49578 (Геоинформационные технологии. Автоматизированные системы сбора и хранения и анализа информации. Основы автоматизированных систем проектно-изыскательских работ в природообустройстве), страница 7

Структура системы экомониторинга Москвы включает два уровня.

Нижний уровень системы включает:

федеральные, городские и ведомственные подсистемы специализированных мониторингов (мониторинг атмосферы, поверхностных вод, здоровья населения, радиологический мониторинг, мониторинг санитар ной очистки территории города, мониторинг недр и подземных вод, почв, зеленых насаждений, акустический мониторинг, градостроительный мо ниторинг);

территориальные центры сбора и обработки данных, созданные на базе территориальных отделений Москомприроды.

Эти подсистемы обеспечивают сбор полной и по возможности качественной информации о состоянии окружающей среды на всей территории города. В локальных центрах проводятся также анализ информации и ее отбор для передачи на верхний уровень.

Территориальные центры обеспечивают сбор информации по источникам антропогенного загрязнения на территории административных округов и используют данные территориальных подразделений федеральных служб и городских хозяйственных организаций.

Верхний уровень системы экомониторинга составляет информационно-аналитический центр. В задачи верхнего уровня системы входят:

оперативная оценка экологической ситуации в городе;

расчет интегральных оценок экологической ситуации;

прогноз развития, экологической обстановки;

подготовка проектов управляющих воздействий и оценка последствий принимаемых решений.

Очевидно, что информационная система экомониторинга Москвы имеет ярко выраженный распределенный характер. Поэтому она строится на основе распределенной информационной сети.

Для эффективного использования накапливаемых данных необходимы комплексная обработка и совершенные методы моделирования и представления данных.

Геоинформационные системы являются оптимальным средством для представления и анализа пространственно-распределенных экологических данных.

Подсистема специализированных мониторингов охватывает ряд организаций (Москомзем, НПО "Радон", НИиПИ Генплана), имеющих инструментальные пакеты ГИС. Другие организации (Мослесопарк, МГЦСЭН) подобного программного обеспечения не имеют. Интеграция данных в единую систему происходит двумя путями:

на основе конвертирования форматов данных в единый для всей системы формат;

на основе выбора единого программного обеспечения ГИС.

Программный комплекс, разрабатываемый АО "Прима", обеспечивая решение задач территориальных отделений Москомприроды или комитетов по охране природы крупных и средних городов, выполняет следующие функции:

формирование и ведение баз экологической информации по территориям, предприятиям, средам (воздух, вода, почва);

ведение базы данных нормативно-законодательных документов в области экологии;

ведение базы данных нормативов содержания загрязняющих веществ в воздухе, воде, почве и продуктах питания;

ведение базы данных приборов экологического контроля.

Кроме ведения баз данных предусмотрены работы по моделированию и получению тематических карт. В частности, в системе производятся следующие виды расчетов: расчет платежей за использование природных ресурсов и расчет полей концентрации загрязняющих веществ в атмосфере, воде и почве.

Система экологического мониторинга предусматривает обмен данными между его участниками. Поэтому одним из главных требований, предъявляемых к программному обеспечению всех подсистем, является возможность конвертирования файлов данных в стандартные форматы (dbf для файлов баз данных и DXF для графических файлов).

При создании системы экомониторинга Москвы использовалась единая система координат для всех подразделений экомониторинга. Все геоинформационные (включая экологические) данные должны иметь единую координатную привязку, и тогда при обмене информацией в цифровом виде не возникает никаких проблем.

Масштабы карт, на которых работают разные подсистемы экомониторинга, могут быть различными: от 1: 2 000 для территориальных отделений Москомприроды до 1: 38 000 для верхнего уровня системы.

В организации экомониторинга Москвы геоинформационные технологии составляют основу, поскольку они обеспечивают решение задач экологического мониторинга Москвы.

Сложившаяся около двадцати лет назад система нормирования выбросов загрязняющих веществ в атмосферу сегодня определяет основные принципы управления качеством атмосферного воздуха. В 1980-е годы вместе с бурным развитием вычислительных средств значительно выросли объемы работ по установлению нормативов ПДВ, и появилась необходимость в использовании специализированных программных средств.

Наиболее трудоемкой частью работы по выпуску проекта нормативов ПДВ является проведение расчетов величин приземных концентраций вредных веществ согласно "Методике расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий" (ОНД-86). Поэтому в первую очередь появился спрос на программы, реализующие алгоритм названной методики - унифицированные программы расчета загрязнения атмосферы (УПРЗА). Разработка первых таких программ велась централизованно и не имела коммерческого характера. Наиболее известной УПРЗА того времени являлась программа "Эфир " для машин класса ЕС.

Естественно, при использовании больших машин практически не шло речи о более или менее полной автоматизации деятельности сотрудников служб охраны природы предприятий. Работа с такой машиной требовала определенной специализации, соответственно, и существовавшие программы были рассчитаны в основном на операторов ЭВМ или инженеров-программистов. Работа по подготовке исходных данных для машины инженерами-экологами сводилась к заполнению соответствующих бумажных форм, передававшихся оператору, который и осуществлял занесение данных в программу, проведение расчетов и получение распечаток с результатами.

Некоторые разработчики пошли дальше и автоматизировали процесс выпуска таблиц проекта нормативов ПДВ и некоторых других документов. Появились программные комплексы для больших машин, в которых главная программа (УПРЗА) дополнялась несколькими вспомогательными.

Такой способ работы лишал разработчиков томов ПДВ определенной оперативности. При необходимости многократного изменения исходных данных в целях получения приемлемых величин приземных концентраций требовались немалые затраты времени.

В начале 1990-х годов возникла совсем другая ситуация. Во-первых, началось бурное развитие персональной техники, сопровождавшееся массовым списанием больших машин. Во-вторых, разработка программных средств стала преследовать коммерческие цели. Возникли условия для возникновения рынка программных средств, в том числе и в области охраны атмосферного воздуха. Этот рынок тогда же, в начале 1990-х годов, и возник, на нем появились несколько фирм, производящих программные средства по охране атмосферного воздуха.

Персональные компьютеры стали устанавливаться непосредственно в подразделениях, занимавшихся охраной атмосферного воздуха. Начал изменяться и процесс работы с вычислительной техникой - на сотрудников вычислительных центров предприятий стало возлагаться в основном лишь техническое сопровождение персональных компьютеров и поддержание работоспособности программ, а работу с программными средствами осуществляли сами сотрудники природоохранных служб. Это создало предпосылки для быстрого роста автоматизации работы этих служб, но сам процесс такого перехода был достаточно болезненным. Поэтому первое время за персональным компьютером во многих организациях по-прежнему сидел оператор, а разработчики программных средств снабжали их бумажными формами для диалога "эколог - оператор".

Однако идеология самих программных средств изменилась. Производители программ могли использовать недоступные ранее возможности персональных компьютеров. Программы выпускались с " пользовательским " интерфейсом, интуитивно понятным даже не специалистам по работе с ЭВМ. Установка программ на компьютер и их настройка тоже были доступны не только специалистам. Обработка ошибок производилась на понятном пользователю языке, защита от некорректных действий пользователя стала достаточно совершенной. И все же барьер, в основном психологический, боязнь самостоятельной работы на новой технике были преодолены не сразу.

Первыми программными средствами по атмосферному воздуху для персональных компьютеров стали несколько УПРЗА и так называемые справочные программы - базы данных по веществам, размерам платежей за выброс и т.п. Выпуск новой УПРЗА на рынок был возможен только после прохождения тестирования и согласования программы Главной геофизической обсерваторией им. А.И. Воейкова. В связи с совершенствованием УПРЗА они проходили регулярное пересогласование (этот порядок действует и сейчас). Поэтому в течение последних лет пользователям предлагались не более пяти таких программ, и состав фирм-разработчиков практически не менялся.

Следующей очевидной задачей стала разработка программных средств, формирующих и выпускающих таблицы тома ПДВ. Выпуском таких программ закончился "перенос" программных средств, написанных для больших машин, на персональный компьютер. Как было сказано, этот "перенос" в большинстве случаев сопровождался сменой идеологии самих программных средств. В дальнейшем производители, которые пытались перенести программы с большой машины на персональный компьютер, не меняя идеологию, оказались практически не у дел, хотя в то время желание сохранить своих старых пользователей с их привычками казалось естественным.

В дальнейшем благодаря контакту разработчиков и пользователей начали появляться новые классы задач, реализуемых программными средствами. Это в первую очередь относится к программам, реализующим отраслевые методики по расчету величин выбросов вредных веществ для различных производств. Создание таких программных средств уже не диктовалось практической невозможностью проведения расчетов без использования компьютера (как это было при создании УПРЗА), а было обусловлено необходимостью более полно автоматизировать все стадии процесса работы специалиста природоохранной службы предприятия. Таким образом стали формироваться системы, называемые " рабочее место эколога ", центральное место в которых занимает УПРЗА.

Такие системы отличаются модульным принципом. Каждое программное средство, входящее в систему, является самостоятельным, не требующим для своей работы других компонентов системы. С другой стороны, производится обмен данными между программами, например, упомянутые программы, реализующие методики по расчету выбросов, передают результаты расчетов УПРЗА для дальнейшего использования в расчетах рассеивания вредных веществ. Такой подход удобен для пользователя, который может приобрести для своей работы, например, УПРЗА и к ней выборочно несколько программ, реализующих различные методики по расчету выбросов, программу-справочник по веществам, программу выпуска таблиц тома ПДВ и т.д. Требования по согласованию УПРЗА (даже если это лишь расчетный модуль без специального интерфейса) заставили разработчиков использовать в своих системах только согласованные УПРЗА. Нередко разработчики программных средств предлагают пользователю на выбор две-три УПРЗА разных производителей и к ним различные вспомогательные программы собственного производства.

Фирм, производящих программное обеспечение воздухоохранной деятельности, в Российской Федерации немного, и между ними существует некоторая борьба за пользователя. В силу конкуренции этими фирмами решены практически все "универсальные" задачи, то есть разработаны программные средства, которые найдут спрос у большинства инженеров-экологов. Массовая разработка программных средств для решения других задач воздухоохранной деятельности представляется малоэффективной. Можно сказать, что деятельность сотрудников служб охраны природы в настоящее время в необходимой мере автоматизирована. Теперь производители программных средств имеют возможность получать коммерческую прибыль тремя основными путями.

Первый путь - это извлечение прибыли из уже проданных программных средств. Во-первых, это постоянное совершенствование своих программных средств, и, соответственно, выпуск новых версий программ. Замена одной версии на другую (upgrade) производится за небольшую дополнительную плату. Подобный вариант работы эффективен только при больших объемах продаж, которые сегодня имеет, пожалуй, только " Интеграл ". Программные средства, постоянно улучшаясь, наконец достигают некоторого совершенства (или, по крайней мере, оптимальности для конкретных пользователей). Конечно, существует определенный процент пользователей, желающих всегда иметь последнюю версию, но для многих замена версии программы не является целесообразной, если в новой версии программы не появляется возможность решения каких-то новых задач.

Некоторые фирмы-производители программных средств вводят систему абонементного обслуживания на определенный срок, в стоимость которого включена и замена версий. Такая схема работы дает более-менее постоянную прибыль, усилия для получения которой не всегда обязательны.

Второй путь - производство программных средств под конкретного заказчика. Это может быть работа по заказу предприятия по автоматизации рабочего места эколога или по заказу территориального органа по охране природы (например, учет документов и т.д.). Такие работы всегда являются очень дорогими для заказчика, и, соответственно, нерегулярными. Кроме того, на производителя программных средств в этом случае накладываются более жесткие требования по сопровождению и доработке программ, и в конечном счете такие работы оказываются малоэффективными.

При том, что работа специалистов по атмосферному воздуху на предприятиях и в проектных организациях в должной степени автоматизирована, в работе сотрудников территориальных органов охраны природы компьютер задействован только для выполнения минимального набора элементарных операций. А ведь здесь тоже имеются свои " универсальные " задачи, и программные средства, решающие их, могут найти широкое применение, что, в свою очередь, образует в дальнейшем новые классы задач и обширное поле деятельности для фирм-разработчиков программного обеспечения.

Отсутствие автоматизации деятельности территориальных органов охраны природы негативным образом отражается на качестве экспертизы. Не представляется возможным качественное решение таких задач, как проведение сводных расчетов загрязнения атмосферы в городе (регионе), ведение разного рода сводных статистических обзоров и т.п. Немногочисленные созданные для решения таких задач продукты обладают как минимум двумя недостатками - во-первых, на сотрудников территориальных органов охраны природы возлагается работа по подготовке и занесению исходной информации, во-вторых, такая информация, как правило, недостаточно достоверна. Так, при подготовке сводного расчета специалист в течение продолжительного времени заносит данные об источниках выбросов, либо использует устаревшую информацию.

Решить проблему достоверности исходных данных для сводных расчетов можно только путем автоматизации не только процесса проведения сводного расчета, но и процесса приема исходных данных от организаций. Исходные данные в этом случае могут приниматься на дискетах, по модему, глобальной сети и т.п. Такой процесс работы лишен вышеназванных недостатков - тратится минимальное время на занесение информации, сама информация поступает в базу данных регулярно, обновляя общую картину. Этот же подход можно применить при составлении сводных форм статистической отчетности 2-ТП (воздух) и для решения некоторых других задач.