Гохман В.В., компания Esri CIS (по материалам Esri и сайта USDA)
GIS becomes indispensable for USDA
В Министерстве сельского хозяйства США возможности, предоставляемые технологией геоинформационных систем, из просто полезного инструмента постепенно превратились в важнейшее средство коллективной работы и поддержки реализации административных функций, повседневных рабочих процессов, взаимодействия с другими организации и информирования граждан. Способность приложений и сервисов, предоставляемых посредством Esri ArcGIS — основной ГИС-платформы в министерстве, управлять растущим массивом данных: от спутниковых изображений и потоков данных в реальном времени до обычных табличных данных, а затем отображать все данные в визуальной географической манере, делает их идеальными порталами для координации действий по многим направлениям деятельности этой крупной государственной структуры.
Министерство сельского хозяйства США (USDA) обслуживает американцев через свои подразделения, такие как Лесная служба, Служба охраны природных ресурсов, Агентства содействия фермерским хозяйствам и сельского развития, Служба инспекции здоровья животных и растений, Служба сельскохозяйственных исследований и др.Все эти подразделения широко используют в своей работе пространственные данные о почве, воде, воздухе, растениях, животных, земельной собственности, а также демографические и социо-экономические данные. В связи с этим, ведомство рассматривает технологию географических информационных систем (ГИС) в качестве важнейшего инструмента, помогающего эффективно управлять разнообразными данными, облегчающего доступ к этим данным, повышающего производительность, улучшающего взаимодействие с партнерами и информирование населения.
Служба инспекции здоровья животных и растений (APHIS) реализовала корпоративную информационную систему на базе ГИС под названием IPHIS.
Министерство начало использовать возможности ГИС более трех десятилетий назад, создав базовые карты землепользования и сельского хозяйства на основе имевшейся коллекции аэрофотоснимков и ряда других тематических карт.
С годами ГИС стала для министерства ключевой технологией для поддержки и координации работы его более чем 100 тысяч сотрудников, из просто полезного инструмента она постепенно превратилась в важнейшее средство управления растущим информационным потоком, помогающее реализации его административных функций. Способность обеспечить совместную работу, анализ и обмен данными, а также их отображение в географическом контексте с использованием интерактивных цифровых карт, веб-приложений и сервисов, предоставляемых посредством Esri ArcGIS, делает их незаменимым средством для координации действий по многим направлениям деятельности Министерства.
Пользователи APHIS получают комплексную с/х информацию,у них есть возможность перехода к детальным данным, относящимся к конкретному месту. С помощью настраиваемых таблиц можно просматривать операционную статистику.
Ввиду растущего значения проблем сельского хозяйства и продовольственной безопасности во всем мире USDA постоянно расширяет круг находящихся в его ведении вопросов, чтобы обеспечить более глобальное и точное видение ситуации. Сегодня оно не только анализирует нужды фермеров и потребителей и ведет различные национальные проекты для их поддержки, но и гарантирует качество американской сельскохозяйственной продукции зарубежным торговым партнерам, чтобы защитить ее экспорт от необоснованных ограничений. ArcGIS, являющаяся основной ГИС-платформой в министерстве, играет важную роль в ходе планирования и реализации многих инициатив и разработок данного ведомства, некоторые из них описаны ниже.
Система IPHIS
Несколько лет назад, в рамках заключенного с компанией Esri корпоративного лицензионного соглашения началось внедрение корпоративной ГИС в Службе контроля здоровья животных и растений министерства (APHIS). Круг обязанностей этой службы велик. Она заботится о здоровье сельскохозяйственных растений и животных в США, регулирует использование генетически модифицированных организмов, администрирует Закон о защите прав животных и решает вопросы, связанные с причинением ущерба дикой природе. Если обнаруживается случай распространения насекомых-вредителей или заражения серьезной болезнью, APHIS принимает срочные меры в затронутых болезнью штатах или регионах, чтобы быстро локализовать или ликвидировать очаг заболевания. Используя такой проактивный подход, служба успешно борется с потенциальными угрозами от насекомых-вредителей и болезней для сельского хозяйства США. По словам ее руководителей, расширение внутренней и международной торговли сельскохозяйственной продукцией порождает, наряду с многочисленными выгодами, определенные риски из-за возможности случайного проникновения инвазивных видов, которые могут поставить под угрозу производство продовольствия в стране. И с помощью внедренной корпоративной ГИС стало намного проще отслеживать потенциальные проблемы и принимать необходимые меры.
APHIS часто определяет пространственный экстент программ, исходя из географических и природных факторов. Интерактивные данные можно легко просматривать по области, определенной пользователем.
Ранее APHIS реализовала ГИС-проекты для решения различных проблем сельского хозяйства и охраны природных ресурсов страны.Так, служба занималась мониторингом распространения азиатского усача и изумрудного точильщика, этих завезенных из-за рубежа вредных насекомых, ставших виновниками гибели миллионов деревьев твердых пород. APHIS также разработала и реализовала Программу мер по охране здоровья цитрусовых, в рамках которой она консультирует производителей в США и защищает плодовые деревья от инвазивных видов.
Для успешного выполнения своей миссии APHIS сотрудничает с сельскохозяйственными производителями, регуляторами на уровне федерации и штатов и учеными. Это помогает службе консолидировать информационные ресурсы для различных проектов, помогающие улучшить процесс принятия решений. Поскольку APHIS часто работает в сотрудничестве с другими организациями, служба нуждалась в общенациональной ГИС для получения полной и ясной информации о состоянии сельского хозяйства и природных ресурсов США. Другие заинтересованные организации также нуждались в легкодоступных и надежных данных реального времени для планирования и оперативной работы.
Поэтому в 2009 году APHIS приступила к разработке на базе ГИС корпоративной системы IPHIS (Integrated Plant Health Information System), чтобы эффективнее реагировать на потенциальные угрозы от вредных насекомых или болезней. За три с небольшим года IPHIS была внедрена в подавляющем большинстве штатов страны.
IPHIS – это система, работающая в режиме реального времени и позволяющая пользователям любого проекта APHIS узнавать, кто занимается защитой здоровья растений в их районе, обмениваться данными о заражении растений сельскохозяйственными вредителями в регионе и видеть области страны, в которых объявлен карантин.Система отслеживает заражения и болезни, которые могут навредить растениям, и документирует работу, проводимую учеными и сотрудниками службы. Она помогает министерству сельского хозяйства США работать более эффективно и быть в курсе последних достижений науки.
Система IPHIS базируется на ПО ArcGIS, позволяющем собрать на одной платформе разнородные данные со всей страны для анализа. С ее помощью служба APHIS может изучать данные, введенные полевыми командами, и отслеживать распространение инвазивных видов растений и насекомых.
ГИС также помогает APHIS анализировать распространение заражения и разрабатывать эффективные меры по его локализации. ArcGIS позволяет картировать границы опасных зон, планировать маршруты инспекций, анализировать риски, фильтровать данные и использовать контрольные показатели качества.Исторические ГИС-данные накладываются на текущие, чтобы выявить тенденции и составить прогнозы. ГИС позволяет переходить к детальным данным, относящимся к конкретному месту. Для визуализации операционной статистики можно,помимо карт, создавать легко настраиваемые таблицы, графики и диаграммы.
Преимущества IPHIS. Система облегчила обмен информацией и повысила прозрачность работы. Теперь можно легко обмениваться информацией с участниками различных программ и иметь доступ к данным других организаций, таких как диагностические лаборатории, на сайтах региональных, локальных, академических и отраслевых организаций. Этот подход обеспечил для APHIS современную, комплексную и масштабируемую систему управления данными о здоровье растений, которая помогает поддерживать устойчивое развитие сельского хозяйства и продовольственную безопасность страны.
Интерактивная веб-карта приложения KYF2 CompassMap с информацией по местным и региональным продовольственным системам, проектам поддержки производителей.
Корпоративное развертывание позволило повысить эффективность работы благодаря интеграции и использованию возможностей существующих ИТ-систем защиты здоровья растений и отдельных ГИС-программ, сократив избыточность данных. Будучи важной частью IPHIS, ПО ArcGIS помогло министерству сельского хозяйства достичь своих целей, повысив уровень стандартизации, точности, целостности данных и облегчив обмен информацией. Кроме того, оно позволяет руководителям и ученым контролировать текущую деятельностью министерства, разрабатывать и претворять в жизнь долгосрочные планы.
Картографические сервисы и ГИС-портал
В 2011 году Министерство сельского хозяйства США и Esri заключили партнерское соглашение о реализации полностью облачного решения в виде геопространственного портала. Портал, названный Enterprise Spatial Mapping Service (ESMS), построен с помощью корпоративного решения Portal for ArcGIS и хостируется в облаке Amazon в защищенной ИТ среде министерства. Интерфейсы портала разработаны Службой управления корпоративной геопространственной информацией USDA и специалистами подразделения профессиональных услуг Esri. Основной упор сделан на поиске и обнаружении данных, хостировании и публикацию на основе данных министерства картографических веб-сервисов с функционалом геообработки, отображения и анализа данных.
Реализация ГИС в форме частного облака делает доступным центральный репозиторий официальных данных для пользователей – сотрудников министерства и других государственных ведомств. ESMS– это платформа, позволяющая:
- быстро создавать карты и приложения с помощью шаблонов и API-интерфейсов для веб-картографии;
- формировать рабочие группы в рамках отдельных проектов и общей деятельности;
- обмениваться картами и приложениями в частных группах или во всей организации;
- встраивать карты и приложения в пользовательские веб-страницы или блоги.
Министерство сельского хозяйства и другие правительственные учреждения получают через портал доступ к ценным картам и наборам сельскохозяйственных данных в веб-браузере и могут использовать мощные функции пространственного анализа.А специалисты Esri обеспечивают поддержку ГИС и связанной с ней ИТ-инфраструктуры министерства. Пользователи имеют те же инструменты общения и обмена данными, которые доступны в картографической среде публичного облака ArcGIS Online, но сайт сохраняет пользовательские настройки и фирменный стиль министерства, обеспечивает требования безопасности платформы.
Сайт CropScape предлагает эффективный интерактивный способ распространения данных о выращиваемых сх культурах всем заинтересованным ГИС- и неГИС пользователям.
Прототип портала был впервые продемонстрирован и протестирован на форуме New Madrid National Level Exercise 2011, посвященном разработке региональных систем реагирования и восстановления после катастроф. Сотрудники агентств USDA используют его в качестве удобного средства для поиска, обнаружения и совместного использования геопространственного контента, в том числе относящегося к реагированию на природные катаклизмы. Кроме того, картографические продукты ESMS используются в презентациях и на брифингах.
Картографические Веб-приложения для поддержки местных производителей и связи с потребителями
Как часть политики USDA по поддержке местных и региональных систем производства и реализации сельскохозяйственной продукции, было создано и запущено приложение CropScape. Эта интерактивная веб-карта предоставляет информацию о таких системах и является составной частью плана реализации федеральной и ведомственной инициативы по информационной поддержке Know Your Farmer, Know Your Food Compass (Узнайте вашего фермера, Узнайте о ваших продуктах питания). Это приложение, разработанное компанией VSolvitLLC, использует ArcGIS и картографические веб-сервисы Esri. Оно предназначено для поддержки сельскохозяйственных сообществ путем предоставления им ресурсов для выращивания, рекламирования и реализации продукции на местном уровне. Через него все желающие могут получить сведения о местах выращивания конкретных с/х продуктов и где они доступны на локальных рынках. Это приложение пользуется большой популярностью, его функциональность расширяется новыми динамическими вьюерами карт, а наборы доступных данных пополняются. Поскольку основой этого приложения являются карты, которые агрегируют много источников данных о местных и региональных цепочках поставок с/х продукции, оно удобно и интересно для широкой аудитории, включая фермеров, бизнесменов, образовательные и другие организации.
Вот еще примеры популярных веб-приложений, запущенных в Министерстве в последнее время.
Агентство USDA по управлению рисками (RMA) запустило и активно использует ГИС-приложение для проверки заявлений на выплаты и компенсации в результате воздействия природных явлений, таких как засуха, наводнения, град и др. Для проверки достоверности предъявленных сумм понесенного фермерами ущерба используются данные спутниковых снимков, информация из разных федеральных ведомств и результаты полевых обследований. Это приложение актуально и для страховых компаний.
Веб-ГИС приложение VegScape предоставляет еженедельные карты состояния растительности на полях по обработанным данным MODIS в инфракрасном диапазоне.
Служба национальной сельскохозяйственной статистики (NASS) сделала доступной через ГИС-веб сервисы базу данных по слою пахотных земель объемом в десятки терабайт. На его основе создаются карты по более 100 видам выращиваемых культур и даются официальные оценки и прогнозы их урожайности в течение всего вегетационного периода по разным территориям и участкам.Доступ к этим данным и аналитике предоставляется с помощью двух картографических приложений. Первым стал веб-сайт CropScape, содержащий данные с пространственным разрешением 30 м (изображения Landsat и DMC), и он оказался настолько популярным, что вскоре было запущено еще одно веб-приложение VegScape, предоставляющее еженедельные карты, отображающие состояние растительности на основе данных MODIS.
Интеграция и скрещивание данных
Принимая во внимание очевидную пространственную составляющую миссии Министерства — от мониторинга состояния пахотных земель и здоровья растений до управления лесными угодьями — не удивительно, что за последние годы в ведомстве и его агентствах создан целый ареал ГИС-приложений. И по мере роста масштабов применения ГИС для управления потоками данных задействуются все более мощные аналитические инструменты для их обработки и моделирования, а также источники точных данных с сенсоров, в том числе установленных непосредственно в поле. Но сравнительно новая и еще более актуальная роль ГИС заключается в ее использовании в качестве платформы для объединения баз данных из многих источников с целью координации деятельности всех подразделений USDA. По сути, ГИС – это контейнер, обеспечивающий возможность реализации всех идей и начинаний, способствующих решению стоящих перед Министерством задач и возникающих проблем.
При этом следует учитывать, что отдельные агентства имеют длительный и высокопрофессиональный опыт выполнения своих специфических операций, что идет процесс все большей стандартизации форматов и программных продуктов. И руководители министерства все яснее осознают, что используемая ГИС-платформа позволяет наилучшим образом связать воедино накапливаемые данные. Обычно сотрудники подразделений не мыслят на корпоративном уровне, они не думают об этом, когда создают карты на своих настольных компьютерах. Они решают свои локальные задачи и редко задумываются о том, что это можно использовать и для чего-то еще. А общая ГИС-среда позволяет продлить и расширить жизненный цикл созданного ими продукта и сделать его более полезным и более доступным для других людей. Веб-ГИС министерства и корпоративные приложения, часть из которых упоминалась выше, портал и облачная структура позволяют быстро и просто, с помощью новых креативных методов предоставлять информацию по ведущимся проектам и программам как во всех подразделениях министерства сельского хозяйства, так и в девяти других федеральных агентствах. То есть применение ГИС в сельском хозяйстве не ограничивается только узкими специалистами, мощь картографии распространяется на всех, кто хочет ее использовать.
