БАЗОВЫЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ФОРМИРОВАНИЮ РЕГИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА АГРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ И АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ В ЗАДАННОМ ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННОМ ЛАНДШАФТЕ
Обеспечение юридических и физических лиц, требуемой для них исходной информацией, необходимо при любом виде деятельности социума и различных формах собственности. Особенно возрастает значимость и ценность такой информации в обстановке предоставления ее потребителю в большом объеме или в сжатые сроки, когда от оперативности получения обусловленных данных и скорости движения информационного потока к заказчику может зависеть острота конкретной социальной, экологической или экономической ситуации.
Задачи поставки потребителю заказанных им сведений во многом решаются с помощью использования существующих (а при их отсутствии – путем создания новых) комплексов мониторинга и соответствующих информационных систем национального, регионального или локального уровней.
Любые территориально размещенные (или организованные) информационные системы или комплексы, в том числе и мониторинга агрометеорологических условий (АМУ) и агроклиматических ресурсов (АКР), можно полагать географическими, поскольку именно география, наиболее результативно исследует пространственно распределенные динамические, многонаправленные и полифакторные процессы взаимодействия общества и природы, и разрабатывает научные основы и базовые методы для оптимизации взаимоотношений человека и окружающей среды. С учетом результатов исследований [1-8], географическая информационная система (ГИС) является совокупностью взаимосвязанных принципов, методов, средств и режимов получения, передачи, хранения, обработки, отбора и выдачи географической (агрометеорологической) информации ее пользователю.
На основе вышеизложенного, ГИС, ввиду максимальной дифференциации и одновременной интеграции ее структурных элементов и процессов, следует считать самой комплексной и сложной из всех типов информационных систем. В зависимости от целей, тематической ориентации и территориального охвата существует множество типов и форм ГИС, основными из которых можно считать системы природного, социального, экономического профиля или их различных сочетаний – природно-социальные, социально-экономические и т.п.
Функционирование ГИС позволяет решать многие задачи по управлению, моделированию, инвентаризации, слежению, оценке и прогнозированию изменчивости в пространстве и во времени заданных потребителем компонентов или факторов исследуемых ландшафтов.
Региональная ГИС (одной из форм которой является система мониторинга АМУ и АКР), выдающая многофакторную, достоверную, оперативную и долгосрочную, с низкой погрешностью информацию, действующая практически в любом режиме и для любой мезо- или микротерритории, должна создаваться и функционировать в соответствии с базовыми методологическими и технологическими требованиями, которые могут быть представлены в виде характеристик механизма, состава и средств получения информации.
Базовые методологические принципы и технологические требования по созданию и функционированию региональной системы мониторинга (СМ) АМУ и АКР для конкретном ландшафте включают следующие главные исходные положения, критерии и мероприятия.
1. Классификация, иерархичность и ранжирование процессов, подсистем и элементов СМ осуществляется:
- по периоду получения информации – постоянный, временный, эпизодический;
- по номенклатуре отслеживаемых факторов – монофакторная, полифакторная – комплексная;
- по сферам действия и компонентам географической среды – данные об атмосфере, литосфере, гидросфере, биосфере, социосфере и их элементах;
- по степени репрезентативности пунктов используемой сети мониторинга;
- по типу базирования технических и других средств мониторинга – наземный (аквальный), аэрокосмический;
- по условиям размещения средств получения информации – стационарные, мобильные, совмещенные;
- по способам сбора данных – контактный, бесконтактный, совмещенный;
- по территориальному охвату СМ – региональная, зональная, локальная;
- по видам наблюдаемых факторов окружающей среды – социальные, физические и химические (абиотические), биологические (биотические) и социально-био-физико-химические - системные;
- по степени естественности или искусственности наблюдаемых процессов и объектов окружающей среды, соответственно, - природные, антропогенные, природно - антропогенные явления и компоненты;
- по группам методов получения информации – математические, биологические, геофизические, геохимические, социологические, картографические, геосистемные.
2. Формирование структуры СМ производится:
- с учетом внутреннего (внутрирегионального) распределения природных ландшафтов и территориального размещения, административной соподчиненности имеющихся в регионе социально-хозяйственных комплексов и объектов;
- в соответствии с требованиями генеральных потребителей информации – юридических лиц, вырабатывающих оптимальные природоохранные решения и осуществляющих управляющие воздействия по стабилизации социально-био-физико-химического (географического) состояния участков окружающей среды и по предотвращению негативного антропогенного воздействия на ПТК в пределах контролируемых ими территорий;
- в предположении создания условий открытости и наращиваемости СМ при расширении номенклатуры природно-техногенных процессов и элементов, подлежащих мониторингу;
- на основе максимального использования существующих и перспективных способов получения и передачи контрольно-оценочно-прогностических данных, а также - имеющихся наблюдательных сетей и линий связи.
3. Выбор и обоснование режимов функционирования подсистем, блоков и элементов СМ выполняется в результате решения задач, позволяющих объектам системы, осуществлять мероприятия по информационному обеспечению потребителей в зависимости от порядка ранжирования наблюдательно-информационных пунктов или центров (НИЦ) и с учетом внутригодовой и межгодовой изменчивости природных или антропогенных процессов и объектов, их динамики или интенсивности протекания.
При этом для региональной СМ рекомендуется выделять тир уровня иерархии – головной (региональный), зональный и локальный. К примеру, базовые требования для головного НИЦ должны предусматривать выполнение последним следующих функций:
- централизованный контроль структурно-функционального состояния системы в целом;
- управление информационной и административной деятельностью всей СМ и НИЦ головного уровня;
- прием, систематизация, преобразование, отображение и хранение оперативных и фондовых агрометеорологических и/или географических данных, поступающих из равных по рангу или нижестоящих НИЦ и обмен информацией между ними;
- моделирование, выполнение фактических и прогностических оценок агрометеорологической или географической ситуации в региональном, зональном или локальном масштабах для заданных факторов или объектов окружающей среды;
- выдача потребителям необходимой информации на электронном или бумажном носителе в удобном для них виде.
Обобщенным результатом реализации вышеперечисленных принципов и требований будет разработка генеральной схемы, как модели создания и функционирования региональной СМ, включающей главные составляющие – организационный, методический и инженерно-технический (технологический).
Формирование и функционирование региональной СМ для природно-хозяйственных условий заданного ландшафта требует решения ряда главных задач, а именно:
- осуществление выбора и обоснование запланированных для мониторинга показателей, факторов и параметров, требуемых потребителю, а также – классифицирование и ранжирование, по выбранным критериям, намечаемых к исследованию, природно-социально-хозяйственных процессов на изучаемых объектах;
- выполнение пространственной дифференциации (зонирования) территории региона на основе комплексных или частных природно-антропогенных показателей;
- определение структуры СМ, которая может быть выстроена на основе существующих в регионе информационных комплексов Минздрава, Росгидромета, Минприроды, и других ведомств по результатам анализа их пригодности для эффективности обеспечения потребителей необходимыми сведениями;
- обоснование функций региональной СМ, планируемой к созданию – организационных, аналитических, экспертных, методических, технических (технологических) и других.
В частности, иерархичность или соподчиненность объектов (центров) подобной региональной информационной системы можно было бы в целом базировать на сложившемся административном делении территории, организуя – в зависимости от сложности агрометеорологической обстановки на конкретных, в том числе локальных участках, - внутрирайонные, районные, межрайонные и региональный информационные центры СМ.
Реализация модели создания и функционирования региональной СМ определенной геосистемы предполагает разработку и последующее применение комплекса мероприятий, как совокупности видов необходимого при этом обеспечения:
- нормативно - правовое – формирование, поддержание и развитие правовой базы по модернизации внутрирегиональных информационных комплексов и объединению их в единую систему вне зависимости от форм их собственности, а также – обеспечение нормативных основ деятельности и управления СМ;
- организационно - управленческое – создание территориально распределенной и функционально взаимоувязанной подсистемы в рамках СМ, с блоком управления качеством используемых ГИС – технологий; внедрение схем специального районирования региона и моделей оптимальной структуры и режимов деятельности подсистем и блоков СМ; инвентаризация имеющегося в регионе информационного потенциала и его внедрение в социально – хозяйственную сферу; координация и активизация работы различных ведомств и организаций по совершенствованию их информационной деятельности и по построению горизонтальных связей между ними; развитие партнерских отношений между данной СМ и ее аналогами в других регионах России и сопредельных государств; вовлечение в социально – хозяйственный оборот объектов интеллектуальной собственности и обеспечение ее надежной защиты от несанкционированного использования;
- финансово - экономическое – увеличение ресурсной базы объектов и процессов, участвующих в информатизации объектов хозяйственной и социальной сферы региона; создание условий для привлечения инвестиций в структуры СМ, а также – дополнительных финансовых средств по приоритетным направлениям ее информационной деятельности;
- инженерно - техническое – формирование блока сооружений, измерительных приборов, инструментов и оборудования, необходимых для наблюдения за факторами, требующими мониторинга; подбор и эксплуатация аппаратуры и устройств, необходимых для сбора, систематизации, обработки, хранения и передачи информации от объектов СМ и обмена данными между информационными пунктами и подсистемами;
- научно - методическое – создание подсистемы, содержащей банки данных и базы знаний с качественными и количественными характеристиками закономерностей формирования информационных потоков, особенностей взаиморасположения объектов СМ и – установления степени изменчивости в пространстве и во времени информационных факторов; разработка моделей обоснования видов и количества факторов, необходимых для мониторинга, и их сочетаний, а также – определение типов и количества пунктов мониторинга, с оценкой степени их типичности для наблюдаемых процессов и элементов; формирование группы алгоритмов, способов и методов: наблюдения, оценивания и прогнозирования требуемых информационных факторов и показателей; выявление характеристик дискретности получения и передачи информации, ее оперативности, заблаговременности или долгосрочности; установление периодизации слежения, обоснования выполнения фактических и прогностических оценок биогеофизического состояния территории в локальном, зональном или региональном масштабе; - разработка схем геоинформационно обоснованного территориального деления региона, а также – оптимальной структуры и режимов эффективного функционирования элементов СМ.
Рассмотренная модель формирования региональной СМ позволит интегрировать средства и возможности отдельных (отраслевых) информационных комплексов, имеющихся в заданном регионе в единую СМ, что повысит эффективность деятельности такой объединенной системы в сравнении с ее разрозненными отраслевыми аналогами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ДеМерс, М.Н. Географические информационные системы. – М.: Дата +, 1999. – 491 с.
2. Кошкарев, А.В, Каракин, В.П. Региональные информационные системы. – М.: Наука, 1987. – 126 с.
3. Кошкарев, А.В, Капралов, Е.Т, Тикунов, В.С. Геоинформатика. – М.: Картгеоцентр – Геодезиздат, 1993. – 213 с.
4. Линник, В.Г. Построение геоинформационных систем в физической географии. – М.: Изд-во МГУ, 1990. – 80 с.
5. Рычко, O.K. Потенциальные методологические новации в региональном географическом мониторинге по определению агрометеорологических условий в природно-техногенных ландшафтах. // Современные глобальные и региональные изменения геосистем: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. – Казань: КазГУ, 2004. – С. 474–476.
6. Тикунов, В.С. Географические информационных системы: сущность, структуры, перспективы // Картография и геоинформатика. – М., 1991. – С. 6–79. (Итоги науки и техники / ВИНИТИ; т. 14).
7. Трофимов А.М., Панасюк М.В. Геоинформационные системы и проблемы управления окружающей среды. – Казань: Изд-во Казанского ГУ, 1984. – 142 с.
8. Шайтура С.В. Геоинформационные системы и методы их создания. – Калуга: Изд-во Н. Бочкарёвой, 1998. – 252 с.
О.К. Рычко