В первой конфигурации можно
использовать бесплатные клиентские ГИС,
которые позволяют просматривать и оформлять
карты, в отдельных случаях выполнять
редактирование данных. На базе этих приложений
можно подключать бесплатные сервисы
или пользоваться специализированными
сервисами на абонентской основе Последние
могут быть получены по запросу в любой
момент времени. Преимуществом данной
конфигурации является низкая стоимость,
а недостатками – ограничения по редактированию
данных, зависимость от Интернет-подключения
и внешних серверов.
Во второй конфигурации используется
профессиональная ГИС с набором специализированных
модулей.
В компании «ИНТРо-ГИС» разработаны
и поддерживаются следующие модули:
1) Риск ЧС (оператор) – для
проведения расчетов зон поражения и определения
степени риска в результате аварий на
промышленных объектах с использованием
свыше 1о различных методик расчета (взрывы,
пожары, химическое и радиоактивное заражение).
Расчеты можно проводить в произвольном
месте на карте или для группы опасных
объектов одновременно по одной или нескольким
методикам.
2) Разлив нефтепродуктов
(суша) – для оценки и прогнозирования
разливов нефти и нефтепродуктов на поверхности
суши. он включает в себя большой набор
инструментов и команд по работе с рельефом,
экспресс оценке стекания/скопления, детальному
гидродинамическому расчету, формированию
отчетов и анимации разлива.
3) Разлив нефтепродуктов
(вода) – для оценки и прогнозирования
разливов нефти и нефтепродуктов на акватории.
он включает в себя набор инструментов
и команд по построению течений, моделированию
разлива с использованием нескольких
моделей различной сложности (включая
модель «блуждающих частиц»), формированию
отчетов и анимации разлива.
4) Лесной пожар – для прогноза
распространения лесного пожара с учетом
меняющихся метеорологических характеристик,
особенностей растительного покрова и
вида пожара, включая возможность формирования
отчета в офисных приложениях.
5) Прорыв ГТС – для расчета
зон затопления и их характеристик в результате
аварий на гидротехнических сооружениях,
а также определения подтопленных объектов,
включая возможность формирования отчета
в офисных приложениях.
6) Весеннее половодье – для
анализа и прогнозирования уровней воды
на гидропостах в период весеннего половодья
и оценки последствий на уровне субъекта
Российской Федерации. Представляет собой
экспертно-статистическую систему, основанную
на прецедентах с набором специализированных
отчетов.
7) Затопление территории –
для расчета зон затопления в результате
подъема уровней воды при паводках и определения
подтопленных объектов на небольшом участке
речной сети, включая возможность формирования
отчета в офисных приложениях.
В этой конфигурации уже нет
функциональных ограничений на стороне
клиента и также возможно использование
сервисов бесплатно или на абонентской
оплате. Стоимость одного рабочего места
составляет 15о-5оо тыс. руб. Достоинства
данной конфигурации заключаются в мощном
функционале по моделированию различных
ЧС, широкие возможности профессиональной
ГИС ArcGIS по созданию, редактированию и
оформлению карт, геопространственной
обработке данных. Недостатки – зависимость
от Интернет-подключения и внешних серверов
при многопользовательском доступе к
данным или инструментам.
В третьей конфигурации используется
не только настольная, но и серверная ГИС
ArcGIS Server, которая становится полноценным
центром предоставления большого числа
сервисов и веб-приложений. Тем самым обеспечивается
полная независимость и широкие функциональные
возможности по обработке и редактированию
данных с учетом многопользовательского
доступа. При поставке формируется набор
стандартных сервисов и веб-приложений,
однако возможна разработка и собственных
решений с использованием различных мастеров,
то есть не требующая знаний в веб-программировании.
Сроки внедрения любой из конфигураций
не превышают одного месяца, а в отдельных
случаях занимают 1-2 дня. Требования к
пользователям – базовые знания в области
ГИС и вопросах безопасности, в третьей
конфигурации – базовые знания администрирования
интернет-сервера и системы управления
базами данных.
Подводя итог, следует отметить,
что грамотное применение современных
ГИС технологий позволяет на порядок сократить
время доступа, обработки и подготовки
данных и существенно повысить качество
предоставляемой информации при решении
задач мониторинга и прогнозирования
ЧС. Работая в такой инфраструктуре, специалисты
в области ЧС сосредоточены на выполнение
взаимоувязанных задач в рамках единой
среды, не беспокоясь о информационно-технологических
средствах, необходимых для их выполнения[17].
2.3 Использование
геоинформационных технологий для мониторинга
и оценки последствий чрезвычайных ситуаций
Проблема мониторинга чрезвычайных
ситуаций для нашей страны является крайне
актуальной. Сложно переоценить востребованность
оперативной информации о развитии и последствиях
чрезвычайных ситуаций службами, занимающимися
наблюдением за ЧС и ликвидацией последствий
ЧС.
К наиболее важным данным о
ЧС относится не только информация о местоположении
ЧС, но и такие параметры, как размеры опасных
проявлений, направление и скорость распространения,
наличие в зоне развития ЧС населенных
пунктов, инженерных коммуникаций и т.д.
Визуализацию и анализ данной информации
целесообразно выполнять с использованием
геоинформационных технологий. однако
для работы с пространственными данными,
требуется использование специализированного
геоинформационного программного обеспечения.
В данной ситуации на помощь могут прийти
геопорталы – электронные географические
ресурсы, расположенные в сети Интернет.
Использование геопорталов не требует
наличия специального программного обеспечения
и специальных знаний пользователей. Помимо
этого, доступ к представляемым данным
получают широкие группы пользователей,
имеющих доступ к сети Интернет. Это, на
наш взгляд, является огромным преимуществом
такого способа визуализации и анализа
данных о чрезвычайных ситуациях.
Современные геоинформационные
технологии позволяют объединить множество
источников информации в рамках единого
информационного ресурса – геопортала.
Использование геопорталов позволяет
работать со специально подготовленными
данными различных типов и источников.
однако информация, представляемая на
геопортале, требует специальной предварительной
обработки.
Так, использование геопорталов
дает возможность визуализации обработанных
данных оперативной спутниковой съемки,
получаемых как с различных спутников
дистанционного зондирования, так и, например,
с беспилотных аппаратов.
однако, требуется предварительная обработка
данных, в том числе с использованием автоматизированных
алгоритмов обработки. Автоматизация
обработки данных ДЗЗ позволяет существенно
сократить время от получения данных до
их размещения на геопортале и проведения
их анализа [25].
Мониторинг паводков. Для мониторинга паводковой
обстановки возможно использование различных
источников данных: снимков с искусственных
спутников Земли (ИСЗ) (рис.7) информации
с системы гидропостов Росгидромета
(рис. 8), видео с камер наблюдения, установленных
в прибрежных зонах рек (рис. 9). Геопорталы
позволяют объединить данные источники
информации в рамках единого информационного
ресурса и представляют собой средство
не только визуализации данных, но и их
анализа и получения новых видов данных.
Использование веб-камер позволяет
наблюдать ситуацию в режиме реального
времени и при наличии облачности, что
позволяет дополнить информацию, получаемую
с данных ДЗЗ, и провести их верификацию.
Наличие приемной станции спутниковой
информации является существенным фактором,
повышающим оперативность получения данных
дистанционного зондирования. Использование
данных оперативной спутниковой съемки
в видимом и инфракрасном диапазонах спектра
с ИСЗ Terra, Aqua, NPP, «Метеор-М» №1 позволяет
получать данные на участки развития ЧС
многократно в течение одних суток. Вре
мя, с момента получения данных на приемную
станцию до момента их размещения на геопортале
составляет около 1 ч. Как следствие, появляется
возможность получения результатов ана
лиза и интерпретации как данных
спутниковой съемки, так и всего комплекса
информации, представленной на геопортале
в оперативном режиме.
Благодаря наличию географической
привязки данных ДЗЗ возможны осуществление
подсчета площади подтопленных территорий,
наблюдение за динамикой развития ЧС,
составления прогноза развития ЧС и его
визуализации средствами геопортала.
Данные можно предоставлять как с ограничением
доступа так и в открытом виде для информирования
не только заинтересованных служб, но
и населения. Хранение данных ДЗЗ можно
осуществлять в сжатом виде для экономии
ресурсов вычислительной системы. [2; 12;
2о].
Мониторинг и оценка
последствий лесных пожаров. Современные технологии позволяют
обнаруживать лесные
пожары с помощью данных ДЗЗ
(рис.1о), а также проводить оценку последствий
пожаров
Для оперативного мониторинга
целесообразно использовать данные низкого
пространственного разрешения, так как
они имеют наибольшую повторяемость съемки
одной и той же территории. Нахождение
пожаров при помощи снимков с радиометра
MODIS (ИСЗ Terra и Aqua) возможно выполнять как
в автоматическом режиме с помощью алгоритма
MOD14 [24] , так и визуально.
обнаружение лесных пожаров
основано на детектировании температурных
аномалий. Кроме того, алгоритм MOD14 [24] предоставляет
возможность оценки вероятности обнаружения
лесного пожара, а также построения маски
пожаров и анализа площадей выгоревших
территорий.
Недостатком алгоритма является
наличие ложных срабатываний из-за антропогенных
источников температурных аномалий, а
также использование каналов с пространственным
разрешением 1ооо м. Из-за этого снижается
точность локализации пожара и определения
численных характеристик пожара.
Для увеличения информативности
изображения возможно использование алгоритмов
паншарпинга, что увеличивает пространственное
разрешение с 5оо до 25о м. Для верификации
и оценки последствий возможно дополнение
данными среднего и высокого пространственного
разрешения (рис. 11).
Рисунок 11 Снимок очагов лесных
пожаров ИСЗ SPOT-4
Данные, полученные в результате
автоматической обработки, помещаются
на геопортал в виде векторных слоев, объединяющих
очаги пожаров в кластер. Кроме того, при
накоплении данных за длительный период
возможно проведение статистического
анализа как средствами геопортала, так
и с помощью другого программного обеспечения.
Кроме векторных слоев, на геопортале
размещаются данные автоматической обработки
снимков радиометра MODIS с параметрами
из таблицы и для верификации данных снимки,
полученные другими съемочными системами
среднего и высокого пространственного
разрешения.
Глава 3 Реализация
геоинформационных систем в чрезвычайных
ситуациях
опасность возникновения чрезвычайных
ситуаций в современном мире носит комплексный
характер и для эффективного решения проблем
прогнозирования ЧС различного необходимо
создание и оперативное использование
комплексного обеспечения подразделений
МЧС данными, основанными на применении
современных геоинформационных технологий.
Использование ГИС ЧС позволит
обеспечить управление различными видами
прогнозов оперативными, достоверными
и полными данными о потенциально опасных
объектах и системах жизнеобеспечения,
а также отображать предполагаемый характер
и размеры возможной угрозы, используя
пространственный аспект в информации
о чрезвычайных ситуациях и основываясь
на картографическом способе представления
информации. Создание специального картографического
обеспечения ГИС ЧС обеспечивает обработку
и анализ полного цикла информационного
потока, предоставляет возможность осуществлять
моделирование, мониторинг и прогнозирование
развития параметров чрезвычайных ситуаций
до опасных значений и возможных последствий[18].
ГИС предоставляет колоссальные
возможности по сбору и систематизации
специализированной информации о системах
жизнеобеспечения населения, авариях
на объектах экономики, жилищно-коммунального
хозяйства и транспорте, а также решению
задач по оперативному реагированию и
управлению в кризисных ситуациях. Для
целей прогноза ЧС в базу данных введено
свыше 1оо тысяч объектов, которые размещены
на 1о2 информационных слоях. Дополнительно
созданы электронные информационные документы
о потенциально опасных объектах - аварийные
карточки Поо со схемой территории и справочные
материалы по используемым в производстве
опасным веществам.
Использование ГИС в ЧС позволяет
прогнозировать места возможных аварий
в зонах обслуживания центральных тепловых
пунктов на теплотрассах, применять созданную
библиотеку условных знаков для разработки
прогнозных карт паводковой обстановки,
автоматизировано наносить условный знак
в зависимости от типа предполагаемой
аварии и решать ряд задач по предупреждению
возникновения ЧС различного характера[26].
Наибольшее
распространение в России имеют программные
продукты ArcGIS
и ArcView компании ESRI, «Панорама», семейство продуктов GeoMedia
корпорации Intergraph
и MapInfo Professional.
Используются
также другие программные продукты отечественной
и зарубежной разработки: Bentleу's MicroStation, IndorGIS, STAR-APIC, Zulu, ДубльГИС[5].
3.1 Программные продукты «Панорама» для моделирования развития кризисных
ситуаций на критически важных объектах
и прилегающих к ним территориях с использованием
ГЛОНАСС/GPS технологий
Специальное программное обеспечение
моделирования развития кризисных (чрезвычайных)
ситуаций на критически важных объектах
(КВО) и прилегающих к ним территориях
(СПО МКЧС) предназначено для выполнения
оценочного и прогнозного моделирования
различных чрезвычайных ситуаций и оценки
потенциальных последствий их развития.
Построение моделей развития
чрезвычайных ситуаций (аварий) выполняется
по следующим сценариям:
затопление территории в результате повышения уровня (наводнение, паводок);
затопление территории в результате гидродинамических аварий на хранилищах
производственных отходов и водохранилищах;
горение проливов жидких продуктов;
горение веществ в емкости;