В.А. Беляков (Институт проблем освоения Севера СО РАН, Тюмень)

1. Основные цели
Непременным условием устойчивого развития общества является сохранение окружающей среды, ее защищенность от воздействия вредных техногенных, природных, экологических и социальных факторов. При установлении целесообразного и приемлемого для общества уровня предельно допустимых нагрузок на экосистемы возникает необходимость в проведении многокритериального анализа условий и путей устойчивого развития общества, с учетом историко-культурного наследия, материальных и духовных стимулов и приоритетов.
Разработка и изучение геоинформационных систем в сети Internet/Intranet на основе единых корпоративных баз картографических и атрибутных данных, встроенных математических моделей позволит существенно расширить спектр имеющихся технологий. Обеспечит общественность и властные структуры оперативной и объективной комплексной информации о пространственном, количественном и качественном состоянии окружающей среды. Повысит эффективность рационального управления территорией, позволит ускорить освоение и внедрение новых идей, приводящих к получению новых знаний.
Геоинформационная система устойчивого развития (WebGIS) предназначена для оперативной и комплексной информационной поддержки научных исследований, региональных процессов управления, стимулирования общего образования.
WebGIS реализуется через создание динамического Web-cервера в сети Internet/Intranet. Основным объектом геоинформационной системы является территория (административный район), к объектам которой привязываются некоторые информационные материалы наблюдений состояния ландшафтов, биологического разнообразия, археологических и этнографических памятников, социально-экономических показателей. Материалы наблюдений возникают как результат обобщения некоторых программ наблюдений или программ исследований того или иного объекта или процесса выполняемых в определенные периоды и в заданном географическом районе.
WebGIS реализуется через создание регионального геоинформационного динамического Web сервера, где материалы наблюдений представляются в виде текстовых и графических документов, числовых таблиц, математических моделей, раскрашенных электронных карт
Приоритетными задачами в WebGIS являются задачи оперативной оценки и прогноза загрязнения территории химическими элементами на основе ландшафтной индикации почвы, воды, растительности.
2.Основные методы и подходы
Реализация Web геоинформационной системы предполагает разработку единой технологии обработки данных из различных тематических дисциплин. (Рис.1).

В условиях интеграции в одной системе баз данных материалов наблюдений из различных дисциплин большое значение приобретают вопросы информационной совместимости и взаимодействия объектов наблюдений с существующими системами сбора данных. Основу взаимодействия составляют базовые и тематические электронные карты, справочники-классификаторы (описания пространственных данных, тематических показателей, задач и нормативно-справочных данных, источников информации, пользователей и их прав доступа к данным).
Программное обеспечение ведения баз данных строится на концепции оверлейного (древовидного) подхода в формировании ключевых массивов (классификаторов). Математическая модель процесса обработки баз данных F(M) представлена в табл.1.

Реализация идеи единого геоинформационного пространства первоначально требует организации функции администрирования тематических электронных карт (масштаба 1:1 000 000 и 1:100 000) в требованиях картографического сервера . Для осуществления интерфейса с базой данных, представляемые тематические электронные карты должны содержать в атрибутивных данных регистрационный номер (ключ) соответствующих объектов.
Программный комплекс подсистемы ведения баз данных включает программные модули трех уровней администрирования (Рис. 2):





























1) учет пользователей, тематических направлений, прав доступа, учет загрузки базы данных;
2) учет классификаторов тематических и пространственных данных, прикладных задач, источников информации;
3) учет материалов наблюдений, включает функции формирования полнотекстовых баз данных со ссылкой на источники информации и операторов. Также включает учет табличных фактографических данных с изменяемым рангом таблицы.
Поиск материалов наблюдений осуществляется на основе выбора оверлейных описаний (3-х уровневые классификаторы) тематических направлений/ пространственных данных/ прикладных задач/тематических показателей
Программный комплекс аналитической подсистемы (Рис.3) представляет по выбранному геообъекту тематической электронной карты и соответствующим ему характеристикам динамически формируемую WWW страницу HTML-документов / таблиц / моделей и включает режимы:
1. Выбор тематического объекта через картографический сервер или классификатор пространственных данных.
2. Формирование карточки запроса на характеристики объекта.
3. Информационное представление HTML-документов.
4. Моделирование фактического состояния и прогнозирование процессов наблюдений:
Оценка состояния и прогноз загрязнения территории тяжелыми металлами на основе метода лихено-бриоиндикации и ландшафтной индикации также соц.экономических процессов, реализуются функцией интегрального показателя Pijt=Xijt/Yijt, вычисляемой по усредненному показателю (Xijt) в сравнении с соответствующим усредненным базовым показателем (Yijt), где i-территория, j-показатель в группе, t-период. Строится графическое изображение динамики изменений интегрального показателя(ей) с прогнозом на последующий период с использованием математического метода линейной регрессии.
Микоиндикация. Расчет долевых соотношений базовых и маргинальных компонентов лесного сообщества по различным его функциональным группам (см. Л3) на основе параметров леса (высоты, диаметра, сомкнутости, удельного запаса древесины, физиологического возраста, бонитета). Внутренняя устойчивость рассчитывается как баланс компонентов сообщества, кодирующих структуру древостоя.
3. Используемые технологии и программное обеспечение

В качестве базовой архитектуры информационно-вычислительной сети предлагается следующее решение:
Сервер БД/WWW: Pentium III/600, 128-512Mb RAM, 9*2Gb HDD, CD ROM, ethernеt 100, Microsoft: Windows NT, SQL_Server, Internet Information Server; ASP Server application (Ms.Visual Studio: ASP, C++, Java, HTML). Примечание: оптимальный вариант, это физическое разделение DB и Web.
Клиент: PC Pentium III/300-600, 32-64Mb RAM, 2,5-4,5Gb HDD, Ethernet 100, MS.Windows98/00, Ms.Internet Explorer.
Сетевые решения (8User): 3COM OfficeConnect Dual Speed Switch 8, ethernet (AUI), маршрутизатор CISCO 1601R, Modem для выделенной линии 128кb/s (2).
4. Ожидаемые результаты
Создание регионального динамического геоинформационного WWW сайта регионального мониторинга многоцелевого назначения на основе программного обеспечения WebGIS обеспечит:
создание унифицированной структуры базы данных интегрированного хранения информации из различных тематических дисциплин;
разработка единой методологии формирования классификаторов учета пространственных данных, тематических показателей, прикладных задач, библиографий, прав доступа;
создание корпоративной WWW-технологии удаленного ведения баз данных;
создание технологии удаленного манипулирования электронными картами;
разработку организационно-технических мероприятий обеспечения защиты и сохранности корпоративных данных в глобальных сетях Internet/Intranet;
разработку технологии работы в среде распределенных специализированных баз данных.
5. Фактическое состояние проекта
В ИПОС СО РАН разработка и внедрение системы RICS ведется по тематическим направлениям АРХЕОЛОГИЯ, ЭТНОГРАФИЯ, СОЦИАЛЬНАЯ ЭКОНОМИКА, ЛАНДШАФТЫ, БИОРАЗНООБРАЗИЕ Тюменской области с 1997 г. Материалы наблюдений формируются исходя из собственных экспедиционных исследований и других научных фондов. Проект финансируется по программе создания глобального банка Специализированной Информационной Системы полуострова ЯМАЛ (СИС ЯМАЛ 1997-2000, заказчик РАО ГАЗПРОМ), руководитель директор ИПОС СО РАН, дтн, профессор Цибульский В.Р.
В настоящее время в ИПОС СО РАН созданы:
1) Информационно-вычислительная сеть c сервером баз данных;
2) Система классификации тематических процессов.
Примечание: классификатор сведений об археологических памятниках аналогичен классификатору Новосибирского института археологии и этнографии СО РАН, http://www.archaeology.nsc.ru/;
3) Программные комплексы ведения и анализа корпоративных баз данных, представляющие:
сведения о видах биоразнообразия, включающие описания видов птиц, млекопитающихся, рептилий, наземных и водных бес позвоночных, грибов, мхов, лишайников, цветковых;
сведения об археологических памятниках по эпохам палеолита, мезолита, неолита, энеолита, бронзового века, железного века, средневековья;
сведения об этнографических памятниках по духовной, материальной культурам, традиционному хозяйству, социальной организации, этническому составу.
данные мониторинга загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами по индикаторным видам мхов, лишайников (раздел Биоразнообразие), по апробированию ландшафтных образований - почв, техногенных грунтов, водоемов;
данные мониторинга оценки состояния устойчивости лесных экосистем методом микоиндикации;
модели оценки устойчивости лесных экосистем, модели интегрального показателя динамики социально-экономических показателей и загрязнения территории тяжелыми металлами.
4) Проект взаимодействия с картографическим сервером фирмы Infa-Soft MAP+ ( http://www.infa.ru/map/russia/ ) и тематические карты в формате МаpInfo и ARC/INFO масштабов 1:1 000 000 и 1:100 000:
археологические и этнографические памятники Ямало-Ненецкого округа;
распространение видов биоразнообразия в Ямало-Ненецком округе;
пункты ландшафтного апробирования загрязнения тяжелыми металлами п-ва Ямал;
Пункты микоиндикации оценки устойчивости лесных экосистем Тюменской области.
Список литературы
1. Цибульский В.Р., Беляков В.А. Информационно-аналитическая система природных и социальных условий полуострова ЯМАЛ // Информационный бюллетень ГИС-Ассоциации №2(9)1997г.
2. Беляков В.А. Интегрированная информационная система ИПОС СО РАН // Проблемы взаимодействия человека и природной среды. Тюмень. Издательство ИПОС СО РАН, 2000 - с.129.
3. Арефьев С.П. Определение параметров устойчивости и развития лесных экосистем из соотношений базальных и маргинальных компонентов // Наука Тюмени на рубеже веков. Новосибирск: Наука,1999.-с.125-140.