Информационная поддержка научных исследований и комплексного управления прибрежной зоной России в Японском море

Информационные технологии

Вестник ДВО РАН. 2011. № 6

УДК 551.465:681.3

И.Д.РОСТОВ, Н.И.РУДЫХ, В.И.РОСТОВ, Е.В.ДМИТРИЕВА, И.С.АРЗАМАСЦЕВ

Информационная поддержка научных исследований и комплексного управления прибрежной зоной России в Японском море

На основе интеграции рассредоточенных информационных ресурсов и результатов научных исследований разработана комплексная информационная система «Природопользование, состояние и тенденции изменений морской среды прибрежных районов России в Японском море». Система включает в себя обобщенные аналитические материалы, данные по океанографии, состоянию морской среды и экосистем региона, видам природо-пользовательской деятельности, представленные в табличном, графическом и текстовом форматах.

Ключевые слова: информационная система, Японское море, прибрежная зона, рациональное природопользование, морская среда, экосистемы, тенденции изменений, интеграция информационных ресурсов.

Information support of scientific investigations and integrated management of coastal area of Russia in

the Sea of Japan. I.D.ROSTOV, N.I.RUDYKH, V.I.ROSTOV, E.V.DMITRIEVA (V.I.Il'ichev Pacific Oceanological Institute, FEB RAS, Vladivostok), I.S.ARZAMASTSEV (Pacific Institute of Geography, FEB RAS, Vladivostok).

On basis of integration of distributed information resources and the results of scientific investigations a complex information system "Natural ecosystems exploitation, state and tendencies of changing of marine environment of coastal areas of Russia in the Sea of Japan" is developed. This information system includes aggregate of the generalized analytical information and data on oceanography, marine environment conditions and ecosystems of the region, types of natural management, which presented in tabular, graphics and text formats.

Key words: information system, the Sea of Japan, coastal area of Russia, rational use of natural resources, marine environment, ecosystems, tendencies of changing, information resources integration.

За рубежом разработаны и уже применяются на практике методы комплексного управления прибрежными зонами (КУПЗ, в иностранных источниках ICZM - Integrated Coastal Zone Management, ICARM - Integrated Coastal Area and River Basin Management, ICAM - Integrated Coastal Area Management) [2]. Такое управление представляет собой экономико-правовой механизм гармонизации многочисленных, зачастую противоречивых, интересов природопользователей. Россия находится в начальной стадии этого процесса.

Проделана немалая работа в этом направлении. Изучен международный опыт и выполнены оценки прибрежно-ресурсного потенциала России [1, 2, 4, 5, 7-9]. На региональном уровне разработаны экологические программы для Черного и Каспийского морей, а также стратегический план развития КУПЗ Кандалакшского залива

*РОСТОВ Игорь Дмитриевич - кандидат географических наук, заведующий лабораторией, РУДЫХ Наталья Ивановна - кандидат географических наук, научный сотрудник, РОСТОВ Владимир Игоревич - научный сотрудник, ДМИТРИЕВА Елена Витальевна - кандидат технических наук, старший научный сотрудник (Тихоокеанский океанологический институт им. В.И.Ильичева ДВО РАН, Владивосток), АРЗАМАСЦЕВ Иван Сергеевич - кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник (Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, Владивосток). * E-mail: rostov@poi.dvo.ru

Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ по проектам № 11-05-00160-а, № 11-05-98550-р_восток_а и грантов ДВО РАН по проектам № 09-Ш-А-07-330, 11-Ш-В-07-154.

с обоснованием структуры организации комплексного управления на местном уровне. В Дальневосточном регионе при активном участии ряда институтов и организаций, в том числе ТИГ, ИБМ и ТОИ ДВО РАН, разработаны стратегия социально-экономического развития Приморского края и стратегический план устойчивого развития г. Владивосток на 2004-2010 гг. и на период до 2020 г. Многое сделано для адаптации и внедрения современных методов в управление прибрежными зонами в России. Тем не менее существующая система комплексного управления хозяйственным развитием этих территорий пока еще малоэффективна. Нерешенные законодательные и организационные проблемы не позволяют в полной мере запустить механизмы ее реализации [2, 3]. Мешает этому и отсутствие комплексных информационных систем, ориентированных на решение задач КУПЗ. Создание таких систем требует интеграции больших объемов данных, применения современных методов обработки информации с использованием различных аналитических средств и моделей, разработки специализированных информационных продуктов и систем представления и распространения результатов исследований.

В последние годы решены многие проблемы накопления и интеграции больших объемов массивов данных и обеспечения доступа пользователей к информации. Однако существующая система информационного обеспечения морской деятельности и природопользования остается несовершенной, прежде всего из-за неполноты и качества информационных ресурсов.

Наиболее полной по составу и длительности рядов наблюдений информацией располагают Сахалинское и Приморское УГМС, ДВНИГМИ (о поступлении загрязняющих веществ, гидрохимических характеристиках и степени загрязнения акваторий, донных осадках и гидробионтах), ТИНРО-Центр и ВНИРО (о состоянии биологических ресурсов), ИБМ, ТОИ и ТИГ ДВО РАН (о биоразнообразии, динамике морских эко- и геосистем). Однако даже полноценная информация малопригодна для практического использования, если она рассредоточена по различным ведомственным архивам, библиотечным фондам или базам данных (БД).

Значительный прогресс в интеграции информационных ресурсов достигнут в результате реализации подпрограммы ФЦП «Мировой океан», направленной на создание Единой государственной системы информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО), ее ведомственных компонентов и тематических центров. На завершающем этапе подпрограммы ЕСИМО (2008-2012 гг.) должна быть построена полнофункциональная информационная система на основе интеграции ресурсов различных ведомств и организаций. Цель создания такой системы - комплексное информационное обеспечение морской деятельности в Российской Федерации. Информация для решения разнообразных прикладных задач должна быть предоставлена пользователям в систематизированном и максимально сжатом виде. Пользователь сможет получить с портала ЕСИМО (http://esimo.ru) любые интересующие его данные - от результатов натурных измерений и наблюдений до различных форм их обобщенных визуальных представлений.

В ЕСИМО применены тематические и общесистемные информационные технологии нового поколения. Тематические технологии развиваются на основе методических спецификаций, унифицирующих подготовку информации, требуемой для решения прикладных задач, расчетов показателей обстановки в Мировом океане и т.д. Общесистемные технологии информационного обслуживания по назначению подразделяются на три группы:

- обеспечивающие интерактивный доступ к информации ЕСИМО и ее представление пользователям;

- выполняющие функции интеграции данных об обстановке в Мировом океане;

- реализующие прикладные задачи информационного обеспечения морской деятельности федерального, регионального и локального уровней.

В этих технологиях уже реализованы следующие компоненты:

- индикация степени опасности воздействия среды на определенный вид морской деятельности (морские перевозки, портовую деятельность, добычу и транспортировку углеводородного сырья и др.);

- интерактивное моделирование процессов по сценариям пользователей для решения прикладных задач оперативного информационного обеспечения морских транспортных перевозок, добычи биологических и энергетических ресурсов и др.;

- ГИС-анализ информации;

- анализ показателей социально-экономической деятельности и последствий антропогенного воздействия на окружающую среду и состояние прибрежно-морских экосистем.

Технологии реализуются на основе сервис-ориентированной инфраструктуры с единым каталогом web-сервисов, взаимодействующих по протоколам UDDI, WSDL, SOAP. Это дает возможность перейти на компонентную технологию конструирования средств обслуживания пользователей: порталов, удаленных АРМов (автоматизированных рабочих мест) для доступа через web-браузер. Применение ГИС-технологий, систем управления базами данных и т.п. позволяет получать, обрабатывать и накапливать комплексную информацию о состоянии природной среды, а web-технологии - утилизировать полученную информацию в виде электронных копий БД, атласов и электронных справочных пособий для интерактивной работы и формирования выходной продукции в картографическом, текстовом, табличном и графическом форматах [6].

В рамках реализации прикладных задач ЕСИМО, релевантных тематике КУПЗ, в ТОИ при участии ТИГ ДВО РАН завершен первый этап работ по проекту «Оценка влияния естественных изменений и природопользовательской деятельности на состояние морской среды и прибрежно-морских экосистем Приморского края и прилегающих районов Японского моря на основе интеграции результатов многолетних и текущих научных исследований в предметной области». Общая цель данного проекта - проектирование и разработка региональной комплексной информационной системы (КИС) под рабочим названием «Природопользование, состояние и тенденции изменений морской среды прибрежных районов России в Японском море».

Информационную основу КИС составляют БД, содержащие периодически обновляемые сведения, результаты многолетних исследований, другие информационные ресурсы из различных источников, сгруппированные по тематическим разделам:

- физико-географические и гидрометеорологические характеристики,

- гидрологические условия и гидрохимические характеристики,

- состояние морской среды,

- биоразнообразие,

- природопользование.

На рис. 1 показан экран с основным меню КИС, реализующим работу системы в интерактивном режиме.

КИС призвана обеспечить информационную поддержку программ КУПЗ в регионе по трем направлениям.

1. Оценка экологического состояния среды и загрязнения морских вод по ряду показателей:

- фоновому состоянию морской среды прибрежной зоны России в Японском море (гидрологические и гидрохимические показатели);

- влиянию климатических изменений на состояние экосистем, условия проживания и производственную деятельность в прибрежной зоне;

- состоянию морской поверхности различных участков акватории зал. Петра Великого (режим on-line, телекоммуникационный видео- и спутниковый мониторинг);

- распространению загрязнений на основе моделирования сценариев нефтяных разливов и других воздействий на морскую среду;

- воздействию антропогенных факторов на морскую биоту.

Рис. 1. Экран запроса и выдачи информации КИС

2. Оценка биоразнообразия морских экосистем прибрежной зоны и прилегающих районов. Пользователю предоставляются сведения о:

- динамике изменений ихтиофауны зал. Петра Великого;

- процессах биоинвазии и интродукции чужеродных видов в морских экосистемах;

- природопользовании и воздействии изменений окружающей среды на объекты особо охраняемых природных территорий Приморского края (состояние и тенденции);

- показателях и объектах марикультуры региона.

3. Прибрежная зона как объект управления в концепции устойчивого развития территории и природопользования. Доступные или находятся в доработке ресурсы:

- оценка социально-экономических условий и природно-ресурсного потенциала региона:

- тенденции развития контактных прибрежно-морских структур;

- приоритетные и допустимые типы природопользования;

- алгоритмы интегрального (межотраслевого) управления;

- безопасность мореплавания и эксплуатации морских объектов, рекомендации по принятию решений.

Дальнейшее развитие и модификация КИС должны обеспечить возможность комплексного отображения обстановки в прибрежной зоне на интерактивной карте и перевод существующей версии на общесистемные технологии ЕСИМО. Для обработки пользовательских запросов на портале ЕСИМО устанавливается портлетное приложение, которое позволяет создавать полностью функциональные системы для взаимодействия пользователя с хранилищами данных в условиях Интернета (http://www.oasis-open.org). Все существующие и разрабатываемые приложения переводятся в портлеты для последующей сборки через настройки JbossPortal в требуемые страницы и профили. Создаются новые приложения для расширения информационной базы КИС по тематике и региону. Другие элементы КИС реализуются через аналитический комплекс и ГИС-сервер.

Существующая в настоящее время версия КИС может использоваться для работы в среде Интернет или автономно (рис. 2). Запуск приложения с DVD осуществляется автоматически. Web-приложение запускается с адреса http://pacificinfo.ru/data/cdrom/11. Далее пользователь формирует собственные запросы в соответствии с меню доступа. Формами отображения являются web-страницы с текстово-графической и табличной информацией, интерактивные карты и схемы. Пользовательский интерфейс компонентов этой системы удобен и понятен пользователю, автономен и доступен для работы в сетевом режиме.

По объему интегрированных ресурсов, полноте и комплексности охвата проблемы региональная КИС на сегодняшний день является наиболее приближенной к задачам КУПЗ. Информационная система может быть востребована научными и образовательными учреждениями, организациями, связанными с морской деятельностью, эксплуатацией ресурсов и природопользованием, административными органами и общественными организациями, осуществляющими функции надзора, контроля и управления, а также международными организациями и участниками проектов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Айбулатов Н.А. Деятельность России в прибрежной зоне моря и проблемы экологии. М.: Наука, 2005. 364 с.

2. Арзамасцев И.С., Бакланов П.Я., Говорушко С.М. и др. Прибрежно-морское природопользование: теория, индикаторы, региональные особенности. Владивосток: Дальнаука, 2010. 308 с.

3. Арзамасцев И.С. Природопользование в прибрежных зонах: основные понятия, зонирование и проблемы управления // Таможенная политика России на Дальнем Востоке. 2009. № 4. С. 76-89.

4. Бакланов П.Я., Арзамасцев А.С., Качур А.Н. и др. Природопользование в прибрежной зоне (проблемы управления на Дальнем Востоке России). Владивосток: Дальнаука, 2003. 251 с.

5. Бондаренко В.С. Региональное управление природопользованием в прибрежных районах. М.: Ойкумена, 2003. 347 с.

6. Воронцов А.А., Белинских А.Л., Олейников С.А. Подход к проблемам создания электронных справочных пособий по морской природной среде с применением новых информационных технологий в рамках ЕСИМО // Новости ЕСИМО. Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 2003. Вып. 14. - http://oceaninfo.ru/news/news14.htm#st5.

7. Денисов В.В. Эколого-географические основы устойчивого природопользования в шельфовых морях (экологическая география моря). Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2002. 502 с.

8. Михайличенко Ю.Г. Адаптация и освоение мирового опыта комплексного управления прибрежными зонами морей // Изв. РАН. Сер. геогр. 2004. № 6. С. 31-40.

9. Михайличенко Ю.Г. Развитие комплексного управления прибрежными зонами (КУПЗ) в России в рамках федеральных научно-технических программ // Комплексное управление прибрежными зонами и его интеграция с морскими науками: сб. материалов Междунар. науч. конф. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2003. С. 134—146.

Поргмтеь* прнлс -С ннп

кис

Информлииехкл П.j. 1.1 ННС

Рис. 2. Общая схема функционирования КИС