ИНТЕГРИРОВАННАЯ ЭКОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА БОЛЬШОГО ГОРОДА (НА ПРИМЕРЕ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА) ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТРАТЕГИИ БЕЗОПАСНОГО УПРАВЛЕНИЯ

О.Н.Макаров, к.т.н., руководитель проекта

Проект проводится в отделе моделирования и экоинформационных технологий НИЦЭБ РАН, согласно следующим научным и прикладным направлениям:

Разработка экспертно-информационной системы и методологии поиска безопасных путей развития индустриальных территорий и технологий на основе определения их экологического рейтинга (источник финансирования - бюджет РАН).

Разработка экспертно-информационной системы прогнозирования и принятия решений по контролю и оздоровлению экологической ситуации в акватории Невской губы и восточной части Финского залива (проект "Невская губа") (источник финансирования - бюджет РФ: Решение Комитета по экологии Санкт-Петербургского Совета Народных Депутатов от 15.04.93. - 9-115/2 и приказ 922ф от 21.03.93 Миннауки РФ).

Экоинформационная система для оценки и выбора вариантов развития Санкт-Петербурга (источник финансирования - бюджет РФ: пр. 924ф от 21.03.93 Миннауки РФ).

Как видно из вышеперечисленной тематики, прикладные исследования отдела моделирования и экоинформационных технологий непосредственно корреспондируются с фундаментальной частью, что существенно облегчают практическую работу по формированию интегрированных экоинформационных систем для конкретных природно-хозяйственных комплексов. Необходимость использования таких систем продиктована как обостряющимися региональными экологическими проблемами, так и изменениями, происшедшими в обществе, в сторону демократического открытого обсуждения экологических проблем и принятия обоснованных решений по обеспечению устойчивого развития региона. Актуальность их ввода в действие постоянно растет для любого целостного природно-хозяйственного комплекса. Эта область научных исследований очень бурно развивается за рубежом (Milestone, Control Data System, May, September, 1994) и уже имеются первые (и довольно широкомасштабные) положительные опыты внедрения таких систем, как Management Information System (MIS). Некоторые ведущие компьютерные фирмы мира полностью переключаются только на интеграцию информационно-управляющих систем, частью которых (и довольно существенной) являются экоинформационные системы.

Но суть создания территориальной (или объективной) экоинформационной системы далеко не исчерпывается механической информатизацией достижений экологических наук и методик оценки природопользования. Каждая конкретная природная территория, каждая хозяйственно-промышленная структура, расположенная и развиваемая на данной территории, каждая правовая и нормативная система критериев, описывающая качество (и уровень) жизни людей (а эти критерии, в перспективе, и определяют экологическое состояние территории) - все это вместе определяет и структуру внешних связей (между абонентами и др. источниками информации) и структуру программного обеспечения и, даже, состав компьютерного оборудования.

Становится очевидным, что комплексное изучение проблем экологической безопасности каждой территории должно проводиться, как изучение целостной природно-хозяйственной системы, являющейся частью и именно целостной частью глобальной системы. Поэтому понимание сути и, затем формализация, термина "целостный" является ключевым для формирования интегрированной экоинформационной системы конкретного региона. Именно это понятие определяет границы объекта (например, территории) который будет описываться экоинформационной системой и который, в последствии, может быть с минимальными усилиями затем вписан в глобальную информационную систему. Формирование интегрированной экоинформационной системы большого города происходит в соответствии со следующими этапами.

Разработка методологии выделения целостных природно-хозяйственных проблем, разрабатываемых нами совместно с некоторыми ведущими научными коллективами России и Европы.

Следующий этап работы - разработка методологии формирования экоинформационной модели объекта исследования (например, территории системы или территории большого города). Некоторые подходы к такой методологии разработаны и частью реализованы в этом году.

Следующим этапом является совмещение информационных планов нормативной информации с, имеющейся у проблемных специалистов, научной информацией (после соответствующей обработки) в виде базы знаний (карт, разрезов, диаграмм и т. д.). Этот уровень работы соответствует уровню работы GIS (геоинформационных систем).

Следующим этапом является представление процесса развития экологических ситуаций во времени на основе знаний и моделей о распространении веществ в природной среде. По существу происходит анимация полученных исходных данных о техногенном воздействии в динамические картины распространения этих ситуаций в природной среде. Наши усилия, в первую очередь, сконцентрированы на создании модели распространения загрязнений в водной среде. В качестве целостного природно-хозяйственного объекта, изучается водная система "Ладожское озеро - Река Нева - Невская губа - Финский залив".

Следующим этапом является формирование методологии оценки экстремальных и штатных ситуаций, которые получаются выборкой из полученных в динамике экологических ситуаций. Структура комплексных оценок формируется на основе известных в отделе отечественных и зарубежных методик.

Следующим этапом является принципиальная отработка различных схем управления техносферными процессами на природно-хозяйственном объекте с точки зрения его экологической безопасности и поиск путей его устойчивого развития. Результатом работы интегрированной экоинформационной системы является выработка наиболее предпочтительных сценариев управления и контроля за экологической ситуацией природно-хозяйственного объекта для принятия решений о его устойчивом развитии.

Устойчивое развитие конкретно для каждой территории определяется и ограничивается ее интеллектуальным, научно-техническим и производственным потенциалом. Другим ограничителем развития выступают обострившиеся проблемы экологической безопасности населения, особенно остро проявляющиеся в больших городах.

Решением этой проблемы видится создание постоянно действующей системы комплексного стратегического планирования развития территории, где учитываются социально-экономические, естественно-ресурсные и экологические ограничения территории, где постоянно развиваются методы анализа и проверки принятых решений, где возможно оперативно оценить любой вариант развития и последовательно приближаться к наиболее сбалансированному для данной территории развитию.

Такая система неизбежно должна опираться на региональный центр коллективного пользования, собирающий и интегрирующий информацию, способный осуществить стратегическое планирование последствий от различного рода хозяйственной и производственной деятельности.

Интеграция эколого-экономической и географической информации в этой системе позволит естественным образом объединить участников проектов, исключить фрагментарный характер разработок, сделать комплексным анализ информации и построить функционально завершенную систему.

Наиболее эффективно эта работа может быть основана на базе современных компьютерных технологий. Поэтому основным инструментом, обеспечивающим текущую работу и перспективное планирование города по критериям экологической безопасности должна стать интегрированная экоинформационная система, которая свяжет различные службы муниципалитета и различные организации. Санкт-Петербургский Научный Центр (СПб НЦ РАН) и Санкт-Петербургский Научно-исследовательский Центр экологической безопасности (СПб НИЦЭБ РАН) взяли на себя инициативу по организации интегрированной компьютерной системы для поддержки научных и технических комплексных экологических проектов.

Сейчас такая система реализована как базовая для развития в России современных управляющих систем природопользования и развернута на базе НИЦЭБ РАН (СПб НЦ РАН). Она представляет собой суперсервер, сеть высокопроизводительных рабочих станций и терминального оборудования, программные сети геоинформационной системы "Arcinfo" (в полной конфигурации) и базы данных "Oracle", что позволяет на высоком уровне решать все поставленные выше задачи.

В качестве апробации работы системы разрабатываются инструменты стратегического планирования управления водными ресурсами в бассейне "Ладога - р.Нева - Невская губа", основа которых заложена в компьютерном макете регионального управления, разработанным по заказу администрации Санкт-Петербурга (авторы - В.В.Меньшуткин и О.Н.Макаров). В системе установлена и тестируется трехмерная гидродинамическая модель Невской губы и Финского залива (до створа Хельсинки - Таллинн), разработанная в Институте океанографии РАН (автор - И.А.Неелов) в рамках федерального проекта "Невская губа". Здесь же может функционировать трехмерная гидродинамическая модель Ладожского озера (автор - Л.А.Руховец), функционирует экспертно-информационная система по прогнозированию экологических ситуаций в водном бассейне "Ладога - р.Нева - Невская губа" и другие программные продукты, созданные специалистами из различных институтов Санкт-Петербурга в рамках государственного заказа. В настоящее время поставлены задачи моделирования процессов формирования донных отложений и процессов распространения поверхностных загрязнений. Все это - постоянно обновляемая база знаний о состоянии водного бассейна "Ладога - р.Нева - Невская губа". Работа различных организаций, осуществляющих управленческую деятельность в водном бассейне может быть реализована как непосредственно на существующем комплексе, так и в удаленном режиме (через сеть "Internet"), телефонные, модемные и радиомодемные устройства. При этом терминалами для работы с системой могут служить обычные персональные компьютеры. Мощность системы позволяет обеспечить потребности всего Северо-Запада России.