Созданные за последние десятилетия спутниковые средства наблюдения за Землей охватывают практически все значимые сферы функционирования системы «природа-общество». В настоящее время спутниковые системы поставляют данные о следующих параметрах:
- взаимодействия в системе Земля-Солнце;
- динамика атмосферы;
динамика океанов и прибрежных регионов;
процессы в литосфере;
функционирование биосферы;
динамика климатической среды.
Данные дистанционного зондирования являются основным источником оперативной информации для систем контроля глобальной экологической, биогеохимической, гидрофизической, эпидемиологической, геофизической и демографической обстановки на Земле. К настоящему времени дистанционный геоинформационный мониторинг объектов и процессов окружающей среды поставляет огромные объемы данных, чтобы можно было решать многие задачи контроля системы «природа общества». Эти данные часто используются в геоинформационных системах, так как хранятся в удобном для ГИС формате.
Объединение различных информационных технологий
информационный технология экологический
Методы локальной диагностики окружающей среды не могут дать комплексную оценку состояния природного объекта или процесса, особенно в случае, когда этот элемент окружающей среды занимает обширные пространства. Любые технические средства сбора данных об окружающей среде позволяют получить лишь отрывочную во времени и фрагментарную в пространстве информацию.
Для решения комплексной задачи диагностики окружающей среды важен синтез системы, объединяющей такие функции, как сбор данных с помощью дистанционных и контактных методов, их анализ и накопление с последующей тематической обработкой. Такая система способна обеспечить систематическое наблюдение и оценку состояния окружающей среды, предопределять прогнозную диагностику изменений элементов окружающей среды под влиянием хозяйственной деятельности и при необходимости анализировать развитие процессов в окружающей среде при реализации сценариев антропогенного характера с выдачей предупреждений о нежелательных изменениях характеристик природных подсистем. Реализация таких функций мониторинга окружающей среды возможна при использовании методов имитационного моделирования, обеспечивающих синтез модели изучаемой природной системы.
ГИМС-технология
Развитие моделей биохимических, биоценотических, гидрофизических, климатических и социально-экономических процессов в окружающей среде, обеспечивающих синтез образов ее подсистем неизбежно требует формирования систем автоматизации обработки данных мониторинга и создания соответствующих баз данных. Как показали многочисленные исследования в этом направлении, существуют сбалансированные критерии отбора информации, учитывающие иерархию причинно-следственных связей в биосфере.
Применение математического моделирования может дать практический эффект только при создании единой сети данных, сопряженной с моделью системы «общество-природа». Для этого необходимо объединение различных наук в единую систему и создание возможности гибкого управления этими знаниями. Это возможно осуществить путем объединения ГИС-технологии, методов экспертных систем и имитационного моделирования.
ГИС обеспечивает обработку географических данных, связь с базами данных и символическое представление топологии изучаемых территорий. Расширение ГИС до ГИМС по схеме ГИМС = ГИС + Модель изменяет некоторые функции пользовательского интерфейса компьютерных картографических систем, включая прогнозные оценки на основе априорных сценариев изменения условий функционирования подсистем окружающей среды.
Развитие и применение ГИМС-технологии, предусматривающей соединение методик и алгоритмов математического моделирования с наземными и дистанционными измерениями характеристик окружающей природной среды, возможно на базе синтеза воздушных и наземных передвижных лабораторий. В будущем именно такие комплексы будут решать следующие основные задачи:
- прогнозирование времени начала и степени опасности стихийных бедствий, аварийных ситуаций и техногенных катастроф;
- контроль динамики аварий и катастроф, в том числе и в сложных метеоусловиях, и выдача информации для принятия решения;
оценка последствий аварий и катастроф для городов, сельскохозяйственных и лесоболотных угодий, морской и приморской флоры и фауны;
выдача целеуказаний спасательным службам при проведении поисково-спасательных работ.
Кроме того, ГИМС-технология позволит решать проблемы мониторинга территорий крупных промышленных центров. Среди них можно выделить:
- изучение сезонных параметров элементов городского и пригородного ландшафтов, геофизических полей и локальных аномалий, выявление закономерностей взаимосвязи их характеристик, представление результатов исследования в виде тематических карт;
- создание методологии оценок экологического и санитарного состояния жилой, промышленной, лесопарковой и пригородной зон, водоемов и рек, теплотрасс и продуктопроводов, транспортных и электросетей;
исследование сезонной и суточной динамики характеристик мест складирования бытовых и производственных отходов, источников загрязнения земных покровов, воздушного и водного бассейнов;
решение обратных задач и разработка статистических критериев подобия применительно к локальным антропогенным и геофизическим особенностям городской и пригородной территорий, приземной атмосферы, облачности и озонового слоя, динамики загрязнения и их элементов.
Проект МЭМОС
На государственном уровне возникла необходимость организовать цельную систему, которая позволила бы объединить в себе параметры окружающей среды и показатели здоровья населения, проанализировать и представить лицам, принимающим управленческие решения, возможные варианты совершенствования системы. Цель такой сложной системы очевидна и проста - это улучшение состояния человеческого здоровья путем снижения влияния негативных факторов окружающей среды. Такая система мониторинга вводиться сейчас в РФ на региональных уровнях. Это система социально-гигиенического мониторинга.
Цель проекта: на основе постоянно собираемой информации о факторах среды и здоровья, разработка и внедрение комплексной системы представления данных и оценки риска здоровью, его экономического обоснования и управления инвестициями, позволяющая поддерживать устойчивое экономическое развитие на основе медико-экологического благополучия.
Задачи МЭМОС:
·формирование экологического и социально-гигиенического мониторинга;
расчет риска здоровью населения от ведущих факторов среды;
прогнозирование состояния здоровья населения на перспективу;
обоснование выбора ведущих (определяющих) факторов здоровья населения;
построение организационно-методической и правовой систем управления здоровьем населения;
формирование экономических механизмов поддержания устойчивого развития региона на основе медико-экологического благополучия.
Система МЭМОС имеет ряд существенных преимуществ. Она дает возможность лицам, принимающим решения:
оценить стоимость затрат на здравоохранение, связанных с отрицательным воздействием на здоровье конкретного фактора;
выполнить прогноз государственных затрат на здравоохранение, связанных с воздействием одного или нескольких факторов;
обосновать материальный иск граждан на ущерб здоровью, связанный с вредным воздействием факторов среды обитания;
в рамках существующей правовой системы создать возможности экономической защиты граждан в связи с влиянием окружающей среды.
Применение и внедрение МЭМОС в области здравоохранения более предпочтительно и реально по сравнению с разработкой социально-гигиенического мониторинга. Главное обоснование этому является применение одного унифицированного и, в то же время, «настроенного» на данную отрасль программного продукта на основе современных ГИС-технологий. В этом видится ее экономически более выгодная реализация по сравнению с реализацией Системы социально-гигиенического мониторинга, т.к. МЭМОС использует минимум технических и людских ресурсов и является целевой системой, призванной решать конкретные задачи обработки, представления и анализа медицинских и экологических данных.
Вывод
Среди множества направлений, существующих среди информационных технологий, были рассмотрены три основных:
информационные системы (базы данных, экспертные системы, ГИС);
моделирование;
техническое оснащение.
Каждое из этих направлений реализует отдельную задачу в целях диагностики и обеспечения сохранности здоровья человека и окружающей среды. Но только комплексное их применение способно привести к правильному и своевременному результату.
Необходимо также учитывать, что влияние информационных технологий на человека и окружающую среду носит двунаправленный характер. С одной стороны, информационные технологии - это один из наиболее перспективных инструментов сбора данных и научного познания, в том числе в медицине и экологии. С другой - это важный фактор, влияющий на здоровье человека и окружающую среду.
Информационные технологии активно используются как при прямом воздействии, так и для обеспечения обратной связи. И существование системы возможно только при наличии и корректном функционировании обеих связей. Очень важна своевременность и точность полученной информации и управляющих сигналов. И в этой области многие функции следует возложить на информационные технологии и компьютерную технику.
Информационные технологии получают все более широкое распространение в сферах медицины и экологии. На данный момент разработаны общие принципы и структуры глобальных информационных систем, решающих проблемы охраны здоровья человека и окружающей среды. Однако потенциал в данной области намного превышает наши возможности.
Необходимо решить, кто обладает достаточными административными и финансовыми ресурсами для реализации подобных систем. Российская академия наук обладает рядом преимуществ перед зарубежными организациями в силу своей централизованности, способствующей решению проблем начального этапа (стандартизация и структурирование информации). Но это только стартовое преимущество. Вскоре после старта решающую роль начнут играть финансы и менеджмент проекта, а это не самые сильные наши стороны.