 |
|
Состав и структура информационно-аналитической системы
Внедрение ИАС «Лесной диспетчер Пермского края»
Д.В. Полшведкин, А.В. Терентьев, Д.А. Шевелев
ГБУ РК «Территориальный фонд информации по природным ресурсам и охране окружающей среды Республики Коми», d-shevelev@agiks.ru
А.И. Пономарчук, А.В. Кедров
Пермский государственный национальный исследовательский
университет, Россия, г. Пермь, gis@psu.ru
Введение
Ликвидация лесных пожаров является важнейшей задачей, успешность решения которой напрямую зависит от качества информационного обеспечения служб, организующих работы по тушению лесных пожаров. Для принятия оперативных решений необходим совместный анализ всей совокупности геопространственных данных – местоположение и параметры очага, особенности местности, лесохозяйственные характеристики участка возгорания, транспортная доступность, сведения и размещении сил и средств пожаротушения и многое другое.
Разработка информационно-аналитической системы «Лесной диспетчер Пермского края» (далее Система) предпринята по инициативе Министерства природных ресурсов, лесного хозяйства и экологии Пермского края с целью информационной поддержки СГБУ «Пермский лесопожарный центр» – организации, координирующей работы по тушению лесных пожаров на территории Пермского края. Разработчиком Системы является Государственное бюджетное учреждение Республики Коми «Территориальный фонд информации по природным ресурсам и охране окружающей среды Республики Коми» (http://www.agiks.ru), подготовку общегеографических, лесохозяйственных и иных пространственных данных обеспечил ГИС центр Пермского государственного национального исследовательского университета (http://gis.psu.ru).
Состав и структура информационно-аналитической системы
Общее описание. На основе положительного опыта Республики Коми по созданию и внедрению информационно-аналитической системы прогнозирования, мониторинга лесопожарной обстановки и ликвидации лесных пожаров, в 2015 году разработана ИАС «Лесной диспетчер Пермского края». Система представляет собой геоинформационный Веб-сервис со специализированными инструментами поиска и обработки пространственной и семантической информации, включая базовые и отраслевые пространственные данные, а также оперативную лесопожарную информацию.
Система обеспечивает автоматизацию процедур сбора, хранения, обработки и оперативного представления в пользование информации о лесопожарной обстановке на территории Пермского края. В основу функциональности Системы легли показатели, используемые при принятии решений в пожароопасный период. Реализованы алгоритмы построения пространственных распределений показателей на всю территорию региона – так, чтобы в момент действия пожара службы реагирования были информированы на предмет его специфики: расположение пожара, его площадь, расстояние до ближайшего населенного пункта или потенциально опасного объекта, плотность населения, класс пожароопасности лесного покрова, погодные условия в месте возгорания, силы и средства для ликвидации и др. Обрабатываемая информация включает сведения из различных источников: результаты наземного и авиационного обследования, характеристики природной среды, текущие метеоусловия, данные Сводного плана тушения пожаров и др. Реализована возможность наблюдения местоположения вероятных очагов на основе данных дистанционного зондирования Земли из космоса. В Системе автоматически формируются паспорта пожаров, содержащие их основные параметры и являющиеся критериями для принятия решения о частичном тушении или прекращении тушения пожаров.
Мобильное приложение Системы предназначено для обеспечения деятельности летчиков–наблюдателей при выполнении авиационного патрулирования и сбора оперативных сведений.
Организационно-технологический аспект. Система построена на основе клиент-серверной архитектуры. Среди основных компонентов можно выделить следующие:
- Сервер баз данных;
- Хранилище геоданных;
- ГИС-сервер;
- Веб-сервер;
- Модули интеграции со смежными информационными системами.
В качестве СУБД используется Microsoft SQL Server, в качестве геоинформационного сервера – ArcGIS Server (ESRI). Архитектура подсистемы обеспечивает возможность доступа большого числа пользователей к ГИС на единой программно-аппаратной платформе через Веб-интерфейс (не предъявляет требований по установке на рабочее место пользователя дополнительного программного обеспечения), а также не ограничивает последующее наращивание функциональных возможностей в зависимости от изменения состава задач профильного потребителя.
Для расширенного пространственного анализа данных используются специализированные модули ArcGIS 3D Analyst, ArcGIS Spatial Analyst.
Потребители данных. Основными потребителями Системы являются профильные организации, а также руководство Пермского края (рис. 1):
- СГБУ «Пермский лесопожарный центр»;
- Министерство природных ресурсов, лесного хозяйства и экологии Пермского края;
- Лесничества Пермского края;
- ФКУ ЦУКС ГУ МЧС России по Пермскому краю.
- Губернатор Пермского края;
- Администрация Губернатора Пермского края.
Рис.1. Схема функционирования ИАС «Лесной диспетчер Пермского края»
Интерфейс Системы, функциональность. Одним из важнейших требований к пользовательскому интерфейсу является простота и удобство использования. Система должна выполнять свою основную функцию: предоставлять возможность пользователю осуществлять отображение зарегистрированных очагов пожаров на карте и получать характеристику пожаров на основании запросов. При проектировании учитывались согласованность отдельных блоков интерфейса, минимальное количество действий, необходимых для выполнения задач и уровней в иерархии меню. Интерфейс системы представлен в виде следующих отдельных функциональных модулей. Ниже кратко описаны основные компоненты интерфейса Системы.
Графический обозреватель. В качестве картографической основы (базовых пространственных данных) используются цифровые карты Пермского края масштабов 1:1 000 000–1:100 000, а также композиты спутниковых изображений поверхности Земли, интегрируемые посредством картографических сервисов ИТЦ «Сканэкс» и ArcGIS Online (ESRI).
Широко представлены тематические пространственные данные, это информация по лесному хозяйству, противопожарному обслуживанию, особо охраняемым природным территориям, классам пожарной опасности по лесорастительным условиям, плотности населения, буферным зонам вокруг населенных пунктов и др. Атрибутивные данные о пространственных объектах отражают их свойства, адресную и контактную информацию. Пользователь имеет возможность независимо управлять видимостью тематических данных.
В Системе реализованы все необходимые базовые функции ГИС: навигация и масштабирование, идентификация объектов на карте, расчет расстояний и площадей, определение координат и др. Необходимо отдельно отметить функции, важные для диспетчера – возможность перемещения по карте путем ввода координат и определение координат точки, указанной на карте. В Системе реализовано также добавление собственных закладок, позволяющих запомнить место на карте и выполнить быстрый переход к нему, с возможностью их использования в последующих сеансах работы.
Модуль управления отображением данных. В Системе реализована возможность формирования точечного класса пространственных объектов, соответствующих зарегистрированным очагам пожаров. Позиционирование объектов на карте и оперативная информация формируется на основе описаний зафиксированных пожаров из базы данных, заполняемой диспетчерами СГБУ «Пермский лесопожарный центр».
Очаги возгораний отображаются на карте специальными условными знаками, соответствующими одному из трех возможных статусов пожара: действующий, локализованный, ликвидированный.
Паспорт пожара. Отображение паспорта пожара происходит в окне карты при нажатии на символ пожара и представляется в самостоятельном диалоговом окне (рис. 2). В Паспорте пожара автоматически формируются основные параметры конкретного пожара, являющиеся критериями для Министерства природных ресурсов, лесного хозяйства и экологии Пермского края и СГБУ «Пермский лесопожарный центр» по принятию решения о частичном тушении или прекращении тушения лесных пожаров. Помимо оперативной информации в Паспорте отображаются тематические данные, соответствующие местоположению пожара.
Рис.2. Паспорт пожара
| 
Рис.3. Силы и средства для борьбы с пожарами
|
Сведения Паспорта упорядочены в отдельных тематических разделах. В частности, в Паспорте предоставляется следующая информация:
- дата обнаружения/ликвидации;
- статус пожара;
- вид пожара;
- площадь пожара;
- время начала/окончания тушения;
- номер квартала, наименование лесничества и участкового лесничества, контактная информация;
- класс пожарной опасности территории в зависимости от лесорастительных условий;
- плотность населения;
- ближайшие населенные пункты и расстояния до них;
- ближайшие промышленные объекты и расстояния до них;
- метеоусловия в месте возгорания;
- арендатор, контактная информация;
- породно-качественная характеристика леса;
- транспортная доступность;
- район применения сил и средств;
- пункты реагирования.
В Паспорте пожара приводится также контактная информация о лесничестве, участковом лесничестве и администрации поселения на территориях которого происходит пожар; сведения о близкорасположенных населенных пунктах и опасных промышленных объектах, а также расстояниях до них.
Напрямую из Паспорта пожара пользователь может в автоматическом режиме определить ближайшие пункты реагирования, построить маршрут движения по существующим дорогам с определением расстояния и времени движения. Важной составляющей Паспорта является расчет сводного показателя, определяющего уровень критичности пожара и позволяющего провести его сравнение с другими действующими пожарами, а также определить его место в общем списке.
Список действующих пожаров. В Системе существует возможность формирования списка пожаров. Список включает все пожары, действующие на текущий момент времени, упорядоченные в соответствии со значением сводного показателя (уровня критичности) или площади пожара. Данная функция позволяет оперативно оценить текущую пожароопасную обстановку и выделять наиболее опасные пожары, не прибегая к использованию карты.
Спутниковые данные. В Системе предусмотрена возможность отображения на карте в виде точек мест возможных очагов возгораний и пожароопасных ситуаций, получаемых на основе анализа и обработки данных дистанционного зондирования Земли. В качестве источника данных используется геосервис ИТЦ «Сканэкс». Пользователь может увидеть географические координаты, дату обнаружения, вероятность соответствия данной точки фактическому возгоранию.
Управление временем. В Системе предусмотрена функция, позволяющая отображать на карте состояния пожароопасной обстановки на дату или период времени, определенные пользователем. Пользователь может задать начало и окончание интересующего периода. Минимальный период времени может составлять 1 сутки, максимально возможный период ограничивается началом пожароопасного сезона в текущем году.
Метеоданные. В Системе реализована возможность обработки и представления информации о погодных условиях. Данные включают температуру воздуха, температуру точки росы, направление и силу ветра, количество выпавших осадков, предоставляемых с периодичностью 3 часа.
Функция обеспечивает отображение указанных данных на карте в соответствии с размещением метеостанций. Дополнительно реализована возможность расчета класса пожарной опасности в зависимости от метеоусловий и формированию непрерывного покрытия теоретического распределения данной величины на всю территорию края.
Силы и средства. Пользователь имеет возможность получать сведения о составе лесопожарных формирований, а также силах и средствах, которые могут привлекаться для борьбы с лесными пожарами (рис. 3). Источником информации является Сводный план тушения лесных пожаров на территории Пермского края. Пользователь может определять на карте районы ответственности лесопожарных формирований, получить сведения об организациях, которые могут принимать участие в тушении и ликвидации лесных пожаров, и наличии человеческих ресурсов, техники, оборудования и дополнительных средств для осуществления тушения.
Мониторинг подвижных объектов. С целью навигационного обеспечения в Системе реализовано отображение фактических положений подвижных объектов на карте в реальном режиме времени, а также пройденных путей (треков) на основе технологий ГЛОНАСС/GPS. Пользователь имеет возможность просмотра информации о цели полета воздушных судов и навигационных характеристиках: дата, время, курс, текущие координаты, скорость, высота, пройденный путь, количество используемых спутников.
Построение авиационных маршрутов. Дополнительно предусмотрена возможность построения маршрутов для воздушных судов, с возможностью просмотра информации о цели полета, дате, времени начала и окончании полета, времени в пути, средней скорости, просмотра информации по всем планируемым маршрутам на выбранную дату, а также детальной информацию по выбранному маршруту.
Мобильное приложение. Целью разработки мобильного приложения являлось информационно-аналитическое и картографическое обеспечение деятельности летчиков–наблюдателей при выполнении авиационного патрулирования при помощи мобильных устройств (планшетных компьютеров). Основные функции мобильного приложения это:
- Автономное картографическое обеспечение;
- Навигационное приложение;
- Фиксация местоположений и контуров обнаруженных пожаров;
- Ввод атрибутивной информации;
- Запись трека.
Общий вид интерфейса приложения представлен на рис.4. За счет синхронизации данных с центральной Системой, обеспечивается эффективный сбор оперативных данных. Летчики-наблюдатели могут оценивать изменения обстановки непосредственно при выполнении летных заданий.
Рис.4. Общий вид интерфейса мобильного приложения
Эффективность. В Республике Коми Система широко используется, начиная с 2012 г. Эффективность ее применения подтверждается работниками лесопожарный служб и уполномоченных органов исполнительной власти Республики Коми. Использование Системы способствует снижению времени на обнаружение и ликвидацию лесных пожаров, повышению оперативности информирования и управляемости процессов реагирования.
Доступ к Системе. В Системе предусмотрены закрытый и открытый сегменты. Последний доступен по адресу http://gis.rkomi.ru/fires59.