6.2.1. Структура эис

Считается, что информационные системы, ориентированные на задачи охраны окружающей среды и устойчивое развитие, вклю- чают в себя системы экологического мониторинга и служат функ- циональной основой процесса управления экологически безопас- ным развитием на различных иерархических уровнях территори- ального деления. Соответственно, такие системы должны обеспе- чивать решение множества задач:

обработку и накопление в базах данных результатов локального и дистанционного мониторинга и выявление параметров окружа- ющей среды, наиболее чувствительных к антропогенным воздей- ствиям;

анализ результатов экологического мониторинга и подготовку интегрированной информации и электронных карт, отражающих состояние окружающей среды региона;

накопление информации по временным трендам параметров окружающей среды с целью экологического прогнозирования; имитационное моделирование процессов, происходящих в окру- жающей среде, с учетом существующих уровней антропогенной нагрузки и возможных результатов принимаемых управленческих решений;

оценку риска для существующих и проектируемых предприя- тий, отдельных территорий с целью управления безопасностью техногенных воздействий;

разработку прогнозов вероятных последствий хозяйственной деятельности и рекомендаций по выбору вариантов безопасного развития региона для систем поддержки принятия решения; предоставление информации для экологического образования, для средств массовой информации и т.д.

Экспертно-информационные системы должны быть ориенти- рованы на комплексное использование результатов экологическо- го мониторинга, обеспечивая преобразование первичных резуль- татов измерений в форму, пригодную для поддержки принятия решений. При этом по мере перехода от первичных результатов экологического мониторинга к знаниям о состоянии окружающей среды меняются методы работы с информацией. Таким образом, в такой информационной системе можно выделить три уровня, ори- ентированных на решение различных задач экологического мони- торинга и отличающихся по методам работы с экологической ин- формацией:

1) знания для поддержки принятия решений; 2) информация о состоянии окружающей среды; 3) данные экологического мониторинга.

Поддержка принятия решений основывается на знаниях, при этом в идеале каждое утверждение верхнего уровня (рис. 6.3) долж-

но подтверждаться информацией, хранящейся на среднем уровне, а при необходимости и первичными данными нижнего уровня.

На нижнем уровне ЭИС системы для хранения данных о состо- янии окружающей среды используются различные системы управ- ления базами данных (СУБД), а для обработки результатов на- блюдений — различные программные продукты: редакторы таб- лиц, пакеты прикладных программ типа Маth САD и многие дру- гие. Такое разнообразие программного обеспечения обусловлено громадным числом разноплановых задач обработки результатов на- блюдений за состоянием окружающей среды, полученных с помо- щью локальных и дистанционных методов экологического мони- торинга.

На среднем уровне ЭИС для анализа информации о состоянии окружающей среды используются географические информацион- ные системы (ГИС), а также системы типа МAТLАВ, в которых реализованы различные методы интеллектуального анализа дан- ных. Подобные системы, обеспечивая ввод, хранение, обновле- ние, обработку, анализ и визуализацию всех видов экологической информации, позволяют систематизировать ее выдачу для управ- ления природными ресурсами, реализуя опыт, накопленный спе- циалистами в этой области.

В будущем системы поддержки принятия решений в области экологической безопасности неизбежно будут основываться на математическом моделировании процессов, происходящих в при- роде. Это неудивительно, так как схема «модель-гипотеза -> экс- перимент ->• установленный факт» составляет основу процесса познания практически в любой из многочисленных областей со- временной науки. В рамках математических моделей станет воз- можно и сопоставление между собой сведений из разных источ- ников, и свертывание результатов мониторинга, и прогнозиро- вание последствий того или иного хозяйственного решения. К сожалению, вычислительная мощность современных компью-

теров слишком мала, а методы математического моделирования окружающей среды недостаточно отработаны, чтобы их результаты могли бы широко использоваться для поддержки принятия решений в области природоохранной деятельности. Поэтому в настоящее время накопление знаний, необходимых для поддержки принятия решений, основывается на различных реализациях системного подхода, таких как методология оценки воздействия на окружающую среду, индикаторы окружающей среды и устойчивого развития и т. п.

Оптимальной средой для размещения подобной информацион-

ной системы является Интернет. С помощью языков программиро-

вания НТМL, JavaScript, Java сравнительно легко создать иерархи-

ческую модель мультимедийных данных, установив при необходимости гипертекстовые связи и обеспечив удобный доступ ко всей или к части имеющейся информации для широкого круга пользователей. Таким образом, кстати, реализованы многочисленные серверы Агентства по охране окружающей среды (U.S. ЕРА — The United States Еnvirоптепtal Рrotection Agency, http://www.ера.gov /), о которых рассказывается в подразд. 6.2.3.

Данные экологического мониторинга, используемые для под-

держки принятия решений в области природоохранной деятельности, чрезвычайно разнообразны и, как правило, включают:

данные дистанционного (спутникового) мониторинга;

данные подспутниковых наблюдений, полученных с помощью

локальных методов мониторинга, с борта исследовательского суд-

на ит.п.;

данные официальной статистики и архивные данные.

Кроме этого, при анализе данных экологического мониторинга

все чаще используются результаты математического моделирова-

ния. Такая сложная структура данных вынуждает на настоящем этапе

разделить стадии анализа данных и представления результатов ана-

лиза, так как средства для анализа данных, в том числе и средства интеллектуального анализа данных, — это большие пакеты прикладных программ, которые нет никакого смысла размещать в сети Интернет.

Этапы интеграции данных экологического мониторинга в ЭИС

представлены на рис. 6.4. На первом этапе первичные данные эко-

логического мониторинга интегрируются в хранилища данных. На

втором этапе данные экологического мониторинга анализируются

с помощью стандартных пакетов, реализующих те или иные мето-

ды интеллектуального анализа данных (см. подразд. 6.2.2), а резултьтаты анализа представляются в сети Интернет.

Схема интеграции данных экологического мониторинга в хра-

нилище данных представлена на рис. 6.5.

При интеграции данных экологического мониторинга в храни-

лище данных часто возникает проблема оценки достоверности ис-

ходных данных в соответствии с требуемым уровнем метрологи- ческого обеспечения. Невозможно оценить их достоверность путем повторения эксперимента из-за постоянно меняющихся условий. Это порождает трудно разрешимые проблемы. Один из возможных путей проверки достоверности данных экологического мониторинга может быть основан на сопоставлении их с данными, полученны- ми из других источников.