CC BY
1
Научная статья УДК 502.504; 338.2; 628.54 EDN: NEEZZW
DOI: 10.21285/2227-2917-2023-3-526-537
Конфигурация геоинформационной системы мониторинга и прогнозирования техносферной опасности на объектах жизнеобеспечения
У.Д. Ниязгулов1, Э.С. Цховребов2^ В.Н. Безносов3, В.Ф. Томилин4
Российский университет транспорта (МИИТ), г. Москва, Россия
2,3 Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России (Федеральный центр науки и высоких технологий), г. Москва, Россия
4Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина, Тамбов, Россия
Аннотация. Цель настоящей работы заключается в разработке конфигурации системы ГИС-мониторинга технико-экологического состояния объектов недвижимости комплекса жизнеобеспечения для последующего прогнозирования техносферной опасности в формате предупреждения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их экологических последствий. Методы исследования включают применение системного анализа информации, полученной в результате осуществления мониторинга взаимосвязанных технических и ресурсно-экологических параметров, с учетом влияния различных условий, ограничений при функционировании комплекса жизнеобеспечения, с разработкой долгосрочных и среднесрочных прогнозов вариантов и сценариев развития опасных процессов, явлений и последствий воздействия неблагоприятных факторов. В результате системного анализа информации о развитии техносферной опасности в системе жилищно-коммунального хозяйства на базе предлагаемой ГИС-системы мониторинга определены направления совершенствования методов, алгоритмов, инструментов проведения прогнозирования экологической опасности в целях предупреждения угроз и рисков возникновения такой опасности для населения, природной среды и нормального функционирования объектов экономики. В работе предложена конфигурация системы ГИС-мониторинга технико-экологического состояния объектов жизнеобеспечения (на примере жилищно-коммунального хозяйства), которая может быть использована федеральными органами исполнительной власти системы РСЧС, региональными и местными органами в работе по прогнозированию и предупреждению чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий для жизнедеятельности населения, состояния природной среды и устойчивого функционирования систем жизнеобеспечения городских округов и регионов.
Ключевые слова: экологическая безопасность, коммунальное хозяйство, мониторинг, прогнозирование, жизнеобеспечение
Для цитирования: Ниязгулов У.Д., Цховребов Э.С., Безносов В.Н., Томилин В.Ф. Конфигурация геоинформационной системы мониторинга и прогнозирования техносферной опасности на объектах жизнеобеспечения // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2023. Т. 13. № 3. С. 526-537. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2023-3-526-537. EDN: NEEZZW.
Original article
Configuration of geoinformation system for monitoring and forecasting technosphere hazards on critical infrastructure
Ural D. Niyazgulov1, Eduard S. Tshovrebov2, Victor N. Beznosov3, Victor F. Tomilin4
1Russian university of transport, Moscow, Russia;
23Federal State Budgetary Establishment «All-Russian Scientific Research Institute for Civil Defence and Emergencies of the EMERCOM of Russia» (Federal Science and High Technology Center), Moscow, Russia
4Tambov State University named after G.R. Derzhavin, Tambov, Russia
© Ниязгулов У.Д., Цховребов Э.С., Безносов В.Н., Томилин В.Ф., 2023
Том 13 № 3 2023
Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 526-537 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 13 No. 3 2023 _pp. 526-537
ISSN 2227-2917
Abstract. The paper is aimed at developing a system configuration for GIS-monitoring of the technical and environmental condition of living facilities for the subsequent prediction of technosphere threat in the format of prevention of natural and anthropogenic emergencies, as well as their environmental consequences. The methodology involved the system analysis of information obtained from monitoring the interrelated technical and resource-environmental parameters. The analysis considered the impact of various conditions, as well as limitations in the functioning of the living facilities. The obtained results underlay long-term and medium-term forecasts of options and scenarios for the development of hazardous processes, phenomena and consequences of adverse factors. The system analysis of information on technosphere hazards in housing and utility sector on the basis of the proposed GIS-monitoring determined areas for improving methods, algorithms, and tools for forecasting environmental hazards in order to prevent the associated threats and risks for population, natural environment and normal functioning of economic facilities. The proposed system configuration for GIS-monitoring of the technical and environmental condition of living facilities (on the example of housing and utilities services) can be used by the Unified state system for prevention and termination of emergency situations, regional and local authorities for forecasting and preventing natural and anthropogenic emergencies and their consequences for human life, environment, and sustainable livelihood systems in municipalities and regions.
Keywords: environmental safety, construction and utilities, monitoring, forecasting, emergencies, technosphere facilities, life support
For citation: Niyazgulov U.D., Tshovrebov E.S., Beznosov V.N., Tomilin V.F. Configuration of geoinformation system for monitoring and forecasting technosphere hazards on critical infrastructure. Izvesti-ya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedvizhimost' = Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2023;13(3):526-537. (In Russ.). https://doi.org/10.21285/2227-2917-2023-3-526-537. EDN: NEEZZW.
ВВЕДЕНИЕ
Современный этап развития экономики обуславливает повышенные требования к системе мониторинга и прогнозирования угроз, рисков, возможных чрезвычайных ситуаций (ЧС) на объектах жизнеобеспечения населенных пунктов в целях предупреждения возможных неблагоприятных влияний на здоровье население и состояние окружающей среды [1-5].
Совершенствование научных основ, методологии, достигнутых практик и методов мониторинга и прогнозирования ЧС предусматривает решение следующих научно-технических задач:
- разработка научно обоснованных методов, технологий, концептуальных, аналоговых, математических и иных моделей мониторинга, средне- и долгосрочного прогнозирования ЧС на объектах жизнеобеспечения;
- развитие междисциплинарных исследований в сфере геоинформационного и иных видов мониторинга, а также прогнозирования ЧС и их возможных последствий;
- развитие методологии прогнозирования экологической опасности на объектах ЖКХ;
- своевременное выявление, системный анализ, прогнозирование, внедрение единых комплексных критериев оценки и ранжирования техногенных опасностей, угроз, рисков,
связанных с функционированием и отрицательным влиянием источников техносферной опасности (в т.ч. отходов, выбросов, сбросов) на жизнедеятельность населения, объекты экономики, в первую очередь, жизнеобеспечения населенных пунктов.
Важнейшей задачей обеспечения комплексной безопасности объектов жизнеобеспечения служит подготовка и поэтапная реализация комплекса организационно-управленческих мероприятий и технических решений в сфере минимизации последствий техносферной опасности, угроз и рисков.
К основным видам факторов негативного воздействия техносферных объектов на системы жизнеобеспечения относятся: взрыво-и пожароопасность, высокая реакционная способность, которые могут вызывать неблагоприятные события (различные виды нагрузок, деформаций, возгорания, механические и химические воздействия), перерастающие в техногенные ЧС на объектах жизнеобеспечения: пожары, взрывы, разрушения [6-10].
К примеру, комплексное воздействие неблагоприятных параметров, приводящих к пожарам и разрушениям на объектах ЖКХ, обусловлены следующими взаимосвязанными между собой факторами [11-15]:
- различные по характеру и силе повреждения различных составляющих сооружение
Том 13 № 3 2023 ISSN 2227-2917
материалов, конструкций, узлов, деталей (бетонных, металлических, полимерных, органо-полимерно-минеральных, древесных и иных);
- запуск и развитие внутренних процессов, ведущих к разрушениям и утрате технико-эксплуатационных свойств составляющих объекта (коррозии, дефектам, разрушению покрытия, деформации и пр.);
- усиление нагрузок, связанных с увеличением доли поврежденных деталей и конструкций, создающих более существенную вторичную нагрузку на строение, сооружение в целом;
- утрата несущей способности и функционального назначения некоторых видов конструкций, частей сооружения, приводящие к прогрессирующей угрозе обрушения;
- уменьшение минимальной температуры воспламенения и возгорания горячих материалов и изделий в составе объекта недвижимости.
В целях своевременного обнаружения и предупреждения негативных воздействий источников техносферной опасности - процессов и явлений, приводящих к авариям и ЧС, особенно актуальным представляется создание и развитие комплексной системы мониторинга таких источников на стадии их зарождения, возникновения, образования. Междисциплинарным исследованиям в означенной области и посвящена настоящая авторская работа.
МЕТОДЫ
Материалами для проведения исследования послужили: опубликованные результаты научных исследований отечественных и зарубежных авторов, информационные данные, материалы собственных исследований.
В работе используются и анализируются достигнутые результаты проведенных исследований в области охраны окружающей среды, технологий и систем переработки отходов в безопасные вторичные ресурсы [16-20], комплексной безопасности объектов предупреждения техносферной опасности и ЧС [2125].
Исследования базируются на многолетних научных изысканиях авторов статьи в области экологической безопасности, мониторинга и прогноза состояния окружающей среды, создания геоинформационных, иных информационно-аналитических систем [26-30].
Научное исследование проведено с использованием системного анализа информации, полученной в ходе проведения мониторинга, прогнозирования экологической и технической ситуации на основе применения математического моделирования и иных мето-
дов обработки численных данных.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Основной задачей исследования послужило формирование конфигурации ГИС-системы технико-экологического мониторинга для последующей разработки прогнозов технико-экологического состояния объектов жизнеобеспечения техносферных территорий.
В составе основных методов и технологий прогнозирования опасностей определены наиболее приемлемые в формате предмета и объекта, целей и задач настоящего исследования.
К технологиям комплексного технико-экологического мониторинга объектов жизнеобеспечения, предваряющего процесс прогнозирования, отнесены непрерывное наблюдение за состоянием природной среды, систематизации и обобщения полученных данных космических съемок, их дешифрирование, перевод в электронный формат, экспертно-аналитические, полевые наблюдения.
Для повышения эффективности оперативного прогнозирования существенной является формализация методов и моделей как прогнозирования, так и мониторинга ЧС.
Задачами предлагаемой системы определены следующие факторы:
- полноценный и объективный мониторинг состояния объектов жизнеобеспечения, источников техносферной опасности на основе сбора, учета и наглядного представления данных;
- информационное обеспечение оценки эффективности функционирования системы, а также контроля за выполнением мероприятий по ее комплексному развитию на федеральном и региональном уровнях;
- поддержка принятия эффективных управленческих решений по планированию отраслевой инфраструктуры, оптимизации системы предупреждения ЧС.
- создание и ведение информационной базы данных по предприятиям городского хозяйства, строительства и ремонта, ЖКХ, дорожно-транспортной инфраструктуры.
Выполнение поставленных задач в составе функциональной схемы системы реализовано посредством создания следующих составляющих блоков или подсистем (рисунок).
В состав электронной информационной базы Системы включаются следующие информационно-аналитические материалы:
1. Базовая картографическая основа для визуализации.
2. Комплекс объектов жизнеобеспечения и источников техносферной опасности.
3. Дорожно-транспортная инфраструктура:
ISSN 2227-2917
(print) ISSN 2500-154X (online)
Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate
Том 13 № 3 2023
с. 526-537 Vol. 13 No. 3 2023 pp. 526-537
- автодорожная сеть и объекты;
- железнодорожная сеть и объекты;
- речная сеть и объекты на ней;
- энергетическая инфраструктура.
4. Административно-территориальное деление:
- федеральные округа;
- субъекты Российской Федерации;
- административные районы;
- муниципальные образования.
5. Блок природоохранных ограничений:
- границы федеральных и региональных особо охраняемые территорий;
- границы водоохранных, санитарно-защитных и рекреационных зон, а также санитарной охраны источников питьевого водоснабжения;
- границы проточных водных объектов;
- границы лесного фонда и сельскохозяйственных угодий;
- контуры участков разработки полезных ископаемых.
6. Блок градостроительных ограничений.
7. Блок противопожарных ограничений.
8. Блок технико-технологических ограни-
чений.
9. Блок санитарно-гигиенических ограничений.
10. Блок сводных балансовых показателей (по административным, муниципальным и хозяйственным единицам за выбранный период):
- объемы и движение образующихся отходов в цикле обращения;
- характеристика объектов недвижимости (состояние, аварийность, ветхость, износ и пр.);
- объекты обработки, утилизации, размещения всех видов отходов;
- виды, состав, количество, уровень опасности выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;
- состав, виды, количество, уровень опасности сбросов загрязняющих веществ в водоемы и на почвы.
11. Блок словарей и классификаторов:
- общие (ОКАТО, ОКВЭД)
- специализированные (используемые в сфере строительства, ремонта, транспорта, ЧС, экологии, энерго-, ресурсосбережения, обращения с отходами).
Геоинформационная платформа
доступа
к ГИС
Ведение информационной базы
Интеграции и регламентации доступа
Аналитическая подсистема
Составляющие системы мониторинга объектов жизнеобеспечения Components of the monitoring system of life support facilities
Блок информации о состоянии объектов жизнеобеспечения населенных пунктов (подблок «ЖКХ» может включать следующий состав информации по данным мониторинга: теплоснабжение, электроснабжение, дорожно-транспортная инфраструктура, характеристика источников водоснабжения, канализационных систем. Отдельным блоком рассматривается состав, характеристики сил и средств ликвидации аварий и ЧС. Рассмотрено влияние воздействующих экологических факторов: выбросы вредных соединений в атмосферный воздух, сбросы загрязняющих веществ в под-
земные и поверхностные водные объекты, образование и размещение отходов, включая несанкционированные свалки, механическое, химическое, биологическое загрязнение почв, физическое воздействие (шум, вибрация, инфракрасное, ультрафиолетовое, электромагнитное излучение), истощение, повреждение, уничтожение земельных, водных, биоресурсов.
Информационно-аналитическая подсистема реализует выполнение задач по формированию и последующему пополнению блоков информационной базы Системы. Формирова-
Том 13 № 3 2023 ISSN 2227-2917
ние и ведение реестров объектов жизнеобеспечения, а также источников техносферной опасности является первоочередной задачей подсистемы сбора данных и мониторинга объектов жизнеобеспечения.
В ходе подготовки картографических слоев информационной базы апробированы предлагаемые способы выполнения пространственной привязки объектов с помощью адресного геокодирования на основе открытых картографических веб-сервисов. В качестве программного обеспечения для создания электронных слоев использовались программные пакеты ArcView (ESRI), QGIS и ГИС Integra (ВНИИгеосистем). В целях полноценного формирования информационной базы выбран шейп-формат как наиболее широко распространенный сегодня универсальный, обеспечивающий корректное хранение, редактирование пространственных и атрибутивных данных.
Важным этапом явился выбор программно-технологических средств для реализации интернет-карты макета и подготовка картографической основы для визуализации слоев информационной базы
Подготовка интерактивной интернет-карты макета выполнена в среде MGS-framework (ВНИИгеосистем). Платформа предназначена для создания интернет-приложений, включает в себя удобные инструменты для разработки и настройки клиентских мест, в том числе картографические приложения с функциональностью, сопоставимой с настольными геоинформационными системами. Преимуществом является отсутствие специализированного дорогостоящего программного обеспечения на рабочем месте конечного пользователя с применением веб-браузера любой современной операционной системы.
При выборе картографической основы для реализации макета принимались во внимание следующие критерии:
- детальность (масштаб) данных должна быть достаточна для однозначной идентификации положения объекта;
- организация данных должна обеспечивать высокую скорость визуализации информации при необходимом масштабе изображения карты.
Основными источниками базовой цифровой картографической информации служат официальные картографические данные Рос-картографии, Росреестра, коммерческих компаний (Яндекс, Google), некоммерческих российских и международных проектов (OpenStreetMap). Как правило, такие данные аккумулируются в виде упорядоченного набо-
ра тематических слоев, отображающих геометрию и атрибуты основных объектов карты территории: административно-
территориальное деление, здания, строения, сооружения, дорожно-транспортная инфраструктура, лесные массивы, земли различного назначения, гидрография и другие объекты.
В качестве форматов компьютерного представления базовой картографической информации используются специализированные форматы пространственных данных (векторные или растровые).
Использование базовой картографической информации в рамках ГИС реализовано по следующим направлениям:
а) приобретение массива информации на территорию работ, их загрузка на аппаратные средства разработчика, подготовка и оформление соответствующих тематических слоев в составе разрабатываемой системы;
б) подключение изображения готовой картографической основы напрямую с серверов производителя данных с помощью специальных веб-сервисов, публикуемых авторами (владельцами) информации.
Первый способ обеспечивает полный контроль над целостностью используемой информации, позволяет выполнить все необходимые требования по оформлению данных и настройке любых поисковых запросов к базовой информации. Однако его существенным недостатком является необходимость самостоятельной актуализации данных, дорогая закупка массива информации.
При создании предлагаемой прикладной ГИС используются возможности открытых веб-сервисов, позволяющих подключить в качестве базовой картографической основы полностью готовую к визуализации интернет-карту территории. При этом достигается существенная экономия времени, выполняется условие открытости и актуальности информации.
Основным критерием при определении состава реестровой записи является необходимый и достаточный минимум сведений по объектам учета для решения задач, стоящих перед Системой.
Формирование реестров объектов Системы должно осуществляться двумя способами:
а) для реестров, формируемых на основании интеграции с информационными ресурсами государственных учетных систем: с помощью автоматической загрузки основных сведений (метаданных) по объектам их реестров средствами веб-сервисов предоставления данных;
б) для реестров, формируемых в составе
ISSN 2227-2917
(print) ISSN 2500-154X (online)
Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate
Том 13 № 3 2023
с. 526-537 Vol. 13 No. 3 2023 pp. 526-537
Системы: с помощью ввода данных с рабочего места оператора, отвечающего за ведение информационной базы.
Первоначальное наполнение реестра может быть выполнено в пакетном режиме на основе уже существующих информационных ресурсов и перечней объектов жизнеобеспечения. Данный этап требует предварительного анализа и инвентаризации сведений обо всех объектах и источниках опасности, сбора полного набора сведений по функционирующим предприятиям и пакетной загрузки их в информационную базу Системы. В режиме эксплуатирования системы ведение реестров может осуществляться специалистами организации, отвечающей за эксплуатацию и ведение Системы на основе административного регламента, определяющего все аспекты ее функционирования.
Для осуществления картографического представления данных реестров необходимы сведения о пространственной привязке - координатах объектов. Для их получения может быть использован метод адресного геокодирования на основе сведений о физическом адресе предприятий с последующей заверкой по базовой картографической основе.
Обязательным этапом ведения информационной базы является загрузка и последующая актуализация общесистемных и отраслевых справочников и классификаторов, а также актуализация картографических данных по административно-территориальному делению, транспортной инфраструктуре, особо охраняемым территориям и зонам ограниченного природопользования.
Точный состав реестров и других разделов информационной базы, регламент их ведения и частота актуализации определяются в ходе разработки технического задания на разработку системы.
Аналитическая подсистема должна обеспечить методико-технологическую основу и удобные инструментальные средства для оперативной оценки состояния инфраструктуры, расчета и анализа показателей и параметров функционирования объектов, а также формирование и анализ необходимых моделей, отражающих различные варианты для выбора наилучшей стратегии безопасности жизнедеятельности и жизнеобеспечения территорий населенных пунктов.
При проектировании и разработке аналитической подсистемы предусматриваются три основных информационных блока:
- блок справочных материалов, обеспечивающий информационную поддержку процес-
са аналитической деятельности состояния объектов: проектная документация. паспорта безопасности, технические регламенты, инструкции по эксплуатации, нормативно-методические документы и т.п.;
- блок анализа показателей безопасности и текущего состояния объектов;
- блок моделирования вариантов, сценариев и прогнозов развития различных неблагоприятных и опасных ситуаций в перспективе с учетом различных условий, факторов, поведения процессов на основе математического моделирования сложных технологических, управленческих, организационно-технических систем жизнеобеспечения техносферных территорий.
При этом функциональные характеристики подсистемы предоставляют следующие возможности:
- наглядное картографическое представление данных реестров, балансов и других материалов, необходимых для анализа и прогноза ситуации;
- полноценный функционал интегрального анализа данных для оперативного получения показателей мониторинга объектов жизнеобеспечения и источников техносферной опасности;
- средства автоматизированной выгрузки аналитики и отчетности (отчетов, документов, таблиц);
- формирование и анализ экспертных моделей, отражающих различные варианты (стратегии) развития инфраструктуры для выбора ее безопасного и безаварийного развития.
Геоинформационная платформа предназначена для обеспечения необходимого функционала для картографической визуализации комплекса объектов, а также сводных балансовых показателей, для решения аналитических задач, связанных с пространственным анализом. На ее основе производится интеграция данных, реализуется портал, рабочие места по ведению информационной базы системы, информационно-
аналитический блок связанной с ними предметной информации, возможность печати необходимого фрагмента карты.
Платформа оснащена средствами разработчика с возможностью гибкой настройки интерфейса, необходимым инструментарием для работы с картографическими данными: загрузка, оформление, библиотеки картографических проекций, поддержка стандартных общепринятых форматов пространственных данных, возможность использования карто-
Том 13 № 3 2023 ISSN 2227-2917
с. 526-537 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость (print) г.,. Vol. 13 No. 3 2023 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate ISSN 2500-154X 531 pp. 526-537_(online)_
графических веб-сервисов (WMS/WFS), возможность встраивания специализированных аналитических модулей и расчетных блоков.
Для пользователя обеспечивается необходимый набор справочно-поисковых функций, простой и удобный интерфейс для работы с картографическими данными и просмотра.
Пользователями предлагаемой информационной системы мониторинга определены:
1. Руководители, специалисты, ИТР сферы управления и контролирующих органов, отвечающие за строительство, реконструкцию, капитальный и текущий ремонт, реновацию, эксплуатацию объектов недвижимости, в том числе обращения с отходами, в рамках учреждений, организаций отраслевой инфраструктуры секторов экономики на территории населенного пункта.
2. Ученые, исследователи в области предупреждения экоопасности, прогнозирования ЧС.
3. Сотрудники операторов по обращению с отходами, управляющих, строительных и иных компаний и производств, являющиеся участниками локальной, объектовой системы предупреждения ЧС.
4. Научно-исследовательские учреждения, должностные лица, заинтересованные в информации, касающейся безаварийной работы объектов жизнеобеспечения.
Хотелось бы подчеркнуть, что обоснованность принимаемых организационно-управленческих решений по результатам прогноза во многом определяется достоверностью исходных данных, которая на сегодняшний день вызывает сомнение. Связанно это с тем, что руководители предприятий и территорий муниципальных образований не всегда заинтересованы в том, чтобы предоставить достоверную информацию.
В результате, завышаются сведения о техническом состоянии объектов, одна и та же единица техники оказывается в составе средств различных аварийно-ремонтных подразделений на основе договоров подряда и пр. Есть и иные причины искажения исходной информации, такие как отсутствие проектной и исполнительной документации, недостаточная квалификация людей, ответственных за подачу информации и др.
В связи с вышеизложенным представляется перспективной интеграция создаваемой информационно-аналитической системы прогнозирования ЧС с системой поддержки принятия решений в условиях ЧС, основанной на принципиально новых подходах. К ним отнесены методы, базирующиеся на так называемом научно-методическом подходе «крауд-
сорсинг».
Вся работа по формированию карты безопасности, по функционированию системы поддержки принятия решений строится на базе успешного проекта краудсорсинга -OpenStreetMap,
которые в ряде случаев точнее и подробнее многих профессиональных карт.
Силами специализированных служб, с помощью программного инструментария, на карте безопасности территории выделяются зоны, отвечающие различным уровням опасности (зоны поражения в случае возникновения ЧС). При идентификации нового источника опасности, серверная часть программного обеспечения обрабатывает источники с формированием зон, отвечающих разной степени опасности (риска). Для каждой зоны формируются рекомендации по действиям в условиях тех или иных нештатных ситуаций. При этом программное обеспечение, оперативные (краткосрочные) прогнозы имеют целью получение исходных данных о возможной обстановке для принятия решений о защите населения и территорий от поражающих факторов чрезвычайных ситуаций. Оперативное прогнозирование базируется на комплексных методах и технологиях, которые включают в себя: технологии мониторинга; методы и технологии математического моделирования; геоинформационные системы и технологии.
Применяемые геоинформационные технологии включают в себя следующие этапы:
- создание и ведение банка информационных данных;
- интерпретацию первичной информации с использованием данных как космических съемок территорий и акваторий, так и материалов инструментального экологического и технического мониторинга, маршрутных полевых наблюдений, геодезических съемок;
- обработку данных для последующего использования в расчетах, моделировании и прогнозах.
Технологические возможности системы должны обеспечивать
- аккумулирование, наполнение и последующее пополнение информационной базы системы по требуемым категориям объектов, включая сведения об их пространственной (координатной) привязке
- предоставление полной и объективной информации об объектах, процессах, технологиях;
- наилучшие технические средства визуального анализа этой информации с помощью современных инструментов картографического дизайна и деловой графики,
ISSN 2227-2917
(print) ISSN 2500-154X (online)
Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate
Том 13 № 3 2023
с. 526-537 Vol. 13 No. 3 2023 pp. 526-537
- алгоритмическую и интерфейсную поддержку аналитической деятельности по выбору возможных стратегий развития существующей системы обращения с отходами
Предлагаемая специализированная система имеет ряд особенностей:
- картографическая основа системы обеспечивает необходимую детальность для визуализации и анализа тематической информации по основным направлениям мониторинга; данные, используемые для ее создания , должны быть открытыми и регулярно обновляемыми;
- для представления данных применяются наиболее известные «универсальные» форматы пространственных данных, имеющие хорошую спецификацию и поддерживаемые основными картографическими пакетами и системами управления базами данных;
- в процессе выбора программно-технологических средств, в рамках реализации проекта, предпочтение отдается инновационному российскому программному обеспечению;
- консолидация с современными государственными учетными системами и реестрами на базе стандартных протоколов, сервисов обмена данных, комплекса справочников, классификаторов;
- управление и регламентация доступа должна поддерживать возможность авторизации пользователя с помощью Единой системы идентификации и аутентификации (ЕСИА);
- в рамках модернизации системы предусматривается возможность доработки ее информационного и функционального наполнения.
Во ВНИИ ГОЧС проводятся работы по формированию конфигурации автоматизированных системы краткосрочного (оперативного) прогноза ЧС природного и техногенного характера, в которых реализованы упомянутые выше системы и геоинформационные технологии. Означенные комплексные системы функционируют как на федеральном, так и на региональном уровне в региональных центрах МЧС России и в системе РСЧС. Такие системы позволяют рассчитать спектр вероятностей возникновения различных чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера с детализацией до уровня территории субъектов РФ и объектов федерального значения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящей работе авторами сделана попытка сформировать и раскрыть особенности конфигурации системы мониторинга и раннего прогнозирования техносферной
опасности на объектах жизнеобеспечения населенных пунктов посредством систематизации и обобщения действующих научных и методических подходов в исследуемой предметной области. При формировании системы учтена цель её создания - предотвращение техносферной опасности на этапах её зарождения, появления в рамках создания и развития неблагоприятных ситуаций, приводящих при непринятии соответствующих мер и действий к чрезвычайным ситуациям природного и техногенного характера с опасными экологическими и иными последствиями для равновесного состояния окружающей среды. безопасной жизнедеятельности населения, нормального и устойчивого развития объектов экономики. Система технико-экологического мониторинга объектов жизнеобеспечения формируется в целях возможности оценки и прогноза состояния конструкций, зданий, сооружений, компонентов природной среды, зон расположения объектов, характера и объемов поражающих факторов в условиях ЧС. Это позволит более точно, в постоянном режиме, в условиях зарождающейся или возникающей неблагоприятной ситуации, фиксировать и отслеживать зарождающиеся ЧС, а также параметры, факторы, условия складывающейся обстановки, определять оптимальный вариант подготовки принятия управленческих и организационно-технических решений, методы, алгоритмы, способы и возможные пути обеспечения безопасности жизнедеятельности, технической защиты объекта, системного анализа результатов, поступающих до, во время и после возникновения техногенной ЧС.
Представляется актуальным и целесообразным оптимизация и повышение эффективности системы мониторинга за счет консолидации составляющих подсистем получения информации из различных источников по вопросам предупреждения ЧС. Положительный опыт создания рассмотренных в работе систем и технологий имеется и может быть продемонстрирован на примере формирования технологии прогнозирования паводковой обстановки, затопления и подтопления территорий населенных пунктов. Надежный контроль природных и техногенных факторов: технических параметров сооружений, зданий, строений, степени их физического и морального износа. уровня воды, снежных запасов, толщины льда, температуры воздуха и других параметров в сочетании с адекватными математическими моделями, внедренными при организации и управления системами жизнеобеспечения техносферных территорий.
Том 13 № 3 2023 ISSN 2227-2917
с. 526-537 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость (print) j... Vol. 13 No. 3 2023 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate ISSN 2500-154X 533 pp. 526-537_(online)_
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Суздалева А.Л. Экологическая глобалистика и устойчивое развитие на этапе техногенной трансформации биосферы // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2020. № 1.
2. Великоклад Т.П. Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера - методические особенности подготовки специалистов в системе МЧС России // Актуальные проблемы обеспечения пожарной безопасности и защиты от чрезвычайных ситуаций: материалы Всероссийской научно-практической конференции. Железногорск, 2022. С. 103.
3. Теличенко В.И., Бенуж А.А., Глотова Е.П. Экологическая безопасность строительства в россии: реальность и перспективы // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2021 году: сборник научных трудов Российской академии архитектуры и строительных наук. М., 2022. С. 441-449.
4. Богомолова И.П., Кривенко Е.И., Стряпчих Е.С. Обеспечение экономической безопасности государства на основе управления ресурсосбережением // ФЭС: Финансы. Экономика. Статистика. 2018. № 5. С.16-23.
5. Ильичев В.А., Емельянов С.Г., Колчунов В.И., Каримов А.М., Гордон В.А., Бакаева Н.В. Концепция биосферной совместимости как основа доктрины градоустройства и расселения // Стратегические приоритеты. 2014. № 1. С. 71-84.
6. Ломакин М.И., Докукин А.В., Мошков В.Б., Олтян И.Ю., Ниязова Ю.М. Оценка ущерба от чрезвычайной ситуации в условиях неполных данных // Технологии гражданской безопасности. 2022. Т. 19. № 3 (73). С. 32-36.
7. Фалеев М.И., Олтян И.Ю., Арефьева Е.В., Болгов М.В. Методология и технология дистанционной оценки риска // Проблемы анализа риска. 2018. Т. 15. № 4. С. 6-19.
8. Oltyan I.Y., Arefyeva E.V., Kotosonov A.S. Remote assessment of an integrated emergency risk index // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. International Conference on Con-struction, Architecture and Technosphere Safety (ICCATS-2020). Sochi; 2020. P. 042053.
9. Акимов В.А., Олтян И.Ю., Иванова Е.О. Методика ранжирования чрезвычайных ситуаций природного, техногенного и биолого-социального характера по степени их катастрофичности // Технологии гражданской безопасности. 2021. Т. 18. № 1 (67). С. 4-7.
10. Акимов В.А., Лесных В.В., Рязаев Н.Н. Основы анализа и управления риском в природной и техногенной сферах. М.: Деловой экспресс, 2004. 352 с.
11. Теличенко В.И., Ройтман В.М., Слесарев М.Ю., Щербина Е.В. Основы комплексной безопасности строительства: монография. М.: Изд-во АСВ, 2016. 168 с.
12. Байбурин, А.Х., Стоякин И.В. Аварии зданий и сооружений (уроки строительных аварий). Челябинск: Цицеро, 2019. 124 с.
13. Пономарев В.Н., Травуш В.И., Бондаренко В.М., Еремин К.И О необходимости системного подхода к научным исследованиям в области комплексной безопасности и предотвращения аварий зданий и сооружений // Архитектура. Строительство. Образование. 2014. № 2 (4). С. 7-15.
14. Колчунов В.И., Бушова О.Б. Деформирование железобетонных каркасов многоэтажных зданий в запредельных состояниях при особых воздействиях // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2022. Т. 18. № 4. С. 297-306.
15. Лапидус А.А., Макаров А.Н. Применение риск-ориентированного подхода при выполнении функций строительного контроля технического заказчика // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. № 2. С. 232-241.
16. Hart J., Adams K. and others. Barriers and drivers in a circular economy: the case of the built environment // Procedia CIRP. 2019. No 80. P. 619-624.
17. Domenech T., Bahn-Walkowiak B. Transition Towards a Resource Efficient Circular Economy in Europe: Policy Lessons from the EU and the Member States // Ecological Economics. 2019. Vol.155. P. 7-19.
18. Ehresman T., Okereke C. Environmental justice and conceptions of the green economy // International Environmental Agreements: Politics, Law & Economic. 2015. Vol. 15. Iss. 1. Р. 13-27.
19. Elgizawy S., El-Haggar S., Nassar K. Slum Development Using Zero Waste Concepts: Construction Waste Case Study // Procedia Engineering. 2016. Vol. 145. P. 1306-1313.
20. Tshovrebov E.S., Velichko E.G., Kostarev S.N., Niyazgulov U.D. Mathematical model of environmentally friendly management of construction waste and waste of urban economy // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Сер. "Fundamental and Applied Scientific Research in the Development of Agriculture in the Far East, AFE 2021 - Papers" 2021. P. 042062.
21. Chernykhivska A. Мodem perspectives of development of «green» economy // Economic Processes Management. 2015. Iss. 1. Р. 108-115.
С. 6-11.
ISSN 2227-2917
(print) ISSN 2500-154X (online)
Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate
Том 13 № 3 2023
с. 526-537 Vol. 13 No. 3 2023 pp. 526-537
22. Goldstein B., Rasmussen F. LCA of Buildings and the Built Environment // Life Cycle Assessment. Theory and Practice. 2018. Ch. 28. P. 695-720.
23. Графкина М.В., Потапов А.Д. Оценка экологической безопасности строительных систем как при-родно-техногенных комплексов (теоретические основы) // Вестник МГСУ. 2008. № 1. С. 23-28.
24. Shubin I.L., Bakaeva N.V., Kalaydo A.V. Protection of the air environment of residential and public buildings from radon // Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2022. No. 3 (55). P. 81-89.
25. Slesarev M. Environmental safety of construction as a factor of graphoanalytical modeling of product parameters / M. Slesarev, A. Makarova // Revista Inclusiones. 2020. Vol. 7. P. 477-488.
26. Ниязгулов У.Д., Цховребов Э.С. Формирование комплексной системы обращения и геоинформационных систем мониторинга отходов // Качество. Инновации. Образование. 2017. № 12 (151). С. 5661.
27. Velichko E., Tshovrebov E., Niyazgulov U. Organizational, technical and economic fundamentals of waste management and monitoring // E3S Web of Conferences. Topical Problems of Green Architecture, Civil and Environmental Engineering (TPACEE-2019). 2020. P. 08031.
28. Цховребов Э.С., Костарев С.Н. Прогнозирование экологических угроз, возникающих при эксплуатации объектов строительства и городского хозяйства // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2023. № 1 (769). С. 95-108.
29. Цховребов Э.С., Гордиенко А.Н. Метод оценки экологических угроз и рисков при функционировании техносферных объектов // Проблемы управления рисками в техносфере. 2023. № 1 (65). С. 114126.
30. Ниязгулов У.Д., Ниязгулов Ф.Х., Козлова Н.С. К вопросу создания трехмерного кадастра недвижимости // Славянский форум. 2020. № 1 (27). С. 337-342.
REFERENCES
1. Suzdaleva A.L. Ecological globalistics and sustainable development at the stage of technogenic transformation of the biosphere. Geoekologya, inghenernaya geologiya, gidrogeologiya. Geokryologiya = Geoecol-ogy. engineering geology. hydrogeology. Geocryology. 2020;1:6-11. (In Russ).
2. Velikoklad T.P. Prevention and liquidation of natural and man-made emergencies - methodological features of training specialists in the EMERCOM of Russia system. In: Aktual'nye problemy obespecheniya pozharnoi bezopasnosti i zashchity ot chrezvychainykh situatsii: materialy Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii = Actual problems of fire safety and protection from emergencies. Collection of materials of the All-Russian scientific and practical conference. Zheleznogorsk; 2022. p. 103. (In Russ).
3. Telichenko V.I., Benuzh A.A., Glotova E.P. Ecological safety of construction in Russia: reality and prospects. In: Fundamental'nye, poiskovye i prikladnye issledovaniya RAASN po nauchnomu obespecheniyu razvitiya arkhitektury, gradostroitel'stva i stroitel'noi otrasli Rossiiskoi Federatsii v 2021 godu: sbornik nauch-nykh trudov Rossiiskoi akademii arkhitektury i stroitel'nykh nauk = Fundamental, exploratory and applied research of the RAASN on scientific support for the development of architecture, urban planning and the construction industry of the Russian Federation in 2021. Collection of scientific papers of the RAASN. Russian Academy of Architecture and Construction Sciences. Moscow; 2022. p. 441-449. (In Russ).
4. Bogomolova I.P., Krivenko E.I., Strjapchih E.S. Maintenance of economic safety of the state on the basis of management of savings of resources. Finansy. Economyka. Statistika = Finance. Economy. Statistics. 2018;5:16-23. (In Russ.).
5. Il'ichev V.A, Emel'yanov S.G., Kolchunov V.I., Karimov A.M., Gordon V.A., Bakaeva N.V. The concept of biosphere compatibility as the basis of the doctrine of urban planning and settlement. Strategicheskie prior-itety = Strategical priority. 2014;1:71-84 (In Russ.).
6. Lomakin M.I., Dokukin A.V., Moshkov V.B., Oltyan I.Yu., Niyazova Yu.M. Assessment of damage from an emergency situation in conditions of incomplete data. Tehnologii grazhdanskoy bezopasnosty = Technologies of civil security. 2022;19(3):32-36. (In Russ).
7. Faleev M.I., Oltyan I.Yu., Arefyeva E.V., Bolgov M.V. Methodology and technology of remote risk assessment. Problemy analiza riska = Problems of risk analysis. 2018;15(4):6-19. (In Russ.).
8. Oltyan I.Y., Arefyeva E.V., Kotosonov A.S. Remote assessment of an integrated emergency risk index. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. International Conference on Construction, Architecture and Technosphere Safety (ICCATS-2020). Sochi; 2020. р. 042053.
9. Akimov V.A., Oltyan I.Yu., Ivanova E.O. Methodology for ranking emergency situations of natural, man-made and biological-social nature according to the degree of their catastrophism. Tehnologii grazhdanskoi bezopasnosti = Technologies of civil security. 2021;18(1):4-7. (In Russ.).
10. Akimov V.A., Lesnyh V.V., Ryazaev N.N. Basis of analysis and management of risks in a nature and tehnogenion spheres. Moscow: Business express; 2004. 352 p. (In Russ.).
Том 13 № 3 2023 ISSN 2227-2917
11. Telichenko V.I., Roitman V.M., Slesarev M.Yu., Shcherbina E.V. Fundamentals of integrated construction safety: Monograph. Moscow: ASV; 2016. 168 р. (In Russ.).
12. Bayburin, A.H., Stoyakin I.V. Accidents of buildings and structures (lessons of construction accidents) Chelyabinsk: Cicero; 2019. 124 p. (In Russ.).
13. Ponomarev V.N., Travush V.I., Bondarenko V.M., Eremin K.And On the need for a systematic approach to scientific research in the field of integrated safety and prevention of accidents of buildings and structures. Arhitektura. Stroitelystvo. Obrazovanie = Architecture. Construction. Education. 2014;2(4):7-15. (In Russ.).
14. Kolchunov V.I., Bushova O.B. Deformation of reinforced concrete frames of multi-storey buildings in extreme conditions under special influences. Stroitelynaya mehanika inzhenernyh konstruktsiy i sooruzheniy = Construction mechanics of engineering structures and structures. 2022;18(4):297-306. (In Russ.).
15. Lapidus A.A., Makarov A.N. Application of a risk-based approach when performing the functions of construction control of a technical customer. Vestnik MGSU = Bulletin of MGSU. 2022;17(2):232-241. (In Russ.).
16. Hart J., Adams K. and others. Barriers and drivers in a circular economy: the case of the built environment. Procedia CIRP, 2019, no 80, pp. 619-624.
17. Domenech T., Bahn-Walkowiak B. Transition Towards a Resource Efficient Circular Economy in Europe: Policy Lessons from the EU and the Member States. Ecological Economics. 2019;155:7-19.
18. Ehresman T., Okereke C. Environmental justice and conceptions of the green economy. International Environmental Agreements: Politics, Law & Economic. 2015;15(1):13-27.
19. Elgizawy S., El-Haggar S., Nassar K. Slum Development Using Zero Waste Concepts: Construction Waste Case Study. Procedia Engineering. 2016;145:1306-1313.
20. Tshovrebov E.S., Velichko E.G., Kostarev S.N., Niyazgulov U.D. Mathematical model of environmentally friendly management of construction waste and waste of urban economy. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Сер. "Fundamental and Applied Scientific Research in the Development of Agriculture in the Far East, AFE 2021 - Papers" 2021. С. 042062.
21. Chernykhivska A. Мodern perspectives of development of «green» economy. Economic Processes Management. 2015;1:108-115.
22. Goldstein B., Rasmussen F. LCA of Buildings and the Built Environment. Life Cycle Assessment. Theory and Practice. 2018. Ch. 28. P. 695-720.
23. Grafkina M.V., Potapov A.D. The analysis of ecologic safety of building systems is a nature-technical complex (theoretical basis). Vestnik MGSU = Bylletein of MGSU. 2008;1:23-28 (In Russ).
24. Shubin I.L., Bakaeva N.V., Kalaydo A.V. Рrotection of the air environment of residential and public buildings from radon. Russian Journal of Building Construction and Architecture. 2022;3(55):81-89.
25. Slesarev M., Makarova A. Environmental safety of construction as a factor of graphoanalytical modeling of product parameters. Revista Inclusiones. 2020;7:477-488.
26. Niyazgulov U.D., Tshovrebov E.S. Formation of a comprehensive system of waste management and geoinformation systems for waste monitoring. Kachestvo. Innovatsii. Obrazovanie = Quality. Innovation. Education. 2017;12(151):56-61. (In Russ.).
27. Velichko E., Tshovrebov E., Niyazgulov U. Organizational, technical and economic fundamentals of waste management and monitoring. E3S Web of Conferences. Topical Problems of Green Architecture, Civil and Environmental Engineering, TPACEE 2019. 2020. р. 08031.
18. Tshovrebov E.S., Kostarev S.N. Forecasting of environmental threats arising during the operation of construction and urban facilities. Izvestiya vyshih uchebnyh zavedeniy. Stroitelystvo = News of higher educational institutions. Construction. 2023;1(769):95-108. (In Russ).
29. Tskhovrebov E.S., Gordienko A.N. Method of assessing environmental threats and risks in the functioning of technosphere objects. Problemy upravleniya riskami v tehnosfere = Problems of risk management in the technosphere. 2023;1(65):114-126. (In Russ).
30. Niyazgulov U.D., Niyazgulov F.H., Kozlova N.S. On the issue of creating a three-dimensional real estate cadaster. Slavyanskiy forum = Slavic Forum. 2020;1(27):337-342. (In Russ).
Информация об авторах
Ниязгулов Урал Давлетшиевич,
к.т.н., профессор
кафедры геодезии, геоинформатики и навигации,
Российский университет транспорта (МИИТ), 127994, г. Москва, ул. Образцова, 9, Россия e-mail: [email protected] https://orcid.org/QQQQ-Q003-Q749-1853
Information about the authors
Ural D. Niyazgulov,
Сand. Sci (Tech.), Professor
of the Department of Geodesy, Geoinformatics
and Navigation,
Russian University of Transport (MIIT), 9 Obrastsova St., Moscow 127994, Russia, e-mail: [email protected]. https://orcid.org/0000-0003-0749-1853
ISSN 2227-2917 Том 13 № 3 2023 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 526-537 536 ISSN 2500-154X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 13 No. 3 2023 _(online)_pp. 526-537
Цховребов Эдуард Станиславович,
к.э.н., доцент, старший научный сотрудник, Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России (Федеральный центр науки и высоких технологий),
121352, г. Москва, ул. Давыдковская, 7, Россия, e-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0002-9481-3832
Безносов Виктор Николаевич,
д.б.н., старший научный сотрудник, Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России (Федеральный центр науки и высоких технологий),
121352, г. Москва, ул. Давыдковская, 7, Россия, e-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0002-5878-0252
Томилин Виктор Филиппович,
д.с.н., профессор кафедры социологии, Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина,
392000, г. Тамбов, ул. Советская, 6, Россия e-mail: tomilin [email protected] https://orcid.org/0000-0002-9481-2332
Вклад авторов
Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
Информация о статье
Статья поступила в редакцию 01.06.2023. Одобрена после рецензирования 22.06.2023. Принята к публикации 26.06.2023.
Eduard S. Tshovrebov,
Cand. Sci. (Econ.),
Associate Professor,
All-Russian Scientific Research Institute
for Civil Defence and Emergencies
of the EMERCOM of Russia
(Federal Science and High Technology Center),
7 Daviydkovskaya St., Moscow 121352, Russia,
e-mail: [email protected]
https://orcid.org/0000-0002-9481-3832
Victor N. Beznosov,
Doctor Sci. (Biology),
All-Russian Scientific Research Institute
for Civil Defence and Emergencies
of the EMERCOM of Russia
(Federal Science and High Technology
Center),
7 Daviydkovskaya St., Moscow 121352, Russia, e-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0002-5878-0252
Victor F. Tomilin,
Doctor Sci. (Sociological),
Professor of the Department of Sociology,
Tambov State University named
after G.R. Derzhavin,
6 Sovetskaya St., Tambov 392000, Russia e-mail: tomilin [email protected] https://orcid.org/0000-0002-9481-2332
Contribution of the authors
The authors contributed equally to this article.
Conflict of interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.
The final manuscript has been read and approved by all the co-authors.
Information about the article
The article was submitted 01.06.2023. Approved after reviewing 22.06.2023. Accepted for publication 26.06.2023.
Том 13 № 3 2023 ISSN 2227-2917
