Типовые технологические решения в интегрированной информационной системе в науках о Земле

УДК 50:002

ТИПОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ В ИНТЕГРИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ В НАУКАХ О ЗЕМЛЕ

А.Н.Платэ1

Институт геологии рудных месторождений, минералогии, петрографии и геохимии Российской Академии Наук (ИГЕМ РАН), 109017, г. Москва, Старомонетный пер., 35.

Рассматриваются подходы к созданию инфраструктуры интеграции разнородных систем и ресурсов в области наук о Земле, предлагаются типовые технологические решения для распределенной информационной, научно-методической и интеллектуальной поддержки фундаментальных и прикладных исследований для формирования и развития информационного пространства научного центра. Ил. 1. Библиогр. 2 назв.

Ключевые слова: науки о Земле; интегрированная информационная система; геоинформатика; базы данных; научный центр.

TYPICAL TECHNOLOGICAL SOLUTIONS IN THE INTEGRATED INFORMATION SYSTEM IN EARTH SCIENCES A.N. Plate

Institute of ore geology, mineralogy, petrography and geochemistry of the Academy of Sciences, 35 Staromonetny Lane, Moscow, 109017

The author considers approaches to create the integrated infrastructure of different systems and resources in the field of Earth Sciences. He proposes standard technological solutions for distributed informational, scientific-methodical and intellectual support of fundamental and applied researches to form and develop some scientific center information space. 1 figure. 2 sources.

Key words: Earth sciences; integrated information system; geoinformatics; databases; scientific center.

Формирование информационного пространства в среде интегрированной информационной системы. Высокая наукоемкость работ в области изучения недр, контроля за состоянием природной среды и природопользованием обусловили тот широкий спектр теоретических, технологических и методических исследований, который выполняется в рамках научных работ в области построения и развития интегрированных информационных систем. Появление средств сбора, хранения, обработки и передачи информации, основанных на Интернет-технологиях, создало предпосылки для эффективного использования информационных ресурсов сети Интернет в научных исследованиях. Вместе с тем, ясно обозначились вопросы необходимости определения и формирования четко классифицированных и стыкующихся информационных потоков и массивов, механизма конструирования новых знаний на базе известных, организации реального информационного интерфейса для ученых по конкретным видам фундаментальных и прикладных исследований.

Реалии и перспективы интеграции данных в науках о Земле - комплексирование современных методов и технологий. Здесь велика роль технологических прорывов в формировании новых научных направлений, в т.ч. становление междисциплинарного направления - геоинформатики. Данное научное направление следует рассматривать как комплекс междисциплинарных исследований по созданию информационно-коммуникационной среды в области наук о Земле, интегрированных информационно-аналитических ресурсов и программно-технологических комплексов

распределенной обработки данных, а также аналитических методов исследований поверхности и недр Земли, моделирования геопроцессов и явлений.

Научное и практическое значение работ по рассматриваемой теме определяется созданием инфраструктуры интеграции разнородных систем и ресурсов в области наук о Земле для распределенной информационно-технологической и интеллектуальной поддержки фундаментальных и прикладных исследований, формированием и развитием определенного научного информационного пространства научного центра. Создается база для взаимодействия центра с национальными отраслевыми и международными научными информационными системами на принципиально новом высоком уровне информационных технологий.

Как правило, термин «Интегрированная информационная система» (ИИС) применяют к взаимодействующим многоуровневым информационно-вычислительным комплексам. С повышением уровня происходит объединение показателей составных частей комплекса. Пространственно-временная интеграция осуществляется по горизонтальным количественным уровням (в основном, по информационным, программно-математическим, аппаратным и комплексным характеристикам), а вертикальная позволяет объединять отдельные комплексы на основе общности методологического, организационно-правового, управленческого и аналитического характера.

ИИС создается с учетом основных принципов системотехники:

достижения максимума эффективности;

1Платэ Алексей Николаевич, кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник, тел.: 84992308449, e-mail: plata@igem.ru

Plate Alexei Nikolaevich, Candidate of geographical sciences, Senior Researcher, tel.: 84992308449, e-mail: plata@igem.ru

согласованности локальных и глобальных критериев эффективности;

оптимизации решаемых задач;

единства информационной базы (пространства).

Ключевым фактором интеграции является углубление информационных и управляющих процессов. Интеграция - это постоянный процесс совершенствования форм взаимодействия составляющих ИИС различного уровня.

Развитие ИИС осуществляется на основе действующих подсистем и блоков различных уровней и назначений с учетом обеспечения их совместного функционирования и предполагает дальнейшее совершенствование функциональной, технической, информационной и организационной составляющих в направлении совместимости и интеграции элементов системы. Целевая функция ИИС формируется направлениями научно-исследовательских работ Института.

Инструментальные средства ИИС используются с учетом теории системотехники и кибернетики в области информационного обеспечения, моделирования, идентификации объектов, построения баз данных,

данных, Интернет-сайта, информационных архивов (отчеты, диссертации, геологические карты и пр.).

Использование различных и не связанных между собой информационных систем приводит к необходимости многократного ввода информации, ее дублированию, несогласованности, недостоверности, к экономически не оправданным затратам. Отсутствие интеграции между системами существенно влияет на качество полученных данных, снижает оперативность работы. В ИИС осуществляется интеграция (рисунок) всех информационных систем Института на основе единых аппаратных, программно-математических и лингвистических платформ при условии сохранения уже вложенных инвестиций в информационную службу Института. В частности, решается задача управления всеми компонентами ИИС с помощью единой консоли управления.

С целью формирования и наращивания объемов информационных ресурсов интегрированной информационной системы Института в области наук о Земле необходимо проведение анализа и интеграции информационных, коммуникационных и технологических

Данные анализов результатов исследований в различных форматах

Информационное поле

Формирование едино

средств общения человека с компьютером, сбора и обработки данных. Новым направлением качественного интерфейса пользователя является разработанная для интегрального банка данных схема анализа и выполнения запроса пользователя, которая с помощью блока анализа информации в режиме автоматического индексирования формирует проблемно-ориентированное поле метаинформации.

Перспективным направлением формирования информационного пространства представляется создание единого Интернет-портала, где создается единая база метаданных сведений, содержащихся в информационных системах (базах данных) взаимодействующих (например, занимающихся исследованиями в области наук о Земле) научных центров. Также здесь могут осуществляться классификация, индексирование и ввод данных. Такой портал сформирован в составе системы Интернет-порталов информационно-аналитической системы Отделения наук о Земле РАН.

В настоящее время информационное пространство в ИГЕМ РАН формируется на основе баз данных и знаний, распределенных в компьютерах научных сотрудников, общей базы данных Института, портала

информационного поля

ресурсов Института. Такой анализ является одним из основных критериев систематизации представлений о качестве информационной среды.

Вместе с тем, к негативным характеристикам состояния научного информационного пространства Института можно отнести:

- недостаточность структурирования информационных ресурсов, разнообразие интерфейсов и отсутствие развитых средств интеграции, навигации и поиска для использования в распределенной среде доступа и обработки данных;

- «привязанность» алгоритмических ресурсов академического сектора науки к локальным сетям разработчиков и недоступность, как правило, для удаленных пользователей даже на уровне метаданных;

- недостаточную проработку нормативно-правовой и технологической базы для использования информационных и других ресурсов научных учреждений РАН.

При формировании единого информационного пространства в области наук о Земле используются информационные системы и приложения, поддерживаемые различными институтами, но при этом необходимо использовать согласованный ряд

стандартов и сервисов. Это становится возможным в настоящее время при создании в РАН единой системы доступа в Интернет для академических институтов.

ИИС в концепции информатизации. Необходимо отметить особую важность разработки концепции информатизации научного центра (Института) с учетом всех его особенностей. Среди основополагающих принципов такой концепции могут быть следующие:

- открытость информационной системы, ее взаимодействие и информационный обмен с отечественными и зарубежными системами и банками данных;

- преемственность перехода от существовавшей системы сбора и хранения информации на бумажных и машинных носителях к информационной системе, базирующейся на современных компьютерных технологиях и программно-технических средствах;

- поэтапность проектирования и ввода сети персональных компьютеров (локальная вычислительная сеть) в эксплуатацию с целью минимизации затрат и эффективного использования финансовых ресурсов;

- улучшение условий навигации, осуществляемой по описаниям сетевых и локальных электронных массивов либо информационным ресурсам, распространяемым на носителях, массивов конструкторских, технологических и других производственных документов, ГИС-систем и электронных карт (массивов геоданных).

Несомненный интерес при построении ИИС представляют результаты работ над информационно-аналитической системой проекта «Электронная Земля», среди которых следует отметить:

- введение единого открытого стандарта представления информации о ресурсах (метаданных);

- создание архитектуры хранения метаданных на базе XML, обеспечивающей простоту их хранения, управления и обмена со смежными информационными системами;

- выпуск нормативно-правовой документации и межведомственного соглашения по информационному обеспечению;

- идентичное использование основных описательных справочников и классификаторов.

Разработаны методические материалы по параллельному ведению работ по автоматическому индексированию: автоматическому выделению из текста ключевых слов и словосочетаний с учетом морфологии в массиве данных исследовательской информации ИИС и статистической обработки результатов. Значительное место уделяется единой терминологической основе индексации и классификации ресурсов Института в ИИС. Такое построение решает проблему интеграции на лингвистическом уровне: позволяет пополнять словари автоиндексирования, вводить ключевые словосочетания, формировать междисциплинарную лексику, учитывать неопределенные понятия и новые лексические единицы. Сравнение поискового образа информационных документов, сформированного автоматизированным путем, и системы структурированной классификации служит отправной точкой для динамического развития классификатора ИИС (Кузьмина [1]).

Принципы интеграции позволяют упростить решения вопросов доработки, расширения (масштабируе-

мости) и информационной безопасности. Предусматривается использование настроенных интерфейсов для подключения различных инструментальных приложений к единой системе.

Инфраструктура современного академического института состоит из множества взаимосвязанных подсистем, которые в совокупности предъявляют многочисленные требования к информационной системе (в том числе и к системе электронного документооборота и ведения электронного архива). Зарубежная практика в этой области (Enterprise Resource & Relationship Processing) включает планирование информационных и кадровых ресурсов, планирование качества исследований.

В состав ИИС входит Интернет-портал, основная задача которого - интеграция информации от разнородных источников и информационное обслуживание пользователя. Осуществляются параллельный поиск, синтез (моделирование), визуализация и доставка пользователю распределенных тематически и физически цифровых документов, карт, изображений, файлов и выборок из баз геологических, геофизических, географических данных.

Информационная среда Интернет-портала содержит различные гетерогенные цифровые информационные ресурсы: метаданные, документальные и фактографические базы данных, цифровые карты, информационные системы, включая ГИС. Требования к Интернет-порталу предусматривают разработку интерфейса, обеспечивающего для пользователя интеграцию необходимых данных.

Интернет-портал интегрирует также сервисы и ресурсы всех видов участников (куста организаций, групп ученых и специалистов, научную деятельность которых поддерживает портал) информационной тематической области. Единство ресурсов и сервисов достигается за счет согласованных стандартов, подсистемы управления, контролирующей режимы работы и функции портала.

Важными требованиями к Интернет-порталу являются поиск и получение данных в распределенных структурах, идентификация единиц информации, источников и потребителей (регистрация, персонификация), создание единой точки входа для пользователей.

ИИС в науках о Земле. Создание специализированных ИИС вызвано необходимостью внедрения современных информационных технологий в области естественных наук, информатизации науки и производства. Развитие сети Интернет, сопровождающееся географическим расширением и увеличением объемов информации, создает значительные трудности в навигации по сети и выделении нужных данных из массивов «шумов», сопровождающих информационное обслуживание пользователя. Для формирования специализированных по тематике сведений (например, науки о Земле), к которым обеспечивается доступ, ИИС является перспективным направлением развития Интернета, так как система работает в интегральном проблемно-ориентированном информационном поле с собственной, согласованной с государственными и международными стандартами системой

рубрикаторов, указателей, терминалогических словарей, тематических классификаторов и тезаурусов [2].

Выбор оптимальных стратегий обработки информационных потоков рассматривается в качестве главной задачи информатизации научных центров. Решение этой задачи требует организации системного применения современных информационных технологий и создания новых информационных технологических структур, в частности, ИИС группы институтов, выполняющих исследования в определенных областях наук.

Развитие информатизации в соответствии с мировым уровнем требует изучения специфики научных исследований, экономических особенностей сопровождения междисциплинарных исследований в области наук о Земле. Для этого необходимы развитая тематическая классификация и автоматизированное индексирование информационных ресурсов, учет стоимости оборудования, программных продуктов, приобретаемых баз данных и других составляющих, обеспечивающих создание и функционирование ИИС. С учетом экономических аспектов построения для сопровождения фундаментальных исследований в области наук о Земле осуществляется моделирование процесса распределенной обработки запроса пользователя и интегрирования данных различного характера на пространственной основе.

Исследователи, работники сфер управления и производства с помощью ИИС могут получать опера-

тивный доступ к информационным ресурсам и технологиям современных центров научной информации, глобальных информационных и вычислительных сетей в области наук о Земле.

Построение ИИС позволит научным центрам Отделения наук о Земле принимать равноправное участие в академических, федеральных и международных проектах информатизации, в научно-исследовательских программах, решающих задачи по использованию, развитию и поддержанию информационного пространства РАН. В соответствии с общими тенденциями развивается телекоммуникационная среда передачи данных, наращиваются информационные ресурсы, подключаются внешние информационные системы и механизмы предоставления услуг пользователю.

В условиях достаточно большого количества научных центров РАН, относящихся по тематике исследований к наукам о Земле, очевидна необходимость создания диспетчерских узлов - тематических порталов в сети Интернет (Гитис, Шогин [1]). Их целесообразно организовать на основе имеющихся академических институтов с развитием технологического оснащения. Предлагаемая модель предоставляет возможность по количественным критериям осуществить выбор центрального портала и построение иерархической структуры системы серверов научно-технических центров, тематических интернет-порталов.

Библиографический список

1. Электронная Земля: использование информационных 2. Платэ А.Н. Методические положения построения системы

ресурсов и современных технологий для повышения досто- удаленного доступа к аэрокосмическим данным в области

верности научного прогноза на основе моделирования ре- наук о Земле // Проблемы рудной геологии, петрологии,

шений в интегральных информационных полях / минералогии и геохимии. М.: ИГЕМ РАН, 2005. С. 521-524. Отв.редакторы Ю.М.Арский, Е.П.Велихов, А.Б.Жижченко, Н.П.Лаверов, А.И.Савин. М.: ВИНИТИ РАН, 2009. 478 с.

УДК 574

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

С.С.Тимофеев1, С.С.Тимофеева2

Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Рассмотрены экологические проблемы нефтегазодобывающего комплекса Иркутской области. Приведены результаты токсикометрической оценки и биотехнологической обработки буровых отходов. Библиогр. 4 назв.

Ключевые слова: окружающая среда; отходы нефтедобычи; воздействие; токсикометрическая оценка; биотехнологии.

ENVIRONMENTAL PROBLEMS OF RECYCLING IN OIL AND GAS INDUSTRY S.S. Timofeev, S.S. Timofeeva

Irkutsk State Technical University 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074

1Тимофеев Семен Сергеевич, старший преподаватель кафедры промэкологии и безопасности жизнедеятельности, тел.: (3952)405671.

Timofeev Semen Sergeevich, senior lecturer of the chair of Industrial Ecology and Safety of Life Activity, tel.: (3952)405671.

2Тимофеева Светлана Семеновна, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, тел.: 8(3952)405106.

Timofeeva Svetlana Semenovna, Doctor of technical sciences, professor, head of the chair of Industrial Ecology and Safety of Life Activity, tel. 8(3952)405106._