Реферат: Принцип построения и опыт практической реализации экологических информационных систем
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.
3.1. ДОКУМЕНТАЦИЯ, КАК ОСНОВА ЕРИСП
При этом информация ЕРИСП дополняется следующими видами и формами документации: государственная статистическая отчетность, оперативная и первичная отчетность предприятий, проекты предельно допустимых выбросов и сбросов, разработанные на предприятиях, материалы местных органов управления об образовании и использовании экологических фондов и страховых фондов охраны природы, о выдаче разрешений на природопользование и др.
Исходя из . того, мы полагаем, что ЕРИСП следует считать совокупностью интегрированных подсистемных образований, объединенных техническими программными средствами, общей целью, назначением, перечнем решаемых задач и определяющих поступление, хранение и интерпретацию информации.
3.2. ПОДСИСТЕМА БАНКОВ ДАННЫХ
Основой и одним из составных звеньев ЕРИСП является подсистема банков данных региональных природоохранных и природоресурсных ведомств и служб. В их число, помимо Облкомприроды, вошли: Центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, комитеты по земельным ресурсам и землеустройству, по геологии и использованию недр, водному хозяйству, по экономике и прогнозированию развития территории области. Департамент сельского хозяйства. Областной центр Госсанэпиднадзора, Станция защиты растений, Проектно-изыскательный центр агрохимслужбы. Инспекция рыбоохраны.
В системе ЕРИСП банки данных вышеперечисленных ведомств и служб, являющихся главными источниками информации объединенных банков данных социально-гигиенического мониторинга, кадастров природных ресурсов и т. д., технически связаны с центральным банком данных РИАЦ Облкомприроды модемной связью, которая обеспечивает бесперебойное функционирование сети, систематическое поступление, обновление и архивирование внутри системы поступающих данных. Централизация и концентрирование информации ведомств и служб основывается на принципах добровольного обмена и частичного объединения информационных материалов, что оговорено в специально разработанном документе - «Положение о единой региональной информационной системе природопользования (ЕРИСП) Кировской области». Практическая реализация этого принципа позволяет исключить возможности многократного дублирования ведомственной информации, циркулирующей по сетям ЕРИСП, свести ее погрешности и неточности к минимальному значению, обеспечить методологическое единство и репрезентативность используемой информации. В результате этого информация, получаемая на всех иерархических уровнях ЕРИСП, является приоритетной по отношению к информации из других источников при подготовке и принятии решений в области охраны окружающей природной среды и экологической безопасности для всех органов государственного управления, а также при определении административно-правовых отношений между юридическими и физическими лицами, осуществляемых органами представительной, исполнительной и судебной власти па территории области.
3.3. ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПАСПОРТИЗАЦИИ
В подсистемном блоке экопаспортизации в рамках ЕРИСП обобщаются данные предприятия по всем видам природопользования, в том числе:
сведения об оснащенности, техническом состоянии очистного оборудования предприятия; данных по выбросам, сбросам и размещению отходов по региону, о наличии разрешений о природопользовании; по автоматизированному составлению отчетов предприятий по охране природы; по обмену информации по вопросам природопользования на машинных носителях; внедрению компьютерных программ на предприятиях для обобщения данных, по автоматизации работ службы охраны природы [5].
Основная цель и назначение экопаспорта - создание информационной базы данных рационального природопользования, сети регулярной отчетной информации, формирование и упорядочение первичных экологических данных предприятий, получение информации для определения экономичности используемых технологий с целью дальнейшей сертификации, обязательного экострахования, регулирования налогооблажения и т. д. Схематически подсистемный блок экопаспортизации организован четырьмя иерархическими уровнями, связанными потоками информации: банк первичных экологических данных предприятий (экопаспорт природопользователей); банк городов, административных районов, промзон (экопаспорт производственных и административно-производственных конгломератов) и банк первичных экологических данных областей (экопаспорт области). Промежуточную и связующую роль выполняет банк первичных экологических данных паспортизации (сертификации) природопользования Облкомприроды.
Экопаспорт как таковой построен на принципах, включая единый системный подход к проблеме охраны окружающей среды. Он является первичной базой данных по воздуху, воде, почве, отходам и т. д. и обязателен для всех природопользователей.
В форму экопаспорта как нормативно-технического документа заложены технологические планировки природопользователя, операционные карты, технологические инструкции, ГОСТы, ТУ на основные и вспомогательные материалы. При заполнении форм составляются балансовые схемы материальных потоков, рассчитываются расходы энерго- и материальных ресурсов на единицу выпускаемой продукции, эффективность производства [16].
Индивидуальный экопаспорт природопользователя реализован по блочному принципу - обобщенные сведения, база данных по воде, воздуху, отходам, по состоянию окружающей среды. При этом стратегия экопаспорта рассчитана на любого природопользователя, независимо от формы собственности, любую специфику производства -химическую, сельскохозяйственную, оборонную, лесоперерабатывающую и др. Использованные принципы объектно-ориентированного программирования позволили состыковать базы данных ресурсных природопользователей, периодически их обновлять, выявлять «узкие места», грязные производства, вводить экономические методы управления, связывать кадастры природных ресурсов с влиянием технологии переработки конкретного материала у природопользователя, создавать банк данных по природоохранным и ресурсосберегающим технологиям. Заполненный экопаспорт дает возможность разработать формы госотчетности для любого уровня управления, а также тома ПДВ, ПДС предприятия, города, территории, иметь информацию по полигонам, отходам производства и динамики их влияния на окружающую среду. Кроме того, предлагаемая схема построения экологического паспорта позволяет прогнозировать создание аварийных ситуаций, рассчитывать зоны поражения.
3.4. МЕСТО СИСД В ЕРИСП
В общей схеме ЕРИСП нетрадиционное место занимает справочная информационная система данных (СИСД). В ней отсутствуют стереотипные данные по всевозможным нормативам, ГОСТам, правовым актам и т. д. и осуществляется обобщение, экспертная оценка, систематизация и доведение до потребителя справочно-информационных материалов по:
• инновационным технологиям, процессам, направленным на совершенствование природопользования и производственных процессов;
• разработчикам современного оборудования и технологий, рекомендаций по рациональному использованию различных видов природных ресурсов;
• ведущим специалистам региона и страны, занимающимся разработкой проблем природоохранного значения;
• организациям, основными направлениями деятельности которых являются вопросы природопользования; промышленной экологии, их экономические и юридические ; аспекты.
Справочная информационная система данных формируется на добровольных началах - организациями-учредителями. В качестве первичных материалов используются: информационные и рекламные письма организаций и авторов-разработчиков; информационные сообщения министерств и ведомств, носящие рекомендательный и обязательный характер в части внедрения описываемых процессов, приборов и оборудования; информационные карточки об инновациях, методиках, технологиях и т. п., заполненные на основе материалов конференций, совещаний и других научно-практических форумов; информационные сведения, поступившие по ведомственным системам телекоммуникационных и модемных сетей, разрешение на использование которых для формирования баз и банков данных имеется. Первичные информационные материалы проходят экспертную технологическую экспертизу, после чего интерпретируются в уникальные информационные карты, обеспечивающие жестко заданный сценарий ввода данных в компьютер, и далее непосредственно заносятся в соответствующие базы данных. Поддержание баз данных в актуальном состоянии осуществляет региональный информационно-аналитический центр Облкомприроды.
Материалы, содержащиеся в справочной информационной системе, предоставляются пользователям:(17.).
• в виде распечатки на ПУ ЭВМ тематической подборки информации на дискете, представляемой заказчиком;
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--