Опыт реализации Информационно-аналитической системы управления природопользованием и охраной окружающей среды для органов государственной власти региона

природопользованием и охраной окружающей среды для органов государственной власти региона

Матвеев П.И., Департамент природных ресурсов Архангельской области, г.Арханегльск, e-mail: matveev@dvinaland.ru

Данилов И.Д., Глазнева Н.С., Фаныгин С.А., Макаров В.А. Шахова И.Н., Кольский геологический информационно-лабораторный центр, г.Апатиты

В данной работе представлен опыт практической реализации информационной системы поддержки принятия решений (СППР) для обеспечения информационной поддержки региональных органов государственной власти (ОГВ). Технологическая схема организации единой АИС на базе ГИС-портала основана на результатах работ, проведённых в 2004-07 годах по двум проектам: «Создание единой информационно-аналитической системы управления природопользованием и охраной окружающей среды Мурманской области» (ИАСП МО) и «Обеспечение функционирования единой информационно-аналитической системы природопользования и пополнение базы данных по природным ресурсам и охране окружающей среды».

Целью работ по этим проектам являлось создание, внедрение, пополнение и сопровождение системы в комитетах и департаментах Правительства Мурманской области для повышения эффективности деятельности государственных органов управления природопользованием, информационная и интеллектуальная (аналитическая) поддержка органов регионального управления на всех уровнях принятия управленческих решений на основе регулярного представления, анализа и интеграции достоверной и актуальной информации о состоянии природно-ресурсного комплекса Мурманской области, его использовании и охране окружающей среды [1, 2].

В результате работ было создано единое хранилище данных и сервер приложений для организации удалённого доступа к тематическим и картографическим данным стандартными HTML-браузерами. В хранилище помещены тематические БД (19 баз данных, 311 таблиц, 31 хранимые процедуры, 34 пользовательские функции) и пространственные БД (1624 пространственных слоя, 1263896 пространственных объектов, 6384576 параметров объектов), см. рис. 1, 2 и список карт.

Рис. 1. Состав и соотношение тематических баз данных.

Рис. 2. Схема доступа к ресурсам «Единой информационно-аналитической системы управления природопользованием и охраной окружающей среды Мурманской области».

В состав набора пространственных БД (цифровых карт Мурманской области) масштаба 1:200000 входят:

• Цифровая топографическая основа и топографическая карта;
• карта четвертичных отложений;
• карта геологического строения (дочетвертичные отложения);
• регистрационная карта черных и цветных металлов;
• регистрационная карта благородных металлов и алмазов;
• регистрационная карта редких металлов и горно-химического сырья;
• регистрационная карта общераспространенных полезных ископаемых;
• карта особо охраняемых природных территорий;
• карта размещения поверхностных водных объектов;
• карта распределенного и нераспределенного фонда недр (лицензирование);
• карта металлогенического районирования;
• карта лесоустройства и лесных ресурсов;
• карта административно-территориального деления области;
• географическая карта;
• краеведческая карта;
• карты лесной растительности по 10 лесхозам;
• карты групп и категорий защитности по 10 лесхозам.

В подготовку слоёв пространственных данных к загрузке в единое хранилище данных входило:

• детальная проверка корректности слоёв пространственной информации, исправление выявленных ошибок с учетом замечаний;
• проверка геометрии пространственных слоёв разных лет;
• конвертирование в единую систему координат;
• актуализация информации на 2007 год;
• добавление полей с ключевой недостающей атрибутивной информацией;
• разгрузка информационного наполнения ГИС-проектов;
• проверка топологии;
• разделение на классы векторных объектов, подтипы и тематические наборы.

Исходя из территориально-распределённого характера пользователей – клиентов ИАСП МО – была выбрана структура единого хранилища данных с удалённым доступом к ресурсам. Реализована трехзвенная архитектура информационной системы, которая обеспечивается при помощи трех основных компонентов: клиентов – рабочих станций пользователей; серверов приложений; сервера базы данных.

Организация работы в трехзвенной архитектуре позволяет оптимально распределить нагрузку на аппаратное обеспечение. В качестве пользователей-клиентов могут использоваться компьютеры с минимальной конфигурацией, что позволяет существенно снизить расходы на аппаратное обеспечение. Удаленные пользователи с помощью HTML-клиента обращаются к программным модулям, запущенным на сервере приложений. При этом все процедуры обработки, кроме визуализации, переносятся на сторону сервера. Благодаря такому подходу, терминал-клиент, являющийся «легким» приложением, эффективно работает даже на самых мало производительных компьютерах, независимо от того, какая программа выполняется на сервере. Одной из важных характеристик трехзвенной архитектуры является централизованное администрирование системы, поэтому все действия по модификации системы производятся только на серверах приложений.

Основным клиентским программным средством был выбран пакет Internet Explorer 6.0, как наиболее распространённый и доступный браузер, входящий в стандартную поставку ОС Microsoft Windows 98/NT/2000/ХР. Дополнительным клиентским программным средством был выбран пакет ESRI ArcGIS 9.х (лицензия ArcView), как наиболее надёжное специализированное средство работы с цифровой пространственной информацией (электронными картами).

Серверное ПО включает:

1. Информационный WEB-сервер – MS IIS 5.0 (Microsoft Internet Information Server)
2. Картографический WEB-сервер – ESRI ArcIMS (Internet Map Server)
3. Сервер пространственных данных – ESRI ArcSDE 9.х (Spatial Database Engine)
4. СУБД – MS SQL Server 2000 (Microsoft SQL Server).

Протокол обмена данными между браузером Internet Explorer 6.0 и сервером MS IIS 5.0 или ArcIMS 4.0 – HTTP. Протокол обмена данными между клиентом ArcGIS и сервером ArcIMS или ArcSDE – внутренний протокол от ESRI.

Трафик находится в пределах от 40 до 600 Кбит/сек, ограничен пропускной способностью каналов связи и минимизирован за счёт полной обработки информации на сервере. Максимальный всплеск трафика отмечен при загрузке файлов цифровой карты с сервера в окно ГИС-проекта ArcGIS.

Для обеспечения режима секретности данных определены уровни и права доступа к информации:

• полный интерактивный доступ – руководители и специалисты ОГВ;
• регламентированный интерактивный доступ к БД – экологические общественные организации, ученые и студенты, использующие информацию для анализа и исследования состояния объектов природной среды, – и частичный к ЦММ;
• ограниченный доступ – средства массовой информации, общественность и население, для которых обеспечивается доступ к заранее подготовленной информации в виде сформированных HTML-отчетов с графиками, диаграммами и готовыми картами.

При внедрении системы у пользователей в комитетах и департаментах Правительства Мурманской области появилась заинтересованность в развитии единой системы управления природопользованием Мурманской области с предоставлением регламентированного удалённого доступа администраций муниципальных образований к единому банку данных о природных ресурсах региона в пределах МО.

Для этого, следующим шагом реализации ИАСП МО явилось создание единого информационного пространства административно-территориального деления Мурманской области с границами муниципальных образований. Исходной информацией о составе территорий муниципальных образований Мурманской области, наделенных статусом городского округа, муниципального района, городского и сельского поселения, а также населенных пунктов, входящих в состав муниципальных образований,явилисьописания границ, утвержденные Законом Мурманской области от 29 декабря 2004 года №582-01-ЗМО. В период 2006 года были оцифрованы поворотные точки и выполнена трассировка границ муниципальных образований и создан электронный каталог координат поворотных точек в географической системе координат с точностью до масштаба 1:50000. Работа была завершена в декабре 2006г. созданием карты административного деления Мурманской области на единой ЦТО масштаба 1:200000.

При реализации второго проекта дополнены и созданы новые тематические и пространственные БД:

1. Подготовлена цифровая топографическая основа масштаба 1:200000 на всю территорию области и масштаба 1:50000 на акваторию и территорию Кольского и Кандалакшского заливов и территорию промышленных районов Мурманской области;
2. Продолжается создание автоматизированного архива (хранилища) данных по опасным в экологическом плане объектам (накопителей отходов минерального, органического природного и коммунального происхождения), совмещенного с картографической основой масштаба 1:200000;
3. Начато формирование пространственных и тематических баз данных по экологии Мурманской области на участках интенсивного негативного воздействия на окружающую среду масштаба 1:200000 (с врезками масштаба 1:50000);
4. Закончено создание автоматизированного архива (хранилища) данных; формирование и наполнение тематических и пространственных баз данных масштаба 1:200000 (с врезками масштаба 1:50000 — 1:25000) по месторождениям общераспространенных полезных ископаемых;
5. Завершено создание пространственной базы данных по ООПТ масштаба 1:200000;
6. Обеспечено информационное взаимодействие между программными блоками системы;
7. Продолжено внедрение и сопровождение системы в комитетах и департаментах Правительства Мурманской области;
8. Продолжается координация деятельности и программно-технологическое обеспечение работы экологического центра Мурманской области.

Совмещение БД пространственных (картографических) объектов с тематическими БД основано на использовании единого сквозного классификатора идентификации объектов (GUID) в серверной реляционной СУБД. При выборе необходимой пользователю темы (вода, недра, лес, арендаторы, юридические лица, жители, и т.д.) к пространственным объектам картографической основы подключается соответствующая тематическая БД. Технология хранения и доступа к информационным ресурсам – единая универсальная на базе ГИС-портала (рис. 3).

Рис. 3. Схема информационных потоков в АИС на основе ГИС-портала.

Доступ к информации организован через стандартный HTML-браузер на рабочей станции клиента и ASP-страницы доступа к данным на специализированном картографическом ГИС-портале. Интерфейс ASP-страниц реализует доступ к единому хранилищу данных на MS SQL Server и запуск прикладных серверных приложений (ActiveX-компонент, отдельных прикладных задач или расчётных модулей, в виде динамически подключаемых библиотек). Расчётные модули, прикладные серверные приложения оперируют с выборкой и передают результаты расчётов в XML-документы. Средства сервера пространственных данных ArcIMS формируют цифровую модель местности (ЦММ) в проектах (*.MXD или *.AXL) и передают результат в виде графических файлов в формате *.JPEG. Информационный WEB-сервер обеспечивает передачу подготовленных XML-документов и графических файлов в формате *.JPEG по каналу связи на рабочую станцию клиента для просмотра и анализа результатов в MS Internet Explorer или Microsoft Excel [3].