Ресурсы, технологии и региональные компоненты государственной системы ЕСИМО для информационного обеспечения морской деятельности и поддержки научных исследований

Информационные технологии

Вестник ДВО РАН. 2013. № 6

УДК 551.465:681.3

И.Д. РОСТОВ, Н.И. РУДЫХ

Ресурсы,

технологии и региональные компоненты государственной системы ЕСИМО для информационного обеспечения морской деятельности и поддержки научных исследований

Рассмотрены информационные и сервисные возможности ЕСИМО и ее дальневосточных компонент для информационного обеспечения морской деятельности и поддержки научных исследований.

Ключевые слова: информационная система, Мировой океан, ЕСИМО, технологии интеграции информационных ресурсов, информационное обеспечение, морская деятельность, научные исследования.

Resources, technologies and regional components of ESIMO state system for providing information for maritime activities and supporting scientific research. I.D. ROSTOV, N.I. RUDYKH (V.I. Il'ichev Pacific Oceano-logical Institute, FEB RAS, Vladivostok).

Information and .service capabilities of ESIMO and its Far Eastern components for information support of maritime activities and to support scientific research are considered.

Key words: information system, World Ocean, ESIMO, technology of information resources integration, information support, maritime activities, scientific research.

Всеобщая информатизация современного общества требует интеграции информации во всех сферах деятельности и перехода от разрозненных ресурсных сервисов к системам, обеспечивающим скоординированное предоставление качественной исходной и обобщенной информации в совместимых стандартах. С нарастанием потока информации, ростом источников ее получения возникают проблемы, связанные с хранением и обработкой больших объемов разнообразных данных, определением их научной и практической значимости. Для управления потоками данных создаются мощные глобальные центры, что приводит, с одной стороны, к совершенствованию рынка информационных услуг, а с другой - к переделу сфер влияния на этом рынке. Подобные центры помогают избегать дублирования процесса сбора и хранения одних и тех же данных, в том числе информации по проектам.

В сфере морской деятельности необходимость создания общего информационного пространства ощущается наиболее остро. Ни один из федеральных, региональных или местных органов исполнительной власти, никакое региональное образование и ни одна коммерческая структура, занимающиеся морской деятельностью, не обладают абсолютным информационным потенциалом и не могут эффективно выполнять свои задачи без владения полной информацией об обстановке в Мировом океане и прибрежных акваториях.

*РОСТОВ Игорь Дмитриевич - кандидат географических наук, заведующий лабораторией, РУДЫХ Наталья Ивановна - кандидат географических наук, научный сотрудник (Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва ДВО РАН, Владивосток). *Е-шаП: rostov@poi.dvo.ru

Это предопределяет повышенное внимание к состоянию и ведению соответствующих информационных ресурсов (ИР) и информационных систем (ИС). В настоящее время интенсивно развиваются региональные и муниципальные ИС и базы данных (БД) по проблемам состояния морской среды, гидрометеорологии и морской деятельности, а также аналогичные системы, принадлежащие коммерческим структурам. Однако эти системы зачастую функционируют без должного взаимодействия, что приводит к дублированию работ, ограничению доступа к ресурсам и лишний раз подтверждает необходимость интегрирования и глобализации информации. И эти процессы уже идут. В качестве примера можно привести реализуемые на протяжении последних 10 лет панъевропейские проекты по интеграции данных в области океанографии [7], созданную в США многоуровневую систему сбора, обработки и хранения атмосферных данных [4], а также мировую интегрированную информационную систему в области исследования окружающей среды вБ08 [8]. Что касается России, то поддержание и развитие глобальных информационных систем в целях интеграции и рационального использования, в том числе для принятия решений в области морской деятельности на всех уровнях, предусматриваются морской доктриной Российской Федерации.

За более чем вековую историю океанографических инструментальных наблюдений различными странами и ведомствами накоплен большой объем натурных данных о состоянии среды и компонентах морских экосистем, на основе которых выявлены фундаментальные закономерности изменчивости морской среды. Однако их использование внешними потребителями затруднено ввиду рассредоточенности информации по различным ведомствам. Если в результате длительных поисков удается получить нужную информацию, то, как правило, она требует дополнительной обработки и преобразования. Для того чтобы эту информацию собрать в единую систему, структурировать и сделать доступной широкому кругу пользователей, с 1999 г. в рамках Федеральной целевой программы «Мировой океан» разрабатывается Единая государственная система информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО) [2, 3].

Цель настоящей работы - ознакомить потенциальных пользователей с достигнутыми результатами развертывания ЕСИМО и возможностями доступа к ее ресурсам.

Ресурсы и технологии ЕСИМО

Концептуальный подход к созданию ЕСИМО заключается в интеграции релевантных решаемым задачам информационных ресурсов, независимо от их ведомственной принадлежности, в единое информационное пространство с целью комплексного информационного обеспечения (КИО) научных исследований и морской деятельности в Российской Федерации. Координация работ по обеспечению функционирования ЕСИМО, интеграции ее информационных систем и ресурсов осуществляется Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет). Вопросы межотраслевого взаимодействия находятся в ведении Межведомственной комиссии с участием РАН. Методическое, информационно-аналитическое и технологическое сопровождение деятельности центров и разработчиков ЕСИМО, в том числе в сфере формирования информационных ресурсов и КИО морской деятельности, обеспечивается Всероссийским научно-исследовательским институтом гидрометеорологической информации - Мировым центром данных (ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД») [3, 5].

ИР в ЕСИМО - это структурированные и неструктурированные данные (БД и файлы), оформленные в соответствии с определенными правилами и служащие основой для предоставления информационных услуг. ЕСИМО интегрирует разнородную пространственно-распределенную информацию о состоянии морской среды и морской деятельности девяти федеральных органов исполнительной власти и Российской академии наук. Информационное обслуживание пользователей осуществляется преимущественно

в режиме on-line через Интернет-портал. Развитие полнофункциональной системы ведется на основе сервисно-ориентированной архитектуры [2] и международных стандартов взаимосовместимости с применением современных веб- и ГИС-технологий. В 2011-2012 гг. проведены испытания новых элементов системы, в 2013 г. система находилась в завершающей стадии разработки, после чего она будет введена в эксплуатацию с доступом через портал распределенного центрального информационно-технологического узла (РЦИТУ) и подпорталы региональных информационно-технологических узлов (РИТУ) в субъектах Российской Федерации.

Инфраструктура ЕСИМО состоит из 20 организаций-центров различной ведомственной подчиненности и 16 организаций с функциями поставщиков информации. Центры реализуют интеграцию информационных ресурсов и сквозное («end-to-end») управление данными с помощью современных информационных технологий и высокоскоростных каналов. Информационный фонд системы включает метаданные, данные и информационную продукцию о Мировом океане (рис. 1).

Одним из важных информационных продуктов ЕСИМО является Электронный морской атлас, который после завершения опытной эксплуатации станет доступен на портале ЕСИМО в виде специализированного веб-приложения. Атлас будет содержать практически все характеристики морской среды и морской деятельности, включая данные оперативных наблюдений, прогностические и аналитические материалы.

Интеграция ИР осуществляется посредством формирования и ведения системы распределенных баз данных (СРБД) с возможностью скоординированного телекоммуникационного доступа к разрозненным информационным ресурсам ЕСИМО как к единому целому. Информационная безопасность СРБД достигается благодаря применению технологии виртуальной телекоммуникационной сети ЕСИМО [1], обеспечивающей шифрованные туннели передачи информации между источниками данных и защиту информационных ресурсов в узлах СРБД.

В настоящее время в ЕСИМО доступны 220 баз данных по 350 параметрам обстановки в Мировом океане и 3690 единиц ИР в СРБД. Ежесуточно в ЕСИМО обращается около 1500 пользователей [3].

Рис. 1. Структура информационных ресурсов ЕСИМО

Полнофункциональная версия единой системы предусматривает децентрализацию управления и использования ЕСИМО за счет перехода на сетевую архитектуру в виде информационно-технологических узлов системы, действующих в центрах ЕСИМО и обеспечивающих равную функциональность. Сетевая модель ЕСИМО состоит из серии персональных, ведомственных, или корпоративных (ВИТУ), специализированных (СИТУ), региональных, технологических и других узлов различного назначения и информационного содержания, присоединенных к центральному узлу и использующих единую технологию и единую систему безопасности (рис. 2).

Узел является сложной информационной системой, состоящей из набора независимых, но взаимосвязанных программных единиц - прикладных компонентов, функционирующих в веб-среде. Каждый конкретный узел подготавливает и предоставляет информацию для решения определенных научных и прикладных задач, объединенных общей тематической и (или) географической областью [2].

На портале ЕСИМО пользователю доступны следующие категории функций и ресурсов (рис. 3).

[О системе] - сведения об участниках деятельности, центрах ЕСИМО, документах, технологиях, аналитические материалы.

[Метаданные] - объекты морской деятельности (порты мира, суда), научные исследования (проекты и программы), наблюдения, моделирование и расчеты (сети наблюдений, прибрежные гидрометстанции), информационные технологии (программные средства, модели и расчеты, форматы данных), средства унификации информации (международные системы).

[Данные] - исходные данные СРБД, доступные путем формирования запроса из открывшейся таблицы или по ключевому слову. Основная информация о ресурсах отображена в таблице. С помощью таблицы пользователь может искать ресурсы и получать информацию в соответствии с политикой доступа.

Рис. 2. Сетевая модель полнофункциональной ЕСИМО

Рис. 3. Вид панели доступа к ИР центрального портала ЕСИМО после завершения регистрации

[Сервисы] - включены следующие разделы:

«Геосервисы» - предоставляет пользователю информацию о различных объектах и показателях морской среды и морской деятельности на единой картооснове с использованием инструментов геоанализа,

«Климат морей России» - включает разнообразные климатические данные и сведения о гидрометеоусловиях акваторий и прибрежной зоны морей, омывающих территорию России,

«Спутниковые снимки» - содержит архив спутниковых изображений морской поверхности и суши за ряд лет,

«Расчетно-модельный комплекс» - позволяет загрузить необходимые данные и выполнить настройки для моделирования сценариев разлива нефти по выбранному району моря в интерактивном режиме.

[Задачи] - прикладные задачи ЕСИМО разработаны аналитиками на основе данных информационных ресурсов СРБД. Пользователь может получить экспресс-отчеты в виде сжатых наглядных аналитических представлений (АП) и информеров о состоянии морской среды и показателях природопользовательской деятельности, необходимых для принятия управленческих решений и других целей.

Региональные компоненты ЕСИМО

Региональные информационно-технологические узлы ЕСИМО представляют собой аппаратно-программные комплексы (АПК) для интеграции мореведческой информации и КИО морской деятельности в определенном регионе. Они организуются на базе существующих региональных центров ЕСИМО: Центра Арктического и антарктического научно-исследовательского института (СЗФО и арктический бассейн, Шр://ройа1^то. aari.ru/porta1) и Центра Дальневосточного научно-исследовательского гидрометеорологического института (ДФО и бассейн дальневосточных морей с прилегающей частью Тихого океана, http://porta1.esimo.ferhri.ru/porta1).

Дальневосточный узел (РИТУ ДВ), присоединенный к центральному узлу ЕСИМО, объединяет поставщиков информации из Росгидромета (Камчатское, Приморское, Сахалинское УГМС, Хабаровский ЦГМС-РСМЦ) и ДВО РАН (ТИГ, ТОИ со статусом ВИТУ).

Он обладает АПК общесистемных средств интеграции ИР для всестороннего обеспечения морской деятельности по акваториям дальневосточных морей, прилегающей

части Тихого океана и прибрежным территориям [6]. Представление данных на платформе РИТУ ДВ аналогично по своей структуре порталу РЦИТУ Управление разнородными данными на региональном узле происходит путем единообразного доступа к ресурсам и использования поисковых атрибутов для разных форм представления информации (пространственной, графической, числовой, текстовой) по аналогии с РЦИТУ с учетом приоритетов региональных научных и практических задач.

Информационные ресурсы РИТУ ДВ доступны на следующих условиях. Метаданные и сопутствующую информацию могут получать все пользователи без каких-либо дополнительных условий. Информация свободного распространения (данные наблюдений, доступ к которым не требует разрешения на использование со стороны правообладателя -владельца ресурса) предназначена зарегистрированным пользователям ЕСИМО общей категории. Информация регламентированного предоставления доступна зарегистрированным пользователям ЕСИМО приоритетной категории (органы государственной власти и другие официальные организации - участники морской деятельности).

Доступ к информации категории [Данные] предоставляется также в задержанном (off-line) режиме, когда пользователь свои потребности в информации определяет в on-line режиме и тем или иным способом обращается с запросом в региональный центр ЕСИМО.

На региональном портале категория [Сервисы] включает разделы: геосервисы, расчет-но-модельный комплекс, гидрометеорологическая обстановка в Дальневосточном регионе, КИС дальневосточных морей, ежемесячный морской бюллетень.

Категория [Прикладные задачи] содержит наборы АП по тематике «Интегральная оценка гидрометеорологической обстановки на ДВ морях» и «Природопользование и при-брежно-морские экосистемы ДВ морей» (пример одного из АП см. на рис. 4).

Для размещения информационных ресурсов в сети ДВО РАН и Интернете с интеграцией на центральном и региональном порталах ЕСИМО в ТОИ создан и поддерживается ведомственный информационно-технологический узел. Здесь в составе АПК взаимодействия с РИТУ ДВ наряду с программным обеспечением организации применяются общесистемные компоненты технологий ЕСИМО. Информационные ресурсы ВИТУ ТОИ доступны также через Интернет или на DVD (рис. 5).

Основная прикладная задача ВИТУ ТОИ ДВО РАН - комплексное информационное обеспечение средствами ЕСИМО научных исследований и прибрежно-морского природо-

Рис. 4. Общий вид АП «Особо охраняемые территории Приморского края»

Рис. 5. Схема информационного обслуживания пользователей ВИТУ ТОИ ДВО РАН

пользования для реализации программ комплексного управления прибрежной зоной в целях устойчивого регионального развития и других видов деятельности. Реализация этой задачи осуществляется совместно с ТИГ ДВО РАН путем разработки КИС «Природопользование, состояние и тенденции изменений морской среды прибрежных и сопредельных районов дальневосточных морей России». Организационная структура этой КИС показана на рис. 6.

Рис 6. Домашняя страница КИС

Целевое назначение КИС - оценка влияния естественных изменений и природополь-зовательской деятельности на состояние морской среды и прибрежно-морских экосистем в регионе. КИС состоит из социально- и научно-ориентированных блоков представления и визуализации данных многолетних наблюдений и моделирования в виде табличных, графических и текстовых материалов. Информационная база содержит слабодоступные и рассредоточенные ресурсы о природных процессах, состоянии среды и антропогенных воздействиях в регионе и на постоянной основе пополняется новой информацией, в том числе в оперативном режиме.

Развертывание КИС осуществлено посредством создания соответствующих профилей в разделах [Сервисы] и [Прикладные задачи] РИТУ ДВ с использованием технологий, совместимых с общесистемными технологиями ЕСИМО.

Заключение

ЕСИМО представляет собой не имеющий аналогов интегрированный информационный ресурс, своеобразную «систему морских систем» Российской Федерации, предназначенную для информационного обеспечения научных исследований, освоения и использования ресурсов Мирового океана. Система базируется на передовых технологиях, позволяющих значительно сократить время доступа к готовой продукции или данным для конечного потребителя.

Новизна применяемых методов и подходов определяется прежде всего комплексной реализацией целевого подхода к решению поставленных задач в предметной области. Пользователь ЕСИМО в любой момент и любом месте может получить требуемую информацию по заданному району, интегрированную из различных ведомственных систем.

После ввода в постоянную эксплуатацию дальнейшее развитие ЕСИМО должно быть направлено на упрощение работы с системой, уменьшение затрат на ее эксплуатацию, повышение уровня автоматизации управления и взаимодействия с зарубежными системами.

Опыт, накопленный при создании и эксплуатации ЕСИМО, представляет интерес для решения задач интеграции ресурсов в других сферах информационного пространства, отраслях знаний, экономики и управления.

ЛИТЕРАТУРА

1. Белов С.В., Бритков В.Б. Интеграция информационных ресурсов в задачах исследования морской среды // Информ. технологии и вычисл. системы. 2008. Вып. 1. C. 73-82.

2. Концепция полнофункциональной Единой государственной системы информации об обстановке в Мировом океане (проект): Норматив. метод. док. ФЦП «Мировой океан». Подпрограмма «Создание Единой государственной системы информации об обстановке в Мировом океане, III этап (2008-2013 гг.)». Обнинск: ВНИИГМИ-МЦД, 2008. 47 с.

3. Мартыщенко В. А., Ефимова Е. А. История, состояние и вопросы развития подпрограммы «Единая система информации об обстановке в Мировом океане» ФЦП «Мировой океан» // Использование средств и ресурсов ЕСИМО для информационного обеспечения морской деятельности в Российской Федерации: материалы науч.-практ. конф., Обнинск, 24-28 сент. 2012. Обнинск, 2012. С. 11-15.

4. Милородов Ю.И., Федотов А.М. Интеграция данных о состоянии окружающей среды в современных информационных системах // Вычисл. технологии. 2007. Т. 12, вып. 2. С. 97-106.

5. Михайлов Н.Н. Облик ЕСИМО - решения, характеристики и основные направления применения и развития // Использование средств и ресурсов ЕСИМО для информационного обеспечения морской деятельности в Российской Федерации: материалы науч.-практ. конф., Обнинск, 24-28 сент. 2012. Обнинск, 2012. С. 209-217.

6. Смоляницкий В.М., Девятаев О.С., Ураевский Е.П. Перспективы информационного обеспечения морской деятельности в приморских субъектах Российской Федерации средствами региональных узлов ЕСИМО // Использование средств и ресурсов ЕСИМО для информационного обеспечения морской деятельности в Российской Федерации: материалы науч.-практ. конф., Обнинск, 24-28 сент. 2012. Обнинск, 2012. С. 279-291.

7. Maillard C., Lowry R., Maudire G., Schaap D. SeaDataNet: Development of a Pan-European Infrastructure for Ocean and Marine Data Management / 0CEANS'07, Aberdeen, Scotland, 18-21 June 2007. 15 p. - http://www.seada-tanet.org

8. What is GEOSS? The Global Earth Observation System of Systems / GEOSS. - http://www.earthobservations. org/gci_gp.shtml