Принцип построения и опыт практической реализации экологических информационных систем - Экология - Скачать бесплатно
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.
Материалы, содержащиеся в
|
