Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Общество переоценивает роль левого полушария и логического мышления в становлении мыслительной деятельности ребенка. Школьные методики обучения трени...полностью>>
'Сказка'
В современных социально-экономических условиях жизни страны возрастают требования к системе дошкольного образования, направленной на обучение, воспит...полностью>>
'Тезисы'
14 марта 2010 состоялось первое заседание комиссии Российского союза туриндустрии по религиозному туризму, в рамках проходящей в павильонах междунаро...полностью>>
'Семинар'
Аренда проекционного оборудования, ноутбук с комплектом презентационных программ, трансляции о мероприятии, размещение информации о семинаре на сайте ...полностью>>

Методика и технология создания информационно-аналитических систем мониторинга недропользования

Главная > Автореферат
Сохрани ссылку в одной из сетей:

На правах рукописи

Митракова Ольга Владимировна

МЕТОДИКА И ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ
ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
МОНИТОРИНГА НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность 25.00.35 – Геоинформатика

Автореферат

на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва 2011

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации Всероссийском научно-исследовательском институте геологических, геофизических и геохимических систем (ГНЦ РФ ВНИИгеосистем).

Научный консультант – доктор технических наук, профессор

Черемисина Евгения Наумовна

Официальные

оппоненты – доктор физико-математических наук, профессор

Никитин Алексей Алексеевич;

доктор технических наук, профессор

Веселовский Александр Владимирович;

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Боревский Борис Владимирович

Ведущая организация – Федеральное государственное унитарное научно-производственное предприятие «Росгеолфонд».

Защита диссертации состоится 11.10.2011 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д216.011.01 при ВНИИгеосистем по адресу 117105,
г. Москва, Варшавское шоссе д. 8, конференц-зал.

Тел. (495)954-53-50, факс (495) 958-37-11

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИгеосистем

Автореферат разослан – 09.09.2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор геолого-минералогических наук В.В. Муравьев

Актуальность проблемы.

Слово «мониторинг» часто употребляется в современном обществе и проникает во все новые сферы хозяйственной практики. Понятие мониторинга обязательно включает в себя: наблюдение за объектами мониторинга, учет и контроль за их состоянием, анализ динамики изменения этого состояния и синтез мониторинговой информации для представления на различных уровнях управления. Иначе говоря, мониторинговые системы обладают некоторыми общими характеристиками, что позволяет выделить мониторинг в единую информационную сущность, реализация которой осуществляется в рамках управленческой деятельности, а также разработать концепцию его описания, создания методического и технологического обеспечения информационных систем класса мониторинговых.

Цель мониторинга в сфере недропользования – оценка деятельности, связанной с изучением, разведкой и эксплуатацией недр. В системе такого мониторинга проводится оценка состояния недр и использования ресурсной базы, отслеживание процессов лицензирования и контроль выполнения лицензионных условий, анализ режимов пользования природными ресурсами, планирование природоохранных мероприятий и пр. Информация об объектах мониторинга в области управления недропользованием характеризуется большими объемами, разнородностью, пространственной привязанностью, недоступностью объектов для прямого изучения, а соответствующие базы данных – территориальной распределенностью.

В настоящее время роль информационных мониторинговых систем в геологоразведке возрастает, однако их использование тормозится отсутствием утвержденных оценочных показателей объектов мониторинга, согласованных систем классификации информации, дублированием информационных потоков и функциональной нагрузки между организациями геологоразведочной отрасли. Отсутствие унификации разработок ведет к появлению дублирующих и несовместимых между собой информационных систем, используются различные методики и технологии их построения, форматы хранения данных и кодирования информации.

Таким образом, актуальна унификация методико-технологического подхода к созданию информационно-аналитического обеспечения мониторинга недропользования. В основе такого подхода – разработка по отдельным направлениям управления недропользованием иерархических интегрированных по данным территориально распределенных информационно-аналити-ческих систем (ИАС) с возможностью удаленного доступа и синхронизации данных, предназначенных для решения задач мониторинга состояния и использования недр на универсальной технологической основе.

Целью работы является разработка методики и технологии создания прикладных информационно-аналитических систем мониторинга недропользования, базирующейся на формализованном описании процесса мониторинга и унификации технологического подхода.

Основные задачи исследований.

  1. Обзор и анализ определений понятия мониторинга, механизма его реализации, структуры и функций мониторинговых систем; конкретизация задач и определение особенностей реализации мониторинга в сфере недропользования.

  2. Формализация описания процесса мониторинга и определение подхода к проектированию прикладных информационных систем мониторинга недропользования.

  3. Создание методического обеспечения проектирования и разработки прикладных систем информационно-аналитического обеспечения мониторинга недропользования, определение принципов их организации и функционирования.

  4. Разработка унифицированной технологии построения интегрированных территориально распределенных информационно-аналитических систем мониторинга недропользования.

  5. Апробация разработанного методического и технологического обеспечения при создании прикладных информационно-аналитических систем мониторинга недропользования в геологоразведочной отрасли.

Методы исследований. Для решения сформулированных задач применялись методы системного анализа, теории объектно-классификационного моделирования сложных систем, проектирования и разработки баз данных и информационных систем, аналитические методы пространственного анализа и моделирования, поддержки принятия решений, организации Web-доступа.

Научная новизна. В диссертации:

  1. впервые построена модель процесса мониторинга состояния сложных систем, описывающая структуру основных этапов и элементов мониторинговой деятельности и обеспечивающая формализацию задач при разработке прикладных мониторинговых систем в сфере недропользования.

  2. предложена методико-технологическая схема проектирования и разработки прикладных информационно-аналитических систем мониторинга недропользования на унифицированной технологической основе.

  3. реализована технология создания прикладных информационно-аналитических систем, основанная на совмещении этапов проектирования и разработки, в единой инструментальной среде.

  4. на основе разработанной методики и технологии созданы комплексы моделей (объектной, функциональной и динамической) с одновременной реализацией прикладных информационно-аналитических мониторинговых систем различной тематической направленности.

Защищаемые положения.

1. Построена модель процесса мониторинга и определена стратегия подхода к проектированию прикладных информационных систем на ее основе, обеспечивающие формализацию конкретных задач мониторинга и методику проектирования и разработки систем в сфере недропользования.

2. Предложенная методика проектирования и разработки информационно-аналитических систем мониторинга недропользования, включающая выбор схем организации и функционирования, определение состава и типа технологических компонентов, конструирование клиентских мест без использования программирования, обеспечивает выбор оптимальной структуры прикладных систем и определяет технологию их унифицированной разработки с учетом специфики решаемых задач.

3. Технология проектирования и разработки территориально распределенных информационно-аналитических систем мониторинга недропользования, базирующаяся на инструментальной технологической платформе конструирования ИАС, обеспечивает универсальность (функционирование в локальной сети Windows и глобальной сети Интернет), снижение трудозатрат на создание клиентских мест и их легкую модифицируемость, повышает скорость разработки и надежность работы прикладных систем.

4. Созданные на основе разработанной методики и технологии прикладные ИАС обеспечивают информационно-аналитическую поддержку решения различных задач мониторинга недропользования, включая формирование и унифицированное ведение учетных массивов геоданных, оценку текущего состояния недр и прогноз его изменения, контроль и планирование использования ресурсов недр.

Практическая ценность и реализация работы. Полученные методические и технологические результаты положены в основу создания, апробации и внедрения ряда прикладных ИАС в сфере мониторинга недропользования в федеральных и территориальных органах управления России и Республики Казахстан; геологических организациях отрасли, в частности:

Мониторинг лицензирования:

  • Автоматизированная система лицензирования недропользования. Внедрена в Центральном аппарате Роснедра, эксплуатируется всеми территориальными управлениями по недропользованию РФ.

Мониторинг ресурсной базы и состояния подземных вод:

  • Информационно-аналитическая система государственного мониторинга состояния подземных вод РФ. Внедрена в федеральном центре ГМСН (ФГУГП «Гидроспецгеология») и региональных центрах ГМСН РФ.

  • Информационная система государственного учета и баланса ресурсов и эксплуатационных запасов питьевых и технических подземных вод, включая БД сводного реестра лицензий и участков недр, выданных на добычу подземных вод. Передана для апробации в ФГУНПП «Росгеолфонд».

  • Информационно-аналитическая система по учету подземных вод Самарской области. Внедрена в Куйбышевской гидрогеологической экспедиции.

Мониторинг ресурсной базы и объектов УВС

  • Автоматизированная система «Мониторинг состояния и использования ресурсной базы углеводородного сырья распределенного и нераспределенного фонда недр». Внедрена в ФГУП «ВНИГНИ».

  • Система информационно-аналитического сопровождения работ по выявлению, обследованию и ликвидации экологически опасных скважин на нефть и газ нераспределенного фонда недр Российской Федерации. Внедрена в ОАО «НПЦ Недра».

  • Информационная система документального мониторинга фонда параметрических, поисковых и разведочных скважин на нефть и газ. Внедрена в системе Роснедра, ОАО «НПЦ Недра».

Мониторинг минерально-сырьевой базы

Информационная система Государственного банка информации о недрах и недропользовании Республики Казахстан. Внедрена в Комитете геологии и недропользования РК, Республиканском центре геологической информации «Казгеоинформ», МТД (территориальных управлениях) Республики Казахстан, Информационно-аналитическом центре геологических минеральных ресурсов РК; и другие.

Апробация. Основные положения диссертационной работы докладывались на научных семинарах и конференциях, в том числе на Российско-Казахстанском семинаре «Информационные системы в геоэкологии и природопользовании» (Дубна, 1997), V и VI Международных симпозиумах по применению математических методов в геологии, горном деле и металлургии (Дубна, 1996; Прага, 1997), Международном конгрессе по урбанизации окружающей среды Евро'98 "Человек в большом городе XXI века" (Москва, 1998), XXVIII, XXIX и XXX Международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании и бизнесе» (Гурзуф, 2002, 2003), 5-я Всероссийской научно-практической конференции «Геоинформатика в нефтегазовой и горной отраслях» (Москва-Ханты-Мансийск, 2002), Международной конференции «Математическое моделирование природных экосистем» (Алматы, 2003), IV Европейском конгрессе региональной картографии и информационных систем в природоведении (Болонья, 2003), семинаре «Опыт применения информационно-аналитических моделей для поддержки принятия оперативных и стратегических решений по управлению отраслью (регионом)» (Москва, 2003), Международной конференции «Геоинформационные системы в геологии» (Москва, 2002, 2004), научно-практической конференции «Основные направления совершенствования деятельности организаций МПР России по формированию и использованию государственных информационных ресурсов в области геологии и недропользования» (Москва, 2007), XXXII и XXXIII Международных геологических конгрессах (Флоренция, 2004; Осло, 2008), 5-ой Международной конференции «Геоинформационные системы в науках о Земле. Использование достижений фундаментальной науки в практической деятельности» (Дубна, 2008), II Всероссийской научно-практической конференции «Научные проблемы использования и охраны природных ресурсов России» (Самара, 2010), Международной научно-практической конференции «Питьевые подземные воды. Изучение, использование и информационные технологии» (Московская обл., п. Зеленый, 2011).

Личный вклад в решение проблемы. Диссертация основана на теоретических, методических, и технологических исследованиях, выполненных автором в период 1996-2011 гг. Основные теоретические и методические результаты получены непосредственно диссертантом. Автором разработана модель процесса мониторинга состояния сложных систем как основа для описания предметной области при построении мониторинговых ИАС, методические принципы организации и функционирования прикладных мониторинговых систем, их построения на основе совмещения этапов проектирования и разработки; с участием автора реализована технология проектирования и разработки интегрированных территориально-распределенных ИАС мониторинга недропользования на унифицированной технологической основе.

На основе предложенного автором подхода к проектированию и разработке информационно-аналитических систем мониторинга недропользования реализована унифицированная технология, в рамках которой Д.Б. Аракчеевым, А.С. Поповым, А.В. Любимовой, К.В. Деевым, В.В. Труханкиным, А.С. Чучукиным, Е.М. Юоном и др. разработана инструментальная технологическая платформа разработки прикладных систем «ИАС-конструктор».

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., проф. Е.Н. Черемисиной, д.т.н. Л.Е. Чесалову, к.г.-м.н. М.В. Кочеткову, к.г.-м.н. С.А. Каплану за ценные советы и постоянное внимание.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы и содержит 157 страниц машинописного текста. Список литературы включает 133 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Мониторинг состояния сложных систем и его реализация в управлении недропользованием

Глава посвящена обзору определений понятия мониторинга, механизма его реализации, описаний структуры и функций мониторинговых систем, а также конкретизации задач и рассмотрению особенностей его реализации в сфере недропользования.

Раздел 1.1. посвящен обзору истории возникновения различных концепций определения «мониторинга» как понятия, носящего междисциплинарный характер, реализация которого осуществляется в рамках управленческой деятельности; рассмотрены основные компоненты системы мониторинга, стадии и этапы процесса мониторинга.

Мониторинг – процесс отслеживания состояния объекта (системы или сложного явления) с помощью непрерывного или периодически повторяющегося сбора данных, представляющих собой совокупность определенных ключевых показателей. Латинские корни слова многозначны и расширяют толкование понятие «мониторинг», включая значение контроля за состоянием исследуемого объекта.

История возникновения различных концепций определения понятия «мониторинг» началась в 70-80-х годах, когда альтернативные концепции определения понятия и сущности мониторинга выдвигались Ю.А. Израэлем, И.П. Герасимовым, Н.Ф. Реймерсом, И.В. Бестужевым-Лада и другими. Дискуссии касались смысла мониторинга, заключающегося в выполнении либо только наблюдательных, оценочных, и прогнозных функций, либо еще и «контроля оценивания и управления», а также «предупреждения». Сегодня официально принята концепция нацеленности мониторинга на управление, отсутствие такой нацеленности приводит к избыточности и недостаточности информации, ее невостребованности. Практика реализации экологического мониторинга в зарубежных странах также предусматривает его обязательную взаимосвязь с системами управления и реагирования.

Основная сфера практического применения мониторинга – информационное обслуживание управления в различных областях деятельности. Многочисленные системы мониторинга обладают некоторыми общими характеристиками, что дает возможность говорить о мониторинге как целостном самостоятельном научно-практическом феномене, который носит междисциплинарный характер. Мониторинг рассматривается как информационная, диагностическая, прогностическая система, реализация которой осуществляется в рамках управленческой деятельности (А.Н. Майоров 1998), что определяет возможность построения единой концепции его формализованного описания, отсутствующего до настоящего времени.

Системой мониторинга большинство исследователей называют совокупность элементов, составляющих структуру мониторинговой системы: объекты мониторинга, субъекты мониторинга, комплекс мониторинговых показателей, мониторинговую деятельность, инструментарий мониторинговой деятельности.

Наиболее часто объектами мониторинга являются сложные системы и явления (например, природные ресурсы, экологическое состояние геосреды, климат, здоровье, средства массовой информации, и пр.). Сложная система (Большая советская энциклопедия) – составной объект, части которого можно рассматривать как системы, закономерно объединённые в единое целое в соответствии с определенными принципами или связанные между собой заданными отношениями, и эти системы тесно взаимосвязаны с внешней средой. Объединяет объекты мониторинга, принадлежащие различным сферам деятельности, их динамичность, то есть смена состояний.

Субъектами мониторинга являются носители мониторинговых функций, т.е. организации, структуры, отдельные люди, осуществляющие эти функции.

Комплекс мониторинговых показателей – это совокупность показателей, которые способны обеспечить целостное представление о состоянии системы, о качественных и количественных изменениях в ней.

Мониторинговая деятельность представляет собой совокупность мониторинговых процедур, например, сбор, обработка и представление информации, подготовка предложений по реализации результатов мониторинга и вариантов управленческих решений, организация и обеспечение мониторинговых процедур. С точки зрения специфики можно выделить два основных вида мониторинговой деятельности: 1) организация мониторинга и проведение наблюдений, 2) сбор и обработка информации с получением результатов мониторинга и рекомендаций по их реализации, т.е. собственно информационно-аналитическое обеспечение, которое реализуется информационными мониторинговыми системами.

Инструментарием мониторинговой деятельности выступает совокупность аппаратурных средств для проведения наблюдений (измерений), формы статистической отчетности, информационных стандартов, анкет, опросных листов, и т.п., которые используют субъекты мониторинга в своей деятельности, а также различные технические и программные средства.

Механизм мониторинговой деятельности является системной совокупностью взаимосвязанных действий, он делится на стадии и этапы. Исследователями выделяются три стадии мониторинга (Н.Н. Толмачева, 2000): организации мониторинга – его правовое и нормативное обеспечение (подготовительная стадия), проведение мониторинга – методическое обеспечение, проведение и получение результатов наблюдений (основная стадия), реализация результатов мониторинга – поддержка принятия управленческих решений по результатам мониторинга (завершающая стадия).

Существование большого количества различных систем мониторинга порождает необходимость их определенного упорядочивания. С этой целью приводятся наиболее часто используемые основания классификаций видов мониторинга (Т.И. Боровкова, И.А. Морев, 2004). Определяющим основанием классификации является сфера применения, определяющая объект мониторинга, т.е. предметную область процесса.

В разделе 1.2 автором фиксируются задачи мониторинга, относящиеся к сфере применения «недропользование», т.е. мониторинга состояния и использования недр в целях поддержки управления геологической отраслью; рассматриваются основные проблемы и факторы организации, проведения и реализации результатов мониторинга недропользования.

В качестве основных задач мониторинга состояния недр и недропользования выделяются:

  1. Формирование геологических информационных ресурсов и унифицированное ведение учетных массивов данных (кадастров, реестров, данных статистической отчетности).

2. Оценка и прогноз состояния недр и недропользования на различных иерархических уровнях управления (лицензирования, изученности, состояния подземных вод, фонда скважин, выполнения геологоразведочных работ (ГРР) и др.).

3. Разработка рекомендаций для предупреждения возникновения и развития чрезвычайных ситуаций и экологической опасности, связанных с природными катастрофами (в частности, опасными геологическими процессами), техногенными авариями и результатами геологоразведочной деятельности.

4. Поддержка контроля в области использования и охраны недр.

5. Информационно-аналитическое обеспечение планирования изучения и освоения ресурсов недр (формирования программ ГРР и лицензирования, выбора стратегии освоения геологических объектов и т.д.).

В разделе 1.3 описаны особенности мониторинга недропользования, определяющие условия реализации результатов мониторинговой деятельности. В качестве таких особенностей рассматриваются следующие.

Информация об объектах мониторинга в области управления недропользованием характеризуется территориальной распределенностью, большими объемами данных, разнородностью, пространственной привязанностью, недоступностью объектов для прямого изучения – то есть слабой формализованностью предметной области, к которой относятся ресурсы недр и недропользование. Это накладывает дополнительные условия на гибкость среды хранения данных и организацию удобного доступа к ним, используемые технологические средства.

Информация, предоставляемая на различных уровнях управления, должна быть в разной степени агрегирована и симплифицирована, что определяет необходимость унификации информационных ресурсов и интеграции по данным мониторинговых информационных систем. В то же время проводимые в настоящее время работы по ведению мониторинга недропользования не в полной мере обеспечены нормативно-методической базой: отсутствуют стандарты и требования, регламентирующие сбор, систематизацию, идентификацию данных, низка степень согласования классификационных основ информации; наблюдается множественное дублирование информационных потоков. При этом зачастую реализация новой системы является расширением существующей системы или может иметь тип системной интеграции (объединять несколько существующих систем и баз данных).

Система наблюдений во многом строится на отчетных материалах, результатах анкетирования, включая характеристики состояния и качества ресурса, т.е. мониторинг в основном является статистическим, а не инструментальным. Вследствие этого важным фактором является технологическая оснащенность средствами коммуникации и информационных технологий для организации сбора, анализа и обобщения данных и документов статистической и производственной отчетности.

Многообразие тематических направлений и объектов мониторинга, видов исходной информации, специализированных мониторинговых показателей, выходных аналитических материалов и карт определяет широкий спектр используемых методов аналитической обработки данных и моделирования с выходом на интегральные оценки и прогноз состояния объектов мониторинга.

Реализация результатов мониторинга является, по сути, принятием управленческих решений различного рода и должна опираться на информационную поддержку экспертных методов и систем поддержки принятия решений в части представления результатов мониторинга для органов управления, автоматизации получения вариантов управленческих решений и выбора из них приоритетных.

В разделе 1.4 на основе выделенных в разделах 1.2-1.3 задач и особенностей реализации мониторинговой деятельности в сфере управления недропользованием автором формулируются основные условия функционирования и требования к прикладным информационным системам мониторинга недропользования:

  • различная предметная ориентированность систем мониторинга и недоступность объектов для прямого изучения, что характерно для слабо формализованной предметной области =>

    • учет изменяющихся требований к системе в процессе разработки,

    • гибкость среды хранения данных, простота и модифицируемость интерфейса информационной системы.

  • большие объемы накопленных разнородных, сложно организованных данных =>

  • необходимость использования существующих локальных систем и баз данных,

  • обеспечение согласования и загрузки ретроспективных данных.

    • пространственно-привязанная информация =>

    • накопление, сохранение и оперирование пространственно привязанной информацией,

    • необходимость сопряжения фактографической и картографической информации.

  • территориальная распределенность информационных источников =>

    • многопользовательская работа с базами данных мониторинга с организацией доступа удаленных подразделений,

    • необходимость защиты информации и регламентации доступа пользователей.

  • отсутствие единой инфраструктуры информационных ресурсов =>

  • обеспечение согласования и непротиворечивости данных в информационной системе на основе использования унифицированной системы классификаторов,

  • иерархическая организация систем (федеральный, региональный, территориальный уровни управления),

  • настройка на конкретные информационно-аналитические задачи.

Сформулированные требования определяют необходимость выработки унифицированного подхода к описанию задач мониторинга и проектированию прикладных информационных систем.

Таким образом, в результате выполненного в главе анализа обоснована необходимость разработки единой концепции описания (построения формализованной схемы, или модели) мониторинговой деятельности; проведена конкретизация задач и определены требования к прикладным информационным системам мониторинга недропользования для выработки методического и технологического подхода к их проектированию и разработке.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Торгово-промышленная палата российской федерации об итогах работы Торгово-промышленной палаты Российской Федерации в 2002-2006 гг. Информационно-аналитический материал Москва 2006 Информация об итогах работы Торгово-промышленной палаты Российской Федерации в 2002-2006 гг. Содер жа н и е

    Документ
    Пятилетний период времени, прошедший после IV Съезда Торгово-промышленной палаты Российской Федерации, отмечен динамичным развитием всей системы палат в России.
  2. Информационно-аналитический отчет по контрольной и правоприминительной деятельности

    Публичный отчет
    Жайык-Каспийского Департамента экологии по Атырауской области Комитета Экологического регулирования и контроля Министерства охраны окружающей среды за 1 полугодие 2011 года
  3. Информационно-аналитический отчет по контрольной и правоприменительной деятельности экологической инспекции Шу-Таласского департамента экологии по Жамбылской области. Раздел Загрязнение окружающей среды

    Публичный отчет
    Структура полугодовой и годовой отчетности «Информационно-аналитического отчета по контрольной и правоприменительной деятельности Департаментов экологии Комитета экологического регулирования и контроля»
  4. Информационный бюллетень Администрации Санкт-Петербурга №11 (662), 29 марта 2010 г

    Информационный бюллетень
    11.00 Торжественное открытие ярмарки «Сделано в России» (Большая Пороховская ул., д.д. 5 - 15; пр. Косыгина, 27). Подробности – в разделе Красногвардейского района.
  5. Стратегический план Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан на 2010 2014 годы Астана

    Документ
    В горнодобывающей промышленности в 2008 году объем производства продукции составил 6229,76 млрд. тенге, индекс физического объема по сравнению с 2007 годом составил 105,3 %.

Другие похожие документы..