Сибирское отделение РАН Программа работ в области Геоинформационных технологий

Проект

Проект Программы работ составлен по результатам обсуждения предложений институтов Сибирского Отделения РАН на заседании Научно-координационного совета Новосибирского регионального центра геоинформационных технологий, состоявшегося 22 апреля 1998 года.

Содержание

• Введение
• Цели программы
• Основные направления работ
• Ожидаемые результаты
  • ИАиЭ СО РАН (Новосибирск)
  • ИВТ СО РАН (Новосибирск)
  • Институт географии СО РАН (Иркутск)
  • ИВЭП СО РАН (Барнаул)
  • ИКЗ СО РАН (Тюмень)
  • ИХКиГ СО РАН (Новосибирск)
  • Иркутский центр ГИТ СО РАН
  • Кемеровский НЦ СО РАН
  • Красноярский НЦ СО РАН
  • ОИГГМ СО РАН (Новосибирск)
  • Омский НЦ СО РАН
  • Томский НЦ СО РАН
  • ЦCБС СО РАН (Новосибирск)

Введение

Работы Сибирского Отделения РАН в области геоинформационных технологий и дистанционного зондирования ведутся уже достаточно продолжительное время и можно отметить, что работы по этому направлению уже вышли из состояния начального развития и сотрудниками Отделения получены заметные результаты в области разработки и использования ГИС технологий для решения разнообразных научных и практических задач. В течение последних трех лет Отделением был создан ряд региональных ГИС-центров, целевые средства СО РАН выделялись на централизованную закупку цифровых топографических карт масштаба 1:1000000 на территорию Сибири и на закупку инструментального математического и программного обеспечения ГИС для региональных центров СО РАН. В институтах Отделения в настоящий момент ведется большое число работ, в основе которых лежит использование геоинформационных технологий: от создания предметно-ориентированных баз данных до разработки различных кадастровых систем и систем мониторинга.

Наступил этап, когда необходимо резко повысить эффективность использования имеющегося в Отделении задела в области геоинформационных ресурсов и технологий и реализовать реальные механизмы интеграции и координации усилий специалистов в области геоинформационных технологий и дистанционного зондирования, а также специалистов в предметных областях.

• Повышение эффективности применения геоинформационных технологий в предметных научных исследованиях.

• Создание единого геоинформационного пространства поддержки научных исследований различной тематической направленности.

• Соответствие международному уровню научных исследований в области геоинформационных технологий и дистанционного зондирования.

1. Создание, поддержка и обновление геоинформационных ресурсов.

2. Создание баз метаданных геоинформационных ресурсов Отделения.

3. Разработка технологий доступа к геоинформационным ресурсам.

4. Разработка систем анализа и моделирования пространственных объектов и явлений регионального уровня.

5. Создание системы обучения и подготовки специалистов по геоинформационным технологиям и дистанционному зондированию.

6. Организационные мероприятия по поддержке работ в области геоинформационных технологий и дистанционного зондирования.

В течение 1998 года предполагаются следующие теоретические и практические результаты согласно информации, полученной от институтов и организаций Сибирского Отделения:

Кемеровский НЦ СО РАН

Исследование ГИС систем для систем поддержки принятия решений в задачах:

• экологического экологического мониторинга
• анализе и прогнозе освоения месторождений
• газо и геомеханического мониторинга
• геологическом моделировании и планировании горных работ
• создании интегрированных распределенных информационных систем
• создания комплексных горно-технологических справочников.

Планируется начать создание электронного музея угля на базе Гис систем и технологии Виртуальных миров.

Планируется начать исследование применения ГИС в электронном журнале с доступом по Internet.

Продолжение работ по созданию комплексной информационной системы по угольной промышленности Кузбасса.

1. Разработка системы геоэкологического мониторинга закрывающихся шахт Кузбасса на основе ГИС и Internet технологий.
2. Создание комплексной информационной модели угольной промышленности Кузбасса на базе ГИС.
3. Разработка экспертно-аналитической системы для комплексного территориального кадастра природных ресурсов Кемеровской области с использованием геоинформационных технологий.

Продолжить работы по удаленному доступу на основе ГИС систем

Продолжить создание системы кадастра природных ресурсов включив в него элементы распределенных ГИС на основе систем тип Map Objects

Создание ГИС "Территория: технология, модельное, программное и кадровое обеспечение, интеграция с информационно-аналитической системой природоохранных служб Красноярского края".

Этап: Подготовка первой версии ГИС ТЕРРИТОРИЯ, первичное наполнение ГИС реальными данными и опытная эксплуатация.

Создание ГИС "Безопасность региона: вероятностные модели и экспертные системы для районирования территории по уровню риска возникновения чрезвычайных ситуаций".

Этап: Формирование баз данных.

Создание ГИС "Леса Средней Сибири.

Этап: Формирование БД мониторинга лесов.

Геоинформационная база данных этнографических и этносоциальных процессов у коренных народов средней Сибири.

Этап: Создание ГИС "Археологические памятники".

Создание информационно - прогностической системы водно - экологического состояния Ангаро-Енисейского бассейна.

Этап: Создание первого уровня БД, содержащей сведения о гидробиологическом, гидрохимическом и радиационном состоянии р.Енисей.

• Научно-исследовательская геоинформационная система, включающая модели основных звеньев экосистем бассейна реки Енисей
• Проблемно-ориентированные ГИС для Internet - Основа многопользовательских информационных систем

1. Установка электронных карт территории различного масштаба на сервере КС ОКНО с разнообразной информацией, в том числе об организациях СО РАН в Омске.
2. Создание Центра ГИС-информации о территории с высокоскоростным доступом к электронным картам. В Центре предполагается установить 3-5 рабочих станций для широкого доступа исследователей, студентов и работников госаппарата.
3. Привязка к электронным картам исследовательских проектов по социально-экономико-экологическим проблемам, этнографически-историческим исследований, а также информационно-имитационных моделей компонентов инфраструктуры территории.

1. Создание тематического ГИС-сервера ТНЦ СО РАН на основе платформы Windows NT Server 4.0. Сервер предназначен для коллективного использования единой карты Сибирского региона масштаба 1:1000000 в ГИС ArcView 3.0 в институтах ТНЦ СО РАН.
2. Создание единой карты Сибирского региона масштаба 1:1000000 в ГИС ArcView 3.0 и ГИС GeoDraw/GeoGraph для некоммерческого использования в СО РАН.

Средства: Программное обеспечение (разработка ИХН СО РАН) для прямого преобразования цифровых карт из формата F1M в формат Shape-файлов ArcView Gis 3.0 и формат GeoDraw/GeoGraph.

3. Создание базы данных космических снимков на основе ГИС-сервера ТРЦ ГИТ СО РАН для решения задач динамического оценивания состояния окружающей среды и природных ресурсов на территории региона.
4. Разработка ГИС "Томский Академгородок ".

1. Создание информационной системы экологического мониторинга воздушного бассейна территорий (на примере Алтайского края)
• создание пpогpамм обслуживания банка данных по паpаметpам источников загрязнения атмосферы хозяйственными объектами территорий в системе "клиент-сервер" локальной вычислительной сети.
• создание комплекса пpогpамм, обеспечивающих визуализацию и экспеpтный анализ pезультатов расчета в фоpме цифpовых каpт и аналитического обзоpа загpязненности теppитоpии с использованием совpеменных ГИС-средств (ArcView, Delphi и дp.)
• Обзор подходов к оценке загрязненности атмосферы на уровне региона.
2. Разработка геоинформационной системы бассейна реки Оби
• разработка информационной модели системы в аспектах бассейнового подхода
• разработка программного обеспечения расчета и графического отображения количественных характеристик распространений загрязнений в реках и показателей качества воды в произвольных точках ниже выпусков сточных вод как для участков русла любой реки или ее притоков, так и для бассейна в целом.
3. Создание территориальной системы экологического мониторинга в бассейне реки Чумыш
   • разработка концепции региональной системы экологического мониторинга (на примере Алтайского края)
   • выполнение предпроектных работ по анализу существующей системы сбора и обработки экологической информации на территории бассейна реки Чумыш
   • разработка общей структуры информационной системы
4. Формирование сводного отчета по госбюджетной НИР "Разработка геоинформационных систем и систем компьютерного картографирования для решения региональных проблем природопользования".
5. Продолжение работ по программе "Сибирь" ("Использование ГИС для обоснования стратегии и путей перехода на модель устойчивого развития территории") и по Интеграционной программе СО РАН "Изменения климата и природной среды Сибири в голоцене и плейстоцене в контексте глобальных изменений" ("Разработка концептуальных основ ГИС "Палеографические и палеоэкологические характеристики Алтая").
6. Участие в хоздоговорных работах по созданию информационных блоков систем санитарно-гигиенического мониторинга Алтайского края и мониторинга качества питьевой воды г.Барнаула.

В 1998г. будут проведены следующие исследования в области ГИС:

1. Cоздание, поддержка и обновление геоинформационных ресурсов:
   • создание “ГИС Байкал” – корпоративной ГИС, объединяющей все институты ИНЦ СО РАН. Этап разработка концепции и положения, определяющих состав тематических данных, масштабные ряды, технологии и программно-аппаратные средства, регламентирующие процедуры наполнения и использования данных, распределения прав и полномочий;
   • создание ГИС “Редкие и исчезающие растения Селенгинского Прибайкалья”
   Этап разработка концепции системы, формирование БД.
   • создание “ГИС-атласа доминирующих видов-обитателей толщи вод Байкала” Этап разработка ТЗ, разработка структуры БД системы.
   • создание ГИС “Климакто-рекреационные ресурсы Иркутской области” Этап уточнение существующих тематических БД, создание макета системы.

2. Разработка технологий доступа к геоинформационным ресурсам и разработка систем анализа и моделирования пространственных объектов и явлений регионального уровня: Разработать технологию, методы и алгоритмы создания корпоративных интеллектуальных ГИС, обеспечивающих построение ГИС на оcнове WWW-технологии, обработку распределенных БД, использование экспертных знаний при решении геоинформационных задач, включение блоков математических моделей для решения социальных и эколого-экономических задач.

1. Приоритетные направления в области геоинформационных технологий:
   • Создание ГИС-Байкал как системы обеспечения экологического равновесия в Байкальском регионе (региональная задача). В Иркутской области создана инициативная группа ГИС-БАЙКАЛ. Группа опирается на ГИС-Центры (ИНЦ СО РАН, Госкомприроды, ВостСибАГП). Практические результаты этой группы ограничились сбором БД на двух полигонах: р. Голоустной и острова Ольхон (по сокращенной программе). Целесообразно эту работу вести в двух смыкающихся направлениях:
     1) с общих позиций (территории всего Региона на основе существующих топооснов М 1:1000000 и обзорных ДДЗ, данных дистанционного зондирования) постояно детализируя проработку;
     2) по отдельным территориям с подробным их анализом и обеспечением, которые представляются как самостоятельные разделы программы (отдельные проекты). В данный момент существует и намечено для ближайшего начала работ 4 полигона (4 составных части). К ним относятся ГИС-Селенга, ГИС-Ольхон (они наиболее продвинуты и могут быть примером), ГИС-Голоустная (слабо проработана, особенно по ГИС-технологиям) и ГИС-Слюдянка (в перспективе).
   • Создание ГИС-Селенга - работа полностью выполнена на методическом уровне в составе разработанной в Республике Бурятия международной программы ГИС-ОГВ (органов государственной власти) для управления конкретными (местными) структурами самоуправления (на уровне Кабанского района). Эта работа требует окончательного внедрения в практику с учетом самоподдержания. Для окончательного завершения как действующей ГИС необходимо обеспечение ДДЗ на весь район, доработкой цифровой топоосновы М 1:200000, совмещения со всеми имеющимися векторными материалами с учетом атрибутивных БД и обеспечения средств коммуникации. Так же необходимо расширение опыта Кабанского района на другие территории. Разрабатывается совместно ИГ СО РАН и БРО по Байкалу.
   • Создание ГИС-Ольхон: Международная программа организации политики землепользования в Байкальском регионе (на примере о-ва Ольхон). Работа в стадии завершения и требует практического внедрения, обучения и поуляризации, а также обобщения на другие территории. Выполнена ИГ СО РАН на основе космической информации. Необходимо обеспечение другими видами ДДЗ, цифровыми топокартами М 1:200000 и совмещения материалов.
2. Программа работ в области ГИС:
   • Геоинформационное обеспечение оценки природно-ресурсного потенциала и состояния окружающей среды Байкальского региона; конкретно: компьютерный анализ геоизображений Байкальского региона на основе данных дистанционного зондирования Земли (ДДЗ).

   • Разработка технологии почвенного районирования и типологии почв Юга Восточной Сибири по ДДЗ.

   • Разработка технологии оценки земель острова Ольхон и бассейна р.Куды - как пример использования космической информации для создания ГИС.

   • Разработка технологии создания геоэкологических карт региона на основе ДДЗ (опыт такой работы получил положительное решение в Тюменской области).

   • Разработка базы данных и знаний биоразнообразия экосистемы оз.Байкал с отработкой механизмов как перевести знания об окружающей среде в конкретном месте в данные о состоянии возможного изменения животных организмов и экосистем. Предпологаемое взаимодействие ЛИН-ИГ-ГИСЦентр ИНЦ. ИГ - общая концепция ГИС, ореалов распространения (суша), ЛИН - ГИС водного тела байкала, ГИСЦентр - технологическое и техническое обеспечение, экспертные ситемы и организация БД.

   • Методология картирования политики землепользования на примере Ольхона: соответствие местоположений нормативно-правовым актам на основе знаний об Окружающей среде (ландшафтно-типологическое структурирование территории по ДДЗ). Моделирование динамики геоизображений (на примере Бореальных лесов Центральной Сибири).

1. Геоинформационная поддержка интеграционного проекта СО РАН «Изменения климата и природной среды Северной Азии в голоцене и плейстоцене в контексте глобальных изменений» (рук. ак. А.П. Деревянко и чл.-корр. М.А. Грачев).
2. Геоинформационная поддержка интеграционного проекта СО РАН «Трехмерная геодинамическая модель литосферы Центральной Азии в кайнозое» (рук. ак. Н.А. Логачев).
3. Геоинформационная поддержка интеграционного проекта СО РАН «Геология и геохимия окружающей среды Сибири» (рук. чл.-корр. М.И. Кузьмин).
4. Геоинформационная поддержка ряда международных проектов в области геологии.
5. Участие в программе разработки и создания системы оперативного экологического и природно-ресурсного мониторинга территории юга Западной Сибири.
6. Создание интерактивных учебных информационных систем в рамках Учебно-методического центра по ГИС и ДЗ при ОИГГМ СО РАН и НГУ.

• тематические базы пространственных данных (мультимедийные)
• базы метаданных (по темам и регионам)
• распределенные базы пространственных данных (в т.ч. гетерогенные)
• ГИС+Интернет
• геоинформационные системы на компактах
• тематические проекты, связанные с оперативным мониторингом территорий на основе спутниковых данных
• разработка специализированного программного обеспечения для ГИС и ДЗ
• 3D и 4D пространственное моделирование

1. Изучение характеристик и создание базы данных по атмосферным аэрозолям Сибири

2. Мониторинг и исследование физико-химических превращений пестицидных аэрозолей при локальном и региональном транспорте загрязнений в атмосфере

Создание и поддержка пространственно-распределенных баз данных по археологии Сибири и сопредельных территорий.

1. Систематизация и классификация фактических материалов по археологическим памятникам.

2. Разработка структуры банка данных археологических памятников и его наполнение.

3. Создание тематических карт с применением ГИС-технологии на основе данных археологических исследований.

4. Разработка систем представления материалов исследований в сети Internet: создание гипертекстовых мультимедийных страниц и Web-приложений, интегрированных с ГИС.

1. Разработка технологии обеспечения распределенного доступа к геоинформации.

2. Разработка Internet/Intranet технологии доступа к распределенным базам данных и технологий разработки пользовательского интерфейса.

3. Разработка технологии защиты информации в среде Internet/Intranet и систем авторизованного доступа к информации.

4. Разработка технологии создания пользовательских распределенных информационных систем и баз данных, использующих геоинформацию (электронные атласы дорог, электронные атласы археологических памятников, электронные атласы флоры и фауны и т.п.).

5. Разработка иерархии прогностических моделей как для осуществления усвоения метеоданных и геоинформации, так и для проведения различных экспериментов и экологических экспертиз.

1. Применение ГИС технологий для выполнения пространственного анализа закономерностей формирования биоразнообразия и ресурсного потенциала Сибири.

2. Разработка и создание базы данных контурных ареалов систематических групп и карт растительности мелкого масштаба (электронные атласы древесных растений, атласы редких и исчезающих видов, экосистем, электронные карты актуальной и потенциальной растительности Сибири и т.д.).

3. Разработка геоинформационных моделей биоразнообразия Сибири и прогнозных моделей его динамики в результате глобальных изменений климата и антропогенного влияния.

1. Cтруктура, регламент и информация отдела мониторинга в региональном природопользовании (на примере Ханты-Мансийского автономного округа).
   • Территориальная структура мониторинга.
   • Организационно-функциональная структура отдела мониторинга.
   • Структура базы данных и ГИС.
   • Геоинформационные отчетные документы.
2. Технология и ГИС слежения за состоянием загрязненности территории нефтяных месторождений.
   • ГИС документы состояния загрязненных участков.
   • Технология дистанционного зондирования и актуализации ланшафтов нефтяных месторождений.
   • Математические модели трансформации загрязнителей.
3. ГИС технологии комплексного оценивания и нормирования воздействия на окружающую среду регионального масштаба (район, территория, месторождение).
   • Классификация источников и видов воздействия.
   • Геоинформационные образы источников воздействия.
   • Вычислительные технологии оценки и прогноза абиотического состояния ОС.

Председатель Научного совета
Новосибирского ГИС центра
д.ф.-м.н.
A.М.Федотов

Исполнительный директор
Новосибирского ГИС центра
к.т.н.
И.С.Забодаев