Рис.1 Пространственный анализ шахт Кузбасса по параметру прибыль на 1т/рубл
(ARC View 3.0a+ Spatial Analyst)
1. В 1998 году работы по направлению "ГИС-технологии" проводились лабораторией геоинформационных технологий во взаимодействии с другими тематическими лабораториями Института угля и углехимии СО РАН прежде всего по утвержденной госбюджетной тематике. Были исследованы общие вопросы создания методических основ применения ГИС в угольной промышленности, разработка вопросов интеграции уже имеющихся баз данных и их преобразование в хранилище данных, а также создание формальных моделей на основе CASE технологий для репозитария метаданных. Кроме этого, была поставлена задача разработки методических положений по организации центра промышленной и экологической безопасности закрывающихся шахт Кузбасса, а также создания общей концепции программно-информационного обеспечения этого центра, учитывая его особую важность в процессе реструктуризации угольной промышленности Кузбасса. На основе наших предложений ГУРШ Минтопэнерго России в Кузбассе был создан Центр экологической и промышленной безопасности, одним из учредителей которого выступил Институт угля и углехимии. Выполнялись работы по созданию ГИС бассейна реки Томи, и разрабатывалось прикладное программное обеспечение анализа содержимого баз данных, отображения разнообразных типов данных на картах с целью выяснения особенностей их распределения , связанных с динамикой состояния угольной промышленности.
1.1. Блок " Бассейна реки Томи”
Работы по созданию геоинформационной системы Бассейна реки Томи проводились в направлении оцифровки карты масштаба 1:500000 разработки базы водного кадастра, привязанного к данной карте. При этом одновременно разрабатывалась отдельная программа расчета платы за нанесенный ущерб, связанный с загрязнением водной среды бассейна. Работа выполнялась по заказу комитете природных ресурсов Администрации Кемеровской области, в связи с явной недостаточностью финансирования она не завершена, однако 85% работы выполнены- разработана программная методика расчета ущерба от загрязнения водной среды, согласованная с областным экологическим фондом, оцифрована карта и переведена в ГИС ARCview 3.1 Ведется привязка кадастра водных ресурсов к разработанной ГИС. Разработанные программы передаются областной экологический фонд и комитет природных ресурсов.
1.2. Блок "Разработка проекта информационной системы для Центра мониторинга экологической и промышленной безопасности"
Разработан проект информационной системы Центра мониторинга экологической и промышленной безопасности для закрывающихся шахт Кузбасса на основе ГИС . При этом были исследованы как сами структуры данных, так и методы их сбора и накопления. Разработана концептуальная модель базы данных по хранению данных замеров метана и других газов, выделяющихся в процессе закрытия шахты. Также исследованы вопросы создания на единой методологической основе электронного архива данных, связанных с конкретной горно-технологической обстановкой на момент закрытия шахты. Общий проект системы приведен в приложении к отчету.
Разработанный проект позволяет уже на самом начальном этапе существования центра организовать систему мониторинга данных, связанных с процессом закрытия шахты, а также создать ГИС для анализа влияния процесса закрытия шахт на общую экологическую обстановку в регионе.
1.3. Блок "Разработка проекта “Влияние процесса закрытия шахт на общую экологическую обстановку в Кузбассе”
По заданию Государственного управления по реструктуризации шахт была выполнена научно-исследовательская работа по оценке влияния процесса закрытия шахт на общую экологическую обстановку в Кузбассе. Был собран большой фактический материал по экологическому состоянию различных сред, а также разработаны методики оценки степени влияния процесса закрытия шахт на эту обстановку. В рамках данной работы были подготовлены слои электронной карты, которые дают возможность оценки расчета зон депрессионных воронок, непосредственно связаных с процессом закрытия шахт. Была предложена схема биомониторинга и разработан проект по реализации данной системы на ГИС. В настоящее время проводится сбор данных для базы биомониторинга. По результатам работ в рамках хоздоговорной тематики сформирован сводный отчет, включающий как теоретическую часть по состоянию и развитию геоинформатики в приложении к проблемам закрытия шахт, так и практическую часть связанный с разработкой конкретных методик расчета зон сдвижения и зон загрязнения воздушной среды, ориентированных на процессы закрытия шахт и выполняемых в среде ГИС ARCView 3.1 С отчетом можно познакомиться в библиотеке Института угля и углехимии.
1.4. Блок “Электронные справочники по угольной промышленности Кузбасса”
В 1998 году нами был разработан и программно реализован подход на основе ГИС технологий по созданию электронных справочников Кузбасса. Сущность проблемы состоит в том, что в Кузбассе остались интересные горно-технологические участки с высококачественным углем различных марок, которые не обладают значительными запасами, однако добыча угля на них экономически чрезвычайно эффективна. Поэтому, нами была разработана достаточно оригинальная концепция включающая в себя элементы ГИС , совмещенные с базой данных , построенной на гипертекстовых ссылках. Клиент может найти на карте Кузбасса необходимый участок, получить по нему информацию, и кроме этого ему будет предложена оригинальная технология добычи угля, адаптированная именно к данному участку. Данный подход имеет большие перспективы и в настоящее время на его jcyjdt начаты работы по созданию общего электронного горно-технологического справочника Кузбасса. Элементы этого справочника уже помещены в Internet на сервер Кемеровского научного центра СО РАН.
2. Были продолжены работы по развитию и внедрению в практику научно-прикладных исследований в применении ГИС- технологий фирменных (лицензионных) и собственных разработок для анализа пространственных данных процессов горного производства с учетом их влияния на состояние окружающей среды в целях автоматизации научных исследований в области управления сложными горно-технологическими и экологическими системами. В процессе работ была разработана методика анализа пространственных данных, основанная на их отображении в электронной карте или карто-схеме. Данная методика базируется на аппроксимации данных с последующим их пересчетом на равномерную сетку и отрисовкой ограниченных в контуре поверхностей или изолиний. Результаты работы демонстрировались во время приезда премьер-министра Е. Примакова в Администрации Кемеровской области. На основе данных работ была разработана общая методика анализа пространственных данных , отражающих динамику состояния региональной угольной промышленности и отработаны соответствующие карты. Пример работы методики приводится на рис. 1.
Кроме этого в рамках работ по созданию единого информационного пространства Кемеровской области были развернуты работы по применению средств OLAP для анализа данных по состоянию горно-технологических комплексов. В 1998 году были начаты работы по применению методов извлечения знаний из баз и хранилищ данных (data mining). Анализ современных технологий (от нейронных сетей до решающих правил , включая Байес- схемы) показал что направления является перспективном и работы в этом плане необходимо продолжать.
3. Полученные теоретические и практические результаты были использованы при выполнении хоздоговорных работ и программ:
- по программе "Сибирь" ("Использование ГИС для обоснования стратегии и путей перехода на модель устойчивого развития территории").
Результаты работ отражены в соответствующих отчетах по хоздоговорам и программам, а также в опубликованных статьях в центральных журналах и сборниках научных трудов.
Сотрудниками лаборатории были сделаны доклады на следующих конференциях :
1. Сопряженные задачи механики и экологии. Международная конференция. 6-10 июля 1998 г. Томск - 1998. (В.П. Потапов)
2. ГИС для оптимизации природопользования в целях устойчивого развития территорий. Международная конференция Интеркарта-IV. г. Барнаул ,1998 ( Е.Л.Счастливцев ) .
3. Вопросы методического и информационного обеспечения оценки экологических последствий реструктуризации угольной промышленности. II Международная научно-практическая конференция “Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах”, Кемерово, КузГТУ, 1998 г.. (Счастливцев Е.Л)
4. "Наукоемкие технологии угледобычи и углепереработки". (Means of fixing the roof bolts by dry mineral fillers // International scientific-practical conference “Scientifically proved technologies of coal production & processing”) - Кемерово: ИУУ СО РАН, 6-9 октябрь1998.- Международная научно-практическая конференция. Кемерово, 1998. (Потапов В.П)
5. Институт угля и углехимии входя в состав Новосибирского регионального центра геоинформационных технологий, участвовал в рабочих совещаниях центра по вопросам разработки и применения ГИС-технологий для научных и прикладных исследований в различных тематических направлениях, организации и координации работ по ГИС в СО РАН, перспектив развития геоинформатики.
6. Финансирование работ по ГИС-тематике осуществлялось в Институте угля и углехимии, в основном, из государственного бюджета. Дополнительные финансовые средства, полученные из внебюджетных региональных фондов по хоздоговорам, были использованы на персональные надбавки и приобретение оборудования и программного обеспечения. Полученные от Президиума СО РАН 20 тыс. рублей были использованы на покупку оборудования и комплектующих деталей к существующим компьютерам.
СОГЛАСОВАНО
директор Института угля и углехимии СО РАН
Член-корр. РАН Грицко Г.И
ОТВЕТСТВЕННЫЙ ИСПОЛНИТЕЛЬ
зав. лабораторией геоинформационных технологий, к.т.н.
Потапов Вадим Петрович . pvp@kemsc.ru, www.kemsc.ru
Рис.1 Пространственный анализ шахт Кузбасса по параметру прибыль на 1т/рубл
(ARC View 3.0a+ Spatial Analyst)
Приложение 1 к отчету
Задачи системы:
Распределенная информационная система по обеспечению производственной и экологической безопасности закрывающихся шахт Кузбасса предназначена для :
- регламентированного сбора, хранения, обработки и анализа производственной и экологической информации в целях обеспечения производственной и экологической безопасности закрывающихся угольных шахт;
и комитеты в соответствие с принятыми в них технологиями обработки экологической информации;
- формирования и принятия соответствующих управляющих решений в необходимых критических ситуациях
- создания и хранения архивов электронных карт поверхностей закрывающихся угольных шахт.
Структура системы:
В наиболее общем виде система состоит из нескольких частей:
1 Системы сбора, хранения обработки и анализа динамической информации, замеряемой с определенной периодичностью в процессе закрытия шахт (распределенная мониторинговая система основанная на современных методах обработки региональной информации и сетях передачи данных)
2. Архивной системы, включающей в себя планы горных работ, проектную и маркшейдерскую документацию для закрывающихся предприятий и организационно представляющей из себя традиционный горный архив, дополненный средствами микрофильмирования и копирования горной документации
3. Системы обработки пространственной информации, средствами современных электронных систем обработки геодезических измерений (электронные тахометры), геоинформационных технологий и базирующейся на электронных картах поверхности закрывающихся шахт , получаемых с помощью аэрофотосъемки с последующей обработкой специализированным программным комплексом .
Все системы информационно взаимоувязаны между собой, что дает возможность обмена информацией между ними и соответственно получать другим пользователям информацию из центра передачи данных.
Информационное и программно-техническое обеспечение системы.
Как уже было рассмотрено выше система мониторинга предлагается состоящей из трех частей. Рассмотрим каждую из них отдельно .
Система сбора, хранения обработки и анализа динамической информации, замеряемой с определенной периодичностью в процессе закрытия шахт (распределенная мониторинговая система основанная на современных методах обработки региональной информации и сетях передачи данных) формируется как региональная и состоит из локальных информационных систем конкретных предприятий (или группы предприятий), которые представляют из себя специализированные базы данных с возможностью удаленного доступа к ним в режиме электронного письма или непосредственного доступа. Отличительной особенностью предлагаемого решения является тот факт, что базы всех предприятий разрабатываются по единой технологии, что позволяет уже на момент формирования системы обеспечить стандартизированные информационные потоки и схемы обработки информации. В качестве первичных систем сбора информации предлагается использовать суперпортативные компъютеры типа Palm Pilot Professional или Cassiopeia A11-a Super дооснащаемые специализированным математическим обеспечением для сбора и первичной обработки горно-экологических данных. Технология сбора данных с помощью суперпортативных компъютеров заключается в том , что работник осуществляющий замеры заносит их сразу в компъютер непосредственно на рабочем месте , а потом данные автоматически передаются в стационарный компъютер в базу данных для их накопления и анализа. Достоинством предлагаемого решения является и тот факт, что на суперпортативный компъютер может преедавать данные через встроенный в него радиомодем, используя имеющиеся системы радиосвязи (сотовые). Стационарный компъютер связан с Центральным хранилищем данных, которое представляет собой специализированную систему для хранения региональных данных, и имеющую специальную структуру. Отдельно необходимо рассмотреть вопрос передачи данных в центральное хранилище . Учитывая имеющуюся сегодня структуру угольной системы связи можно предложить три способа передачи данных:
- c помощью стационарных модемов по имеющимся линиям связи ;
- с помощью портативных мобильных спутниковых систем ;
Каждая из систем имеет свои преимущества и недостатки, поэтому при выполнении конкретного технического проекта нужно учитывать особенности расположения конкретного предприятия и его систему мониторинга.
Более сложной оказывается схема построения центрального регионального хранилища данных, так как такая система строится не только для хранения информации, но и для обработки и интеграции информационных потоков, связанных с безопасностью и экологией закрывающихся шахт. В наиболее общем случае сама такая система будет представлять специализированный консалтинговый центр по проблемам экологии и безопасности построенный как хранилище данных. Информационная структура такой системы состоит из :
- внешних источников данных в качестве которых выступают локальные мониторинговые системы, документальный архив и система обработки пространственной информации;
- прикладных программных систем для предварительной и аналитической обработки поступающих данны включая ГИС;
транспортной системы для связи с внешним миром.
Учитывая большой объем различных данных, а также тот факт, что в системе должны работать задачи по комплексному оцениванию экологической ситуации эта система должна представлять из себя мощный программный комплекс, включающий в себя рабочую станцию типа Sun, коммуникационный узел с маршрутизаторами и выходом в Internet и Web сервером для приема и первичной обработки информации, а также локальную сеть из 5-7 персональных компъютеров класса не ниже Pentium 233 , необходимых для решения задач обработки информации и принятия решений Существенным в системе является блок географических информационных систем, которые на сегодняшний день являются одним из основных программных средств для комплексного анализа пространственных данных. Для создания системы хранилища данных необходима разработка и адаптация следующих систем:
- системы информационного обеспечения для хранения геоэкологической информации по закрывающимся угольным шахтам Система представляет собой комплекс распределенных баз данных объединяемых с хранилищем геоданных и позволяющая получать необходимую информацию через Internet c обеспечением санкционированного доступа ;
- геоинформационной системы для отображения комплексных данных экологического мониторинга на основе ГИС;
- динамического электронного экологического атласа по закрывающимся угольным шахтам, позволяющего производить динамические расчеты по загрязнению окружающей среды и оценке платы за имеющиеся нарушения;
- программного интерфейса для сопряжения системы экологического мониторинга и кадастра природных ресурсов Кузбасса;
системы передачи данных для системы экологического мониторинга по закрывающимся угольным предприятиям.
II Архивная система организуется как традиционный архив горно-технологической документации и требует отдельного помещения для ее хранения. Новым в системе является то, что начиная с момента ее организации создается специализированная база данных, позволяющая организовать поиск необходимой документации. Кроме этого само ТЭО на закрытие шахт также переводится в электронную форму. В некоторых случаях может понадобиться перевод отдельных планов горных работ в электронный вид, поэтому в архиве должна быть предусмотрена технология переводы чертежей в их электронной представление, что требует наличия специализированного оборудования такого как
-сканер формата A0 (желательно цветной)
-графопостроитель формата A0
устройства для микрофильмирования и просмотра микрофильмов
Отдельно необходимо поставить вопрос о переносе документации на электронные и фотографические носители. Использование современной компъютерной техники дает возможность решения этого вопроса на основе двух технологий:
По нашему мнению, наиболее перспективной технологией хранения горно-технологических чертежей является их сканирование и последующая запись на лазерный диск. Учитывая большую емкость дисков можно значительно снизить объемы помещений , а также существенно повысить надежность хранения информации.
Кроме этого применение ГИС может существенно облегчить просмотр технологических чертежей, а также позволит решать ряд технологических задач и что самое главное позволит передавать любую технологическую информацию в нужное место через центральное региональное хранилище данных, которое организует запросы на документацию через свой репозитарий
III Системы обработки пространственной информации, средствами современных электронных систем для геодезических измерений (электронные тахометры) и геоинформационных технологий и базирующейся на электронных картах поверхности закрывающихся шахт , получаемых с помощью аэрофотосъемки с последующей обработкой специализированным программным комплексом .
По нашему мнению данная система должна базироваться в предприятии "Геоинформатика" холдинговой компании "Кузбассразрезуголь", которое уже имеет все необходимое оборудование. Однако для участия в работах по мониторингу необходима разработка соответствующего методического обеспечения и согласования форматов и режимов передачи электронных карт поверхностей шахт.
 Ваши коментарии Обратная связь |
|
![[SBRAS]](http://www-sbras.nsc.ru/gif/s_sigma1.gif)
SBRAS Home Page Головная страница СО РАН |