CC BY
96
УДК 528.77; 334.021.1
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
Юрий Павлович Юронен
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решет-нева, 660014, Россия, г. Красноярск, пр. имени газеты «Красноярский рабочий», 31, доцент НОЦ ИКИВТ, тел. (391)262-93-68, e-mail: [email protected]
Виктор Владимирович Иванов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решет-нева, 660036, Россия, г. Красноярск, Академгородок 50/45, корп. «Экология», начальник центра приема и обработки спутниковой информации; Красноярский филиал по космическому мониторингу Национального центра управления в кризисных ситуациях МЧС России, начальник отдела, тел. (391)291-32-98, e-mail: [email protected]
Алексей Николаевич Борисевич
Красноярский филиал по космическому мониторингу Национального центра управления в кризисных ситуациях МЧС России, 660036, Россия, г. Красноярск, Академгородок 50/45, корп. «Экология», главный специалист, тел. (391)291-32-98, e-mail: [email protected]
В статье приводятся предпосылки создания в красноярском крае единой формализованной системы оперативного экологического мониторинга. Описана концепция и определены цели и задачи системы мониторинга на основании данных дистанционного зондирования геоинформационных систем. Описаны функциональная схема и схема информационного взаимодействия проектируемой системы.
Ключевые слова: экологический мониторинг, дистанционное зондирование, геоинформационные системы.
DEVELOPMENT OF THE OPERATIONAL ECOLOGICAL MONITORING SYSTEM OF THE KRASNOYARSK TERRITORY
Yurii P. Yuronen
Siberian State Aerospace University, 660014, Russia, Krasnoyarsk, 31 Krasnoyarsky Rabochy Av., senior teacher, tel. (391)262-93-68, e-mail: [email protected]
Victor V. Ivanov
Siberian State Aerospace University, 660036, Russia, Krasnoyarsk, 50/45 Akademgorodok, build. «Ecologya», chief of the satellite information receiving center; National Emergency Management Center, Krasnoyarsk branch of space monitoring, head of department, tel. (391)291-32-98, e-mail: [email protected]
Alexey N. Borisevich
National Emergency Management Center, Krasnoyarsk branch of space monitoring, 660036, Russia, Krasnoyarsk, 50/45 Akademgorodok, build. «Ecologya», main specialist, tel. (391)291-32-98, e-mail: [email protected]
The article outlines a background for development in the Krasnoyarsk region of the integrated formalized system of ecological operational monitoring. The basic concept is represented and the
main objectives of the monitoring system on the ground of the remote sensing and GIS data are specified herein. The functional scheme and scheme of informational relations are described.
Key words: ecological monitoring, remote sensing, geo-information systems.
В настоящее время на территории Красноярского края отсутствует единая формализованная система оперативного экологического мониторинга природных и антропогенных комплексов. Существуют только разрозненные по разным причинам (отсутствие межведомственного взаимодействия, несогласованность или незнание возможностей существующих центров) системы оперативного или условно оперативного мониторинга состояния окружающей среды по некоторым параметрам, таким как загрязнение воздуха и воды, радиационная обстановка, состояние лесного покрова и т.д.
Таким образом возникает необходимость консолидации существующих центров приема, хранения и обработки данных как дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), так и данных наземных наблюдений в целях создания единой доступной системы экологического мониторинга территории способной в режиме реального времени оперативно отражать существующую обстановку на всей площади наблюдения.
Эта задача может быть решена с помощью создания единого центра сбора, хранения и обработки информации из источников наземного наблюдения (посты контроля состояния воздушного пространства, воды, радиационной обстановки) и материалов ДЗЗ (которые позволяют экстраполировать и сопоставлять данные наземных наблюдений с космическими спектрозональными снимками). В последующем, с введением этих данных в геоинформационные системы (ГИС), поддерживающие современные картографические информационные и WEB технологии появляется возможность в режиме реального времени производить оценку состояния природной среды на территории Красноярского края, что позволяет в конечном счете оперативно реагировать на возникающие негативные воздействия и вырабатывать оптимальные административно-управленческие решения на различных уровнях исполнительной власти региона.
Преимуществом идеологии построения системы экологического мониторинга на основе небольшой, разрозненной и неравномерной сети наземных станций и материалов космических съемок, является то, что на территории с большой площадью появляется возможность прослеживать и контролировать экологическую обстановку, как небольших локальных участков с большими экологическими рисками, так и экологию всего региона в целом. Таким образом, можно говорить о масштабируемости этой системы, что позволить существенно уменьшить затраты на создание равномерной сети станций наземных наблюдений, число которых при необходимости можно увеличить.
Космические снимки Земли в целом обладают следующими свойствами делающими их уникальными при оперативном экологическом мониторинге территорий:
• единовременное разномасштабное наблюдение всей территории;
• высокая степень оперативности получения информации;
• наличие непрерывных архивов космической съемки;
• объективность и достоверность получаемой информации;
• возможность верификации по данным наземного наблюдения с последующей экстраполяцией на большие площади;
• автоматизированная генерация информационных продуктов для конечного пользователя;
• различный уровень генерализации и спектральных характеристик;
• распределенный доступ к базам данных;
Эти свойства делают космические снимки незаменимым инструментом при решении различного рода задач оценки экологического состояния региона в целом или его локальных областей, на которых велик риск изменения экологического состояния.
обобщенная функциональная схема построения такой системы может выглядеть следующим образом (рис. 1).
Рис. 1. Схема построения системы экологического мониторинга
Приняв за основу общую схему построения системы экологического мониторинга на основе данных ДЗЗ необходимо проведя анализ существующего состояния в этой области на территории региона и оценив потребности в оперативном экологическом мониторинге, выявить требуемый набор данных и разработать технологическую модель системы, позволяющей в оперативном режиме проводить комплексную оценку, с последующим прогнозированием, экологического состояния региона.
В целом для успешного функционирования системы в первую очередь требуется наличие самих данных ДЗЗ, для этого необходимо дооснащение существующих станций приема спутниковой информации в целях получения возможности приема данных от спутников как российского, так и зарубежных космических сегментов (на схеме курсивом выделены название спутников, минимально требуемых для функционирования системы, которые в настоящее время не принимаются ни одним из существующих центров приема космической информации на территории Красноярского края). Следующим шагом для решения задачи создания единой системы экологического мониторинга края является координирование деятельностей существующих центров космического мониторинга СФУ, СибГАУ и МЧС. Это позволит организовать резервные системы приема космической информации и избавить центры космического мониторинга от дублирования передаваемой информации, а также организовать согласованную единую систему приема данных ДЗЗ от многочисленной космической группировки спутников как находящихся в эксплуатации, так и только планируемых к выводу на орбиту. Кроме того, во многом результативность функционирования центра экологического мониторинга и организаций - потребителей космической информации во многом будет зависеть от наличия в регионе специализированного учебного центра, способного реализовывать программы как высшего профессионального образования, так и краткосрочных курсов повышения квалификации для специалистов различных отраслевых предприятий и органов исполнительной власти. Результатом объединения всех этих компонентов будет являться центр экологического мониторинга региона с функциями координирования, сбора, хранения, обработки данных космической съемки и результатов наземных наблюдений за состоянием окружающей среды. Все полученные в результате работы этого центра данные могут быть донесены до потребителя информации (как государственных, так и частных структур) посредством современных геоинформационных WEB систем в оперативном режиме.
Теперь необходимо более подробно рассмотреть саму структуру центра мониторинга экологического состояния Красноярского края (рис. 2). Как видно из этой схемы центр может иметь разветвленную систему подразделений, имеющих различные функции и объединенных общей ГИС и информационной системой сбора хранения и обработки различных данных. Все это позволяет системе функционировать как единое целое и агрегировать все производственные циклы в одной программной среде, что минимизирует временные задержки при организации оперативной системы мониторинга экологического состояния территории и ускорить процесс выработки административно - управленческого решения. Помимо этого в системе может быть реализована система публичного информирования населения и обратная связь для оперативного реагирования на заявления общественности.
Центр мониторинга экологического состояния Красноярского края
координационный центр оперативного приема космической информации и информации наземных по-
система доступа к оперативным и архивным данным кос-
отдел технической поддержки и системного администрирования
геоинформационные
системы
предварительная обработка данных космосъемки
обработка данных наземных наблюдений
тематическая обработка данных ДЗЗ
оценка экологической ситуации природного комплекса (лесные, водные, минеральные, ресурсы и состояния атмосферы)
антропогенная нагрузка (влияние городских агломераций, мониторинг промышленных предприятий, крупных техногенных объектов и
оценка экологических рисков и ущерба
интерпретация и анализ данных ДЗЗ и наземных наблюде-
\Л/ЕВ картография
работа с заказчиком
Рис. 2. Укрупненная структура центра мониторинга экологического состояния Красноярского края по выполняемым функциям подразделений
© Ю. П. Юронен, В. В. Иванов, А. Н. Борисевич, 2015
