НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ ГИС В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

1

• Авторы
• Файлы

Шарапов Р.В. Афанасьева О.В. Лакин Г.А. Статья в формате PDF 217 KB

Происходящее во всем мире широкомасштабное наращивание и разноплановое внедрение геоинформационных ресурсов в значительной степени связано с необходимостью совершенствования информационных систем, обеспечивающих принятие решений на государственном уровне. Такие системы призваны обеспечить межведомственное информационное взаимодействие и аналитическую поддержку принятия решений на основе современных методов прострaнcтвенного анализа, моделирования развития чрезвычайных ситуаций и прогнозирования их последствий.

Информационную структуру геоинформационной системы (ГИС) чрезвычайных ситуаций (ЧС) можно представить в виде трех блоков: сбора данных, аналитический, поддержки управленческих решений. Блок сбора данных отвечает за оперативное получение и систематизацию данных с целью их необходимой организации для последующего анализа.

Мировой опыт показал, что информационная структура должна опираться на распределенные источники информации. В противном случае обеспечить легитимность и актуальность данных для принятия решений будет крайне затруднительно. Учитывая это, в процессе создания ГИС ЧС необходимо обеспечивать как обмен электронными информационными ресурсами, так и общую информационную среду для взаимного общения государственных органов: защищенная телекоммуникационная сеть, электронная почта, электронный документооборот и т.д.

Каково же место геоинформационной составляющей в этом процессе? В первую очередь, это организация базовых электронных карт местности и цифровых моделей рельефа. Затем - создание тематических карт, хаpaктеризующих состояние окружающей среды; карт размещения сетей наблюдения за природными и техногенными явлениями; схем распределения сил и средств реагирования на ЧС с привязкой потенциально опасных объектов и ЧС, которые произошли. Эти операции наиболее эффективно выполняются с помощью геоинформационных технологий, хотя каждый элемент распределенной информационной базы системы не должен непременно создаваться на платформе ГИС.

Необходимым условием для создания блока сбора данных геоинформационной инфраструктуры является наличие хотя бы одного разработчика, интегрирующего прострaнcтвенную информацию распределенных источников на платформе ГИС. Остальные поставщики данных могут передавать информацию в доступном для них виде - таблицы, базы данных, цифровые карты и т.д., но в соответствии с общими требованиями разработчиков центральной ГИС к организации прострaнcтвенной информации.

Аналитический блок обеспечивает анализ исходных данных и получение качественно новой результирующей информации в форме, оптимальной для подготовки управленческих решений. Это предопределяет наличие в системе прогноза чрезвычайных ситуаций двух подблоков, которые могут быть прострaнcтвенно и организационно распределены между организациями, осуществляющими анализ и обработку данных:

- блок методик и алгоритмов обработки данных, связанных с нормативно-правовым и методическим обеспечением прогноза и ликвидации последствий ЧС;

- блок моделирующих систем, осуществляющих собственно обработку данных на основе специализированных программно-технических комплексов.

Для унифицированной обработки информации атрибутивных банков данных по прогнозу и ликвидации последствий ЧС необходима разработка специализированных региональных и национальной баз данных методик и алгоритмов, а также нормативно-правовой информации на основе применения телекоммуникационных технологий. Это особенно важно для региональных интегрированных систем межведомственного экологического мониторинга, в структуре которых ряд одинаковых показателей измеряется различными министерствами и организациями. Шаги в этом направлении уже предпринимаются, но еще больше предстоит сделать.

Выбор алгоритма прогнозирования прострaнcтвенного развития и оценки последствий ЧС в значительной мере определяется детальностью и полнотой информации об объекте исследований и его окружении.

Выбираемые методики и алгоритмы выполнения аналитических операций в системах данного типа должны не только обеспечивать решение поставленной задачи, но и удовлетворять жестким условиям правительственных систем, главное из которых - легитимность. Методики и алгоритмы обработки данных по прогнозу ЧС должны быть сертифицированы и утверждены уполномоченными органами. Однако нормативный дефицит в области геоинформатики существенно осложняет решение этой задачи.

Хаpaктерным следствием указанной ситуации является, например, примитивность алгоритма, принятого в ГИС ЧС для расчета зон поражения, связанных с выбросом загрязнителей в атмосферу. В настоящее время существуют достаточно точные модели процессов переноса загрязнителей в атмосфере, способные учесть изменение направления конвективного переноса с высотой, турбулентность приземного слоя атмосферы, возможность "залегания" выброса или выноса его на относительно безопасную высоту.

Базы данных методик и алгоритмов в области прогноза и реагирования на ЧС пока не получили широкого распространения. Подобная информация существует, как правило, в бумажном виде, в форме распорядительных документов (приказов, методических указаний, классификаторов и т.д.), утвержденных специально уполномоченными органами исполнительной власти.

Примером являются постоянно обновляемые гипертекстовые базы данных "Законодательство". Однако эти базы данных пока не включают методик обработки данных, их оценки и алгоритмов прострaнcтвенного анализа. Исключение составляют методические документы министерств и ведомств, прошедшие регистрацию в Минюсте и его региональных подразделениях. Кроме того, достаточно активно переводятся на электронные носители значительные объемы ГОСТов, СНИПов, технических условий и т.д.

Также достаточно важно сделать правильный выбор способа программной реализации алгоритма, особенно включающего в себя сложные математические операции.

В общем случае, по хаpaктеру взаимодействия с ГИС средства прострaнcтвенного анализа и моделирования можно разделить на две основных группы: собственные средства ГИС-платформ и внешние специализированные моделирующие блоки, тем или иным путем интегрированные с ГИС.

Примером специализированного средства первого типа является блок инструментов гидрологического анализа, входящий в состав модуля ArcGIS Spatial ***yst. Обычно системы такого типа применяют вcтроенные функции, реализующие алгоритмы расчета площади водосбора, выделения бассейнов разных порядков, формирования потоков, анализа уклонов и т.п. Хорошо зарекомендовали себя также средства прострaнcтвенного моделирования ГИС-платформ в области построения цифровых моделей рельефа, поверхностей загрязнения, оценки зон видимости, реализации концептуальных моделей оценки пригодности территории и т.д.

Тем не менее надо понимать, что за универсальность известных ГИС-платформ приходится расплачиваться существенным упрощением расчетных схем специализированных функций. Поэтому сравнивать возможности инструментария данного типа и специализированных моделирующих комплексов не следует. Нужно также учитывать, что основными преимуществами ГИС являются развитый графический интерфейс и возможности прострaнcтвенного анализа данных. Выполнению именно этих функций подчинена идеология систем данного типа и возможности поддерживаемых ими языков программирования.

Во многих случаях значительно более эффективным является путь интеграции ГИС со специализированными моделирующими комплексами, которые определяют вторую группу аналитических систем. Такое взаимодействие позволяет соединить надежность, алгоритмическую широту и оперативность расчетных блоков специализированных моделирующих комплексов с присущей ГИС эффективностью средств анализа и отображения прострaнcтвенной информации.

Роль ГИС при взаимодействии такого рода обычно сводится к подготовке и схематизации прострaнcтвенной информации, моделированию рельефа местности и необходимых нетопографических поверхностей, формированию файла обмена с внешним моделирующим комплексом, а также прострaнcтвенному анализу и отображению результатов моделирования.

Механизмы и методы автоматизированной поддержки управленческих решений пока являются наиболее слабым звеном в системах рассматриваемого типа. На этом этапе важную роль имеет выбор оптимального решения из нескольких конкурирующих вариантов, подготовленных и визуализированных в блоке обработки и анализа данных. Критерии оптимизации (приоритет тактического или стратегического аспектов, ориентация на максимальный экономический или социальный эффект, выбор наиболее адекватных поставленной цели результатов и т.д.) в настоящее время пpaктически не формализованы. Их выбор пока определен либо жизненным опытом лица, принимающего решение, либо корпоративными интересами.

Роль геоинформационной составляющей, достигнув максимума в аналитическом блоке, на данном уровне снижается. Это не удивительно, поскольку чиновник, принимающий решение на данном уровне, не имеет возможности осваивать все технологии, с помощью которых сегодня готовится информация о ситуации. Он и не должен этого делать. Его основной инструмент - документ, следовательно и информация должна подаваться в виде документа. Поэтому речь должна идти скорее не о внедрении ГИС в верхний эшелон системы принятия решений, а об адаптации системы электронного документооборота к полноценному использованию информации, полученной в результате ГИС анализа.

В то же время, на этом этапе возрастает роль наглядного отображения всей доступной прострaнcтвенной информации об исследуемой чрезвычайной ситуации. Именно логика визуального восприятия часто помогает воссоздать целостную картину явления. Способы отображения могут использоваться самые разные - от карт, схем и иллюстраций до технологий "виртуальной реальности". Пример эффективности применения ГИС на этапе принятия решений показан на рис. 1, где приведена визуальная оценка прогнозируемой зоны затопления 1% обеспеченности в пойме р. Боржава (Закарпатье, Украина).

Риссунок 1. Прогнозная зона затопления 1%обеспеченности в пойме р. Боржава

---