Реферат на тему Экологические информационные системы

Содержание:

Введение 3
1. Анализ экологических информационных систем 6
2. Использование информационных технологий в задачах управления экологической безопасностью 9
Заключение 13
Список литературы 14

Введение:

Одной из основных экологических проблем в России является значительная загрязненность окружающей среды в крупных городах и промышленных районах.
На это есть много причин, основными из которых является использование ресурсо- и энергоемкого, морально и физически устаревшего технологического и природоохранного оборудования, а в отдельных случаях — отсутствие очистных сооружений и эффективного контроля за деятельностью эконебезопасных предприятий, низкая технологическая дисциплина, острый дефицит средств для обеспечения нормальной эксплуатации очистного оборудования и сооружений. Также, за последнее десятилетие в стране значительно увеличилось количество единиц автотранспорта, является одним из главных источников антропогенного воздействия на человека.
Вхождение России в общемировой цивилизационный процесс обусловило необходимость избавиться от негативной практики хозяйствования, которая недостаточно учитывала потребности сохранения окружающей среды во время проведения любой деятельности, и перейти к модели устойчивого развития [1].
Одним из основных вопросов реализации современной экологической политики на всех уровнях является качественное информационное обеспечение принятия решений в области экологического управления.
Развитие информационных систем экологического управления является прерогативой государства, корпораций и одним из основных направлений национальной политики информатизации. Четко отлаженная система экологического мониторинга дает общее представление об особенностях современного экологического состояния, основные направления государственной политики в области охраны окружающей среды, использования природных ресурсов и обеспечения экологической безопасности [2].
Экологическая информационная система (ЭИС) — это система для управления экологической информацией, ее анализа и представления с целью эффективного прикладного применения при минимальных финансовых затрат. Экологическую информацию можно подавать в виде целого набора экологических данных, которые моделируют окружающую среду, с помощью обобщенных структур данных. ЭИС, объединяющих наборы инструментальных средств для работы с экологическими данными.
Способность ЭИС вести поиск в базах данных, присоединять свои базы, осуществлять пространственные запросы, непрерывно накапливать и корректировать имеющиеся пространственные и временные данные, моделировать и воспроизводить реальные ситуации, сэкономить время и средства государственных и коммерческих структур, исключить возникновение кризисных и аварийных ситуаций.
При разработанные новых реальных устройств, исследовании неизученных или неизвестных физических или экологических явлений или процессов, построении систем идентификации и распознавания, имеющих заданные характеристики информационного сигнала или неизвестные характеристики, которые подлежат изучению, целесообразно предварительно провести компьютерное моделирование и анализ, создав адекватные математические модели объекта разрабатывается изучается. Такой подход требует существенно меньших временных и технических средств по сравнению с физическим экспериментом, особенно на предварительной стадии разработки, при отсутствии достоверной априорной информации об окружающей среде и поведение объектов, в нем находятся
В последнее время в нелинейной динамике широкого применения приобретают дискретные модели систем [1-4], для которых дискретность заложена в природе самого объекта исследований, а не является следствием дискретизации непрерывной системы. Целесообразность использования дискретных по своей природе моделей объясняется следующими их особенностями:
— простотой математического описания сравнению с непрерывными моделями;
— наличием значительно более широкого спектра динамических режимов по сравнению с известными моделями;
— бесконечной размерностью, что позволяет моделировать каждую новую гармонику процесса путем ее введения в вектор переменных состояния, тогда как для непрерывных систем для решения этой задачи необходимо повышать размерность системы;
— отсутствием необходимости определения шага дискретизации, оценок погрешностей применяемых численных методов, исследования областей их устойчивости и синхронизации;
— лучше адаптированностью к постановке компьютерного эксперимента по сравнению с непрерыв- ними моделям.
Собственно модели, дискретные по своей природе, является применимы как к построению устройств, имеющих желаемые режимы, так и к распознаванию и идентификации ситуаций в системах со сложной динамикой и поведением, каковы экологические системы, что позволяет повысить эффективность их работы.
Целью реферата является формирование основных требований и подходов к построению экоинформационных систем для обеспечения качественного и автоматизированного процесса мониторинга окружающей среды и принятия решений по его защите и развитию.
 

Заключение:

Результаты проведенного анализа требований и подходов к построению экоинформационных систем свидетельствуют целесообразность применения компьютерных инструментальных средств формирования входных данных и их интеллектуальной обработки с целью получения новых данных и выработки управленческих команд и формирования решений о состоянии экологической системы и необходимые меры для ее корректировки.
Одним из самых узких мест при разработке КЕИС является неполнота наборов достоверных и выверенных моделей обработки входных и выходных сигналов, надежных полностью автоматизированных систем принятия решений [4] и универсальных интеллектуальных интерфейсов сопряжения данных различного формата.
Поскольку ЭИС — это информационная система, объединяющая комплекс функций, таких как получение, хранение, кодирование, передача, обработка, анализ, защита и визуализация территориально-ориентированной информации и экопространственных данных, которые могут быть использованы при построении других информационными систем. В рамках ЭИС ведутся исследования не только над полученной экологической информацией об окружающей среде, а и над всеми процессами и явлениями на земной поверхности, экономике и в обществе. Проблемы, решаемые с использованием КЕИС, с успехом могут быть использованы для обеспечения эффективности экономического развития региона, создания и ведения кадастров природных ресурсов и недвижимости, осуществления экологического мониторинга и природоохранных мероприятий, предотвращение и ликвидация последствий чрезвычайных ситуаций, обеспечения градостроительной деятельности, построения систем распознавания и идентификации неизвестных объектов [4], управления образованием, медициной, энергетикой, транспортом, жилищно-коммунальным хозяйством, сферой услуг, рекреационно-туристическим комплексом, земельными ресурсами, сельским хозяйством, водными и лесными запасами, полезными ископаемыми и другой сырьевой базой. Потребность в интеллектуальной обработке данных является стимулом для пользователей получать новые данные достоверными и быстродействующими способами, в частности, добавляя части баз данных для своих ЭИС на основе данных других разработчиков и пользователей.
 

Фрагмент текста работы:

1. Анализ экологических информационных систем
В девяностых годах прошлого века практически во всех развитых странах мира были созданы национальные экоинформационные системы, охватывающие существующие системы мониторинга окружающей среды, а также системы сбора и анализа информации о физической нагрузке и состояние здоровья населения. В этот же период появление новых информационных технологий и развитие сети Internet обусловила объединения этих систем в единую экоинформационную систему, на серверах которой хранят огромные объемы информации о состоянии окружающей среды, полученные с помощью систем экологического мониторинга.
Современная система мониторинга окружающей среды должна содержать следующие технические и интеллектуальные средства обработки данных:
— распознавание и идентификации объекта наблюдения;
— сбора априорных данных об объекте наблюдения;
— формирование информационной модели объекта исследования;
— планирование эксперимента (натурного, лабораторного, числового, измерительного)
— оценки соответствия объекта наблюдения его информационной модели;
— прогноза и предсказания поведения исследуемого объекта наблюдения;
— представление информации в удобной для пользования форме;
— экспертной оценки достоверности полученных данных.
Основные цели экологического мониторинга состоят в обеспечении системы управления природоохранной деятельности и экологической безопасности своевременной и достоверной информацией, что дает возможность оценить состояние окружающей среды, выявить причины и возможные последствия изменений его состояния, а также определить необходимые защитные действия [5]. По функциональному назначению выделяют три вида мониторинга окружающей среды: стандартный, кризисный, научный.
Собственно экоинформационные системы охватывают все разновидности систем экологического мониторинга и обеспечивают систему управления и принятия решения полной и достоверной информации для экологически безопасного развития всей территории, где распространяется их действие.
Экоинформационная система должна обеспечивать решение целого ряда задач:
— подготовка системной информации о состоянии среды, предсказания вероятных последствий общественной деятельности, рекомендаций по выбору вариантов безопасного развития региона и разработка инструкций для систем поддержки и принятия управленческих решений;
— моделирование процессов, происходящих в окружающей среде, и предполагаемых результатов принятия управленческих решений;
— подготовка электронных карт, отражающих состояние окружающей среды территории;
— разработка и накопление в базах данных результатов мониторинга и установления параметров окружающей среды, чувствительных к изменению его состояния;
— обоснование целесообразной сети наблюдений для региональной системы экологического мониторинга;
— обмен информацией о состоянии окружающей среды с другими экоинформационными системами;
— предоставление данных для контроля за соблюдением принятых законов, для развития экологического образования, для средств массовой информации и т.п. [2].
Итак, экоинформационные системы должны быть ориентированы на комплексное использование результатов экологического мониторинга, обеспечивая преобразование первичных результатов наблюдений в форму, пригодную для управления и принятия решения, способствующие устойчивом развитии, как отдельных регионов, так и всей планеты. По мере перехода от первичных результатов экологического мониторинга к знаниям о состоянии окружающей среды изменяются методы работы с информацией. В экоинформационной системе можно выделить три уровня, ориентированные на решение различных задач экологического мониторинга, которые различаются методами работы с экологической информацией. Верхний уровень составляют программные модули для поддержки принятия решений, средний — программное обеспечение, что позволяет осуществить системный анализ информации о состоянии окружающей среды, нижний — модули обработки первичной экологической информации [3]. На нижнем уровне экоинформационной системы для хранения данных о состоянии окружающей среды используются различные системы управления базами данных (СУБД) типа Oracle или Microsoft SQL Server, а для обработки результатов наблюдений применяют различные программные продукты — электронные таблицы, пакеты прикладных программ типа MathCAD, Surfer и другие. Отметим, что с прогрессивным развитием технологий программирования типа Silverlight, Flash, AJAX и современных языков программирования Си ++, Си #, Java, Delphi, Turbo-Prolog, Lisp можно быстро получать доступ к экоданных и визуализировать их с любой точки Земли через связь с глобальной сетью Internet. Такое разнообразие программного обеспечения обусловлено огромным количеством разноплановых задач обработки результатов наблюдений за состоянием окружающей среды, полученных с помощью тех или иных методов экологического мониторинга.
На среднем уровне экологической информационно-компьютерной системы для анализа информации о состоянии окружающей среды используются географические информационные системы (ГИС). Эти системы, обеспечивая ввод, хранение, передача, модификацию (удаление, добавление), обработка, анализ и визуализацию всех видов географически привязанной информации, позволяют систематизировать процесс получения информации для управления природными ресурсами и их защиты от неестественного направления развития или бездумного уничтожения
Для обеспечения поддержки принятия решений необходим еще один этап работы с информацией, который позволяет соотнести полученные результаты со шкалой «истинное — ложное» Очевидно системы поддержки принятия решений в области экологической безопасности целесообразно создавать, опираясь на результаты математического и компьютерного моделирования. В рамках таких математических или компьютерных моделей становится возможным сопоставление сведений из различных источников и прогнозирования и предвидения последствий того или иного управленческого решения. Сегодня методы математического моделирования окружающей среды еще недостаточно развиты и апробированы, чтобы их результаты можно широко использовать для поддержки принятия решений в области экологии и природоохранной деятельности. Поэтому сегодня накопления знаний, необходимых для поддержки принятия решений, основанный на различных упрощенных методиках оценки воздействия на окружающую среду, таких, как методология оценки воздействия на окружающую среду, индикаторы устойчивого развития и другие [3].