Терентьев А.В., e-mail: a-terentyev@agiks.ru; Ванеев А.И., e-mail: a-vaneyev@agiks.ru
ГБУ РК «Территориальный фонд информации по природным ресурсам и охране окружающей среды Республики Коми», г. Сыктывкар
Information analysis system for wild fires monitoring and termination:
Komi Republic of Russia case study
Краткая справка. Республика Коми – один из ведущих лесных регионов Российской Федерации. Общая площадь земель лесного фонда республики по состоянию на 1 января 2012 года составляет 36262,3 тыс.га или 87,2% всей территории. Общий запас древесины в лесах республики (земли лесного фонда) равен 2830,43 млн.куб.м, в том числе хвойных – 2345,84 млн.куб.м (82,9%), мягколиственных – 484,59 млн.куб.м (17,1%). Лесопромышленный комплекс республики представлен лесозаготовительной, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной отраслями.
Предыстория. Аномальная жара 2010 года, обусловившая критическую лесопопожарную обстановку во многих регионах РФ и ставшая причиной катастрофических лесных и торфяных пожаров, вскрыла недостаточную подготовленность и уязвимость государственных органов и лесопожарных служб. В частности, стало очевидным, что не обеспечивается должный уровень информационно-аналитической поддержки принятия управленческих решений в сложных пожароопасных ситуациях, отсутствует эффективная система мониторинга, контроля и прогнозирования пожаров.
По инициативе Комитета лесов Республики Коми и в соответствии с поручением заместителя Главы Республики Коми в начале текущего года были организованы работы по созданию в Республике Коми региональной Системы, а именно ИАС «Лесные пожары в РК». Она призвана обеспечить информационно-аналитическую поддержку лесопожарных служб и уполномоченных органов государственной власти Республики Коми в борьбе с пожарами, в работах по ликвидации последствий и при противопожарной профилактике.
Главной задачей являлась разработка и внедрение программно-технических решений, обеспечивающих автоматизацию процедур сбора, хранения, обработки и оперативного представления в пользование информации о лесопожарной обстановке на территории Республики Коми.
В оперативном порядке была создана рабочая группа из представителей Комитета лесов Республики Коми, ГАУ РК «Коми лесопожарный центр», ГАУ РК «Центр информационных технологий», Главного управления МЧС России по Республики Коми, ФБГУ Северное УГМС «Центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Республики Коми», ГБУ РК «Территориальный фонд информации по природным ресурсам и охране окружающей среды Республики Коми» с целью анализа специфики противопожарной деятельности в регионе, обозначения существующих проблем, поиска организационных и технологических решений. Мероприятия по разработке указанной Системы вошли в план информатизации Республики Коми на 2012 – 2014 гг.
В результате Система была разработана и в мае 2012 года (начало пожароопасного сезона в РК) введена в опытно-промышленную эксплуатацию.
Общее описание. Система представляет собой геоинформационный Веб-сервис со специализированными инструментами поиска и обработки пространственной и семантической информаций, включая базовые и отраслевые пространственные данные (геоданные), а также оперативную лесопожарную информацию.
В основу функциональности Системы легли показатели, используемые ГАУ РК «Коми региональный лесопожарный центр» и Комитетом лесов РК при принятии решений в пожароопасный период. В Системе реализованы алгоритмы построения пространственных распределений величин ряда показателей, необходимых для оценки пожароопасной ситуации, на всю территорию республики. Система предоставляет службам реагирования показатели, раскрывающие специфику пожара: расстояние до ближайшего населенного пункта или потенциально опасного объекта, плотность населения, класс пожароопасности лесного покрова, погодные условия в месте возгорания, силы и средства для его ликвидации и др. Источниками сведений служат результаты наземного и авиационного обследования, характеристики природной среды, текущие метеоусловия, данные Сводного плана тушения пожаров и др. Реализовано отображение вероятных очагов возгорания, получаемых 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.
Организационно-технологический аспект. ИАС «Пожары в РК» является сервисом (или подсистемой) Геопортала Республики Коми, разрабатываемого в рамках создания и развития Инфраструктуры пространственных данных региона. Система построена на основе клиент-серверной архитектуры. Среди ее 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 for Server (Esri), который является общей программной платформой для Геопортала РК и других отраслевых сервисов.
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 расширения спектра доступных инструментов пространственного анализа данных использовались дополнительные модули ArcGIS 3D Analyst и ArcGIS Spatial Analyst.
Потребители данных. Основными потребителями Системы являются профильные организации, а также руководство Республики Коми:
- ГАУ РК «Коми региональный лесопожарный центр»;
- Комитет лесов РК;
- Лесничества РК;
- ЦУКС МЧС РФ по РК.
- Глава Республики Коми;
- Заместитель Главы Республики Коми.
Интерфейс Системы, функциональность. Одним из важнейших условий при реализации пользовательского интерфейса Системы были простота и удобство его использования. Система должна выполнять свою основную функцию: предоставлять возможность пользователю осуществлять отображение зарегистрированных очагов пожаров на карте и получать характеристику пожаров на основании запросов (рис. 1).
При проектировании учитывались согласованность отдельных блоков интерфейса, минимальное количество действий, необходимых для выполнения задач и уровней в иерархии меню. Интерфейс системы представлен в виде отдельных кратко охарактеризованных ниже функциональных модулей.
Графический обозреватель. В качестве картографической основы (базовых пространственных данных) используются цифровые карты Республики Коми масштабов 1:1000 000 – 200 000, а также композиты спутниковых изображений поверхности Земли, интегрируемые посредством картографических сервисов ИТЦ «Сканэкс», ArcGIS Online (Esri), BingMaps (Microsoft).
В состав тематических пространственных данных входят (рис. 2.):
- квартальная лесоустроительная сеть;
- лесничества и участковые лесничества;
- арендные участки лесного фонда;
- классы пожарной опасности по лесорастительным условиям;
- плотность населения;
- буферные зоны вокруг населенных пунктов;
- места размещения и зоны применения сил и средств;
- маршруты авиапатрулирования;
- особо-охраняемые природные территории;
- и многое другое.
Семантическая информация представлена подробными данными о пространственных объектах, отражающие их природные, экономические свойства, адресную и контактную информацию.
Тематические слои отображаются в виде списка в модуле содержания слоев. Пользователь системы имеет возможность независимо управлять видимостью тематических данных (подключать и отключать отдельные слои). Для повышения оперативности отображения картосновы используется технология тайлирования изображений.
В Системе реализованы базовые функции ГИС: навигация и масштабирование, идентификация объектов на карте, расчет расстояний и площадей, определение координат. Необходимо отдельно отметить важную, необходимую для диспетчера функцию – возможность перемещения по карте путем ввода координат и определения местоположения указанного места на карте. В Системе также реализована возможность добавления собственных закладок, позволяющих запомнить место на карте и выполнить быстрый переход к нему, а также его использования в последующих сессиях 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 формируются на основе описаний зафиксированных пожаров из базы данных, заполняемой в ГАУ РК «Коми региональный 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. 3.). В Паспорте пожара автоматически формируются основные параметры конкретного пожара, являющиеся критериями для Комитета лесов РК и ГАУ РК «Коми лесопожарный центр» по принятию решения о частичном тушении или прекращении тушения лесных пожаров. Помимо оперативной информации происходит сбор данных по тематическим слоям карты на основе координат пожара.
Сведения Паспорта упорядочены в отдельных разделах, исходя из тематической принадлежности. 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.
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 на отдельной панели. Отображение списка происходит по запросу пользователя при нажатии на кнопку «Текущие пожары». Список включает все действующие на текущий момент времени пожары, упорядоченные в соответствии со значением сводного показателя (уровня критичности) или площади пожара (рис. 4).
Данная функция позволяет оперативно оценивать текущую пожароопасную обстановку, 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 определенную дату или период времени. 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 (рис. 5). Эти данные включают температуру воздуха, температуру точки росы, направление и силу ветра, количество выпавших осадков, которые предоставляются Коми ЦГМС с периодичностью 3 часа, а также места регистрации молниевых разрядов, предоставляемые Институтом космических исследований РАН (проект ИСДМ Рослесхоз).
Данная функция обеспечивает отображение указанных данных на карте в соответствии с размещением метеостанций. Дополнительно реализована возможность расчета класса пожарной опасности в зависимости от метеоусловий и формирования непрерывного покрытия теоретического распределения данного параметра на всю территорию Республики Коми.
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. 6.). Источником информации является Сводный план тушения лесных пожаров на территории Республики Коми. Пользователь может определять на карте районы ответственности лесопожарных формирований, получить сведения об организациях, которые могут принимать участие в тушении и ликвидации лесных пожаров, а также о наличии человеческих ресурсов, техники, оборудования и дополнительных средств для осуществления тушения.
Эффективность. Опытно-промышленная эксплуатация Системы наглядно показала эффективность ее применения и была высоко оценена работниками лесопожарных служб и уполномоченных органов исполнительной власти Республики Коми. Использование Системы способствует снижению времени на обнаружение и ликвидацию лесных пожаров, повышению оперативности информирования уполномоченных органов исполнительной власти и управляемости процессами реагирования.
Мероприятия на 2013 год. Существует объективная необходимость доработки Системы и ее усовершенствования, как в части детализации тематической пространственной информации, так и в части реализации новых функциональных возможностей. В планах работ на 2013г. рассматриваются следующие мероприятия:
- разработка подсистемы ввода оперативных данных для ГАУ РК «Коми региональный лесопожарный центр» на основе Веб-интерфейса, исключающая необходимость использования дополнительного программного обеспечения;
- повышение детализации информации по характеристикам лесных ресурсов на уровне лесных выделов;
- разработка модуля расчета оптимальных наземных маршрутов передвижения;
- доработка модуля управления метеоданными, добавление функции прогноза метеоусловий на краткосрочную и среднесрочную перспективу;
- интеграция данных по зонам покрытий сотовых операторов, действующих на территории Республики Коми;
- реализация функции подготовки и экспорта отчетной документации в соответствии с установленными формами;
- реализация функции отображения на карте мест размещения камер видеонаблюдения за лесным фондом со смежной системы «Лесной дозор» с возможностью перехода в режим визуализации.
Указанные мероприятия значительно повысят функциональность ИАС «Лесные пожары РК» и как следствие будут способствовать улучшению контроля лесопожарной обстановки в Республике Коми.
Доступ к Системе. Более подробно ознакомиться с возможностями разработанной Системы в настоящее время можно на сайте http://gis.rkomi.ru/fires, имя пользователя guest1, пароль Guest@1234.
 Рис. 1. Интерфейс ИАС «Лесные пожары в РК» |
 Рис. 2. Тематические пространственные данные и их картографическое представление в Системе |
 Рис. 3. Паспорт пожара |
 Рис. 4. Формирование списка действующих пожаров |
 Рис. 5. Представление текущей метеоинформации с привязкой к пунктам измерения |
 Рис. 6. Силы и средства для борьбы с пожарами |
