Кузнецов О.Л., Никитин А.А., Черемисина Е.Н. Геоинформатика и геоинформационные системы

Подождите немного. Документ загружается.

ГЛАВА XI. ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ В

НЕДРО- И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИИ

Основой обеспечения экономической безопасности России является

планомерное развитие и воспроизводство минерально-сырьевой базы, а

также регулирование природопользования. Создание надежной минерально-

сырьевой базы (МСБ) для текущих и перспективных потребностей экономи-

ки реализуется с учетом экологических, социальных и демографических

особенностей отдельных регионов и страны в целом для обеспечения их ус-

тойчивого развития.

Решение различных задач недро- и природопользования базируется

на обширной геоинформации по минеральным природным ресурсам, техно-

генным, экономическим и социальным факторам. Такое решение возможно

лишь на основе комплексного анализа взаимоувязанной разнотипной и мно-

гоуровневой информации. При этом эффективная информационная под-

держка экономически и экологически обоснованных решений по управле-

нию ресурсами для устойчивого развития регионов и страны обеспечивается

путем создания соответствующих информационно-аналитических систем.

11.1 Цели, задачи, принципы построения и функции

информационно-аналитических систем

Целевым назначением информационно-аналитических систем

(ИАС) в области управления недро- и природопользовании является инфор-

мационная поддержка принятия решений в основных сферах управленче-

ской деятельности. В социально-экономическом аспекте устойчивого разви-

тия назначение ИАС состоит в анализе состояния и оценке перспектив раз-

вития минерально-сырьевой базы регионов и страны с учетом состояния

природной среды и природопользования, потребностей в минеральном сы-

рье, социальных и экологических нормативов жизни населения.

В экологическом аспекте – это научно-методическое обоснование

сбалансированного развития регионов и страны на основе комплексного

анализа и прогноза изменения состояния окружающей среды под воздейст-

вием природных и техногенных факторов.

Задачи ИАС в области управления и мониторинга недро- и природо-

пользованием приведены на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Задачи ИАС в области мониторинга и управления

недропользованием.

Создание ИАС для управления недро- и природопользованием требу-

ет формирования и ведения информационных ресурсов конкретной терри-

тории (региона), в которых интегрируется разнотипная и многоуровневая

информация. описывающая модель развития региона комплексом факторов,

отражающих состояние минеральных и природных ресурсов, природные ус-

ловия, уровень социально-экономического обеспечения , экологические

риски и проблемы региона.

На основе анализа инфраструктуры, наличия месторождений полез-

ных ископаемых выделяются основные задачи развития и освоения МСБ.

Природные условия и данные мониторинга состояния недр позволя-

ют оценить современную обстановку окружающей среды, выделить терри-

тории с критическим и катастрофическим состоянием для их восстановле-

ния и реабилитации, проанализировать уникальные и особо ценные природ-

ные ресурсы и объекты. Это в свою очередь, позволяет выделить круг соци-

ально-экономических и экологических проблем региона и наметить перво-

очередные задачи для его развития и обеспечения рационального природо-

пользования и устойчивого развития. С использованием ИАС формируются

несколько альтернативных вариантов развития МСБ, анализируются наибо-

лее социально-экономические выгодные варианты с привлечением данных

по оценке воздействий на окружающую среду, обеспечивающие наименее

вредное воздействие на окружающую среду и здоровье населения.

При этом решаются задачи оценки экологических и экономических

рисков, выбора и оценки технологий разработки и природоохранных меро-

приятий, направленных на улучшение социально-экономических показате-

лей региона.

Все сказанное выше относится и для создания единой ИАС России в

целом, названной в Министерстве природных ресурсов Единой информа-

ционно-аналитической системой природопользования и охраны окру-

жающей среды (ЕИСП).

Основные принципы, заложенные при создании ИАС, можно сфор-

мулировать следующим образом [23]:

– интеграция информационных ресурсов путем оптимизации структу-

ры данных, предусматривающей целостность, непротиворечивость,

полноту и минимальную избыточность исходных данных, коррект-

ность операций их редактирования;

– открытость архитектуры системы, обеспечивающей обновление ин-

формации и запросы по требованию пользователей системы;

– методологическое единство предметной области, сводящееся к раз-

работке подсистем путем единого подхода с точки зрения информа-

ционного обеспечения;

– комплексное проектирование системы, включающее само проектиро-

вание, реализацию, внедрение в эксплуатацию;

– унификация используемой нормативной базы, т.е. имеющихся клас-

сификаторов, кодификаторов, словарей, картографических основ;

– реализация системы на базе применения достижений новых инфор-

мационных технологий: средства проектирования БД, организации и

управления базами данных – СУБД, геоинформационных систем –

ГИС, системы поддержки принятия решений – СППР;

– максимальное использование имеющегося научного, информацион-

ного, технического, программно-технологического и кадрового по-

тенциала.

Информационно-аналитическая система разрабатывается в виде гео-

информационной аналитической системы, т.е. сложного комплекса, вклю-

чающего средства эффективной манипуляции реляционными базами данных

и пространственной информацией.

Создание ИАС предполагает увязку баз данных и обеспечение под-

держки их эксплуатации в среде ГИС, позволяющей манипулирование раз-

номасштабной картографической информацией, создавать сложные карто-

графические проекты, интегрировать различные программные комплексы

специализированной обработки геолого-экономической информации, осу-

ществлять оформление и вывод электронных карт и статистической отчет-

ности, включая информацию по результатам запросов к базам данных,

оформленную в виде деловой графики.

Основными функциями ИАС являются [23]:

– задание модельных представлений о составе, структуре и значимости

факторов и их комплекса, описывающих исследуемые объекты и

процессы;

– согласование данных с модельными представлениями и базовой нор-

мативной информации, включая картографическую, геологическую,

экологическую и т.д.;

– автоматизация процессов ввода, проверки качества, согласования,

хранения и накопления, анализа и отображения информации от раз-

личных источников;

– преобразование, статистическая и аналитическая обработка инфор-

мации для решения задач комплексной оценки и прогноза выбора оп-

тимальных вариантов управленческих решений;

– автоматизированное формирование регламентированной отчетности

и предоставление доступа к данным путем специализированных

средств формирования нерегламентируемой отчетности в среде

СУБД и ГИС;

– предоставление регламентируемого доступа к информации пользова-

телям системы.

Технологическая реализация указанных функций ИАС в слабофор-

мализованных областях знаний, в частности в области геологически и эко-

логически обоснованного природопользования обеспечивается за счет:

– разработки инструментальных средств, включающих геоинформаци-

онные системы и ИНТЕРНЕТ, средства организации и управления

базами данных, многофункциональный анализ пространственно-

статистического распределения объектов и аппарата моделирования

систем поддержки решений;

– согласованного ведения информационных ресурсов территории, в

которых интегрируется информация из баз данных территориальных

реестров кадастров, справочно-статистической отчетности и класси-

фикаторов;

– использования интегрированных распределенных БД, что определя-

ется разноуровровневостью управленческих структур и различной

степенью агрегации данных. Разделение структуры БД на её логиче-

скую и физическую модели позволяет использовать любую специа-

лизированную БД, обеспечивая её мобильность и переносимость;

– формирования и формализация моделей решаемых задач для слабо

формализованных баз знаний при комплексной оценке и планирова-

нии рационального природопользования. С этой целью требуется со-

четание экспертных и геоинформационных систем;

– включения в ИАС блока оптимизации управленческих решений на

основе систем поддержки принятия решений (СППР), обеспечиваю-

щих удобный пользовательский интерфейс, ориентированный на

создание комплексной модели задачи путем построения иерархии

природных, техногенных, социально-экономических и других факто-

ров, определяющих развитие разноранговых природно-

территориальных комплексов, а также задания весовых коэффициен-

тов и градаций целевых функций;

– автоматического анализа экспертных оценок на этапе принятия

управленческих решений при выборе из нескольких альтернативных

вариантов на выходе ИАС.

11.2. Программно-инструментальные средства

информационно-аналитических систем

При разработке информационно-аналитических систем (ИАС) про-

граммные средства должны обеспечивать возможность изменения интер-

фейсов, гибкость при формировании запросов и отчетов, а технологические

средства (настраиваемые шаблоны для анализа и отображения результатов в

виде графиков), простоту и эффективность создания отчетов.

Во ВНИИГеосистем создана и активно развивается единая среда раз-

работки информационно-аналитических систем и систем поддержки приня-

тия решений «ИАС Конструктор», реализующая разработанные новые ме-

тодико-технологические подходы к построению ИАС [6].

Ядро ИАС Конструктора представляет собой визуальную среду, не

требующую программирования, которая позволяет пользователю строить

клиентское место ИАС и настройки специальных компонентов – элементов

ИАС (рис. 11.2).

Данные элементы реализуют технологическую основу для решения

различных задач работы с информацией, включая:

– работу с детализированными данными;

– решение информационно-поисковых задач;

– решение вычислительно-аналитических задач;

– генерацию и печать отчетности;

– работу с неструктурированными данными (файлами электронных до-

кументов, рисунками и т.п.).

Кроме того, в данной среде реализованы механизмы расширения

функциональных возможностей посредством включения в структуру созда-

ваемой ИАС внешних программных продуктов. При этом могут использо-

ваться как любые готовые комплексы (ГИС, СППР и т.п.), так и разработан-

ные в любых средах программирования дополнительные программные мо-

дули.

Для того, чтобы база данных ИАС могла обладать сложной структу-

рой с поддержкой архитектуры «клиент-сервер», в качестве СУБД среда

ИАС Конструктор может использовать любую из современных промышлен-

ных СУБД, соответствующих общепринятому стандарту SQL 92 (SQL –

Structured Query Language – язык структурированных запросов, язык досту-

па к базам данных, одно из наиболее распространенных средств разработки

реляционных БД и обслуживания систем «клиент-сервер», является нацио-

нальным стандартом США). В настоящее время преимущественно исполь-

зуется MS SQL Server 2000. В базе данных хранятся основные предметные

данные (соответствующие решаемым ИАС задачам), а также специализиро-

ванные данные ИАС Конструктора – метаданные (описание данных, ис-

пользуемое системой) и описания элементов ИАС в специальном формате

(рис. 11.3).

Рис.11.2. Обобщенная схема использования ИАС Конструктора.

Собственно ядро ИАС Конструктора, располагающееся на клиент-

ском компьютере, содержит модули, отвечающие на настройку параметров

ИАС (настройку на БД, многопользовательский доступ), редакторы и ин-

терпретаторы элементов.

При помощи полностью визуальных редакторов и мастеров, пользо-

ватель может сформировать готовый программный элемент ИАС (IAS), ко-

торый интерпретируется во внутренний формат описаний, и загружается в

базу данных. Когда пользователь работает с созданными элементами, моду-

ли-интерпретаторы, на основании хранящихся в БД специализированных

данных формируют элементы ИАС уже как часть конкретной программной

реализации.

Элементы ИАС могут группироваться по смысловой и функциональ-

ной нагрузке внутри системы в иерархическом виде, по аналогии с деревом

каталогов и файлов, и постоянно доступны в служебном окне ИАС Конст-

руктора – обозревателе (рис. 11.4).

Таким образом, основной особенностью технологии построения ИАС

является то, что база данных, помимо хранилища информационных и опера-

тивных данных является также хранилищем клиентского функционала ИАС