Принцип построения и опыт практической реализации экологических информационных систем

Принцип построения и опыт практической реализации экологических информационных систем

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.

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.

Страницы: 1, 2, 3