Принцип построения и опыт практической реализации экологических информационных систем.
ВВЕДЕНИЕ
Проблема охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов рассматривается во всем мире как одна из важнейших. Научные и практические разработки по этой глобальной проблеме в виду ее комплексности и междисциплинарного характера требуют привлечения огромного числа различных данных, передового отечественного и зарубежного опыта, широкого международного сотрудничества, использования мировых информационных ресурсов.
В настоящее время как в нашей стране так и за рубежом широко развертываются работы по комплексному изучению процессов, происходящих в биосфере, в том числе и под влиянием антропогенных факторов. Исследования по охране окружающей среды ведутся практически во всех областях науки и техники. Их результаты публикуются в тысячах разных изданий, многие из которых труднодоступны, или накапливаются в фондах различных учреждений. В мире выходит свыше 10 тысяч различных периодических изданий, отражающих экологическую тематику. Число организаций занимающихся этими проблемами также велико. Здесь достаточно упомянуть формируемые в последнее время программу «экологической безопасности России» и Международную геосферно-биосферную программу. Однако практическое использование результатов этих исследований для решения экологических проблем сдерживается недостаточным развитием теории и практики построения экологических информационных систем, представляющих собой один из новых видов автоматизированных информационных систем(АИС) и предназначенных для сбора и анализа разнородной информации о состоянии биосистемы для задач рационального природопользования. Понятие АИС используется обычно как обобщающее для всех систем, выполняющих функции сбора, обработки и выдачи информации в автоматизированном режиме [8]. Говоря о функции сбора информации надо упомянуть о экологическом мониторинге, который играет большую роль в сборе информации. Мониторинг представляет собой постоянное наблюдение за действиями и событиями в определенных местах в рамках конкретного временного интервала. Мониторинг можно определить как «процесс постоянно повторяющихся замеров одного или более элементов или характеристик окружающей среды». Замеры производятся с точно определенными целями и в точно определенные моменты времени с использованием сравнимых и воспроизводимых приемов, которые характеризуют элементы окружающей среды или индикаторы. И для решения таких многоцелевых экологических задач и нужны экологические информационные системы, которые могут быть как глобального, так и регионального масштаба.
Одна из самых развитых информационных систем мир - ИНФОТЕРРА, создана на основе решений Стокгольмской конференции ООН по окружающей человека среде 1972 г. В настоящее время ИНФОТЕРРА -одна из самых широко известных глобальных информационных систем. Ее тематика охватывает все аспекты охраны окружающей среды [8].
Автоматизированные системы, предназначенные для интеграции разнородной информации, называются информационно-моделирующими системами. Они представляют собой информационное «ядро» географических информационных систем, создаются в идеологии, объединяющей концепции банков данных и знаний (экспертных систем) и систем моделирования. Благодаря этому ИМС не только сохраняет преимущества объединяемых видов систем, но и приобретает новые качества, связанные с возможностью интегрирования разнородной информации, накапливаемой в моделях и базах знаний. ИМС рассматриваются как перспективный инструмент для решения региональных экологических проблем и повышения качества окружающей среды.
1. ПОТРЕБНОСТЬ, КАК ФАКТОР ПОЯВЛЕНИЯ НОВЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Современный уровень сложности задач, решаемых с помощью информационных систем, постоянно растет. Именно поэтому с позиций даже самого сдержанного оптимизма вполне логично ожидать дальнейшую оптимизацию уже существующих информационных систем и создание новых, многоцелевых систем глобального масштаба, функционально обеспечивающих решение вопросов от банального справочного общения с компьютером до автоматизированного сбора и интерпретации информации, управления, проектирования, моделирования и прогнозирования различных процессов.
К настоящему времени практикой накоплен обширный опыт построения многоуровневых информационных систем, решающих те или иные узко специфичные или, . напротив, многоцелевые задачи. Часть из них хорошо исследована теоретически, другая часть стой или иной долей достижимого эффекта осуществлена на практике. В области экологии попытки создания многоцелевой информационной системы и перехода от идей к их практическому воплощению не реализованы. И по сути даже сама мысль о подобной разработке, за отсутствием приемлемых концепций и теоретических выкладок, в известной мере было и остается фантомом. В числе объективных причин, определивших ситуацию, была отсутствие до последнего времени основного потребителя - государственной структуры, контролирующей экологическую ситуацию, координирующей разрозненные действия различных природоохранительных органов, определяющей и лимитирующей те или иные виды природопользования. С момента создания Минприроды РФ и начала деятельности его территориальных органов ситуация изменилась. Сформировавшаяся специфика задач, решаемых региональными комитетами охраны природы, вынуждает последние к систематической интерпретации лавинообразно нарастающей информации. При этом становится все более ясным, что локальное использование мощных средств вычислительной техники для оптимизации отдельных процессов (в основном расчетных) не приносит желаемого эффекта и что нужна целостная взаимосвязанная и взаимозависимая информационная система, осуществляющая поддержку
деятельности подразделений комитетов на всех уровнях и по всем проблемным вопросам.
Основываясь на этой реальной необходимости. Кировским областным комитетом охраны природы, на который возложены координирующие функции всех специально уполномоченных органов в области охраны окружающей природной среды, предпринята попытка создания экологической информационной системы, комплексно характеризующей аспекты природопользования и состояния окружающей природной среды региона [14].
Последовательно излагая результаты предпринятой работы, остановимся на постановке основных задач, рассмотрим способы их решения, процесс построения алгоритма и его перевода в машинную программу.
2. ЗАДАЧИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Еще на этапе пред проектных исследований самой возможности создания региональной информационной системы были определены концептуальные положения, конкретизированы ее основные задачи : [15]
• централизованное объединение информации, комплексно характеризующей состояние и использование природных ресурсов региона;
• максимальное информационное обеспечивание природоохранных служб региона в выполнении функций общего экологического контроля за состоянием окружающей природной среды;
• оперативное использование информации для оценки
экологической ситуации и принятия управленческих решений;
• обеспечение органов государственного управления, научных, проектных и общественных организаций, населения необходимой достоверной информацией о состоянии природной среды;
• развитие и совершенствование системы обмена научно-технической информацией, внедрение технических и организационно-экономических решений в области охраны окружающей природной среды;
• обеспечение исходными данными ряда прикладных задач по экономике природопользования, нормированию вредных воздействий на окружающую среду.
По всем указанным общим и более частным вопросам информационная система осуществляет: упорядоченный сбор и хранение информации по единой методике с использованием современных информационных технологий; быстрый доступ к полной экологической информации для всех уровней управления охраной природы в области, а также для других организаций и т.д. С учетом поставленных целей и перечня решаемых задач она получила условное наименование - единая региональная информационная система природопользования (ЕРИСП)[15].
3. СТРУКТУРА ЕРИСП
Специфика работы комитета и перспективные задачи на ближайшее будущее предопределяют конфигурацию ЕРИСП, в которую входят самостоятельные и взаимосвязанные подсистемы: «Административно -управленческой», представленная аппаратом Облкомприроды;
«Райгоркоми - теты», включающая периферийные структурные подразделения комитета; «Справочная информационная система» (СИС);
«Банки данных природоохранных и природоресурсных организаций и служб»; «Экологическая паспортизация»; «Экологический мониторинг», а также самостоятельные блоки -программные комплексы государственной экологической экспертизы, инспекции аналитического контроля, инспекции экологического контроля, и регионального информационного аналитического центра (РИАЦ) Облкомприроды [13].
Такая структура позволяет осуществлять оперативный контроль за состоянием, использованием и охраной земель, недр, подземных и поверхностных вод, атмосферы, растительного и животного мира, а также а источниками, объектами загрязнений, за использованием, хранением и захоронением отходов, а кроме того, предоставляет возможность прогнозирования экологической обстановки, нормирования потребления природных ресурсов и объемов выбросов загрязнений, выявления зон экологического бедствия и чрезвычайных экологических ситуаций, сертификации охраняемых территорий и объектов региона и т. д. Естественно, что при таком объеме разнородной информации основу информационного обеспечения ЕРИСП могут составлять существующие и перспективные ведомственные системы наблюдения и контроля за состоянием природной среды, официальные формы отчетности по охране окружающей среды (ООС), кадастры природных ресурсов. По отношению к ним ЕРИСП является интегрирующей системой межмашинного обмена информацией в электронной форме.