Принцип построения и опыт практической реализации экологических информационных систем

информации.

3.5. ПОДСИСТЕМА КОМПЛЕКСНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ЕРИСП

Учитывая, что экологический мониторинг - система наблюдений, оценки

и прогноза состояния окружающей природной среды для изучения

природных (в том числе связанных с антропогенными воздействиями)

процессов и явлений для обоснования управленческих решений в сфере

природопользования, целями подсистемы комплексного экологического

мониторинга ЕРИСП являются: комплексная оценка качества окружающей

среды области; установление антропогенных факторов, отрицательно

влияющих на состояние природной среды и требующих принятия управленческих

мер; прогноз изменений при реализации проектов хозяйственной

деятельности; обоснование взаиморасчетов за загрязнение окружающей

среды со смежными территориями. Помимо этого, с учетом требований

социально -гигиенического мониторинга сюда входят: расширение объемов

и номенклатуры показателей состояния среды обитания человека

(качество питьевой воды, продуктов питания, атмосферного воздуха

селитебных зон, санитарного состояния поднадзорных объектов и т.д.),

сбор данных и углубленный анализ показателей, характеризующих

состояние здоровья и заболеваемости населения области; комплексная

оценка показателей состояния среды обитания и их влияние на здоровье и

заболеваемость населения.

Сбор и анализ информации осуществляется по следующим

показателям: состояние и изменение воздушной среды, водных объектов,

ресурсов вод и деградации водных экосистем, почв, геологической

среды, наземных экосистем, а также параметры биогеохимической оценки

территории. Кроме того, в рамках реализации программы

социально-гигиенического мониторинга идентифицируются показатели:

медико-географические, загрязнения атмосферного воздуха селитебных зон,

загрязнения питьевой воды и водоисточников рекреационного назначения,

экологического состояния почв и радиационной безопасности (2).

3.6 ДОЛЯ ВЛИЯНИЯ НИР НА ЕРИСП

Для функционирования подсистемы комплексного экологического

мониторинга в рамках ЕРИСП будут служить такие перспективные научно-

исследовательские работы, организованные и финансируемые

Облкомприродой. Например, это разработанная Санкт-Петербургским НИИ

градостроительства территориальная комплексная схема охраны природы

Кировской области, в которой приведены достаточно полные данные

практически по всем объектам мониторинга ресурсов на начало 90-х

годов(«точка отсчета» при слежении с периодичностью в 5-10 лет), а

также эколого-геохимическое картографирование территории Кировской

области, выполненное НИГЕП(г. Санкт-Петербург) и некоторые другие

(11).

3.7. САМОСТОЯТЕЛЬНЫЕ БЛОКИ И ИХ СОСТАВ

Комплексом программ общего назначения объединены такие

самостоятельные блоки ЕРИСП, как административно-управленческий,

райогоркомитеты, экологическая экспертиза и инспекция

аналитического контроля. Это по сути структурированные по профилю работы

подразделений комитета внутренние, ведомственные потоки информации,

ориентированные на интеллектуальную поддержку деятельности

специалистов Облкомприроды и аппарата его управления. Организацию потоков

информации и реальное функционирование указанных подсистем

обеспечивает локальная компьютерная сеть Облкомприроды, обслуживаемая

его региональным информационно-аналитическим центром (РИАЦ) Поскольку

программные средства всех уровней ЕРИСП замыкаются на региональном

информационно-аналитическом центре Облкомприроды, РИАЦ является узловым

звеном, обеспечивающим поступление, прохождение информации, ее накопление,

хранение и вариантную интеллектуальную обработку. В соответствии с этим

РИАЦ осуществляет :(1).

• координацию создания и ведения банков данных

природоресурсного и природоохранного направления;

• организацию информационного взаимодействия и координацию действий

между ведомственными центрами по обработке и обмену информацией

экологического характера;

• выполнение расчетных задач моделирования,

картографирования, обработки данных дистанционного и лабораторного

зондирования;

• обеспечение вычислительного процесса;

• передачу данных для вычислительного процесса.

4. СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ

Механизм поступления и прохождения информации по сетям ЕРИСП

достаточно сложен. При этом техническая сторона организации и создания

потоков информации принесла значительно меньше сложностей и сюрпризов, чем

организационная. Тем не менее, после минимизации ведомственных разногласий

общая структура информационных потоков определилась следующим образом.

Источники входной информации, которыми являются сформированные и

формирующиеся банки, профильные базы данных учреждений,

организаций и ведомств природно-ресурсного, эксплуатационно-ресурсного

блока и существующей системы постоянного слежения за состоянием и

загрязнением среды, представляют ЕРИСП необходимую информацию по заранее

оговоренным формам, параметрам, показателям. Полученная информация

систематически, регулярно поступает в РИАЦ Облкомприроды и индексируется

в зависимости от присвоенного статуса оперативной или архивной

информации в банках данных РИАЦ в соответствии с определенным профилем

(4). Архивная и оперативная информация обеспечивает функционирование

блока и социально-гигиенического мониторинга, кадастров

ресурсов, отделов Облкомприроды через локальную компьютерную сеть.

Параллельно информация поступает в рамках подсистемы

экологической паспортизации от природопользователей,

производственных конгломератов, деятельность которых

контролируется и координируется Облкомприродой. Принимаемая

информация также индексируется в соответствующие банки данных и по

необходимости используется подразделениями Облкомприроды по локальной

сети. Часть оперативной информации профильных отделов Облкомприроды,

оседая на рабочих местах специалистов, также поступает в банки данных РИАЦ

и в дальнейшем применяется при необходимости тех или иных видах работ.

Часть информации, архивируемой РИАЦ в рамках ЕРИСП (например НИР),

хранится отдельными пакетами и используется в текущей работе по мере

надобности. Работоспособность справочной информационной системы данных

обеспечивается ее учредителями Областным комитетом охраны природы, на

основе перманентного поступления и поиска информационных, рекламных

сведений и т.д.

Вся информация, проходящая по сетям ЕРИСП, доступна

пользователям. Непосредственными потребителями выходной информации помимо

структурных подразделений Облкомприроды являются:

ведомства, государственные учреждения и организации, наделенные

статусом источников входной информации; органы государственного и

административного управления области, районов, предприятий и т.д.

Потенциальные пользователи (ведомства, государственные учреждения и

организации, средства массовой информации) получают доступ к материалам

ЕРИСП по оговоренным условиям в соответствии со сферой их интересов и

компетенции ответственности (7).

5. АЛГОРИТМЫ, КАК ИНФОРМАЦИОННЫЙ ОБЪЕКТ

В процессе разработки алгоритмов ЕРИСП возникла необходимость решения

ряда проблем. Определяемые уникальностью задач информационной

системы они характеризуются предельно простым формированием структуры

банков данных, выходных и отчетных форм, а также функциональной

организацией представления данных. Так, при возникновении потребности

введения нового информационного банка данных эта проблема должна решаться

без привлечения программистов и без разработки нового программного

продукта. Кроме того, ответы на нестандартные запросы должен получать

специалист на рабочем месте без команды программиста в наглядном

виде(деловая графика, картография и т.д. ), а не только в виде текста и

цифровых таблиц.

Это достигается с помощью представления банков данных в виде

информационных объектов( под объектом здесь понимается

совокупность данных и алгоритмов обработки информации) на основе объектно-

ориентированных технологий. В этом случае обеспечивается однотипная работа

с разнородной информацией. Рабочая среда специалиста представляет

собой единую программу-ядро, осуществляющую поддержку работы с

информационными объектами. Уникальность работы с данными

определяется алгоритмами, содержащимися в самих объектах. Упрощается

конструирование и модификация информационных банков (1). Универсальные

функции сконструированы в ядре, поэтому при построении нового необходимо

задать структуру хранения данных и уникальные способы их обработки.

При этом в процессе эксплуатации банка данных пользователям

предоставляется возможность изменения как структуры информации, так и

алгоритмов ее обработки. Кроме того, передача информации возможна

несколькими способами: внутри одной организации путем посылки запроса

к информационному объекту, для сторонних организаций - формированием

информационного объекта (ответа на запрос). Вместе с данными

пользователь получает и алгоритмы дальнейшей обработки информации,

что при наличии программы ядра исключает необходимость преобразования

форматов хранения данных, а новый объект просто включается в

информационный банк получателя.

Объектно-ориентированная технология облегчает создание и

поддержку распределенных баз данных. Рабочая информация хранится в

единственном экземпляре (не считая статистического архива), и при

необходимости потребители обращаются с запросами к информационному объекту,

который обрабатывается в месте своего расположения. По этой причине

исключается необходимость дублирования информационных банков для

потенциальных потребителей информации, что позволяет локализовать место

хранения информации и обеспечить поддержание данных в актуальном состоянии.

При реализации картографических систем управления банками данных,

в информационные объекты добавляются картографические характеристики и

алгоритмы обработки запросов, специфичных для картографического

представления. После этого вся информация может быть представлена на

картосхемах. Появляется возможность обработки запросов по условиям

территориальной принадлежности информации (10).

Иными словами, реализуемый модульный принцип позволяет

пользователю:

• собирать из модулей любую необходимую конфигурацию системы,

формировать любые выходные формы, исходя из задач, структуры и сложившейся

практики рядового пользователя;

• заменять устаревшие модули (в связи с заменой расчетной методики или

нормативов) и расширять систему подключения новых программ;

• эксплуатировать модули, как автономно, так и совместно, обмениваясь

информацией на дискетах или по сети.

В заключении следует заметить, что мы рассмотрели лишь наиболее общее

представление о постановочных задачах и принципах построения экологической

информационной системы регионального уровня. И я считаю, что необходимо

проведение единой политики в области охраны окружающей природной среды,

что осуществляет экологическая информационная система и обеспечивает

унификацию программно-технических средств и перечней необходимых и

учитываемых параметров, а также повышающая оперативность

работ, интеллектуальное наполнение, содержание и доступность

природо-ресурсных и природоохранных банков данных.

6. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Экологическая обстановка в районе Большого Сочи в связи с

интенсивным освоением прибрежной зоны очень сложная. Содержание

вредных компонентов в морской воде, воздухе нередко превышает ПДК. Под

угрозой загрязнения и истощения находятся месторождения подземных вод

в долинах рек. Большая техногенная нагрузка на геологическую среду,

которая в отдельных районах достигла критических значений, вызвала

активизацию экзогенных геологических процессов (оползней, абразии).

Дальнейшее освоение территории Большого Сочи без постоянного контроля

над изменениями, происходящими в геоэкологической среде, гидросфере и

атмосфере, может привести к катастрофическим последствиям. При этом

процессы, происходящие в гидросфере, литосфере и атмосфере взаимосвязаны

и взаимообусловлены.

Некомплексные решения задач, без знания закономерностей

взаимосвязи различных экзогенных геологических процессов уже создавали

катастрофические обстановки в г. Сочи. Например, строительство мола в

порту привело к нарушению вдоль берегового переноса пляжевого материала

в юго-восточном направлении и уничтожению пляжа и, как следствие, к

активизации абразии и оползневых процессов на участке Приморского парка.

Потребовались значительные материальные затраты, чтобы предотвратить

необратимый ход развития абразивных и оползневых процессов на этом участке.

Можно привести и другие примеры, когда непродуманная хозяйственная

деятельность приводила к негативным последствиям, которые ухудшали

экологические условия.

Строительство гидротехнических сооружений, прерывающее твердый сток

рек, изъятие аллювиальных отложений из русел рек и пойм, сооружение

волнноотбойных стенок - все это препятствует пополнению запасов пляжевого

материала и вызывает усиленное разрушение берегов и защитных средств.

Таким образом перед органами, следящими за состоянием окружающей

природной среды в г. Сочи стоят следующие задачи:

• ведение геоэкологического мониторинга территории;

• сбор, анализ и систематизация геоэкологической информации;

• оперативная обработка этой информации;

• прогнозирование развития гидрогеологических и инженерно-

геологических процессов;

• обоснование мероприятий по инженерной защите территорий и

рациональному использованию природных ресурсов;

• разработка рекомендаций по хозяйственному освоению территорий.

Успешное решение этих задач возможно только на базе современных

технологий, позволяющих осуществлять хранение и переработку

информации в автоматизированном режиме с применением ПЭВМ. Это

обстоятельство послужило главным моментом в постановке работ по созданию

Автоматизированной иинформационно-прогностической системы геоэкологических

моделей (АИПС ГЭМ) территории г. Сочи.

6.1 КОНЦЕПЦИЯ АИПС ГЭМ

АИПС ГЭМ г. Сочи представляет собой «человеко-машинную»

технологию геоэкологического прогнозирования, обеспечивающую

возможность исследования функционирования сложной природно-

технической системы региона для непрерывной оценки ее состояния и

прогнозирования изменений, в которой сбор, хранение и переработка

информации осуществляется с использованием средств вычислительной техники.

Предметной областью АИПС ГЭМ г. Сочи является геоэкологическая среда и

взаимодействующие с ней элементы ландшафтов на территории зоны влияния

города.

6.1.1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ СОЗДАНИЯ АИПС ГЭМ «Сочи»

основной целью создания АИПС ГЭМ «Сочи» является обеспечение

непрерывной оценки территории г. Сочи при хозяйственной

деятельности и разработке планов и проектов ее освоения. Учитывая

сложившиеся для территории г. Сочи проблемы и особенности ее

геологического строения и гидрогеологических условий выделяются следующие

основные задачи.

6.1.1.1 КОМПЛЕКСНАЯ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕРРИТОРИИ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ

ГЕНПЛАНОВ РЕГИОНА.

6.1.1.2 ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ ЭКОСИСТЕМЫ Г.

СОЧИ

Эта задача содержит ряд подзадач, ведущими из которых являются:

• изучение и прогноз переработки берегов моря и рек;

• изучение и прогноз устойчивости склонов;

• оценка и прогноз подтопления населенных пунктов;

• оценка загрязненности почв, растительности, подземных и

поверхностных вод;

• оценка и прогноз количества и качества ливневых и дренажных вод с

целью обоснования мощности очистных сооружений;

• геоэкологическая оценка особо ценных территорий и отдельных зданий;

• оценка влияния подземных вод на окружающую среду.

6.1.1.3 ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ Г. СОЧИ

• регулирование водоотбора на отдельных месторождениях с учетом

кратковременных и долговременных изменений условий формирования

эксплуатационных запасов подземных вод под влиянием естественных и

антропогенных факторов;

• разработка комплекса инженерных мероприятий по регулированию условий

восполнения эксплуатационных запасов, в том числе систем искусственного

подпитывания подземных вод, кольматации и декольматации валунно-галечных

отложений;

• разработка комплекса мероприятий по санитарной охране месторождений

подземных вод и защите их от загрязнений;

• оценка влияния эксплуатации подземных вод на окружающую среду;

• разработка рекомендаций по эксплуатации отдельных

месторождений подземных вод и управлению водоотбором в единой

водохозяйственной системе.

Перечисленные задачи решаются в рамках разработки и создания АИПС ГЭМ

«Сочи».

6.1.1.4 СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ СТАЦИОНАРНЬХ РЕЖИМНЬ1Х НАБЛЮДЕНИЙ ЗА

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДОЙ

• оптимизация системы наблюдений за подземными водами и экзогенными

процессами по региональной сети наблюдений;

• разработка комплекса исследований на конкретных объектах и ключевых

участках.

6.1.2 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ

Общие принципы и регламент функционирования АИПС ГЭМ направлен на

достижение ее целевого назначения путем:

• совершенствования процесса сбора, накопления и обработки информации

об изучаемом объекте на основе концепции автоматизированного банка данных;

• автоматизации трудоемких работ по подготовке исходной информации для

решения геоэкологических задач;

• применения эффективных математических моделей для описания состояния

объекта и прогнозирования его изменений;

• частичной замены длительных натурных исследований численным

экспериментом;

• создания автоматизированных рабочих мест специалистов геоэкологов,

обеспечивающих решение задач в режиме диалога с ПЭВМ.

Разработка и функционирование АИПС ГЭМ базируется на непрерывном

диагностическом анализе объекта, позволяющем выявлять наиболее

актуальные задачи, определять последовательность их решения, постоянно

совершенствовать средства обеспечения системы.

Разрабатываемая система должна учитывать основные особенности

территории г. Сочи, как природно-технической системы, необходимые для

решения поставленных задач и состоящие в следующем:

• большой объем постоянно хранимой информации о текущем и

предшествующем состоянии геоэкологической среды;

• сложная логическая структура информации о

геоэкологической среде, определяемая большим числом взаимоувязанных

показателей;

• необходимость решения большого числа вариантов задач и обработки

больших массивов информации;

• разнообразие способов и методов обработки и обобщения первичных

данных.

Разрабатываемая система должна быть открытой для дальнейшего развития

и совместимой с другими автоматизированными системами.

6.1.3 МЕСТО АИПСГЭМВ СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ И ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

АИПС ГЭМ представляет собой организационно-техническую систему,

включающую средства автоматизации и взаимодействующие с ним

геоэкологические подразделения.

АИПС ГЭМ помимо решения внутренних задач Мингео России, может быть

также эффективно использована при обосновании вариантов

территориального планирования, проектирования и оперативного

управления, осуществляемых сочинской администрацией, другими

министерствами и ведомствами.

Основными функциями этого подразделения являются:

• создание, пополнение и ведение информационной базы путем приема

данных от других организаций и сбора их собственными силами;

• создание, развитие, ведение автоматизированной системы

математических моделей геоэкологических процессов;

• информационное обеспечение решения задач территориального

планирования геоэкологической средой;

• внедрение современных методов математического моделирования

природных процессов и автоматизации обработки гидрогеологической и

инженерно-геологической информации при проведении исследований.

Работы должны выполняться в тесном контакте с другими

геологическими, экологическими, научно-исследовательскими и

проектно-изыскательскими организациями, ведущими изучение

геоэкологическои среды и осуществляющими управление ее

использованием.

6.2 ОБЩАЯ СТРУКТУРА

Структурными элементами АИПС ГЭМ г. Сочи являются подсистемы,

выделяемые по функциональному признаку и обеспечивающие получение

результатов решения задач и соответствующих документов.

Страницы: 1, 2, 3