Принцип построения и опыт практической реализации экологических информационных систем

Принцип построения и опыт практической реализации экологических информационных систем

Принцип построения и опыт практической реализации экологических

информационных систем.

ВВЕДЕНИЕ

Проблема охраны окружающей среды и рационального использования

природных ресурсов рассматривается во всем мире как одна из

важнейших. Научные и практические разработки по этой глобальной проблеме в

виду ее комплексности и междисциплинарного характера требуют привлечения

огромного числа различных данных, передового отечественного и зарубежного

опыта, широкого международного сотрудничества, использования мировых

информационных ресурсов.

В настоящее время как в нашей стране так и за рубежом широко

развертываются работы по комплексному изучению процессов,

происходящих в биосфере, в том числе и под влиянием антропогенных факторов.

Исследования по охране окружающей среды ведутся практически во

всех областях науки и техники. Их результаты публикуются в тысячах

разных изданий, многие из которых труднодоступны, или накапливаются в

фондах различных учреждений. В мире выходит свыше 10 тысяч различных

периодических изданий, отражающих экологическую тематику. Число

организаций занимающихся этими проблемами также велико. Здесь

достаточно упомянуть формируемые в последнее время программу

«экологической безопасности России» и Международную геосферно-

биосферную программу. Однако практическое использование результатов

этих исследований для решения экологических проблем сдерживается

недостаточным развитием теории и практики построения экологических

информационных систем, представляющих собой один из новых видов

автоматизированных информационных систем(АИС) и предназначенных для

сбора и анализа разнородной информации о состоянии биосистемы для задач

рационального природопользования. Понятие АИС используется обычно как

обобщающее для всех систем, выполняющих функции сбора, обработки и выдачи

информации в автоматизированном режиме [8]. Говоря о функции сбора

информации надо упомянуть о экологическом мониторинге, который играет

большую роль в сборе информации. Мониторинг представляет собой постоянное

наблюдение за действиями и событиями в определенных местах в рамках

конкретного временного интервала. Мониторинг можно определить как

«процесс постоянно повторяющихся замеров одного или более элементов или

характеристик окружающей среды». Замеры производятся с точно

определенными целями и в точно определенные моменты времени с

использованием сравнимых и воспроизводимых приемов, которые

характеризуют элементы окружающей среды или индикаторы. И для решения

таких многоцелевых экологических задач и нужны экологические

информационные системы, которые могут быть как глобального, так и

регионального масштаба.

Одна из самых развитых информационных систем мир - ИНФОТЕРРА, создана

на основе решений Стокгольмской конференции ООН по окружающей

человека среде 1972 г. В настоящее время ИНФОТЕРРА -одна из самых широко

известных глобальных информационных систем. Ее тематика охватывает все

аспекты охраны окружающей среды [8].

Автоматизированные системы, предназначенные для интеграции

разнородной информации, называются информационно-моделирующими

системами. Они представляют собой информационное «ядро»

географических информационных систем, создаются в идеологии,

объединяющей концепции банков данных и знаний (экспертных систем) и систем

моделирования. Благодаря этому ИМС не только сохраняет преимущества

объединяемых видов систем, но и приобретает новые качества, связанные с

возможностью интегрирования разнородной информации, накапливаемой в

моделях и базах знаний. ИМС рассматриваются как перспективный

инструмент для решения региональных экологических проблем и повышения

качества окружающей среды.

1. ПОТРЕБНОСТЬ, КАК ФАКТОР ПОЯВЛЕНИЯ НОВЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ

ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Современный уровень сложности задач, решаемых с помощью

информационных систем, постоянно растет. Именно поэтому с позиций даже

самого сдержанного оптимизма вполне логично ожидать дальнейшую

оптимизацию уже существующих информационных систем и создание новых,

многоцелевых систем глобального масштаба, функционально

обеспечивающих решение вопросов от банального справочного общения с

компьютером до автоматизированного сбора и интерпретации информации,

управления, проектирования, моделирования и прогнозирования

различных процессов.

К настоящему времени практикой накоплен обширный опыт построения

многоуровневых информационных систем, решающих те или иные узко

специфичные или, . напротив, многоцелевые задачи. Часть из них хорошо

исследована теоретически, другая часть стой или иной долей достижимого

эффекта осуществлена на практике. В области экологии попытки создания

многоцелевой информационной системы и перехода от идей к их практическому

воплощению не реализованы. И по сути даже сама мысль о подобной

разработке, за отсутствием приемлемых концепций и теоретических

выкладок, в известной мере было и остается фантомом. В числе

объективных причин, определивших ситуацию, была отсутствие до

последнего времени основного потребителя - государственной

структуры, контролирующей экологическую ситуацию, координирующей

разрозненные действия различных природоохранительных органов,

определяющей и лимитирующей те или иные виды природопользования. С

момента создания Минприроды РФ и начала деятельности его территориальных

органов ситуация изменилась. Сформировавшаяся специфика задач,

решаемых региональными комитетами охраны природы, вынуждает

последние к систематической интерпретации лавинообразно

нарастающей информации. При этом становится все более ясным, что локальное

использование мощных средств вычислительной техники для оптимизации

отдельных процессов (в основном расчетных) не приносит желаемого эффекта

и что нужна целостная взаимосвязанная и взаимозависимая информационная

система, осуществляющая поддержку

деятельности подразделений комитетов на всех уровнях и по всем

проблемным вопросам.

Основываясь на этой реальной необходимости. Кировским областным

комитетом охраны природы, на который возложены координирующие функции

всех специально уполномоченных органов в области охраны окружающей

природной среды, предпринята попытка создания экологической

информационной системы, комплексно характеризующей аспекты

природопользования и состояния окружающей природной среды региона [14].

Последовательно излагая результаты предпринятой работы,

остановимся на постановке основных задач, рассмотрим способы их решения,

процесс построения алгоритма и его перевода в машинную программу.

2. ЗАДАЧИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Еще на этапе пред проектных исследований самой возможности

создания региональной информационной системы были определены

концептуальные положения, конкретизированы ее основные задачи : [15]

• централизованное объединение информации, комплексно

характеризующей состояние и использование природных ресурсов

региона;

• максимальное информационное обеспечивание природоохранных

служб региона в выполнении функций общего экологического контроля

за состоянием окружающей природной среды;

• оперативное использование информации для оценки

экологической ситуации и принятия управленческих решений;

• обеспечение органов государственного управления, научных,

проектных и общественных организаций, населения необходимой

достоверной информацией о состоянии природной среды;

• развитие и совершенствование системы обмена научно-

технической информацией, внедрение технических и организационно-

экономических решений в области охраны окружающей природной

среды;

• обеспечение исходными данными ряда прикладных задач по

экономике природопользования, нормированию вредных воздействий на

окружающую среду.

По всем указанным общим и более частным вопросам информационная

система осуществляет: упорядоченный сбор и хранение информации по единой

методике с использованием современных информационных технологий;

быстрый доступ к полной экологической информации для всех уровней

управления охраной природы в области, а также для других организаций и

т.д. С учетом поставленных целей и перечня решаемых задач она получила

условное наименование - единая региональная информационная система

природопользования (ЕРИСП)[15].

3. СТРУКТУРА ЕРИСП

Специфика работы комитета и перспективные задачи на ближайшее будущее

предопределяют конфигурацию ЕРИСП, в которую входят самостоятельные и

взаимосвязанные подсистемы: «Административно -управленческой»,

представленная аппаратом Облкомприроды;

«Райгоркоми - теты», включающая периферийные структурные

подразделения комитета; «Справочная информационная система» (СИС);

«Банки данных природоохранных и природоресурсных организаций и

служб»; «Экологическая паспортизация»; «Экологический мониторинг», а

также самостоятельные блоки -программные комплексы

государственной экологической экспертизы, инспекции аналитического

контроля, инспекции экологического контроля, и регионального

информационного аналитического центра (РИАЦ) Облкомприроды [13].

Такая структура позволяет осуществлять оперативный контроль за

состоянием, использованием и охраной земель, недр, подземных и

поверхностных вод, атмосферы, растительного и животного мира, а также а

источниками, объектами загрязнений, за использованием, хранением и

захоронением отходов, а кроме того, предоставляет возможность

прогнозирования экологической обстановки, нормирования потребления

природных ресурсов и объемов выбросов загрязнений, выявления зон

экологического бедствия и чрезвычайных экологических ситуаций, сертификации

охраняемых территорий и объектов региона и т. д. Естественно, что при

таком объеме разнородной информации основу информационного обеспечения

ЕРИСП могут составлять существующие и перспективные ведомственные

системы наблюдения и контроля за состоянием природной среды,

официальные формы отчетности по охране окружающей среды (ООС), кадастры

природных ресурсов. По отношению к ним ЕРИСП является интегрирующей

системой межмашинного обмена информацией в электронной форме.

3.1. ДОКУМЕНТАЦИЯ, КАК ОСНОВА ЕРИСП

При этом информация ЕРИСП дополняется следующими видами и

формами документации: государственная статистическая отчетность,

оперативная и первичная отчетность предприятий, проекты предельно

допустимых выбросов и сбросов, разработанные на предприятиях,

материалы местных органов управления об образовании и

использовании экологических фондов и страховых фондов охраны природы,

о выдаче разрешений на природопользование и др.

Исходя из . того, мы полагаем, что ЕРИСП следует считать

совокупностью интегрированных подсистемных образований,

объединенных техническими программными средствами, общей целью,

назначением, перечнем решаемых задач и определяющих поступление, хранение и

интерпретацию информации.

3.2. ПОДСИСТЕМА БАНКОВ ДАННЫХ

Основой и одним из составных звеньев ЕРИСП является подсистема банков

данных региональных природоохранных и природоресурсных ведомств и

служб. В их число, помимо Облкомприроды, вошли: Центр по гидрометеорологии

и мониторингу окружающей среды, комитеты по земельным ресурсам и

землеустройству, по геологии и использованию недр, водному хозяйству, по

экономике и прогнозированию развития территории области. Департамент

сельского хозяйства. Областной центр Госсанэпиднадзора, Станция

защиты растений, Проектно-изыскательный центр агрохимслужбы. Инспекция

рыбоохраны.

В системе ЕРИСП банки данных вышеперечисленных ведомств и служб,

являющихся главными источниками информации объединенных банков данных

социально-гигиенического мониторинга, кадастров природных ресурсов и т.

д., технически связаны с центральным банком данных РИАЦ Облкомприроды

модемной связью, которая обеспечивает бесперебойное функционирование

сети, систематическое поступление, обновление и архивирование внутри

системы поступающих данных. Централизация и концентрирование

информации ведомств и служб основывается на принципах добровольного

обмена и частичного объединения информационных материалов, что оговорено

в специально разработанном документе - «Положение о единой

региональной информационной системе природопользования (ЕРИСП)

Кировской области». Практическая реализация этого принципа позволяет

исключить возможности многократного дублирования ведомственной

информации, циркулирующей по сетям ЕРИСП, свести ее погрешности и

неточности к минимальному значению, обеспечить методологическое единство

и репрезентативность используемой информации. В результате этого

информация, получаемая на всех иерархических уровнях ЕРИСП, является

приоритетной по отношению к информации из других источников при подготовке

и принятии решений в области охраны окружающей природной среды и

экологической безопасности для всех органов государственного управления, а

также при определении административно-правовых отношений между

юридическими и физическими лицами, осуществляемых органами

представительной, исполнительной и судебной власти па территории области.

3.3. ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПАСПОРТИЗАЦИИ

В подсистемном блоке экопаспортизации в рамках ЕРИСП обобщаются данные

предприятия по всем видам природопользования, в том числе:

сведения об оснащенности, техническом состоянии очистного

оборудования предприятия; данных по выбросам, сбросам и размещению отходов

по региону, о наличии разрешений о природопользовании; по

автоматизированному составлению отчетов предприятий по охране природы;

по обмену информации по вопросам природопользования на машинных

носителях; внедрению компьютерных программ на предприятиях для

обобщения данных, по автоматизации работ службы охраны природы [5].

Основная цель и назначение экопаспорта - создание информационной базы

данных рационального природопользования, сети регулярной отчетной

информации, формирование и упорядочение первичных экологических

данных предприятий, получение информации для определения

экономичности используемых технологий с целью дальнейшей

сертификации, обязательного экострахования, регулирования

налогооблажения и т. д. Схематически подсистемный блок экопаспортизации

организован четырьмя иерархическими уровнями, связанными потоками

информации: банк первичных экологических данных

предприятий (экопаспорт природопользователей); банк городов,

административных районов, промзон (экопаспорт производственных и

административно-производственных конгломератов) и банк первичных

экологических данных областей (экопаспорт области). Промежуточную и

связующую роль выполняет банк первичных экологических данных паспортизации

(сертификации) природопользования Облкомприроды.

Экопаспорт как таковой построен на принципах, включая единый

системный подход к проблеме охраны окружающей среды. Он является первичной

базой данных по воздуху, воде, почве, отходам и т. д. и обязателен для всех

природопользователей.

В форму экопаспорта как нормативно-технического документа

заложены технологические планировки природопользователя,

операционные карты, технологические инструкции, ГОСТы, ТУ на основные

и вспомогательные материалы. При заполнении форм составляются

балансовые схемы материальных потоков, рассчитываются расходы энерго- и

материальных ресурсов на единицу выпускаемой продукции, эффективность

производства [16].

Индивидуальный экопаспорт природопользователя реализован по

блочному принципу - обобщенные сведения, база данных по воде, воздуху,

отходам, по состоянию окружающей среды. При этом стратегия

экопаспорта рассчитана на любого природопользователя, независимо от формы

собственности, любую специфику производства -химическую,

сельскохозяйственную, оборонную, лесоперерабатывающую и др.

Использованные принципы объектно-ориентированного программирования

позволили состыковать базы данных ресурсных природопользователей,

периодически их обновлять, выявлять «узкие места», грязные

производства, вводить экономические методы управления, связывать

кадастры природных ресурсов с влиянием технологии переработки

конкретного материала у природопользователя, создавать банк

данных по природоохранным и ресурсосберегающим технологиям. Заполненный

экопаспорт дает возможность разработать формы госотчетности для

любого уровня управления, а также тома ПДВ, ПДС предприятия, города,

территории, иметь информацию по полигонам, отходам производства и динамики

их влияния на окружающую среду. Кроме того, предлагаемая схема

построения экологического паспорта позволяет прогнозировать

создание аварийных ситуаций, рассчитывать зоны поражения.

3.4. МЕСТО СИСД В ЕРИСП

В общей схеме ЕРИСП нетрадиционное место занимает справочная

информационная система данных (СИСД). В ней отсутствуют

стереотипные данные по всевозможным нормативам, ГОСТам, правовым актам и

т. д. и осуществляется обобщение, экспертная оценка, систематизация и

доведение до потребителя справочно-информационных материалов по:

• инновационным технологиям, процессам, направленным на

совершенствование природопользования и производственных

процессов;

• разработчикам современного оборудования и технологий,

рекомендаций по рациональному использованию различных видов

природных ресурсов;

• ведущим специалистам региона и страны, занимающимся

разработкой проблем природоохранного значения;

• организациям, основными направлениями деятельности

которых являются вопросы природопользования; промышленной

экологии, их экономические и юридические ; аспекты.

Справочная информационная система данных формируется на

добровольных началах - организациями-учредителями. В качестве

первичных материалов используются: информационные и рекламные письма

организаций и авторов-разработчиков; информационные сообщения

министерств и ведомств, носящие рекомендательный и обязательный

характер в части внедрения описываемых процессов, приборов и

оборудования; информационные карточки об инновациях, методиках,

технологиях и т. п., заполненные на основе материалов конференций,

совещаний и других научно-практических форумов; информационные

сведения, поступившие по ведомственным системам телекоммуникационных и

модемных сетей, разрешение на использование которых для формирования баз и

банков данных имеется. Первичные информационные материалы проходят

экспертную технологическую экспертизу, после чего

интерпретируются в уникальные информационные карты, обеспечивающие

жестко заданный сценарий ввода данных в компьютер, и далее

непосредственно заносятся в соответствующие базы данных. Поддержание баз

данных в актуальном состоянии осуществляет региональный информационно-

аналитический центр Облкомприроды.

Материалы, содержащиеся в справочной информационной системе,

предоставляются пользователям:(17.).

• в виде распечатки на ПУ ЭВМ тематической подборки информации на

дискете, представляемой заказчиком;

• программы (системы управления базами данных) и

наполненных баз данных с последующим информационным сопровождением;

• программы с описанием принципов работы и технических возможностей

программы.

Подсистема комплексного экологического мониторинга организует и

объединяет собственно экологический мониторинг и мониторинг биоты как его

составную часть, социально гигиенический мониторинг, мониторинг

источников и объектов антропогенного воздействия. Функционально

практически все перечисленные виды мониторинга осуществляются

региональными службами специально уполномоченных органов в области

охраны окружающей природной среды, а региональная информационная

система в данном случае выполняет синтез и необходимую интерпретацию

Страницы: 1, 2, 3