CC BY
112
УДК 004
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ЭКОЛОГИИ
Аннотация. В статье рассмотрены основные функциональные возможности геоинформационной системы - единой информационно-аналитической системы управления водохозяйственным комплексом Российской Федерации. Представлены аргументы, обосновывающие необходимость использования геоинформационных технологий при принятии решений в управлении водными ресурсами.
Ключевые слова: геоинформационная система, водные ресурсы, чрезвычайная ситуация, информационно-аналитическая система, экология, наводнения.
GEOINFORMATION SYSTEM IN ECOLOGY
Annotation. The article describes the main functionality of geoinformation system - uniform information and anaJyticaJ control system of water management complex of the Russian Fédération. The arguments proving necessity of using the geoinformation technologies at decision-mciking in the field of water management are presented.
Keywords: geoinformation system, water resources, emergency, information and analytical system, ecology, floods.
Внедрение информационных технологий создает условия для развития всех отраслей народного хозяйства. Появляются новые решения, обеспечивающие повышение качества анализа и прогнозирования поведения экономических объектов и систем [1].
Географическая доступность услуг играет важную роль в современном обществе, создаются методы и различные модели, регулирующие открытость геоинформационных систем (ГИС) для различных пользователей. ГИС - системы, предназначенные для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах [2]. Характерной особенностью географических наборов данных является их большой объем. Они описывают распределение некоторых характеристик в пространстве и во времени. Информация, которая является основой для анализа, должна обновляться по мере поступления новых данных. Простота загрузки и использования данных ГИС повышает производительность работы различных организаций, использующих систему, так как электронные карты не стареют так быстро, как бумажные аналоги, которые теряют свою актуальность при различных изменениях.
С помощью ГИС реализуются такие основные задачи, как сбор данных в структурированном виде, виртуализация результатов в виде карт, таблиц и графиков, хранение и предоставление доступа к данным, обработка и анализ данных. ГИС предоставляет различные возможности картографического моделирования, а также дает пользователям интерпретировать данные и слои карт. Общей чертой всех данных, обрабатываемых в ГИС, является использование координат. Есть много систем, с помощью которых объект может быть расположен в пространстве, например, объекты могут быть расположены в зависимости от названия, значения, картографических координат и т.д.
ГИС дает возможность пользователю не только найти нужные сведения об объектах, их расположение, основные характеристики, но также позволяет проанализировать полученные сведения, визуально оценить степень значимости тех или иных показателей. Организации, осуществляющие свою деятельность в области экологии природных ресурсов, испытывают потребность в подходящих инструментах для визуализации, манипуляции и анализа данных о состоянии окружающей среды, оперативного принятия решений при управлении водными ресурсами страны.
© Хуснетдинова В.Р., 2014
В.Р. Хуснетдинова
Venera Khusnetdinova
По заказу Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации 1Т-компанией «Прогноз» была разработана единая информационно-аналитическая система управления водохозяйственным комплексом Российской Федерации (ЕИАС УВХК). Объектом автоматизации ЕИАС УВХК является управление водохозяйственным комплексом РФ, включающее в себя оперативный мониторинг опасных гидрологических событий и явлений, произошедших на территории РФ, с помощью ГИС, анализ состояния водных объектов, динамики водопотребления и т.д. Основным источником информации о водохозяйственном комплексе Российской Федерации является Государственный водный реестр и Российский регистр гидротехнических сооружений. Важную роль имеют также другие информационные ресурсы, сфера деятельности которых затрагивает водохозяйственный комплекс.
ЕАИС УВХК облегчает контроль источников загрязнения водных объектов природного наследия, способствует продвижению экологического мониторинга посредством различных \veb-инструментов представления данных (аналитические средства виртуализации, диаграммы, таблицы и т.д.). Благодаря интуитивному интерфейсу и различным функциям запроса данных система позволяет пользователям оперативно находить необходимые данные. Использование ГИС в ЕАИС УВХК позволяет сопоставлять разнородную информацию (оперативную, статистическую, аналитическую), имеющую картографическую привязку, в целях анализа с помощью единого блока инструментов, а значит, дает возможность проводить совместный анализ информации, невозможный при использовании традиционных инструментов анализа информации по причине поступления информации в различных разрезах.
Одной из важных особенностей ГИС является возможность использовать слои, которые делятся на два типа: общегеографические слои, отражающие рельеф территорий, основные гидрографические объекты, населенные пункты, и тематические слои, позволяющие динамично рассматривать объекты/события, связанные с деятельностью Министерства природных ресурсов и экологии РФ. Блок настройки слоев ГИС расположен в «Панели управления слоями», где пользователь может выбрать нужную категорию параметров, рассмотреть распределение и расположение объектов выбранной категории на карте РФ, а также получить информацию о каждом объекте, нажав на его иконку (возникает всплывающее окно с основными характеристиками рассматриваемого объекта). Главное окно ГИС отображает панель инструментов, которая помогает пользователю провести пространственный анализ с помощью таких инструментов, как перемещение по карте, пространственный запрос, линейка, масштабная шкала и элемент управления подложками (базовыми слоями).
Важной особенностью ГИС является возможность представления оперативной обстановки в регионах РФ. В «Панели управления слоями» расположена основная выборка оперативных сводок по источнику информации, степени внимания, а также по типам события (гидрометеорологические явления, экзогенные и эндогенные процессы, загрязнения природных комплексов и другие). При необходимости найти то или иное событие, например, загрязнение водных ресурсов нефтепродуктами за определенный временной промежуток, необходимо сделать соответствующую выборку параметров, с указанием нужных дат.
Загрузка данных из информационных ресурсов, не требующая участия оператора, осуществляется средствами интеграции ЕИАС УВХК, позволяющими обеспечивать перенос данных в автоматизированном режиме. Загрузка данных, которая предполагает использование ручного либо автоматизированного ввода данных, требует участия операторов по занесению информации. Операторы, осуществляющие занесение информации в ЕИАС УВХК в сфере своей компетенции несут ответственность за достоверность информации. При обработке поступившей информации, характеризующей влияние различных факторов на состояние водных ресурсов РФ, сотрудники присваивают каждому событию определенные показатели, такие как степень внимания, тип события и источник информа-
ции. При оперативном принятии решений важное значение имеет степень внимания события, так как руководитель прежде всего обращает внимание на наиболее опасные природные явления, происходящие на территории страны.
Важным фактором при составлении отчетов о динамике водохозяйственной обстановки является своевременная обработка информационных событий, несущих наиболее опасный характер. Данные, загруженные в ЕИАС УВХК, отображаются на ГИС, что позволяет пользователям системы оперативно находить и анализировать их, прослеживать динамику развития тех или иных информационных событий.
Информационно-технологическая платформа, создаваемая в рамках формирования ЕИАС УВХК, обеспечивает решение такой функциональной задачи, как мониторинг и прогноз развития водохозяйственной обстановки в условиях формирования весеннего половодья, дождевых паводков и маловодий в бассейнах основных рек РФ в целях принятия управленческих решений. Для прогнозирования опасных явлений негативного воздействия вод в период весеннего половодья необходимо проводить анализ данных, характеризующих уровень снежного покрова, вскрытия ото льда рек и другие гидрологические характеристики. Сбор и обработка информации в системе по выделенным показателям риска позволит оценить ситуацию и выделить критические зоны возникновения паводков, наводнений и других чрезвычайных ситуаций на территории страны.
В рамках сотрудничества ЗАО «Прогноз» и Министерства природных ресурсов и экологии РФ автором данной статьи был проведен анализ информационных сообщений о водохозяйственной обстановке на территории РФ. На основе ретроспективного анализа поведения водных ресурсов на Дальнем Востоке в условиях повадка 2013 г. были выделены критические показатели, позволяющие выявить отклонения в водохозяйственной обстановке для принятия своевременных и оперативных решений в управлении водными ресурсами и исключения чрезвычайных ситуаций. Это показатели превышения уровня воды: неблагоприятное явление (уровень начала затопления поймы), опасное явление (критический уровень, выше которого начинается подтопление населенного пункта) и значение выхода воды на пойму. Эти сигнальные показатели риска возникновения паводка в информационной системе ЕИАС УВХК выделены определенным цветом на ГИС-карте, а также представлены в табличном виде, они могут быть учтены при принятии дальнейших управленческих решений. Также была выявлена необходимость для прогнозирования опасных явлений негативного воздействия вод в период весеннего половодья проводить анализ данных, характеризующих уровень снежного покрова, вскрытия ото льда рек и другие гидрологические характеристики.
В ходе научного исследования автором статьи было также спрогнозировано развитие водохозяйственной обстановки на весну 2014 г. В результате работы были выделены основные зоны затопления, а именно в Приволжском, Центральном и Сибирском округах ожидается превышения уровня воды в период весеннего половодья. Также были выявлены показатели максимального уровня воды, зарегистрированные в Оренбургской области (уровень воды выше нормы на 1,0-1,5 м). С помощью функции «Моделирование» были представлены на ГИС-карте возможные зоны затопления р. Орь. На данный момент ущерб не является критическим, жизнедеятельность населения не нарушена. Для более глубокого рассмотрения проблемы было спрогнозировано превышение уровня воды на ближайших гидропостах, а также динамика возможной гидрометеорологической обстановки.
Таким образом, выделенный набор показателей позволил оценить риск возникновения чрезвычайной ситуации на территории России на весну текущего 2014 г. Моделирование поведения развития событий в водохозяйственной обстановке определило критичные зоны возможного подтопления территории. На основе составленного прогноза Министерство природных ресурсов и экологии РФ сможет принять своевременные меры по предотвращению чрезвычайных ситуаций в данном регионе.
Геоинформационные системы в настоящее время являются одним из основных инструментов представления оперативной обстановки в регионах РФ. Данные технологии жизненно важны, так как окружающий мир постоянно находится под негативным воздействием природного и техногенного характеров, а значит необходим своевременный мониторинг и определение критических зон географических данных.
Библиографический список
1. Васильева Е.В., Терехова А.Е. Какие специалисты в области ИТ востребованы на рынке труда // Вестник Университета (Государственный университет управления). - 2003. - № 16. - С. 13-21.
2. Журкин И.Г. Геоинформационные системы / И.Г. Журкин [и др.]. - М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2009. - 272 с.
