Авторизация

Логин:
Пароль:
Восстановить пароль
Регистрация
  • Форум
  • Блоги
  • Контакты
  • Новости
  • Продукты
  • Отрасли
  • Обучение
  • Поддержка
  • События
  • О компании
  • 3 (26) | 2003 Чрезвычайные ГИС

    Владимир Андрианов, DATA+

    О том, что такое чрезвычайные ситуации, и как важно уметь их предупреждать и ликвидировать, сегодня знают все. Слова о важности этой темы стали общим местом, и мы не будем здесь их повторять. Все понимают, что нужно что-то делать. Но вот что и как – тут единомыслия не наблюдается. Это связано и с многообразием чрезвычайных ситуаций, и с большим количеством организаций, вовлеченных в работу с ЧС, и с широтой спектра средств, которые могут принести пользу в деле предупреждения ЧС и ликвидации их последствий.

    Пространственный аспект в информации о ЧС является наиважнейшим. Всегда важно знать не только характер и размеры угрозы, но и ее местоположение, особенно в связи с тем, как она может повлиять на находящихся поблизости людей, материальные ценности и окружающую среду. Именно поэтому картографическое представление является основным в деле работы с ЧС, а географические информационные системы – наиболее подходящим инструментом для работы с ЧС на компьютере.

    Борьба с чрезвычайными ситуациями имеет много общего с военными действиями. Здесь также есть враг природного или техногенного происхождения, здесь также нужно защищать население и материальные ценности, здесь также нужно планировать операции и распределять людские и технические ресурсы. Карты используются в военном деле столь же долго, сколько они существуют. Управление ЧС имеет не столь богатую историю, как военное дело, но это, в основном, потому, что осознание важности планомерной работы с ЧС пришло сравнительно недавно. Да и масштабы ряда техногенных катастроф последних лет вынуждают рассматривать их как врага не менее весомого, чем агрессивные государства по соседству. Соответственно, растет и роль карт в работе с ЧС.

    Если продолжить сравнение еще немного, то мы увидим, что в деле управления ЧС карты играют роль даже более важную, чем в военном (хотя, куда уж больше-то?). Дело в том, что ЧС угрожают людям внутри страны, по всей ее территории. В одних местах это наводнения, в других сели и лавины, в третьих – опасные производства. Причем, для прогнозирования, эффективного контроля за ЧС и ликвидации их последствий местные особенности надо знать гораздо лучше, чем при планировании военных операций. А если учесть тот факт, что ЧС развиваются порой даже более стремительно, чем военные операции, становится очевидной важность привлечения компьютерных технологий для работы с пространственной информацией. То есть, географических информационных систем.

    ГИС позволяют в кратчайшие сроки создавать бумажные карты с самой свежей информацией о чрезвычайной ситуации. А современные средства дистанционного зондирования способны поставлять эту информацию круглосуточно и в любую погоду. Более того, средства моделирования, имеющиеся в современных программных ГИС-пакетах, позволяют "на лету" прогнозировать развитие ситуации, например, показывать последовательное расширение зоны затопления или лесного пожара. Таким образом, современные геоинформационные технологии способны резко сократить сроки реагирования на ЧС, повысить точность расчетов и эффективность использования сил и средств.

    Но ГИС важны не только как инструмент оперативного создания и отображения карт, но и, что даже более важно, как инструмент интеграции в управлении ЧС. Интеграционный потенциал ГИС-технологии проявляют здесь трояко. Во-первых, это интеграция разнородной информации, важной для управления ЧС, – карт, таблиц, баз данных, аналитических алгоритмов. Во-вторых, ГИС, как универсальное средство работы с пространственной информацией, позволяют интегрировать пространственные данные, находящиеся в распоряжении различных организаций и ведомств. Наконец, именно в ГИС имеется возможность объединять и совместно использовать картографические данные, данные аэрокосмических съемок, получаемых в результате дистанционного мониторинга, и данные координатных измерений (GPS), особенно актуальные в момент развития и ликвидации ЧС. Причем универсальность коммерческих ГИС-пакетов позволяет использовать их и заложенные в них данные не только в работе с ЧС, но и на других направлениях деятельности.

    ГИС важны на всех этапах работы с ЧС

    Работа с ЧС многогранна, она охватывает целый комплекс превентивных и оперативных мероприятий, выполняемых на разных уровнях управления. ГИС играют существенную роль на всех ключевых этапах планирования действий, управления в случае возникновения экстремальных ситуаций и в ходе реабилитационных и восстановительных работ. Использование геоинформационных технологий в работе с ЧС можно разделить на четыре направления – инвентаризационное, мониторинговое, оперативное и исследовательское. Названия эти – условные, здесь они нам нужны, чтобы разобраться в специфике каждого направления и определить оптимальные геоинформационные технологии и виды программных продуктов для каждого из них.

    Инвентаризация опасных антропогенных объектов и природных феноменов важна для решения двух задач. Первая – учет возможного опасного воздействия таких объектов и феноменов при поиске мест размещения новых объектов, чувствительных к их воздействию. Так, например, знание зон и уровней затопления вдоль реки позволяет избегать строительства на затопляемых участках. И речь здесь не только об участках поймы, затопляемых ежегодно, но и о более широких зонах, вероятность затопления которых невелика, например, раз в 10 или 100 лет. Но очевидно, что химический завод в такой зоне может оказаться гораздо большей угрозой, нежели само наводнение. Кстати, страховые компании очень трепетно относятся к таким факторам, ибо недооценка рисков может привести к катастрофическим финансовым потерям. Вторая задача – планирование защитных мероприятий и разработка сценариев ликвидации возможных ЧС. Основная функциональность, требуемая от информационной системы на данном направлении, - это ведение пространственно­привязанной базы данных опасных и уязвимых объектов. Очевидно, что это направление – для "классических" ГИС типа ArcView или ArcInfo. Основной способ представления данных здесь – векторный. Важна также возможность интеграции с СУБД, в которых хранятся описательные характеристики объектов и другие документы.

    Мониторинг опасных объектов и явлений очень важен для своевременного реагирования на опасность. Мониторинг может осуществляться различными средствами – от непосредственных измерений характерных признаков до дистанционных методов, выявляющих надвигающуюся опасность по признакам косвенным. Из геопространственных технологий здесь основную роль играют средства дистанционного зондирования. Однако, сами по себе космические и аэроснимки часто не содержат информацию об опасности в явном виде. Чтобы получить эту информацию, ДДЗ нужно дешифрировать, а для этого нужны специальные программные средства. Подавляющее большинство современных ГИС-пакетов позволяют отображать снимки в качестве подложки для картографической информации, представленной в векторном виде, однако для всестороннего дешифрирования этого недостаточно. Здесь нужны специальные преобразования изображений, позволяющие подчеркнуть малозаметные особенности, говорящие об опасности. Для этого используются специальные программы, например, система обработки изображений ERDAS IMAGINE, распространяемая Датой+. Эта система позволяет выполнять самые разные преобразования – от простейшего контрастирования до сложнейших математических преобразований, дающих качественно новое представление исходных снимков. Для задач мониторинга опасных объектов полезны и такие функции, как сравнение разновременных снимков с выделением малейших отличий, тонкая геометрическая коррекция изображений для возможности совместного анализа снимков, полученных разными съемочными системами, способность системы напрямую работать с данными ArcGIS, включая доступ к данным под управлением сервера управления базой данных ArcSDE. Все эти и многие другие возможности имеются в ERDAS IMAGINE.

    Управление ЧС в их развитии. На этом направлении может использоваться весь потенциал геоинформационных технологий – от простейших средств просмотра картографических изображений до сложнейших средств анализа и моделирования. Разнообразие функциональных возможностей и высокая производительность и совместимость – вот важнейшие требования к используемым программным средствам. Решения, предлагаемые Датой+ для этого направления, по сути, уникальны: благодаря общим форматам данных и возможностям сетевого взаимодействия, продукты компаний ESRI и Leica Geosystems могут образовывать распределенные комплексы для работы с пространственной информацией. Так, например, полевая ГИС ArcPad позволяет загружать в наладонный компьютер карты из базы геоданных, редактировать их и потом вводить эти изменения обратно в базу геоданных. Это очень эффективный способ обновления информации о ЧС в штабе по ее ликвидации на основе данных, собираемых спасателями. Кроме того, ArcPad позволяет принимать данные от GPS-приемника и использовать их в реальном времени.

    Другой пример – средства интеграции с GPS в системе обработки изображений ERDAS IMAGINE. Известно, что значительная часть территории России покрыта сильно устаревшими топографическими картами, а уж о цифровых картах часто приходится только мечтать. В ERDAS IMAGINE вы можете за считанные минуты привязать отсканированную карту или аэрокосмоснимок любого качества и использовать их для навигации. Причем, многооконный интерфейс системы позволяет проводить навигацию сразу по нескольким изображениям, например, по устаревшей карте и актуальному аэрокосмоснимку – карта дает привычную для навигации основу, а снимок – актуальные на текущий момент детали местности. Наконец, средства динамической трехмерной визуализации, имеющиеся в ArcGIS (модуль 3D Analyst) и ERDAS IMAGINE (модуль Virtual GIS), позволяют гораздо лучше представить себе местность, учесть особенности рельефа, не очевидные при беглом просмотре плоских карт или снимков.

    Исследования и прогнозирование – ну уж в этом направлении без геоинформационных технологий делать просто нечего. Любое подобное исследование должно учитывать пространственное взаимодействие различных факторов, образующих опасность. Здесь необходимы топографический анализ, анализ близости опасных объектов, построение зон поражения, гидрологическое моделирование, анализ пространственно-временных рядов и многое другое. ГИС и средства обработки изображений позволяют не только проводить такие исследования, но и наглядно представлять их результаты, становясь неотъемлемой частью систем поддержки принятия решений (СППР).

    Построение СППР и выбор программного обеспечения для вооружения специалистов по управлению ЧС – весьма важная задача. Ведь полнота функций такого ПО, возможности его взаимодействия с другими системами (то есть, открытость), перспективы его развития напрямую определяют эффект от его применения. Компании ESRI и ERDAS (в составе Leica Geosystems) занимаются разработкой ГИС-продуктов уже не один десяток лет. Благодаря этому их продукты отличаются очень широкой функциональностью и проработанностью. В спектре продуктов имеются как простые программы для персонального использования на рабочем месте в офисе или на мобильном компьютере, так и серверные компоненты для создания корпоративных систем. Именно широкая масштабируемость, модульность и возможности взаимодействия делают продукты этих компаний идеальной основой для построения программно-информационной среды государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.

    Конечно, разработчики ПО, имеющиеся в штате институтов и подразделений МЧС, могли бы сами заниматься созданием такой программной основы, так сказать, "с нуля". Однако, сегодня мы можем наблюдать важную тенденцию: гос. структуры – военные, геологи, агентства по ЧС и др. – во всем мире сейчас пересматривают свою позицию по использованию базового ПО информационных систем. Если раньше во многих таких организациях считали, что лучше разрабатывать ПО своими силами, то сейчас общее мнение склоняется в пользу использования коммерческих продуктов. Действительно, коммерческие продукты по широте своих функций и темпам развития превосходят практически все "доморощенные" системы. Объяснение тут простое: рынок заставляет.

    Используя в качестве базы коммерчески успешные ГИС-продукты авторитетных фирм-разработчиков, специалисты по ЧС теперь могут гораздо лучше сфокусироваться на прикладном аспекте решаемых задач. Все рутинные функции уже реализованы фирмой-разработчиком базового ПО, она же заботится о его совершенствовании и развитии. А руки разработчиков прикладных систем теперь развязаны для реализации алгоритмов прогнозирования и управления ЧС. Даже если в базовом ПО не достает каких-то специальных функций, их можно реализовать как дополнительный модуль, не тратя силы на повтор того, что уже сделала фирма-разработчик базового ПО.

    Наглядный пример – CRADA (Cooperative Research And Development Agreement), механизм внедрения коммерческих разработок в государственные агентства США. Он похож на то, как в советские времена научные институты выполняли подрядные НИОКР для производственных и управленческих организаций. Но если тогда, в СССР, все организации – и заказчики, и исполнители – были государственными, то сегодня в России исполнителями могут быть и частные компании, накопившие достаточный научно-производственный потенциал. Более того, сегодня мы можем использовать и лучшие разработки зарубежных производителей ПО. Именно это и предлагает DATA+. Если, например, в Геологической службе США программные продукты ArcGIS стали стандартом де-факто, то чем наши геологи хуже? Тем более, что никаких препятствий для внедрения этих продуктов в России нет! То же самое можно сказать и о любой другой отрасли экономики и управления, включая и систему управления ЧС.

    Однако, использование геоинформационных технологий в системе предупреждения и управления ЧС не должно быть хаотичным. Оптимальным является планомерное постепенное внедрение этих технологий на разных уровнях МЧС и связанных с ним организаций. Очевидно, что в центральном аппарате министерства и его региональных подразделениях должны использоваться системы корпоративного уровня (на основе ArcSDE и ArcIMS). А местные организации, небольшие предприятия и отдельные специалисты могут использовать продукты персонального уровня (настольные пакеты ArcGIS). При этом, использование линейки продуктов ESRI и Leica Geosystems гарантирует совместимость разных уровней и возможности их взаимодействия.

    Но совместимости только программных продуктов недостаточно, – нужна еще и совместимость данных. Очевидно, что если в центральном аппарате будет использоваться одна схема именования элементов данных, а на местах – другая, то попытка взаимодействия в случае ЧС окажется обреченной или потребует больших трудозатрат на состыковку данных. Здесь можно привести характерный пример из опыта работы Даты+. Нефтяные компании, активно внедряющие информационные технологии и ГИС, столкнулись с тем, что их собственные специалисты не имеют достаточного опыта и знаний в области геоинформатики для формирования корпоративных стандартов представления пространственной информации. И здесь очень пригодился более чем десятилетний опыт экспертов DATA+ в данной области. Передача ноу-хау осуществляется как совместная разработка корпоративных требований к представлению пространственных данных. А подготовка в DATA+ начального пакета цифровых топографических карт в соответствии с этими требованиями значительно облегчает их внедрение по всем заинтересованным подразделениям компании-заказчика.

    В МЧС, очевидно, разработка внутренних стандартов и методик – прерогатива НИИ ГО ЧС. А DATA+ готова оказать всемерное содействие в их подготовке, – примеры сотрудничества в этом направлении уже имеются.

    Использование взаимно совместимых компонентов программного обеспечения, общих форматов данных и стандартных методов их представления позволяет строить не просто отдельную корпоративную систему, а целостную распределенную инфраструктуру пространственных данных для работы с ЧС. Такая инфраструктура строится по иерархическому принципу: обобщенные данные – наверху, детальные – внизу. Нет смысла хранить всю детальную информацию по всем объектам в Москве. Эта информация будет устаревать, ее сбор и актуализация потребовали бы больших людских и финансовых ресурсов. В то же время, реагирование на ЧС всегда начинается силами местных органов по борьбе с ЧС, им, так сказать, – и карты в руки. Причем, в самом буквальном смысле, только карты – цифровые.

    Нужно, чтобы специалисты по ЧС на местах обладали всей полнотой информации об опасных объектах в пределах своей территории, а специалисты более высоких уровней управления имели возможность "включаться" в местный контекст с минимальными усилиями и в минимальные сроки. Совершенно очевидно, что это достижимо только при использовании общей, масштабируемой программной технологии работы с пространственными данными, а также на основе единых стандартов представления пространственной и описательной информации.




    Версия для печати