Канат Кенбай, менеджер проектов ТОО «Казахстанский центр ГИС», г. Астана,
e-mail: support@gis-center.kz, web: www.gis-center.kz
GIS in the national System for emergencies prevention and control in Kazakhstan
Для создания геоинформационной системы (ГИС) наши специалисты используют математические, научные и интеллектуальные подходы; в результате Заказчик получает качественный продукт, позволяющий ему визуализировать и анализировать свои цифровые данные на картографических основах.
На сегодняшний день ГИС, созданные при нашем участии, применяются в различных сферах деятельности:
- обеспечение безопасности на автомобильных и железных дорогах (МВД РК, АО ТемирЖол);
- контроль работы электрических сетей (АО «КИГОК»);
- управление городскими коммунальными службами;
- ГИС акимата г. Астана (ГУ Аппарат акима г. Астана);
- системы контроля в нефтяной отрасли (АО «КазМунайГаз»);
- и во многих других.
Задачи вышеперечисленных проектов различны, однако основные цели у всех одинаковы и направлены на обеспечение безопасности, контроль текущего состояния и принятие решений.
Чрезвычайная Ситуация (далее – ЧС) – это пожалуй единственный случай, который приводит к мобилизации всех управленческих ресурсов, сил и средств воедино, где используются все возможности для контроля возникшей ситуации и ликвидации неблагоприятных последствий. Основная задача ГИС-разработчиков заключается в предоставлении Заказчику инструмента, позволяющего объединить все доступные силы и средства на основе единого кризисного центр для управления ЧС.
В целях рационального планирования и принятия обоснованных решений по оптимальному управлению территориями в случае ЧС, Министерство чрезвычайных ситуаций Республики Казахстан приняло решение о реализации проекта «Корпоративная информационно-коммуникационная система Государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций» (КИКС ГСЧС). Данный проект предусматривает объединение всех баз данных ведомств и органов управления различного подчинения (областной, городской, районный уровни) для их совместного использования в случаях ЧС. Это позволит прогнозировать и моделировать развитие ЧС, планировать мероприятия по их ликвидации. На сегодняшний день на постсоветском пространстве подобные проекты уже ведутся в России, Украине, Белоруссии, Армении и Азербайджане.
Интегрирующим ядром КИКС ГСЧС является подсистема ГИС, разрабатываемая компанией ТОО «Казахстанский центр ГИС» на платформе ArcGIS. При создании ГИС используются принципы организации и построения инфраструктуры пространственных данных как элемента общегосударственных информационных ресурсов.
Основная цель создания ГИС заключается в предоставлении возможностей совмещения семантических данных, полученных от различных подсистем КИКС ГСЧС, с цифровыми картами различных масштабов и инструментальных средств для:
- визуализации и интерактивного отображения информации об источниках и масштабах чрезвычайных ситуаций;
- продвинутого пространственного анализа ситуации;
- обеспечения оперативного контроля над изменением характеристик ситуации;
- снижения временных затрат на ознакомление с обстановкой в зоне возникновения чрезвычайной ситуации, на разработку маршрута следования к зоне ЧС и маршрутов эвакуации пострадавших;
- повышения качества управления силами и средствами спасательных формирований.
Система ГИС служит источником электронной картографической территориально-привязанной информации, используемой в задачах КИКС ГСЧС. В ее состав входят векторные и растровые данные территории республики различных масштабов и тематической нагрузки, а также прикладные программные продукты, позволяющие эффективно оперировать цифровыми данными.
Полнота и разнообразие картографической основы обусловлены наличием векторных материалов: это базы данных цифровых картографических карт различных масштабов, схемы и т.д. Мелкомасштабные карты предоставляют общую информацию о топографии региона, крупномасштабные позволяют оценить структуру городов, населенных пунктов и отдельных объектов.
Для подготовки векторной цифровой картографической основы используется пакет Easy Trace, программные продукты ENVI и ERDAS Imagine применяются для подготовки данных дистанционного зондирования, а актуализация данных ведется в среде ArcGIS.
В качестве информативной основы обработки данных в ГИС используются атрибутивные сведения из модулей КИКС ГСЧС: данные по характеристикам ЧС, дата возникновения ЧС, место, тип, описание, количество пострадавших и погибших, материальный ущерб, привлекаемые силы и средства и т.д. Разработка информативной основы ГИС проводится в ArcGIS с дополнительными модулями Network Analyst для построения путей, а также 3D Analyst и Spatial Analyst для визуализации и анализа ЧС на картографических основах. Система использует единую базу данных Oracle для унификации и стандартизации с базами данных остальных подсистем КИКС ГСЧС.
В концепции проекта КИКС ГС ЧС предполагается архитектура, включающая не только настольное приложение, но и развертывание веб-портала, что в перспективе обеспечит доступ к нему всем государственным органам для мобилизации сил и средств по ликвидации ЧС.
При МЧС РК создан кризис-центр, для которого разрабатывается Аналитический блок, где ведется постоянный мониторинг окружающей среды на базе картографической основы (рис. 1, 2). Основным фактором возникновения и развития ЧС является состояние окружающей среды, поэтому данный блок отслеживает погодные условия по различным параметрам (скорость и направление ветра, давление, температура и т.д.). Информация для аналитического блока будет поступать в онлайн режиме посредством интеграционной шины КИКС ГСЧС с метеорологической службой РГП «КазГидроМет» Министерства охраны окружающей среды РК (рис. 1, 2).
Рис. 1. Мониторинг окружающей среды (направление ветра).
Рис. 2. Мониторинг окружающей среды (температура).
В Аналитическом блоке предусмотрены пороговые значения контролируемых параметров, превышение которых сигнализирует о возможном возникновении ЧС, после чего сигнал и данные поступают в расчетные модули. Данные модули разрабатываются с целью прогнозирования и моделирования развития возможных ЧС. В системе КИКС ГСЧС предусмотрено порядка 10 расчетных модулей: «Взрыв», «Радиация», «Химия», «Сель», «Паводки и наводнения», «Ураган» и т.д. Расчетные модули, оперируя цифровыми данными, полученными из аналитического блока, проводят расчеты ЧС по методикам, разработанным ведущими научными институтами по каждому модулю. Все модули построены посредством инфраструктуры пространственных данных, что позволяет выводить текущие данные на картографическую основу.
Принцип работы системы заключается в следующем. Аналитический блок фиксирует ЧС (пожар) или превышение предельно допустимого температурного предела. Соответственно, параметры ЧС передаются в модуль «Пожар». Расчетный модуль, получив информацию, проводит расчеты по методикам и посредством картографической основы моделирует ЧС с прогнозом ее развития (рис. 3). Учитывая параметры окружающей среды, расчетный модуль может смоделировать развитие ЧС в различные периоды времени.
Рис. 3. Расчетный модуль Пожар.
Аналитический блок после расчетов отрабатывает план-схемы по ликвидации ЧС. Так, например, возможные варианты подъездов и распределения сил и средств для ликвидации ЧС смоделированы на рис. 4. Что позволяет кризисному центру контролировать и оперативно управлять текущей обстановкой при ликвидации ЧС. По результатам проведённых мероприятий формируются детальные отчеты о нанесенном ущербе и принятых мерах по ликвидации ЧС (рис. 5). Это позволяет качественно и оперативно принимать решения по восстановлению последствий пожара.
Рис. 4. Силы и средства для ликвидации ЧС.
Рис. 5. Отчет ЧС по пожару.
Расчетный модуль «Пожар» моделирует ЧС природного характера, однако также существуют ЧС техногенного характера. К таким видам ЧС относятся аварии на промышленных объектах, утечка летучих веществ, взрыв и т.д.
Рассмотрим разрабатываемый расчетный модуль «Взрыв», наиболее частую ЧС, возникающую в повседневной жизни. Основные показатели силы взрыва – это вещество и его масса. Посредством методики производится расчет силы взрыва с учетом параметров окружающей среды и места взрыва. На рисунке 6 показана модель взрыва в черте города, где учитывались не только параметры вещества и массы, но и данные прочности строений, попавших в эпицентр взрыва. Здания, попавшие в зону взрыва, оказывают очень сильное влияние на распространение взрывной волны. Разноцветные линии на рисунке отображают границы воздействия силы взрывной волны. Согласно технических норм зданий производится расчет воздействия взрывной волны на них (разрушена полностью, частично, уцелело).
Рис. 6. Расчетный модуль Взрыв.
По результатам проведённых расчетов в Аналитическом блоке формируются детальные отчеты о нанесенном ущербе и принятых мерах по ликвидации ЧС (рис. 7). Это позволяет качественно и оперативно принимать решения по восстановлению разрушений.
Рис. 7. Отчет модуля Взрыв.
По такому же принципу разрабатываются остальные расчетные модули, которые будут учитывать различные параметры, воздействующие на ЧС.
Задача у всех расчетных модулей одна – выявлять ЧС, и результат один – ликвидация ЧС, а анализ и прогноз развития ЧС у всех разный. Поэтому разработано порядка 10 основных расчетных модулей. Учитывая, что система не охватывает все виды ЧС, она будет постоянно развиваться, будут разрабатываться новые расчетные модули, а также применяться новые методы расчетов ЧС по различным категориям.
При планомерном развитии система будет интегрирована:
- с мобильными приложениями для Android и IPhone, система будет автоматически производить СМС рассылки, которые своевременно будут оповещать пользователей смартфонов и телефонов, находящихся в зоне ЧС;
- с сервисами, позволяющими выводить картографические данные на экраны телевизоров и печатных изданий;
- с сервисами оповещений посредством радио и автомобильных навигаторов с возможностью изменения маршрута следования до ближайших пунктов обогрева (закрытие и обледенение дорог и т.д.);
- посредством спутниковой системы и систем связи для определения координат людей, попавших в зону ЧС;
- с другими системами государственных и межгосударственных органов для совместной мобилизации сил и средств по ликвидации ЧС.
После запуска в промышленную эксплуатацию ГИС обеспечит контроль, мониторинг и прогнозирование ЧС с возможностью определения её местоположения для оценки характера и размеров угроз, а также предоставит сервис для планирования работ по ликвидации ЧС.
