Создание единой среды для интеграции информационных ресурсов в природопользовании Чесалов Леонид Евгеньевич

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Проблемы и перспективы развития информационного обеспечения природопользования 25

1.1. Современное состояние и перспективы информатизации органов государственной власти и задачи информационных технологий 25

1.2. Проблемы и перспективы развития информационного обеспечения в сфере природопользования на примере мпр России 31

1.3. Системы сбора, организации доступа, обработки, анализа и представления информационных ресурсов в сфере природопользования 37

ГЛАВА 2. Концепция построения единой среды функционирования системы информационного обеспечения рационального природопользования 47

2.1. Интеграция информационных ресурсов и систем 47

2.1.1. Понятие интеграции 47

2.1.2. Эволюция методов интеграции информационных систем 49

2.1.3. Интеграция данных в информационных системах 52

2.1.4. Интеграция информационных ресурсов в сфере природопользования 53

2.2. Методические аспекты построения единой информационной среды природоресурсной отрасли 56

ГЛАВА 3. Теоретические и методические вопросы создания распределенных информационно-аналитических систем поддержки принятия управленческих решений в сфере природопользования 68

3.1. Теоретические вопросы создания иас 68

3.1.1. Классификация информационных систем по функциональному признаку 68

3.2. Компоненты иас поддержки принятия решений в слабоформализованных областях знаний .72

3.3. Применение и разработка математического аппарата для автоматизации этапов процесса принятия решений при постановке и решении задач природопользования г. 75

3.4. Базовые архитектурные и технологические решения для создания территориально-распределенных информационно-аналитических систем в сфере природопользования 102

3.5. Гис-компонент информационно-аналитической системы и его роль в процессе интеграции информационных ресурсов 116

ГЛАВА 4. Методическая и технологическая основа создания аналитической ситуационной системы в сфере природопользования 120

4.1. Теоретические вопросы построения ситуационных систем 120

4.2. Ситуационные центры 125

4.3. Классификация ситуационных центров 134

4.4. Примеры создания ситуационных центров в РФ 137

4.5. Методическая и технологическая основа федерального ситуационного центра в сфере

Природопользования 153

Глава 5. Программно-технологические решения компонентов единой среды для интеграции информационных ресурсов 163

5.1. Методика и технология интегрированного хранения информации для решения задач мониторинга недропользования 163

5.2. Программно-инструментальная среда разработки иас поддержки принятия управленческих решений 170

5.3. Программно-технологический комплекс системы поддержки принятия решений в задачах управления природопользованием 177

5.4. Гис-технология оперативного пространственного анализа ситуационного центра федерального уровня 179

Глава 6. Результаты апробации и применения разработанных решений 183

6.1. Формирование единой системы информационного обеспечения мпр россии 183

6.2. Информационно-технологическое обеспечение ситуационного центра мпр россии 193

6.2.1. Карта оперативной обстановки 193

6.2.3. ГИС-проекты 194

6.2.3. СППР-проекты 199

6.3. Разработка первой очереди государственного банка информации о недрах и недропользовании республики казахстан 203

6.4. Разработка первой очереди информационно-аналитической системы мониторинга состояния недр российской федерации 207

Заключение 213

Литература 215

• Проблемы и перспективы развития информационного обеспечения в сфере природопользования на примере мпр России
• Эволюция методов интеграции информационных систем
• Компоненты иас поддержки принятия решений в слабоформализованных областях знаний
• Примеры создания ситуационных центров в РФ

Введение к работе

Сегодня особенно интенсивно растет объем информации о геосфере, биосфере и техносфере Земли, что влечет за собой естественное расчленение данных и знаний по отраслям и дисциплинам науки [57]. Для обеспечения целостности и комплексности оценок информации процессу дифференциации необходимо противопоставить усилия по интеграции знаний и информации на основе создания единых методологических и методических подходов, методов и информационных технологий. Важным стимулом развития процесса интеграции знаний и информации является нарастание конфликта человечества со средой обитания, который может завершиться либо разрушением природы Земли, либо установлением гармонического взаимодействия между этими компонентами мира, т.е. реализацией модели устойчивого развития [58, 77].

Модель устойчивого развития обеспечивает сбалансированное решение задач социально-экономического развития. Такое развитие предусматривает обеспечение высоких темпов экономического развития региона при выполнении социальных нормативов и сохранении экологического равновесия и подразумевает неистощительное использование возобновляемых и рациональное использование невозобновляемых природных ресурсов [61].

Таким образом, стратегической целью государственной политики в сфере природных ресурсов является рациональное использование, оптимальное воспроизводство и охрана минерально-сырьевого и природоресурсного комплекса страны в целом. Решение этих проблем основано на формировании общегосударственных информационных ресурсов и совершенствовании информационных технологий государственного управления.

Современной организационной стратегией государственного управления является радикальная административная реформа. Суть реформы состоит в переходе от административного к целевому, или стратегическому государственному управлению и планированию. Качественное повышение его эффективности связано с внедрением современных информационно-коммуникационных технологий с целью создания "электронного правительства", главной задачей которого должно стать кардинальное совершенствование внутриведомственных и межведомственных взаимодействий и сферы предоставления государственных услуг бизнесу, гражданам и обществу в целом [52].

Для природоресурсной отрасли - производителя информации о состоянии и использовании объектов окружающей природной среды, и в первую очередь, минеральных ресурсов - ключевым становится достижение единства информационного обеспечения как основы рационального природопользования, открытости и прозрачности информации. В настоящее время формируются фонды государственных информационных ресурсов, включающие в себя данные о состоянии природных ресурсов и окружающей природной среды, и на их базе создаются информационные системы по видам природных ресурсов. Однако существующие ведомственные информационные ресурсы и системы не согласованы между собой ни информационно, ни организационно. Процесс реформирования системы управления природными ресурсами Российской Федерации прежде всего должен быть направлен на интеграцию отраслевых систем управления отдельными видами природных ресурсов и системы управления охраной окружающей природной среды в единую систему с целью реализации принципов комплексного рационального природопользования на всех уровнях управления.

Развитие системы информационного обеспечения отрасли сопряжено с решением таких задач, как развитие сети телекоммуникаций, переходом на электронный документооборот, внедрением современных методов и информационных технологий, доступа и интеграции ресурсов через создание единой информационной среды.

Для создания единой информационной среды для интеграции отраслевых информационных ресурсов в сфере природопользования актуальным является разработка ее методологической, методической и технологической основы, включая:

- методологию интеграции геоинформационных ресурсов по уровням управления, источникам данных (базы данных действующих ведомственных информационных систем) и их согласованного представления;

- разработку методик и технологий создания многоуровневых территориально-распределенных информационно-аналитических систем, базирующихся на данных различных ведомственных систем, методах и системах поддержки принятия решений и ситуационного управления;

- развитие средств представления, обработки и комплексного анализа данных в ГИС для решения задач изучения и использования природных ресурсов.

В связи с вышеизложенным, целью работы являлась разработка концепции построения, методического и технологического обеспечения единой среды для интеграции отраслевых информационных ресурсов в сфере природопользования и реализация соответствующих программно-технологических решений.

Основными задачами исследований являлись:

1. Формулирование проблемы и анализ современного состояния информационного обеспечения природопользования.

2. Разработка концепции построения единой среды для интеграции информационных ресурсов отрасли в сфере природопользования и охраны окружающей среды.

3. Разработка методического подхода и технологических решений по созданию территориально-распределенных информационно-аналитических систем в области управления природными ресурсами, включая:

- научно-методическое и информационно-технологическое обеспечение аналитической ситуационной системы, специализированной на решение задач в сфере управления природопользованием,

- методику и технологию создания интегрированного хранения и удаленного доступа к информации,

- программно-инструментальные средства разработки распределенных информационно-аналитических систем, построения моделей задач и оценки вариантов решений на результирующем этапе принятия управленческих решений,

- функциональное, алгоритмическое и программно-технологическое обеспечение ввода, анализа и представления пространственно-временной информации в среде ГИС для решения задач контроля использования и мониторинга состояния природных ресурсов.

4. Апробация методологического подхода, методического и программно- технологического обеспечения при создании отраслевых информационных систем в сфере управления природопользованием.

Для решения сформулированных задач применялись методы системного анализа, теории принятия решений, проектирования и разработки БД, и информационных систем, аналитические методы пространственного анализа и ГИС-моделирования, организации Web-доступа, обработки и анализа изображений и т.д.

Научной новизной исследований является:

1. Разработана концепция построения единой среды функционирования системы информационного обеспечения в сфере природопользования на основе постепенного увеличения степени унификации и интеграции информационных ресурсов по уровням управления, источникам данных и согласованности представления; унифицированной пространственной привязки.

2. Предложены новые методические и программно-технологические решения для разработки распределенных информационно-аналитических систем поддержки управления природными ресурсами на основе комплексирования, развития и применения методов и средств СУБД, СППР, ГИС- и Web-технологий в единой среде.

3. Разработано математическое обеспечение решения слабоформализованных задач поддержки принятия управленческих решений на основе знаний и многокритериальных оценок, и на его базе реализована система поддержки принятия решений в задачах природопользования.Впервые разработано методическое и информационно-технологическое обеспечение федерального ситуационного центра как многоцелевой информационно-аналитической системы поддержки управления в природоресурсной сфере и реализована ГИС-среда карты оперативной обстановки на территории РФ.

В работе защищаются следующие положения:

1. Создание единой среды для интеграции информационных ресурсов на основе:

• перехода к единой системе общероссийских нормативов на всех уровнях и объектах системы,

• агрегирования территориальных и ведомственных систем классификации и кодирования,

• согласования информационных ресурсов на основе унифицированной пространственной привязки и анализа в среде ГИС,

• создания и использования баз метаданных и интегрированных хранилищ данных обеспечивает преемственность и эволюционное формирование иерархической территориальной распределенной системы информационного обеспечения природопользования.

2. Предложенный методический подход к построению территориально- распределенных информационно-аналитических систем, включающий многозвенную архитектуру доступа к базам данных и Web-доступа к единому банку метаданных путем введения дополнительного слоя программного обеспечения для управления метаданными и организации доступа к интегрированным хранилищам, позволяет эффективную реализовать различные компоненты единой среды для интеграции информационных ресурсов в природопользовании:

3. Полученные программно-технологические решения, основанные на последовательном взаимоувязанном проектировании функциональной модели и структуры данных, разработке программных приложений с использованием библиотек визуальных компонентов и модели разделяемых программных интерфейсов, обеспечивают создание прикладных территориально-распределенных информационно- аналитических систем поддержки принятия управленческих решений в области мониторинга природных ресурсов и управления природопользованием.

4. Разработанные методические и технологические основы создания аналитической ситуационной системы в природоресурсной сфере обеспечивают построение и функционирование многоцелевого ситуационного центра федерального уровня.

5. Созданные средства математического и программного обеспечения технологий оперативного анализа и унифицированного представления пространственно-временной информации о состоянии и использовании природных ресурсов в среде ГИС, генерации альтернатив и выбора вариантов решений реализуют оперативную поддержку мониторинга природопользования и подготовки вариантов управленческих решений.

Практическая ценность работы основана на применении предложенных решений при создании информационно-аналитических и ситуационных систем в сфере природопользования.

ГНЦ РФ ВНИИгеосистем является координатором и исполнителем работ по формированию методической и технологической основы единой системы информационного обеспечения МПР России, созданию и обеспечению функционирования Ситуационного центра МПР России (СЦ МПР). На основе выполненных разработок в составе первой очереди СЦ МПР создана, функционирует и поддерживается в среде ГИС карта оперативной обстановки на территории РФ, в режиме реального времени ведется мониторинг опасных и чрезвычайных ситуаций, в том числе лесных пожаров, паводков, ледовой обстановки, техногенных происшествий и катастроф по сообщениям с территорий и данным дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Созданы и постоянно действуют картографические проекты, отражающие состояние лицензионных участков распределенного фонда недр, минерально-сырьевая база мира и России и другие аналитические материалы.

Полученные информационно-технологические решения положены в основу созданной и успешно функционирующей первой очереди Государственного банка информации о недрах и недропользовании Республики Казахстан (РК), проект реализован по заказу Комитет геологии и недропользования Министерства энергетики и минеральных ресурсов РК и эксплуатируется Республиканским и территориальными центрами геологической информации РК.

Разработанное методическое и программно-технологическое обеспечение в области проектирования и создания информационно-аналитических систем обеспечили разработку первой очереди Информационно-аналитической системы государственного мониторинга состояния недр РФ (ИАС ГМСН) федерального уровня.

В главе 1 рассмотрены проблемы и перспективы развития информационного обеспечения природопользования.

В разделе 1.1. описаны основные направления и перспективы информатизации органов государственной власти, а также задачи информационных технологий в этом процессе.

Оценка состояния, прогнозирование и принятие управленческих решений в природно-ресурсном комплексе неразрывно связаны с необходимостью формирования общегосударственных информационных ресурсов и совершенствовании информационных технологий государственного управления [52].

Информационные технологии в сфере государственного управления должны обеспечить: повышение эффективности государственного регулирования и управления ресурсами путем создания и развития информационно-аналитического обеспечения деятельности федеральных органов государственной власти и ситуационных центров, поддержки выработки основных направлений повышения эффективности управления на базе развития систем сбора, учета и обработки информации; совершенствование взаимодействия органов государственной власти Российской Федерации и субъектов на основе создания общей защищенной информационной среды.

В настоящее время развитие информационных технологий достигло достаточно высокого уровня, наиболее быстро развиваются корпоративные системы различного назначения, к которым могут быть также отнесены системы, ориентированные на управление целыми отраслями. Это утверждение в полной мере относится и к системе информационного обеспечения природопользования и охраны окружающей среды. При этом наряду с задачами создания новых стоит проблема интеграции уже созданных систем в единый информационный комплекс. Только путем последовательной увязки существующих систем по иерархическим уровням и интеграции их информационных ресурсов в единую среду можно повысить качество и эффективность управления в целом.

В разделе 1.2. рассмотрены предшествующие работы и современное состояние информационно-аналитического обеспечения в сфере природопользования на примере Министерства природных ресурсов Российской Федерации.

Современный этап продолжает предшествующие исследования [5, 62, 63, 65, 40], в которых были разработаны основные методологические принципы построения интегрированных аналитических систем и их использования в решении геологических задач.

Постепенное внедрение компьютерных технологий в производственные циклы создало возможность массового преобразования информации в цифровой вид, организации ее массовой обработки, накопления и распространения. Значительным достижением данного периода явилась развитие ГИС-технологий, систем управления базами данных (СУБД) и распределенных информационных систем. В мировой практике все большее распространение получает создание центров анализа, аккумулирующих большие объемы природоресурсной информации. В них наряду с централизацией данных развиваются подходы к интеграции распределенных баз данных.

Информационное обеспечение в сфере природопользования системы МПР России исторически складывалось постепенно, по мере объединения в один федеральный орган исполнительной власти геологической, водной, лесной отраслей, а затем и службы Государственного контроля в области природопользования и охраны окружающей среды. В результате информационное обеспечение является плохо регламентированным и весьма разнородным: не определена нормативно-методическая база, отсутствует единые механизмы сбора и обработки данных, ведомственные информационные системы созданы на разных принципах, не обеспечено движение информационных потоков по вертикали и горизонтали, разнородны системы учета и отчетности, не разработаны механизмы межведомственной координации.

Проведение административной реформы системы МПР России требует новых подходов к интеграции информационных ресурсов и систем, и координации информационного обеспечения деятельности системы государственного управления природопользованием.

В разделе рассматриваются задачи и информационные потоки, функциональная и организационная структура информационного обеспечения системы МПР России, а также обосновывается необходимость создания единой среды для формирования государственных информационных ресурсов и их унифицированного представления.

В разделе 1.3. проводится исследование способов сбора, организации доступа, обработки, анализа и представления информационных ресурсов в сфере природопользования. Выполнен обзор действующих в системе МПР России интегрированных информационных систем. Основное их назначение - сбор, хранение и обработка государственной и ведомственной статистической отчетности по разным направлениям природопользования. Эти системы созданы для решения ведомственных задач и плохо совместимы между собой. Решение задач управления природопользованием в целом требует информационной совместимости и системы комплексных интегральных показателей.

Из проведенного анализа сделаны выводы о том, что развитие информационных технологий может обеспечить качественно новый уровень государственного управления, чему способствуют результаты предшествующих исследований по созданию глобальных автоматизированных систем отрасли и выявлению проблем создания системы информационного обеспечения природопользования. В то же время, существующие системы информационного обеспечения представляют собой набор разрозненных независимо развивавшихся автоматизированных систем, отсутствует среда интеграции разнородных и разноуровневых информационных ресурсов.

В качестве путей решения поставленных проблем рассматриваются создание единой федеральной системы мониторинга состояния и использования природных ресурсов для принятия управленческих решений, и формирование общегосударственных информационных ресурсов для решения задач рационального природопользования на базе существующих информационных структур.

Технологической основой организации информационного взаимодействия должно стать построение информационно-коммуникационной инфраструктуры и создание единой среды для интеграции информационных ресурсов системы МПР России. Сделан также вывод о необходимости применения, развития и комплексирования методов и средств СУБД, СППР, ГИС- и Web-технологий при создании единой среды для интеграции отраслевых информационных ресурсов в сфере природопользования.

Глава 2 посвящена концепции построения единой среды функционирования системы информационного обеспечения рационального природопользования.

Раздел 2.1. посвящен методологии построения единой среды функционирования системы информационного обеспечения рационального природопользования на основе постепенного увеличения степени интеграции информационных ресурсов.

Из проведенного анализа следует, что одним из ключевых вопросов при создании единой информационной среды является интеграция информационных ресурсов по уровням управления (федеральный (региональный), территориальный, локальный), источникам данных (различные ведомственные информационные системы), по согласованности представления (единые классификаторы и справочники, метаданные, унифицированные по размерностям, измерениям и т.п.).

Интеграция данных в информационных системах - это обеспечение единой инфраструктуры для некоторой совокупности неоднородных независимых источников данных [13, 49]. В качестве средств интеграции информационных ресурсов: обмен данными - (средства импорта и экспорта данных, обмена данными между репозиториями); совместный поиск (средства маршрутизации поисковых запросов, обслуживания их результатов, предоставления информации о способах доступа к найденным ресурсам); единообразный доступ (унифицированный механизм доступа к найденным ресурсам, вне зависимости от конкретных источников, в которых они располагаются, и используемых внутри них базовых протоколов доступа). Введено определение единой среды интеграции в распределенной системе как глобальной интероперабельной инфраструктуры, обеспечивающей комплексирование неоднородных информационных ресурсов из различных источников.

Очевидно, что для обеспечения создания и функционирования единой среды отраслевой системы необходимым принципом является синтез следующих подходов к интеграции информационных ресурсов [109]:

1. Приведение к единой нормативной основе в части использования на всех уровнях и объектах (базах данных и информационных системах) единой системы общероссийских классификаторов. Создание банка базовых информационных ресурсов (общероссийские справочники и классификаторы, финансово-экономическая и социально-экономическая информация, цифровые топографические карты, данные дистанционного зондирования Земли).

2. Определение состава информационных ресурсов территориального уровня, используемых на федеральном уровне и модернизация системы классификации и кодирования информации на основе использования иерархического метода классификаций. Поэтапное создание и внедрении единых отраслевых словарей и справочников, т.е. унификация нормативной базы федерального уровня системы на основе агрегирования территориальных и ведомственных систем классификации и кодирования, что обеспечит на начальном этапе преемственность существующих архивов и баз данных без прерывания эксплуатации действующих систем.

3. Согласование информационных ресурсов на основе унифицированной пространственной привязки, что обеспечит не только наложение объектов на единой картографической основе, но и возможности совместного анализа данных путем проведения оверлейных пространственных операций. Создание с этой целью единой геоинформационной среды как оболочки всей системы управления, что предоставляет качественно новые возможности для подготовки и принятия управленческих решений за счет обеспечения увязки и интеграции информации на основе географических объектов.

4. Наиболее эффективный способ накопления и хранения данных путем интеграции основан на технологии создания и использования интегрированных хранилищ данных. Этот подход предполагает наличие (создание) единого информационного пространства полученных из различных источников и согласованных данных (приведенных к общему знаменателю по используемым классификаторам, справочникам, размерности, кодировке). Здесь решаются вопросы:

- архитектуры хранилища данных и средств накопления, хранения и доступа к информации (центральное и оперативное хранилище данных, репозитарий метаданных, представления и витрины данных, модели организации данных, используемые СУБД),

- разработки пользовательских программных приложений регламентного расчета и представления данных,

- оперативной аналитической обработки (многомерные кубы данных, подходы к агрегированию данных, реализация иерархий),

- разработки и применения систем поддержки принятия решений,

- создания средств формирования отчетности.

В качестве основных принципов создания единой среды рассматривается единство нормативно-правовой и информационной политики, развитость телекоммуникационных средств, обеспеченность современными программно-технологическими решениями для формирования и интеграции информационных ресурсов.

В разделе 2.2. определены основные направления построения единой информационной среды отрасли на федеральном уровне.

Рассмотрены методические аспекты создания единой среды для интеграции информационных ресурсов. Определены основные требования к единой информационной среде, принципы ее проектирования; совокупность функциональных задач и реализующих их подсистем распределенной информационной системы в сфере природопользования. Изложен подход к организации хранилищ данных, выбору базовой архитектуры, созданию коммуникационной инфраструктуры, созданию предметных ГИС-приложений.

Таким образом, в главе определена концептуальная схема, основные принципы и методические подходы к построению единой информационной среды для интеграции отраслевых информационных ресурсов в сфере природопользования.

В главе 3 рассмотрены теоретические и методические. вопросы создания информационно-аналитических систем поддержки принятия управленческих решений в сфере природопользования.

В разделе 3.1 описаны особенности информационных систем в сфере управления природопользованием, проводится классификация этих ИС по функциональному признаку [94, 56].

Вводится определение информационно-аналитической системы для обеспечения поддержки принятия решений (ИАС ППР) по управлению природньши ресурсами как сложного функционального комплекса, включающего как техническую и коммуникационную платформу, так и средства эффективной манипуляции реляционными базами данных и пространственной информацией, системы поддержки принятия решений, инструментарий аналитической обработки информации. Создание такой системы предполагает увязку баз данных и обеспечение поддержки эксплуатации их в среде ГИС, позволяющей манипулировать разномасштабной картографической информацией, технологично создавать сложные картографические проекты, интегрировать различные программные комплексы специализированной обработки природоресурсной информации, осуществлять оформление и вывод электронных карт и статистической отчетности, включая информацию, полученную по результатам запросов к базам данных, оформленную в виде деловой графики.

Определяются основные функции информационно-аналитической системы.

В разделе 3.2 проанализированы методические и технологические аспекты создания ИАС ППР в слабофррмализованных областях знаний, определены основные компоненты ИАС, создаваемых в области обеспечения рационального природопользования, и их функционально-информационное обеспечение.

Разработка ИАС в области мониторинга и управления природными ресурсами опирается на комплекс инструментальных средств, включающий географические информационные системы, средства организации и управления базами данных, средства многофункционального анализа пространственно-статистического распределения объектов и аппарата моделирования, а также средства систем поддержки принятия решений [29,68, 69,70].

Для эффективной оценки исходной и агрегированной информации и аналитических решений, предлагаемых системой, и реализации управленческих воздействий необходимо включение в ИАС блока оптимизации управленческих решений в качестве систем поддержки принятия решений. В технологическом смысле современные ИАС ППР должны обеспечить удобный пользовательский интерфейс, ориентированный на создание комплексной модели задачи путем построения иерархии природных, техногенных, социально-экономических и др. факторов; автоматический анализ экспертных суждений на результирующем этапе принятия управленческих решений при выборе из нескольких полученных системой альтернативных вариантов решений в условиях неоднозначности и риска.

Выделены основные функциональные элементы ИАС, которые могут присутствовать в различных прикладных информационно-аналитических системах, различающихся предметной направленностью и ориентацией на различные структуры данных:

- ввод и корректировка данных первичных наблюдений,

- решение информационно-поисковых задач,

- решение вычислительно-аналитических задач,

- генерация и печать отчетности,

- работа с неструктурированными данными (электронными документами),

- работа с пространственно-привязанными данными,

- решение слабоструктурированных задач на основе знаний и многокритериальных оценок.

Раздел 3.3. посвящен описанию применяемого и разработанного математического аппарата для автоматизации этапов процесса принятия решений при постановке и решении задач природопользования.

Приведена схема процесса принятия решений, описаны основные этапы и методы принятия решений в слабоструктурированных проблемных ситуациях. Описаны основные формальные процедуры и их последовательность на этапах постановки задачи, формирования решений и выбора наиболее предпочтительного решения, реализующие процесс принятия решений [92, 93,43].

Основным препятствием на пути автоматизации задач комплексной оценки и планирования рационального природопользования является слабая формализация базы знаний предметной области. Вследствие этого формирование и формализация моделей решаемых задач на основе представлений специалистов приобретает особую важность.

Разработан новый методико-технологический подход визуального моделирования для автоматизированного построения моделей задач, основанный на развитии системного подхода, когнитивного моделирования и структурного анализа разнородной информации, а также иерархического подхода к анализу слабоструктурированных данных. Этот подход реализован в программном комплексе модулей СППР.

Разработанное математическое обеспечение для создания программно-технологического блока поддержки принятия решений содержит алгоритмы, в которых используются как формализуемые (объективные), так и слабоформализуемые (субъективные) данные, производится расчет локальных и обобщенного приоритетов выбираемых решений, реализуется оценка согласованности экспертных предпочтений.

Приведены разработанные модификации критериев индивидуального выбора, применяемые для формальной интерпретации экспертом множества полученных альтернатив решения.

В разделе 3.4. обоснованы базовые архитектурные и технологические решения для создания территориально-распределенной информационно-аналитической системы в сфере природопользования, основанной на многозвенной архитектуре, интегрированных хранилищах и функциональных витринах данных, удаленном доступе к БД.

Стержнем любой информационно-аналитической системы является превращение данных в информацию и знания, которые затем используются для поддержки принятия решений. Данные в настоящее время могут быть сохранены в объемных, современных и сравнительно недорогих системах хранения [50]. Однако сами по себе эти огромные массивы данных не представляют ценности для лиц, принимающих решения. Ведь для того, чтобы принять решение, необходимо выполнить качественный и количественный анализ и получить информацию и новые знания.

Для построения хранилища выбрана многомерная модель представления данных, позволяющая эффективно проводить анализ природоресурсной информации, его архитектура соединяет концепции хранилища и OLAP (оперативной аналитической обработки на основе организации кубов данных), и использует хранилище данных в качестве единственного источника информации для всех витрин данных. Основными преимуществами варианта многомерного хранилища данных являются возможности выполнения сводного и интеллектуального анализа данных, постепенность построения хранилища, начиная с центрального с добавлением витрин, интеграция в одном хранилище реляционных и многомерных витрин и различных OLAP- средств для работы с ними.

Основой технологии доступа к информации, содержащейся в различных ведомственных БД, является создание в каждом узле системы репозиториев, содержащих метаданные. Управление метаданными в системе централизовано путем создания в репозиториях блока общих метаданных, характеризующих предметную область. В них содержатся также локальные (частные для каждого репозитория) и интерфейсные (описание структур передачи, процедур доступа и др.) метаданные.

Организации доступа к территориально распределенным базам данных предполагает введение дополнительного слоя программного обеспечения, реализующего управление метаданными и предоставляющего методы доступа. Таким образом, пользователю становятся доступны набор данных унифицированных типов (таблица, куб, документ и т.п.).

Для формирования единого информационного пространства в распределенных программных системах выбрана многозвенная архитектура доступа к базам данных. Многозвенная архитектура, являющаяся шагом вперед по сравнению с традиционной архитектурой клиент - сервер, определяет более развитый и гибкий подход к реализации доступа к ресурсам удаленных серверов, в том числе ориентированный на использование Internet/Intranet технологий.

Предложена обобщенная схема организации технологической структуры распределенной информационной системы. Технология создания распределенной НАС определяет единый централизованный доступ, анализ и обработку информации из независимых баз данных, находящихся на удаленных компьютерах (узлах) и работающих под управлением различных СУБД в локальных корпоративных сетях.

В разделе 3.5. рассмотрены вопросы ГИС-составляющей информационно-аналитической системы и ее роли в процессе интеграции информационных ресурсов. Поскольку практически все процессы и объекты природопользования являются пространственно привязанными, географические информационные системы (ГИС) являются важным элементом информационно-аналитических систем и ситуационных систем [32-34,42].

В основу технологии ГИС изначально заложен принцип интеграции. Ввиду своей универсальной природы и интеграционной способности, географическая (пространственно привязанная) информация является ключевым элементом для принятия решений. Технология ГИС позволяет преодолеть неестественный разрыв между пространственными и непространственными данными, интегрировать средства пространственного анализа с другими технологиями, совместно использовать разные методы хранения, обработки и отображения данных [33, 59].

Использование взаимно совместимых компонентов программного обеспечения, общих форматов данных и стандартных методов их представления позволяет строить не просто отдельную корпоративную систему, а целостную распределенную инфраструктуру пространственных данных для решения задач рационального природопользования в масштабах России.

В главе 4 определена методическая и технологическая основа создания аналитической ситуационной системы в сфере природопользования.

В разделе 4.1. освещаются теоретические вопросы построения ситуационных систем в природопользовании.

Принятие стратегических решений по наиболее важным проблемам управления природоресурсным комплексом представляет собой сложную задачу, результативность решения которой зависит не только от полноты сбора исходной информации, но и применения высокоэффективных средств анализа, прогноза и отображения промежуточных и конечных результатов. Наиболее перспективным решением таких вопросов является использование ситуационных систем [89]. Ситуационная система представляет собой комплекс специально организованных рабочих мест для персональной и коллективной аналитической работы руководителя или группы руководителей. Рассмотрены общие принципы построения ситуационных систем.

Ситуационный центр (СЦ) определяется как специализированная ситуационная система, основной целью которой является поддержка принятия стратегических и оперативных решений на основе визуализации и углубленной аналитической обработки [86]. Описаны задачи и функции СЦ, основные характеристики ситуационного центра, отличающие его от других СППР [86, 91,100].

СЦ также характеризуется, как система, основанная на знаниях. Такая система использует знания специалистов о некоторой узкоспециализированной предметной области для принятия решений и обладает необходимой компетентностью, способностью к анализу и рассуждению, решению трудных реальных задач. Она должна содержать такие компоненты, как база знаний, блок объяснения решений, интеллектуальный интерфейс общения и др.

Необходимой функцией СЦ является информационная поддержка принятия оперативных решений и решений в условиях нештатных ситуаций, что накладывает на СЦ требования, предъявляемые к системам реального времени, включая учет временного фактора, динамической поступление данных и информации, содержащейся в базе знаний.

Описаны требования к информационной модели среды СЦ. Рассмотрены классификации СЦ по: целевой направленности, составу средств ситуационного моделирования, масштабу, размещению, способу отображения ситуационной информации, универсальности. Выделены основные компоненты СЦ.

Раздел 4.2. посвящен обзору практического опыта построения Ситуационных центров, полученного при проектировании Многоцелевого ситуационного центра Администрации Президента РФ, Министерства по чрезвычайным ситуациям, Росгидромета, Министерства путей сообщения России, Центробанка России и некоторых других. В настоящее время создан ситуационный центр при Правительстве РФ, а также ряд ситуационных комнат для губернаторов в Ленинградской, Орловской, Белгородской, Тюменской и других областях. В общей сложности уже стартовало 20 таких региональных проектов.

В результате этих работ сегодня уже имеются имеется методический и практический опыт создания таких центров, который может быть использован при проведении аналогичных работ в интересах МПР России.

В разделе 4.3. определяется методическая и технологическая основа ситуационной системы в сфере как информационно-аналитической системы, позволяющей оценить реальное состояние объекта управления, уловить тенденции развития внешних и внутренних изменений, проанализировать возможные последствия действий, способствующей повышению эффективности выработки управленческих решений на федеральном уровне. Разработана архитектура СЦ в сфере природопользования, состав и структура его информационно-технологического, программно-аппаратного и системного обеспечения на примере Ситуационного центра МПР России. Определены функциональные компоненты программно-технологического комплекса многоцелевого СЦ МПР для обеспечения оперативного решения задач управления природопользованием [115].

Географическая информация и средства ее анализа представляют существенный раздел информационных ресурсов СЦ МПР. Цели аналитических ГИС для СЦ состоят в нахождении связей между географическими объектами и их свойствами, в прогнозировании целевых заранее неизвестных свойств, обнаружении и распознавании целевых объектов и явлений в пространственно-временных процессах.

Обоснована необходимость и выполнена разработка ГИС-среды для создания технологии оперативного пространственного анализа, симплификации и унифицированного представления пространственно-временной информации по состоянию и использованию природных ресурсов для создания цифровой карты оперативной обстановки в рамках ситуационного центра федерального уровня, определены требования к функциональному и прикладному обеспечению технологии [110].

Глава 5 посвящена описанию разработанных программно-технологического обеспечения создания различных компонентов единой среды для интеграции информационных ресурсов в сфере природопользования.

В разделе J. Л описывается разработанная методика и технология интегрированного хранения информации для обеспечения решения задач мониторинга и управления природопользованием.

Разработана и апробирована на создании интегрированной базы данных фондовой геологической информации методика и технология разработки интегрированной БД, основанная на последовательном взаимоувязанном проектировании функциональной модели и структуры данных, разделении логической и физической модели (прямое и обратное проектирование БД), единой системе классификаторов, включении механизмов, отвечающих за логику работы БД, поддержку целостности данных и их защиту.

Предложенный методический подход позволяет автоматизировать и унифицировать процесс проектирования, проводить оперативное перепроектирование (реинжиниринг) структуры БД без потери данных и без нарушения ее функционирования, использовать любую СУБД, обеспечить логику работы БД, поддержку целостности данных, их защиту, пересчет различных информационных показателей на уровне БД.

В БД в соответствии с задачами выделяются блоки (гиперкубы) интегрированных данных. Специальный программный компонент позволяет создавать многомерные запросы к гиперкубам данных, и представлять их в удобном для проведения многомерного анализа виде.

В разделе 5.2. изложены полученные технологические решения, реализующие специализированную программно-инструментальную среду разработки НАС поддержки принятия управленческих решений.

Инструментальная среда разработки ИАС в области поддержки управления природопользованием обеспечивает автоматизацию создания системы на всех этапах принятия решений. Развитие принципов многозвенной архитектуры «сервер баз данных — сервер приложений - клиент» в части реализации доступа к ресурсам удаленных серверов, в том числе ориентированного на использование Internet/Intranet технологий, обеспечивает создание территориально распределенных систем, функционирующих в едином информационном пространстве. Многозвенная архитектура позволяет резко снизить требования к мощности клиентских мест (в качестве клиентских приложений могут выступать Web-браузеры), уменьшить нагрузку на сервер и трафик в сети. При этом каждый элемент ИАС может выступать как часть клиентских приложений как Windows, так и Internet.

В разделе 5.3. описан разработанный программно-технологический комплекс СППР. Система используется для анализа слабоструктурированных задач природопользования, их формализации, генерации возможных альтернатив решения, их оценки и выбора приоритетного и в частности, реализует алгоритмические разработки, описанные в разделе 3.3.

Решение задачи в СППР происходит по следующей схеме: на первом этапе пользователь строит иерархию задачи, и задает предпочтения. После этого системой производится расчет иерархии, и формируются значения обобщенных приоритетов, которые представляются в удобном для анализа графическом виде.

Разработанная СППР обладает следующими функциональными возможностями:

- построение моделей задач в виде иерархического дерева,

- задание экспертных приоритетов на основе парных сравнений,

- оценка и исправление несогласованности экспертных суждений,

- расчет локальных (по критериям) и обобщенных приоритетов критериев и альтернатив по субъективным и объективным данным;

- определение предпочтительности альтернатив по отдельным критериям;

- ранжирование альтернатив по обобщенной предпочтительности;

- оценка чувствительности результата к изменению входных данных и экспертных предпочтений;

- возможность подключения и обработки информации из ГИС;

- возможность импорта результирующих данных в ГИС, их анализ и интерпретацию в рамках пространственно-привязанной информации.

К достоинствам СППР можно отнести возможность численного, вербального и графического задания предпочтений при проведении парных сравнений элементов иерархии, а также абсолютных весов элементов; оценку согласованности входных данных и средства исправления несогласованных суждений по проблеме с помощью процедуры согласования предпочтений, высказанных разными экспертами, использование как субъективных, так и объективных данных.

Разработанный технологический механизм позволяет устанавливать связь блока СППР и ГИС в прикладной информационно-аналитической системе на уровнях обмена исходными и расчетными данными, произведения необходимых расчетных настроек алгоритмов обработки данных. Разработанные программные процедуры, использующие технологии СОМ и DDE, реализуют обмен данными между БД, СППР и ГИС в соответствии с установленной привязкой.

В разделе 5.4. приведено описание разработанного функционального и прикладного обеспечения ГИС-технологии оперативного пространственного анализа, симплификации и унифицированного представления пространственно-временной информации по состоянию и использованию природных ресурсов в рамках ситуационного центра федерального уровня.

При разработке пользовательских приложений в ГИС-среде для обеспечения функционирования карты оперативной обстановки ситуационного центра используется большой объем вычислительных и аппаратных ресурсов. Для оптимизации и систематизации хода работ структура главного ГИС-проекта формируется из тематических разделов, представленных объектно-ориентированными базами данных. Тематические разделы проекта представлены в форме загружаемых компонентов, хранящих в текстовой форме все компоненты соответствующего раздела ГИС-проекта и ссылки на источники используемых данных. Управление тематическими разделами осуществляется с помощью специализированного управляющего модуля. Такой подход позволяет расширить стандартный функционал ГИС и обеспечивает удобный доступ и представление информации.

В ГИС-оболочку встроен ряд дополнительных функций, обеспечивающих: загрузку в ГИС-среду интересующего раздела, его исправление, расширение и обновление, создание новых тематических разделов, запуск файлов любых приложений и Интернет-страниц, что значительно расширяет возможности проекта.

Создан специализированный интерфейс для ввода и визуализации оперативных данных. Реализованы возможности визуализации и интегрирования между собой в проекте различных видов информации. Система позволяет выполнять интегрированную визуализацию различных представлений данных, таких как растровая информация (например, привязанный космоснимок) и полученная при его дешифрировании векторная информация. Дополнительно к стандартному пользовательскому интерфейсу добавлены пункты меню и панели инструментов, которые позволяют оперировать данными проекта.

В главе 6 приведены результаты апробации и применения разработанных решений.

Раздел 6.1. Создание системы информационного обеспечения МПР России. В настоящее время последовательно разрабатывается и внедряется информационно-аналитическая система природопользования и охраны окружающей среды, предназначенная для учета, анализа и, в конечном счете, управления информационными ресурсами и информационными потоками в сфере природопользования и охраны окружающей среды.

При непосредственном участии автора разработана Концепция создания системы и ее основные положения, подготовлены проекты регламентных документов по созданию единой системы классификации и кодирования информации в области природопользования и охраны окружающей среды, определению порядка предоставления и формированию информационных ресурсов уровня руководства министерства.

С участием автора реализованы проектные решения по созданию технической и коммуникационной основы иерархической ИАС на примере построения корпоративной сети для создания вертикали "территория - регион - центр" в Приволжском федеральном округе.

В разделе 6.2. приведено описание Ситуационного центра МПР России. Научно-методическое и технологическое обеспечение функционирования Ситуационного центра МПР России реализовано на основе выполненных разработок. В составе СЦ МПР создана, функционирует и поддерживается в среде ГИС карта оперативной обстановки на территории РФ, в режиме реального времени ведется мониторинг опасных и чрезвычайных ситуаций. Ведется база данных всех событий, космоснимков и сопутствующей информации. Отрабатывается схема взаимодействия с государственным банком цифровой геологической информации по волоконно-оптическим линиям связи. Полученная информация направляется в хранилище СЦ МПР и находится в режиме online. Информация представляется на оперативной карте в виде диаграмм, цифр, текстовых сводок, изображений.

Созданы и постоянно действуют картографические проекты, отражающие состояние лицензионных участков распределенного фонда недр и другие аналитические материалы по лесным, водным и другим ресурсам. Ведется создание СППР-проектов решения различных задач управления природопользованием в СЦ МПР.

Полученные информационно-технологические решения в области интеграции и обеспечения доступа к информационным ресурсам положены в основу проектирования и разработки программно-технологического обеспечения первой очереди Государственного банка информации о недрах и недропользовании Республики Казахстан [98]. Описание проекта приведено в разделе 6.3, банк реализован по заказу Комитета геологии и недропользования Республики Казахстан и эксплуатируется в Республиканском центре (РЦГИ "Казгеоинформ") и территориальных управлениям геологической информации РК.

Выполнена разработка технического проекта, структуры и средств формирования массивов данных для наполнения интегрированной базы фондовой информации централизованного хранения, проведена апробация, актуализация и согласование данных ретроспективных локальных БД; созданы и функционируют рабочие места по формированию и ведению первоочередных информационных ресурсов -лицензий/контрактов, контрактных условий, балансов, мониторинга недропользования, геолого-геофизической изученности, анализа информации в ГИС, кадастра месторождений и проявлений полезных ископаемых, мониторинга подземных вод.

Разработанные методические и технологические решения в области проектирования и создания информационно-аналитических систем обеспечили разработку первой очереди Информационно-аналитической системы мониторинга состояния недр (ИАС ГМСН), описанной в разделе 6.4. Система создавалась с применением инструментальной среды разработки ИАС. В результате было создано и апробировано программно-технологическое обеспечение первой очереди ИАС ГМСН по подсистемам мониторинга подземных вод (ПВ) и опасных экзогенных геологических процессов (ОЭГП). При этом разработана технологическая основа ведения мониторинга подземных вод в автоматизированном режиме на федеральном, региональном и территориальном уровнях. Программно-технологическое обеспечение системы позволяет интегрировать СУБД, пользовательские клиентские программные приложения и ГИС в единой среде ИАС ГМСН.

В заключении сформулированы основные результаты проведенных исследований. Основными результатами являются разработка концепции построения единой среды для интеграции информационных ресурсов в сфере природопользования и реализации ее компонентов при создании методической и программно-технологической основ системы информационного обеспечения МПР России и Ситуационного центра МПР России, ИАС ГМСН, Государственного банка информации о недрах и недропользовании Республики Казахстан.

Проблемы и перспективы развития информационного обеспечения в сфере природопользования на примере мпр России

Современный этап продолжает предшествующие исследования, в которых были разработаны основные методологические принципы построения интегрированных аналитических систем и их использования в решении геологических задач (АСУ «Геология») [59].

Важным этапом явилось выполнение глобального проекта Геосистемы, разрабатываемого в межотраслевом научно-техническом комплексе (МНТК) "ГЕОС" [62,65]. Концепция создания Геосистемы предусматривала ее разработку как многоуровневой иерархической информационно-вычислительной среды, основой которой являются базы данных, технологии распределенной обработки с использованием проблемно-ориентированных рабочих мест, телекоммуникационные средства. Методология системы строилась на интегрированном системном анализе многоуровневой геоинформации, получаемой различными методами: космическими, аэрометодами, поверхностными, и скважинными; создании интегральной или глобальной ГИС, построенной на основе детальных баз геоданных, содержащих разнородную, но географически ориентированную информацию.

Постепенное внедрение компьютерных технологий в производственные циклы создало возможность массового преобразования информации в цифровой вид, организации ее массовой обработки, накопления и распространения. Значительным достижением данного периода явилась развитие ГИС-технологий, систем управления базами данных (СУБД) и распределенных информационных систем.

Для координации накопления и хранения геологической информации, управления информационными ресурсами, информационного обеспечения решения многоуровневых задач в 1992г. в отрасли была разработана концепция создания единой информационной системы недропользования и ее основного информационного ядра Государственного банка цифровой геологической информации (ГБЦГИ).

В мировой практике все большее распространение получает создание центров анализа, аккумулирующих большие объемы природоресурсной информации. В них наряду с централизацией данных развиваются подходы к интеграции распределенных баз данных (USGS, WDBC). Такими центрами стали корпоративные системы (в частности, нефтяных компаний), которые в то же время характеризуются сравнительно узкой специализацией решаемых задач [13,99].

С созданием МПР России, объединившего в едином ведомстве все природные ресурсы (недра, лес, вода и охрана окружающей среды), начался принципиально новый этап государственного управления природопользованием. Стала возможной разработка единой информационной системы природопользования, функционирующей на федеральном, региональном и территориальном уровнях управления, интегрирующей ресурсы отрасли и оснащенной технологиями анализа и представления данных. Были разработаны основные положения концепции создания Единой информационно-аналитической системы природопользования и охраны окружающей среды (ЕИСП), которая представляет собой многофункциональную, интегрированную, многоуровневую, территориально-распределенную систему.

Информационное обеспечение в сфере природопользования системы МПР России исторически складывалось постепенно, по мере объединения в один федеральный орган исполнительной власти геологической, водной, лесной отраслей, а затем и службы Государственного контроля в области природопользования и охраны окружающей среды. В результате информационное обеспечение является плохо регламентированным и весьма разнородным: не определена нормативно-методическая база, отсутствует единые механизмы сбора и обработки данных, ведомственные информационные системы созданы на разных принципах, не обеспечено движение информационных потоков по вертикали и горизонтали, разнородны системы учета и отчетности, не разработаны механизмы межведомственной координации. Большое число цифровых пространственных данных подготавливается дважды, трижды и даже четырежды и вместе с тем страдает низкой степенью актуальности и достоверности. Даже создаваемые государственные информационные ресурсы (Государственный земельный кадастр, Государственный банк цифровой геологической информации, Государственный лесной кадастр, водный кадастр и др.) не согласованы по использованию единой картографической основы, единой системе базовых классификаторов и построению сопрягаемых структур данных.

В рамках административной реформы система МПР России была структурирована по функциональному признаку: нормотворческая и координационная деятельность (МПР России), контрольно-разрешительная деятельность (Росприроднадзор), распорядительная деятельность (Роснедра, Рослесхоз, Росводресурсы). В силу этого информационные системы и ресурсы оказались распределены между новыми органами государственной власти. Это требует новых подходов к интеграции информационных ресурсов и систем, и координации информационного обеспечения деятельности системы государственного управления природопользованием.

На рис.1 приведены основные задачи управления природопользованием подведомственных федеральных агентств и службы (Роснедра, Росприроднадзор, Рослесхоз, Росводресурсы) и, вытекающие из них, комплексные задачи системы МПР России. Очерчен круг задач, охватываемый существующими отраслевыми информационными системами.

Рис.2 отражает результаты анализа информационных потоков в иерархической системе информационного обеспечения МПР для решения основных блоков задач в соответствии с положениями о Министерстве, подведомственных агентствах и Службе.

Процесс реформирования системы управления природными ресурсами Российской Федерации прежде всего должен быть направлен на интеграцию отраслевых систем управления отдельными видами природных ресурсов и системы управления охраной окружающей природной среды в единую систему с целью реализации принципов комплексного рационального природопользования на всех уровнях управления.

Развитие системы информационного обеспечения отрасли сопряжено с решением таких задач, как развитие сети телекоммуникаций, переходом на электронный документооборот, внедрением современных методов и информационных технологий организации, доступа и интеграции ресурсов через создание единой информационной среды. Для создания единой информационной среды для интеграции отраслевых информационных ресурсов в сфере природопользования актуальным является разработка ее методологической, методической и технологической основы, включая: - методологию интеграции геоинформационных ресурсов по уровням управления, источникам данных (базы данных действующих ведомственных информационных систем) и их согласованного представления; - разработку методик и технологий создания многоуровневых территориально-распределенных информационно-аналитических систем, базирующихся на данных различных ведомственных систем, методах и системах поддержки принятия решений и ситуационного управления; - развитие средств представления, обработки и комплексного анализа данных в ГИС для решения задач изучения и использования природных ресурсов.

Эволюция методов интеграции информационных систем

В 60-е годы число приложений было невелико, каждое из них решало, как правило, одну узкую задачу. Использование вычислительной техники сводилось, в основном, к автоматизации рутинных операций. На этом этапе потребности в интеграции данных и приложений практически не существовало. С начала 70-х стали появляться более развитые приложения: программы учета складских запасов, управление производством и финансами. Это были более сложные и многофункциональные, по сравнению с первыми примитивными приложениями, системы. К середине 70-х стали появляться базы данных; при поиске информации уже не требовалось просматривать множество файлов, достаточно было обратиться к единому хранилищу. Появился новый тип приложений, служивших для управления поиском и доступом к данным. Компьютер стал выступать в новой роли инструмента для проведения транзакций. К сожалению, приложения разрабатывались только с учетом текущих потребностей, в них не закладывалась возможность развития. Очень немногие из них могли взаимодействовать с другими и обращаться к различным базам данных.

В середине 70-х годов начались разработки распределенных систем баз данных и сформировались более четкие представления о многоуровневой архитектуре систем баз данных, о моделях данных как инструменте моделирования реальности и об отображении моделей данных [78]. Речь при этом шла о поддержке глобальной схемы для совокупности локальных баз данных, функционирующих в разных узлах сети под управлением СУБД, которые поддерживают одну и ту же или, в общем случае, разные модели данных. Позднее несколько более общая форма этой задачи была связана с созданием мультибаз и федеративных баз данных, хранилищ данных, различных репозитариев информационных ресурсов, а также приложений Web. В последние годы в широко развернувшихся во многих странах разработках электронных библиотек возникли также проблемы интеграции текстовых информационных ресурсов из различных независимых источников.

Что касается способов интеграции данных, то возможны два подхода — виртуальное или актуальное (материализованное) представление интегрированных данных [51]. При первом подходе создается механизм доступа, который порождает данные в требуемом представлении непосредственно из исходных источников данных, в случае если они запрашиваются пользователем. При втором подходе на стадии интеграции формируется полное материализованное представление интегрированных данных, отчужденное от исходных источников и сосуществующее с ними. Именно это представление данных используется для обработки пользовательских запросов. Такой подход используется, в частности, в хранилищах данных.

В начале 80-х компании столкнулись с серьезной проблемой роста затрат на поддержку корпоративных приложений [24]. По некоторым данным, ИТ-менеджеры 95% времени тратили на поддержку существующей информационной инфраструктуры и только 5% — на развитие и создание новых приложений. Делались попытки расширить функциональные возможности и обеспечить взаимодействие различных систем. К сожалению, добиться этого было сложно из-за необходимости обеспечивать непрерывность работы компании.

Уже к середине 80-х возникла острая необходимость модернизации имевшейся у компаний информационной инфраструктуры; стали разрабатываться новые подходы построения корпоративных информационных систем. В этот период была вьщвинута гипотеза о том, что единый рубрикатор (словарь данных) решит проблему интеграции данных. Затем появились теории репозитария данных, являющиеся развитием предыдущего подхода применительно к архитектуре клиент-сервер. Возникла также теория «моделирования данных», согласно которой для интеграции необходимо и достаточно построить правильную модель корпоративных данных. К сожалению, для реализации этих моделей необходимо проведение серьезной реорганизации, переписывания значительной части корпоративных приложений. Однако работающие приложения не поддаются значительным изменениям без того, чтобы это не привело к необходимости переписывать и другие связанные с ними программы. Это очень трудоемкий, длительный и дорогостоящий процесс, который, к тому же, может вызвать нарушения в работе организации.

В начале 90-х появились два новых подхода к интеграции существующих данных и приложений: технология хранилищ данных и системы планирования ресурсов предприятий (ERP — enterprise resource planning). Каждый из них решал проблему интеграции, но лишь частично. Технология хранилищ данных была ориентирована на интеграцию данных, их анализ, не обеспечивая при этом интеграции приложений при проведении транзакций. Очевидное преимущество хранилищ данных в том, что они могут быть построены «вокруг» унаследованных приложений. Иными словами, эта технология не требует переписывания старых приложений, а позволяет пользоваться данными, полученными уже существующими программами. Еще одно преимущество хранилищ данных — поэтапность их построения, повышающая отдачу от их внедрения. Следующим шагом после хранилищ данных стало создание механизмов обработки и анализа корпоративной информации. При этом работа может вестись как со структурированными данными (например, производственные и финансовые показатели деятельности компании), так и с неструктурированными (ленты информационных агентств, организационные регламенты и т.д.).

Технология ERP весьма сложна и дорогостояща во внедрении, требует значительного времени на настройку. Однако до недавнего времени это был единственный способ интеграции данных и приложений при проведении транзакций. Другими словами, ERP обеспечивает взаимодействие приложений при совершении транзакций, а хранилище данных — интеграцию данных из различных приложений. Обе технологии дополняют друг друга, решая разные проблемы: для оперативной обработки и анализа данных используются хранилища данных, а для интегрированной обработки транзакций — системы ERP.

Роль стандартов в системах интеграции данных. В системах интеграции данных широко используется ряд официальных международных стандартов, а также индустриальных стандартов де-факто. Среди них стандарты баз данных ISO/IEC SQL, ISO/IEC SQL/MED, стандарт объектных данных консорциума ODMG, стандарты CORBA и UML консорциума OMG, стандарты платформы XML консорциума W3C, стандарт Дублинского ядра консорциума OCLC и многие другие. Главное их назначение в таких системах состоит в определении унифицированной модели данных (метаданных), являющейся основой единого интерфейса для доступа к интегрированным данным для приложений и/или конечных пользователей. Кроме того, некоторые стандарты позволяют «погрузить» интегрированные данные в некоторую полезную инфраструктуру и пользоваться для доступа к ним ее функциональностью. Такие возможности обеспечивают, например, стандарты XML и CORBA.

Web-интеграция может рассматриваться как наиболее современный подход к интеграции данных и приложений [12, 24]. Под Web-интеграцией понимается определенная форма, методы обработки и представления внутренних и внешних информационных ресурсов организации при помощи Web-технологий. Суть Web-интеграции в том, что с помощью Web-технологий пользователь получает доступ к разным корпоративным приложениям и ко всей информации организации, хранящейся в разных базах данных, а также к данным из других источников.

Компоненты иас поддержки принятия решений в слабоформализованных областях знаний

Для создания информационного обеспечения в области управления природопользованием необходимо формирование и согласованное ведение информационных ресурсов, в которых интегрируется разноуровневая и разнотипная информация, описывающая модель развития региона комплексом факторов [60]. На основе анализа инфраструктуры, наличия месторождений полезных ископаемых выделяются основные проблемы развития и освоения минерально-сырьевой базы. Природные условия и данные мониторинга позволяют оценить современное состояние окружающей среды, выделить территории с критическим и катастрофическим состоянием, нуждающиеся в восстановлении и реабилитации, а также проанализировать уникальные и особо ценные природные ресурсы и объекты. Это дает возможность выделить круг экономических и экологических проблем региона и наметить первоочередные задачи для развития и обеспечения рационального природопользования и обеспечения устойчивого развития. Формируются несколько альтернативных вариантов развития МСБ, варианты с привлечением данных ОВОС анализируются с точки зрения выбора наиболее экономически выгодных и с наименьшим вредным воздействием на окружающую среду и здоровье населения. Кроме того, решаются задачи оценки воздействия на окружающую среду, выполнения режима природопользования, выбора и оценки технологий разработки и природоохранных мероприятий, направленных на улучшение социально-экономических показателей региона.

Анализируя методические и технологические аспекты создания информационных систем в слабоформализованных областях знаний, определим основные компоненты информационно-аналитических систем, создаваемых в области обеспечения рационального природопользования.

Разработка ИАС в области мониторинга и управления природными ресурсами опирается на комплекс инструментальных средств, включающий геоинформационные системы, средства организации и управления базами данных, средства многофункционального анализа пространственно-статистического распределения объектов и аппарата моделирования, в том числе, прогнозных параметров объектов и ситуаций, а также средства систем поддержки принятия решений.

Для создания ИАС в области управления природопользованием необходимо обеспечить согласованное ведение информационных ресурсов территории, в которых интегрируется информация из баз данных территориальных реестров и кадастров, справочно-статистические данные, использовать согласованную систему справочников и классификаторов. Вследствие этого в ходе разработки информационно-аналитических систем в сфере природопользования разработчики вынуждены также большое внимание уделять разработке специализированных приложений, которые работают с серверными данными, управляемыми различными СУБД. Крупные ИС основаны на создании интегрированных распределенных БД, что определяется разноуровневостью управленческих структур и различной степенью агрегации данных.

Основным препятствием на пути автоматизации задач комплексной оценки и планирования рационального природопользования является слабая формализация базы знаний предметной области. Вследствие этого особую важность приобретает формирование и формализация моделей решаемых задач на основе представлений специалистов. Для обработки подобных знаний необходимо применять как экспертные, так и аналитические подходы к анализу данных, с максимальной эффективностью сочетать качественное решение проблем, которое позволяют получать экспертные методы, с получением количественных оценок, базирующихся на формализованных теориях и моделях. При этом экспертную часть целесообразно использовать как для устранения неопределенностей в исходной формулировке проблемы (структуризация пространства объектов и описывающих их факторов, оценка вклада каждого из факторов в общую ситуацию, определение взаимосвязей между факторами и их группами, обоснование нормативов и ограничений и т.п.), т.е. фактически для формальной постановки задачи, так и на этапе интерпретации полученных вариантов и выбора окончательного решения, а теоретическую - для построения и реализации алгоритмов решения формальных задач на различных этапах реализации проекта.

Для эффективной оценки исходной и агрегированной информации и аналитических решений, предлагаемых системой, и реализации управленческих воздействий необходимо включение в ИАС блока оптимизации управленческих решений на основе методов поддержки принятия решений.

Современные СППР должны обеспечить удобный пользовательский интерфейс, ориентированный на создание комплексной модели задачи, решаемой по исследуемой территории, на основе построения иерархии природных, техногенных, социально-экономических и др. факторов, определяющих развитие разноранговых природно-территориальных комплексов, задания содержательных весов и градаций целевых функций, динамического обмена данными для отстраивания картографической информации в ГИС, комплексного анализа накопленной информации.

Другой важной функцией СППР является автоматическая обработка и анализ экспертных суждений на результирующем этапе принятия управленческих решений при выборе из нескольких полученных системой альтернативных вариантов.

Слабая формализуемость и пространственная привязанность исходных данных приводят к тому, что прикладные ГИС в природопользовании должны содержать развитые средства пользовательского интерфейса для задания и наполнения моделей развития территорий, аналитический аппарат для расчета и анализа пространственных характеристик, интегрирования информации на основе унифицированной пространственной привязки.

В результате анализа и функциональных задач выделяются основные функциональные элементы ИАС, которые могут присутствовать в различных прикладных информационно-аналитических системах, различающихся предметной направленностью и ориентацией на различные структуры данных. Такими элементами являются: - ввод и корректировка данных первичных наблюдений, - согласование, хранение и накопление информации, - решение информационно-поисковых задач, - решение вычислительно-аналитических задач, - генерация и печать отчетности, - работа с неструктурированными данными (электронными документами), - работа с пространственно-привязанными данными, - решение слабоструктурированных задач.

Примеры создания ситуационных центров в РФ

Создание ситуационных центров в последние несколько лет в России приобрело массовый характер. Этот факт обусловлен целым рядом причин, среди которых можно выделить две основные. Первая причина — это необходимость повысить эффективность процессов управления и осознание высшим руководством данной необходимости. Добиться этого можно посредством применения новейших технологий, в первую очередь, информационных.

В настоящее время имеется практический опыт построения Ситуационных центров, полученный при проектировании Многоцелевого ситуационного центра Администрации Президента РФ, Министерства по чрезвычайным ситуациям, Центробанка России и некоторых других. В результате этих работ сегодня уже отработаны типовые методические подходы для создания таких центров, которые в определенной комбинации могут быть использованы при проведении аналогичных работ в интересах МПР РФ.

В настоящее время создан ситуационный центр при Правительстве РФ, а также ряд ситуационных комнат для губернаторов в Ленинградской, Орловской, Белгородской, Тюменской и других областях. В общей сложности уже стартовало 20 таких региональных проектов. Ситуационный центр Аналитического управления Администрации Президента РФ

В СЦ действуют несколько систем групповой поддержки решений. Одна из них использует блок интерактивной визуализации, необходимый для поддержки взаимодействия аналитиков в случае одновременной работы со средствами отображения информации коллективного пользования (СОИ КП) в реальном масштабе времени.

Блок интерактивной визуализации реализует индивидуальный доступ аналитиков на СОИ КП — к процедуре взвешивания релевантных факторов и оценке вариантов решений проблемной ситуации. Интерфейс системы дает возможность группе пользователей визуализировать интенсивностью цвета в специальном матричном поле уровни оценок, а столбчатыми диаграммами в интерактивном режиме — текущие рейтинги оцениваемой группы факторов или вариантов решений проблемной ситуации, причем, оценка осуществляется на фоне визуализации необходимых картографических данных. Поддержка функционирования системы в реальном времени осуществляется режиссером сеанса и игротехником.

Другая интерактивно-аналитическая система предназначена для работы на отдельной ПЭВМ или видеостене (по сценарной схеме на один или четыре экрана СОИ КП). "Аналитическая система поддержки решений" (АСПР) создает интеллектуальную телекоммуникационную среду групповой поддержки решений при анализе политического климата и выведении прогнозных рейтингов лидеров партий и движений. Эта система, в отличие от предыдущей, не инвариантна и ориентирована на конкретную предметную область.АСПР позволяет визуализировать разнородные данные и одновременно дает возможность аналитику или аналитической группе произвести качественный анализ рейтингов лидеров партий и движений. Многооконный интерфейс системы использует моноэкранный режим пользователя. Два интерактивно-информационных окна системы осуществляют возможность визуализации данных по качественной характеристике партий и общественных движений в полях "экономика — социальная защита населения", "национальные отношения — государственность", "политическая система — государственный режим/строй", "собственность — распределение", а необходимые данные о количественных характеристиках региональной активности электората по выборным кампаниям или их прогноз, визуализируются в специальном окне. Дальнейший прогноз рейтингов лидеров партий и движений осуществляется по модернизированному алгоритму метода анализа иерархий.

Ситуационный центр Аппарата Правительства Российской Федерации СЦ находится в ведении Департамента правительственной информации, которому поручено, в частности: планирование и осуществление мероприятий по информационному обеспечению деятельности Правительства; организация и проведение пресс-конференций, брифингов и иных информационных мероприятий с участием Председателя Правительства, его заместителей и руководителей федеральных органов исполнительной власти; информационное обеспечение проведения селекторных совещаний Председателя Правительства и его заместителей с руководителями субъектов Российской Федерации; мониторинг публикаций центральных, региональных и Интернет-средств массовой информации; подготовка тематических подборок и обзоров публикаций и видеоматериалов по запросам Председателя Правительства, его заместителей и руководства Аппарата Правительства, выпуск специализированных информационных материалов; подготовка для Председателя Правительства информационно-аналитических материалов по вопросам социально-экономической политики; обобщение информации, поступающей от пресс-служб и пресс-центров федеральных органов исполнительной власти и органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации; обеспечение информационного сопровождения официальных визитов и рабочих поездок Председателя Правительства и его заместителей; осуществление аудио- и видеозаписей заседаний Правительства и ведение аудио- и видеоархива, отражающего деятельность Правительства; техническая передача аудио- видеозаписи в средства массовой информации;, использование Интернет-ресурсов и технологий , а также по созданию и развитию интегрированного Интернет-портала Правительства Российской Федерации; управление официальным Интернет-сайтом (Интернет - порталом) Правительства; содействие в реализации Интернет-проектов федеральных органов исполнительной власти;