuale încurajează statisticienii să înţeleagă ce este de făcut cu datele colectate. Pe de altă parte, implicarea celor care nu sunt statisticieni în domeniul statisticilor ecologice este sensibilă în măsura în care aceasta marchează implicarea celor care se găsesc de partea formulării politice şi ameliorează înţelegerea de către ei a colectării datelor utilizate. În sfârşit, implicarea mutuală a celor care colectează datele şi a celor care le utilizează este necesară în domeniul mediului din punctul de vedere al raporturilor de număr al problemelor ecologice.

Ceea ce este important de menţionat este că nu există un cadru care să poată fi

folosit în acelaşi mod în toate ţările. Circumstanţele în care se face colectarea datelor variază de la o ţară la alta iar cadrul potrivit este cel care a fost creat sau este utilizat ţinând seama de aceste circumstanţe.