CC BY
35
УДК 004:528.91, 004.89
СТРУКТУРА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОПЕРАТИВНОГО РЕАГИРОВАНИЯ И ОПОВЕЩЕНИЯ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
Алексей Викторович Дубровский
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры кадастра и территориального планирования, тел. (383)361-01-09, e-mail: [email protected]
Арсений Евгеньевич Иванов
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, студент группы БГ-21
Вячеслав Николаевич Никитин
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент, тел. (383)361-01-09, e-mail: [email protected]
В статье рассматриваются вопросы разработки структуры программного обеспечения оперативного реагирования и оповещения при возникновении чрезвычайных ситуаций на территории населенных пунктов. Представлена коммуникационная диаграмма системы оперативного реагирования и оповещения при возникновении чрезвычайных ситуаций, а также компоненты геоинформационного обеспечения системы и графические инструменты, позволяющие визуализировать картографическую базу данных.
Ключевые слова: чрезвычайные ситуации, диспетчерская служба, оповещение, оперативное реагирование, геопространство чрезвычайной ситуации, геоинформационные системы.
STRUCTURE OF THE SOFTWARE OF RAPID RESPONSE AND THE NOTIFICATION AT EMERGENCE OF EMERGENCY SITUATIONS
Alexey V. Dubrovsky
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Candidate of Technical Sciences, associate professor of the inventory and territorial planning, tel. (383)361-01-09, e-mail:[email protected]
Arseny E. Ivanov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., student of BG-21 group
Vyacheslav N. Nikitin
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Candidate of Technical Sciences, associate professor, tel. (383)361-01-09, e-mail: [email protected]
In article questions of development of structure of the software of rapid response and the notification at emergence of emergency situations in the territory of settlements are considered. The communication chart of system of rapid response and the notification at emergence of emergency situations is submitted, and also the components of geoinformation support of system and graphic tools allowing to visualize a cartographical database.
Key words: emergency situations, dispatching service, notification, rapid response, geospace of an emergency situation, geographic information systems.
Чрезвычайные ситуации требуют чёткой и оперативной реакции, чтобы уменьшить различного рода издержки, начиная от социальной напряжённости вследствие недостаточной информированности населения и, следовательно, недоверия к властным органам, и заканчивая имущественными потерями и даже человеческими жизнями [1-3].
Минимизация времени реагирования оперативных структур может производится:
- улучшением качества связи между различными элементами системы реагирования при чрезвычайных ситуациях;
- сокращением цепочки принятия решений;
- организацией центра реагирования на чрезвычайную ситуацию, где все полномочные органы могут взаимодействовать напрямую через своих делегатов;
- представлением информации в удобном для восприятия и анализа виде на базе специализированных программных продуктов поддержки принятия решений при возникновении чрезвычайных ситуаций, а также при их предупреждении или ликвидации последствий.
Ситуация со связью непрерывно улучшается. Сейчас скорее необходимо говорить о гарантированном доступе к услугам связи в условиях повреждения электроснабжения, перегруженностью каналов связи в условиях пиковых нагрузок и обеспечения пропускной способности данных каналов при передаче объёмных пакетов информации. В настоящий момент более актуальны вопросы организационного плана, чтобы увеличение количества взаимодействующих субъектов не парализовало систему в целом. Такая задача решается с помощью организации диспетчерской службы, оснащённой многоканальными линиями связи.
Сокращение цепочки принятия решений возможно только в рамках налаженного служебного взаимодействия. Недаром службы, задачей которых является оперативное реагирование на изменение ситуации, стараются обзаводиться собственными транспортными подразделениями, необходимой техникой, даже если отсутствует возможность организации её интенсивного использования.
Значимой мерой сокращения времени принятия решений является организация центров реагирования на чрезвычайные ситуации. Как правило, они сопряжены с диспетчерскими службами, куда стекается информация о ситуации на местности и её изменении [4].
Последняя группа мер соответствует использованию систем поддержки и принятия решений. Ввиду особенностей восприятия информация, как правило, должна быть представлена в графическом виде. Обычно ситуационная информация базируется на определённой картографической основе, т.е. система поддержки и принятия решений является разновидностью ГИС.
В 2016 году научным коллективом СГУГиТ получен грант Правительства Новосибирской области «Разработка программного обеспечения системы оперативного реагирования и оповещения при возникновении чрезвычайных ситуаций на территории города Новосибирска», направленный для разработки прототипа такой системы с последующим использованием в качестве элемента системы реагирования на чрезвычайные ситуации. Разработка системы выпол-
няется в тесном сотрудничестве с Единой диспетчерской службой города Новосибирска и Департаментом по чрезвычайным ситуациям и мобилизационной работе мэрии города Новосибирска.
Структура программного обеспечения разрабатываемой системы зависит от её функциональных возможностей и предъявляемых к ней требований. В наиболее общем виде требования можно сформулировать следующим образом [5-7]:
- наличие картографической основы;
- оперативная актуализация информации о чрезвычайных ситуациях;
- многопользовательский доступ к собираемой информации;
- оптимизация функционала рабочего места в зависимости от его назначения;
- прогноз развития чрезвычайной ситуации;
- наличие планов мероприятий и отслеживание их выполнения.
Коммуникационную диаграмму системы можно представить в виде, изображённом на рис. 1.
Ситуационный центр
Диспетчерская служба
Ч
Линии связи
ПОЛИЦИЯ
Население Юридические лица Городские службы Специальные службы
Рис. 1. Коммуникационная диаграмма системы оперативного реагирования и оповещения при возникновении чрезвычайных ситуаций
Центральным элементом системы является ситуационная база данных, обеспечивающая совместную работу диспетчерской службы и ситуационного центра. Ситуационная база данных является одним из общих сервисов, доступных каждому пользователю, таких как сервер картографических данных, сервер авторизации, сервер обновления программного обеспечения, рис. 2.
Сервер картографических данных
•картографическая основа •снимки
Ситуационная база данных
•режим чрезвычайной ситуации
•прогноз развития ЧС •план мероприятий с отметками выполнения •отчёты о ЧС •ситуационные схемы
Сервер авторизации
•база пользователей •многофакторный доступ к данным и функциям (роль, тип чрезвычайной ситуации)
Сервер обновления программного обеспечения
•проверка версий программного обеспечения •централизованное обновление программного обеспечения
Рис. 2. Структура сервисов системы реагирования на чрезвычайные ситуации
Сервер картографических данных содержит обновляемую картографическую основу, созданную с использованием принципов мультимасштабного картографирования. Также сервер может обеспечивать доступ к комическим и аэрофотоснимкам [8].
Центральным понятием ситуационной базы данных является «Чрезвычайная ситуация». После объявления режима чрезвычайной ситуации вся информация, генерируемая системой, включая прогнозы, планы мероприятий и отчёты, заносятся в общий раздел, связанный с данным происшествием [9-12].
Сервер авторизации служит для управления доступом к данным и функционалу программного обеспечения. Доступ является многофакторным, и его ключевыми элементами являются должностные полномочия пользователя и тип чрезвычайной ситуации.
Сервер обновления программного обеспечения служит для централизованного управления версиями программных элементов, установленных на клиентские машины пользователя.
Рабочие места оснащаются ГИС-клиентом, взаимодействующим с сервисами, и его функции зависят от задач, решаемых пользователем. Так, можно выделить задачи диспетчера, старшего смены, видео стены, администратора.
В качестве API для работы с графикой был выбран DirectX 11. Одним из этапов графического конвейера [12], рис. 3, является геометрический шейдер (англ. Geometry Shader Stage). Геометрические шейдеры могут использоваться для преобразования геометрических примитивов, таких как точки, линии единичной толщины, треугольники, в сложные объекты: линии нестандартной
толщины, сплайны, спрайты. Возможность использования геометрических шейдеров позволяет уменьшить накладные расходы на подготовку данных для рендера за счёт использования ресурсов видеокарты, что в свою очередь увеличивает общую скорость визуализации. С помощью геометрических шейдеров можно визуализировать картографические объекты с использованием сложных условных обозначений: дороги, границы, растительность, реализовывать картографическую анимацию.
Рис. 3. Графический конвейер ВкеСЗБП
Таким образом, реализуется комплексный подход к анализу и моделированию чрезвычайных ситуаций на территории населенных пунктов на безе геоинформационных систем с интеграцией прогнозных моделей в систему опера-
тивного реагирования и оповещения [13-15]. Совместное представление прогнозных моделей с реальными данными, характеризующие геопространство чрезвычайной ситуации с точностью от 1 см до нескольких метров в зависимости от характера и локализации чрезвычайной ситуации позволит обеспечить все этапы работ связанные с предотвращением или ликвидацией последствий достоверной, оперативной информацией [16-19].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. ГОСТ Р 22.0.02-94. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Термины и определения основных понятий [Текст] - М.: Издательство стандартов, 1995 - 20 с.
2. Proske, D. Catalogue of risks - Natural, Technical, Social and Health Risks. - Springer. -
2007.
3. Карпик А. П., Осипов А. Г., Мурзинцев П. П. Управление территорией в геоинформационном дискурсе: монография. - Новосибирск: СГГА, 2010. - 280 с.
4. Карпик А. П., Ким Э. Л., Дубровский А. В. Анализ природных и техногенных особенностей геопространства чрезвычайной ситуации // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск : СГГА, 2012. Т. 3. - С. 171-177.
5. Дубровский А. В. Исследование геоинформационной основы для создания системы навигации и управления на территории Субъекта РФ // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2009. - № 6. - С. 96-102.
6. Dubrovsky A. V. Creation of geoinformational model of probable threats on the city territory - Early Warning and Crises/Disaster and Emergency Management Resources: Proceedings of the International Workshop, 28-29 Apr. 2011 y. -Novosibirsk: SSGA, 2011. - P. 113-116.
7. Дубровский А. В. К вопросу геоинформационного управления кризисными // Материалы Междунар. конф., 18-09 сентября 2012 г. Инновационные технологии сбора и обработки геопространственных данных для управления природныим ресурсами. - Алматы: Каз-НТУ им. К.И. Сатпаева. - С. 269-274.
8. Дубровский А. В., Никитин В. Н., Ершов А. В. Опыт применения программного обеспечения «Спектрум» в решении задач разработки геопорталов // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Экономическое развитие Сибири и Дальнего Востока. Экономика природопользования, землеустройство, лесоустройство, управление недвижимостью» : сб. материалов в 4 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). -Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 3. - С. 183-187.
9. Постановление Правительства РФ от 21.05.2007 № 304 «О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (ред. от 17.05.2011) [Текст] - М.: Российская газета, № 111, 2007.
10. Приказ МЧС РФ от 28.02.2003 № 105 «Об утверждении Требований по предупреждению чрезвычайных ситуаций на потенциально опасных объектах и объектах жизнеобеспечения» (Зарегистрировано в Минюсте РФ 20.03.2003 N 4291) -[Текст] - М.: Российская газета, № 71, 2003.
11. Приказ МЧС России от 25.10.2004 № 484 «Об утверждении Типового паспорта безопасности территорий субъектов Российской Федерации и муниципальных образований» (ред. от 11.09.2013) [Текст] - М.: Российская газета, № 267, 2004.
12. Постановление Правительства РФ от 30.12.2003 № 794 «О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций» (ред. от 15.02.2014) [Текст] -М.: Российская газета, № 7, 2004.
12. Markus Rapp. Adaptive Terrain Rendering using DirectX 11 Shader Pipeline [Электронный ресурс]/ Bachelor Thesis Studiengang Medieninformatik Bachelor Hochschule der Medien Stuttgart.- Stuttgart, 4. April 2011 // Режим доступа: http://www.markusrapp.de/ wordpress/wp-content/uploads/papers/daptive%20Terrain%20Rendering%20using%20DirectX %2011%20Shader %20Pipeline.pdf.
13. Лисицкий Д. В. Перспективы развития картографии: от системы «Цифровая Земля» к системе виртуальной геореальности // Вестник СГГА. - 2013. - Вып. 17 (22). - С. 8-17.
14. Жарников В. Б. Рациональное использование земель как задача геоинформационного пространственного анализа // Вестник СГГА. - 2013. - Вып. 3 (23). - С. 77-82.
15. Дубровский А. В., Малыгина О. И., Подрядчикова Е. Д. Геоинформационные системы: пространственный анализ и геомоделирование: учеб. пособие. - Новосибирск: СГУГиТ, 2015. - 69 с.
16. Дубровский А. В. Возможности применения геоинформационного анализа в решении задач мониторинга и моделирования пространственных структур // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2015. - № 5/С. - С. 236-242.
17. Дубровский А.В., Мишустина Я. К. Опыт подготовки картографического обеспечения системы мониторинга паводковой обстановки на территории сельских населенных пунктов Новосибирской области. Информационные технологии, системы и приборы в АПК. Ч. 1: материалы 6-й Международной научно-практической конференции «АГРОИНФО-2015 (Новосибирск, 22-23 октября 2015 г.) / Сибирский физико-технический институт аграрных проблем. - Новосибирск, 2015. - С. 405-409.
19. Дубровский А. В., Ким Э. Л., Мишустина Я. К. Интеграция подсистем геоинформационного обеспечения управления кризисными ситуациями на муниципальном уровне // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : 6-я Междунар. конф. «Раннее предупреждение и управление в кризисных ситуациях в эпоху "Больших данных"» : сб. материалов (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. - С. 68-75.
© А. В. Дубровский, А. Е. Иванов, В. Н. Никитин, 2016
