Анализ целесообразности решения профильных (тематических) задач с применением космических технологий

АНАЛИЗ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ РЕШЕНИЯ ПРОФИЛЬНЫХ (ТЕМАТИЧЕСКИХ) ЗАДАЧ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОСМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ

Проведен обзор профильных задач по секторам экономики, предполагающих использование результатов космической деятельности, с учетом специфических особенностей этих секторов.

Проанализированы особенности профильных задач следующих секторов: в секторе электро-энергетики сформирована концепция интеллектуальной активно-адаптивной сети; в секторе управ-ления водными ресурсами определена задача анализа, моделирования и прогнозирования природных и техногенных процессов, связанных с управлением водными ресурсами, на основе отработанных интерфейсных решений и созданной информационной базы пространственных данных; в сфере транс-порта определена задача оперативного управления, навигации, обеспечения безопасности на транс-порте; в сфере торговли и услуг определена задача использования ГИС в диспетчерских системах эксплуатационных служб объектов.

Предложен способ консолидации информации об имеющихся в службах города децентрализованных пространственных данных на базе создания единой государственной картографической основы, заключающейся в обеспечении интеграции пространственных данных, позволяющей одновременно отображать и обрабатывать пространственные объекты из разных массивов данных любых масштабов, включая массивы тематических данных различных пользователей.

Определены варианты подходов к созданию сетевых географических сервисов в сфере муниципаль-ного управления на основе сервис-ориентированной архитектуры, предполагающей наличие трех основных составляющих: поставщиков сервисов, потребителей сервисов и реестра сервисов.

Предложен вариант формирования региональной инфраструктуры использования результатов космической деятельности, позволяющей широко применять технологии использования результатов космической деятельности в интересах решения информационно-справочных и прогнозно-аналитических задач, а также расчетных задач, задач оперативного управления, навигации, обеспечения безопасности.

Применение космических технологий для решения профильных задач мониторинга и управления территориями и хозяйствующими субъектами региона в последние десятилетия находят все новые и новые спектры приложений.

Значение ГИС-технологии для общества складывается из двух составляющих: применения этой технологии в государственном управлении и научных исследованиях (в том числе вследствие использования полученных продуктов в частном секторе экономики), и массового ее использования гражданами для решения своих индивидуальных задач.

Геоинформационные системы позволяют решать множество профильных (тематических) задач, важных как для подразделений администрации региона, так и для конкретных юридических и физических лиц. Перспективным направлением применения муниципальных ГИС выступает обеспечение поддержки взаимодействия государства и общества.

Сетевые сервисы, развиваемые в рамках электронного правительства, позволяют наиболее полно информировать граждан о планах и действиях государственных органов власти и организаций. Сетевые географические сервисы позволяют не только передавать информацию от органов власти гражданам, но и в обратном направлении. Всё вместе это позволяет улучшить качество жизни людей благодаря снижению их затрат на получение и передачу информации при взаимодействии с государством, а также благодаря более адекватным действиям администраций, основывающих свои решения на предложениях и сигналах граждан.

Одним из подходов к созданию сетевых географических сервисов в сфере муниципального управления является создание единой государственной картографической основы. Суть её заключается в обеспечении интеграции пространственных данных, позволяющей одновременно отображать и обрабатывать пространственные объекты из разных массивов данных любых масштабов, включая массивы тематических данных различных пользователей [1].

Сервис-ориентированная архитектура предполагает наличие трех основных составляющих: поставщиков сервисов, потребителей сервисов и реестра сервисов (рис.).

Назначение геопортала заключается в консолидации информации об имеющихся в службах города децентрализованных пространственных данных, которые оформляются и предоставляются в пользование в виде стандартных геосервисов, а также в создании единой точки входа пользователей в эту среду.

Ролевые функции позволяют:

• — администратору назначать роли, регулировать работу портала и одобрять или приостанавливать использование предложенных к регистрации данных;
• — поставщикам данных регистрировать собственные ресурсы пространственной информации на геопортале;
• — пользователям осуществлять поиск необходимых ресурсов, просматривать ресурсы и работать с доступными пространственными данными.

Консолидируемая на портале информация — это метаданные, которые создаются владельцами ресурсов по стандартному шаблону, предоставляемому геопорталом. Шаблон метаданных на пространственные данные (геосервисы и входящие в их состав информационные слои данных) создан на основе международного стандарта ISO 19 115:2003 «Geo-graphic information Metadata» (Географическая информация. Метаданные) и его отечественного профиля [2,3].

Рис. Общая схема геопортального решения

Решение профильных задач по различным секторам экономики требует уче-та специфических особенностей этих секторов. Так, в секторе электроэнергетики сформировалась концепция интеллектуальной активно-адаптивной сети, которая описывается следующими признаками [4]:

• — насыщенность сети активными элементами, позволяющими изменять топологические параметры сети;
• — большое количество датчиков, измеряющих текущие режимные параметры для оценки состояния сети в различных режимах работы энергосистемы;
• — система сбора и обработки данных (программно-аппаратные комплексы), а также средства управления активными элементами сети и электроустановками потребителей;
• — наличие необходимых исполнительных органов и механизмов, позволяющих в режиме реального времени изменять топологические параметры сети, а также взаимодействовать со смежными энергетическими объектами;
• — средства автоматической оценки текущей ситуации и построения прогнозов работы сети;
• — высокое быстродействие управляющей системы и информационного обмена.

Геоинформационные системы в электроэнергетике давно получили статус инфраструктурной технологии и рассматриваются как базовая технология для построения корпоративной архитектуры энергетических компаний.

Внедряемая на предприятии ГИС должна использоваться как система управления активами (с акцентом на техническую паспортизацию) и моделирования сетевой топологии, фиксируя текущее состояние инженерной сети (как построено). Системы проектирования, расчетов режимов работы, диспетчерские и бизнес-приложения должны получать данные о пространственном положении и сетевой топологии из корпоративной ГИС и, используя транзакционные механизмы и четкие регламенты, возвращать изменения, предусмотренные логикой их работы и характером обслуживаемых бизнес-процессов: оперативные переключения, вывод оборудования из эксплуатации, его замена и т. д. Такая конструкция позволяет избежать избыточного дублирования, когда модели данных и сами данные одновременно хранятся в разных информационных системах.

Таким образом, в электроэнергетике ГИС как продукты использования РКД для решения профильных задач сектора экономики давно получили статус инфраструктурной технологии и их применение не вызывает сомнений.

К настоящему времени сформирована и введена в эксплуатацию ГИС «Росводресурсы», содержащая картографическую, атрибутивную, текстовую, графическую информацию и архивы космических снимков.

Картографическая составляющая баз геоданных содержит следующую векторную информацию различных масштабов:

• — карты масштаба от 1:10 000 000 до 1:2 500 000, включающие все общегеографические и специализированные объекты территории Российской Федерации и сопредельных государств для работы «Росводресурсов» на федеральном уровне;
• — карты масштаба от 1:1 000 000 до 1:200 000, включающие все общегеографические и специализированные объекты для работы подразделений «Росводресурсов» на бассейновом и территориальном уровнях;
• — карту масштаба менее 1:200 000, включающую все общегеографические и специализированные объекты для работы «Росводресурсов» на территориальном уровне;
• — карты масштабов от 1:50 000 до 1:1000 для специализированных объектов (гидротехнические сооружения, населенные пункты, предприятия и др.)

При этом общегеографические слои содержат:

• — федеральные округа, хозяйственные районы, территориальное деление (субъекты РФ), районы административного деления субъектов РФ, населенные пункты, отметки высот;
• — изолинии, растительность;
• — автомобильные дороги, сооружения при автодорогах;
• — железные дороги, сооружения при железных дорогах;
• — грунты, хозяйственные строения;
• — трубопроводные магистрали (газопроводы, продуктопроводы, нефтепродуктопроводы);
• — станции и пункты связи, линии связи и ЛЭП.

Картографическая информация о водных объектах включает:

• — моря;
• — озера;
• — пруды;
• — реки;
• — водохранилища;
• — бассейны морей;
• — бассейны рек;
• — посты гидрологического и гидрохимического контроля;
• — бассейны подземных вод;
• — пристани;
• — колодцы;
• — маяки;
• — болота;
• — ледники;
• -дополнительную гидрографию (ключи, родники, гейзеры, источники), изобаты.

Слои, имеющие отношение к гидротехническим сооружениям, содержат:

• — гидротехническое сооружение;
• — сведения об авариях;
• — органы госнадзора;
• — зоны ответственности органов госнадзора.

Группа слоев окружающей среды (по отношению к водным объектам) содержит информацию о водопользователях, объектах капитального ремонта, строящихся объектах.

Слой по охраняемым территориям включает:

• — земли водного фонда;
• — водоохранные зоны;
• — прибрежные полосы.

Слой административно-территориаль-ных органов управления водными ресурсами содержит информацию о бассейновых управлениях и зонах их ответственности, территориальных органах и зоны их ответственности.

В состав системы включены также некоторые специальные слои, такие, как места аварий.

Атрибутивная информация содержит данные об общегеографических и специализированных объектах, важных с точки зрения оперативного и стратегического управления водными ресурсами.

Графическая информация содержит растровые файлы в следующем составе:

• — электронные копии карт;
• — электронный архив всех документов «Росводресурсов»;
• — авиационные и космические снимки, содержащие информацию, важную с точки зрения оперативного и стратегического управления водными ресурсами.

Текстовая информация включает описательные сведения об объектах базы данных.

ГИС «Росводресурсы» обеспечивает решение нескольких классов задач.

Первым, наиболее распространенным, классом являются информационно-справочные задачи, которые позволят осуществлять поиск и уточнение местоположения и характеристик интересующих объектов в двух основных формах:

• — поиск и отображение местоположения объектов на карте (по сложным атрибутивным и пространственным запросам);
• — поиск и отображение атрибутивных характеристик объектов (в том числе видео и фотоизображений) по их местоположению на карте.

Второй класс составляют задачи анализа, моделирования и прогнозирования природных и техногенных процессов, связанных с управлением водными ресурсами. Решение этих задач позволяет в удобной и наглядной картографической форме (на экране дисплея или на бумажном носителе) получать обобщенную или детализированную информацию как по территории всей России, так и по любой отдельной ее части.

ГИС «Росводресурсов» ориентирована на решение следующих задач данного класса:

• — сравнительный анализ и зонирование территории РФ по показателям водных ресурсов;
• — моделирование зон затопления при разрушении ГТС;
• — моделирование аварийных разливов и распространения загрязнителей в водных объектах, а так же при угрозе их попадания в водные объекты.

Помимо вышеперечисленных задач анализа, моделирования и прогнозирования природных и техногенных процессов, связанных с управлением водными ресурсами, на основе отработанных интерфейсных решений и созданной информационной базы в дальнейшем планируется решение большого класса задач информационной поддержки стратегических решений [5].

Таким образом, в структуре Федерального агентства водных ресурсов уже сформировалась и широко применяется технология использования РКД в интересах решения и информационно-справочных и прогнозно-аналитических задач.

Космические технологии давно нашли наиболее широкое применение для комплексных решений в сфере транспорта. Пространственная составляющая является естественной основой интеграции задач управления транспортной инфраструктурой, расчетных задач, задач оперативного управления, навигации, обеспечения безопасности на транспорте и т. д. Учитывая опыт, накопленный в нашей стране и за рубежом, можно выделить следующие направления применения РКД в транспортной сфере:

• — управление имуществом терминальных комплексов;
• — управление парком транспортных средств;
• — построение и оптимизация маршрутов на существующей дорожной сети;
• — мониторинг состояния дорожного полотна и планирование ремонтов;
• — навигация и обеспечение безопасности на транспорте;
• — информационно-транспортные услуги населению.

Таким образом, необходимость применения РКД в сфере транспорта является актуальной задачей.

Торговля и сфера услуг — одна из перспективных областей применения РКД как минимум в трех направлениях:

• — транспортная логистика и маршрутизация к объектам заданного типа;
• — размещение объектов торговли и услуг и обеспечение безопасности;
• — информационно-рекламная поддержка и маркетинговые исследования.

Актуальность вопросов обеспечения безопасности в сфере торговли и услуг подтверждается формированием нормативной базы (ГОСТ Р 22.1.12−2005), конкретизирующей состав требований к современным зданиям, объектам массового скопления людей, уникальным и другим объектам [6]. Требования указанного стандарта предписывают использование ГИС в диспетчерских системах эксплуатационных служб объектов, в том числе характеризующихся массовым скоплением людей крупных торговых центров, позволяет операторам этих служб получать консолидированную информацию обо всех аварийных сигналах объекта в режиме реального времени. Это позволит правильно принимать управленческие решения при реагировании на чрезвычайные и нештатные ситуации. Также, в упомянутом стандарте определена интеграция структурированной системы мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений (СМИС) с автоматизированными системами Единой дежурно-диспетчерской службы (ЕДДС) города [7].

Проведенный анализ применения РКД для решения профильных задач в рассмотренных и других сферах деятельности (муниципального управления, электроэнергетики, управлении водными ресурсами, на транспорте, в торговле и сфере услуг) показывает, что к настоящему времени сложилась устойчивая тенденция широкого внедрения космических технологий в практику повседневной жизни общества.

Практически во всех сферах экономики созданы или интенсивно формируются инфраструктуры использования результатов космической деятельности, ориентированные на геопространственное и инфокоммуникационное обеспечение решения различных тематических задач. Формирование инфраструктур использования РКД реализуется по нескольким направлениям: директивно (по линии государственного управления), инициативно (при технологической необходимости решения масштабных задач) и на коммерческой основе [8].

При этом особую актуальность приобретает задача формирования региональной инфраструктуры использования РКД. Она затрагивает интересы всех региональных органов власти и местного самоуправления, крупных хозяйствующих субъектов, юридических и физических лиц. Её решение требует реализации комплекса взаимоувязанных мероприятий в регионе, структурированных в единую программу и согласованных по срокам выполнения, стоимости и источникам финансирования [9].

Проведенный анализ применения космических технологий для решения профильных задач и актуальность формирования региональной инфраструктуры использования РКД позволяют перейти к обоснованию наличия инфраструктуры использования данных РКД в Курской области.

• 1. «Разработка областной целевой программы: „Использование спутниковых навигационных технологий с использованием системы ГЛОНАСС и других результатов космической деятельности в интересах социально-экономического и инновационного развития Курской области на 2013;2015 годы“»: отчет о НИР (Гос. контракт № 15/1.247.12 П от 29.12.2012 г.) — Курск, 2013.
• 2. ГОСТ Р 52 573−2006. Географическая информация. Метаданные. — М., 2006.
• 3. Андронов В. Г., Клочков И. А., Мордавченко Т. В. Формирование угловых параметров космической сканерной съемки в режимах трехосного программного управления осью визирования КА // Изв. Вузов. Геодезия и аэрофотосъёмка. — 2010. — № 6. С.43−47
• 4. Дорофеев В. В., Макаров А. А. Активно-адаптивная сеть — новое качество ЕЭС России // Энергоэксперт. — 2009. — № 04 (15).
• 5. Никитин А. Б., Павлов С. В., Хамитов Р. З. Геоинформационная система Федерального агентства водных ресурсов. — М.: ArcReview, 2006. — № 1 (36). — С.6−7.
• 6. ГОСТ Р 22.1.12−2005. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования. — М., 2005.
• 7. Шахраманьян А. М., Качанов С. А., Волков О. С. Геоинформационные технологии в концепции интеллектуальных зданий и задачах комплексной безопасности торговых объектов. — М.: ArcReview, 2005. — № 4 (35). — С. 18−19.
• 8. Потапенко А. М., Михайлов С. Н., Заичко В. А. Система подготовки и повышения квалификации специалистов по вопросам использования результатов космической деятельности на примере Курской области // Известия Юго-Западного государственного университета. — 2013. — № 6−2 (51). — С.55−59.
• 9. Основные направления системного решения задач региональной информатизации / В. Г. Андронов, С. Г. Емельянов, С. Н. Михайлов, А. М. Потапенко // Информационно-измерительные и управляющие системы. — 2008. — № 10. — Т.6. — С. 7−13.

A.M. Potapenko, candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, Southwest State University (Kursk) (e-mail: Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script).

A.E. Sevryukov, Senior Lecturer, Southwest State University (Kursk).

(e-mail: Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script).

A.M. Potapenko, Cand. Sc. (Engineering), Professor, Southwest State University (Kursk) (e-mail: Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script).

A.E. Sevryukov, Southwest State University (Kursk) (e-mail: Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script).