Е.Г. Язиков, А.Ю. Шатилов
Геоэкологический мониторинг
Учебное пособие для вузов.- Томск, 2003.- 336 с.

Глава 1. Основные понятия о мониторинге. Общая структура мониторинга. Классификация видов мониторинга. Системы и службы мониторинга

1.2. Общая структура мониторинга

1.2.2. Состав программных средств при мониторинге

При обработке пространственно распределенных данных используются различные методы (с применением ГИС ArcInfo, ArcView с модулем Spatial Analyst) от самых простых – подсчет и определение положения объектов, построение статистических поверхностей различными методами интерполяции, сравнение данных одного покрытия с другими и т.д. до сложных – создания картографических моделей изучаемых объектов. ГИС не является полным набором пространственно-аналитических средств. Во многих случаях выполнялось комбинирование инструментов ГИС с программой статистического анализа данных (пакет программ  Statistika), средствами для математически сложных вычислений (пакет программ Mathematika), средствами пространственного анализа и объемного математического моделирования геофильтрации и геомиграции (пакет программ Graundwater Modeling System). Большое значение придается развитию методов и методик компьютерной обработки материалов дистанционного зондирования. В настоящее время данные дистанционного зондирования (ДДЗ) все больше применяются при инженерно-геологических, геологических, экологических, гидрологических, гидрогеологических исследованиях, приходя на смену традиционным методам исследований и измерений. Внедрение методов исследований, использующих материалы ДДЗ, происходит в русле широкой интеграции с компьютерными технологиями обработки и анализа пространственных данных. Использование компьютерных технологий обработки материалов ДДЗ позволяет оперативно получать актуальную и корректную информацию, которую можно использовать при:

– актуализации топографических карт (создании и корректировке сетей автодорог, железных дорог, гидрографии, построении ЦМР на основе данных стереосъемки и т.д.);

– геоэкологических исследованиях;

– количественной оценке динамики геологических и инженерно-геологических процессов;

– ландшафтных и геоботанических исследованиях;

– комплексном изучении и картографировании лесов, болот, почв и других компонентов природной среды;

– обнаружении и контроле чрезвычайных ситуаций природного и техногенного происхождения и др.

Сбор данных с помощью дистанционных методов остается одним из приоритетных направлений работ ГУП ТЦ «Томскгеомониторинг». Для получения ДДЗ с разрешением, достаточным для измерения физических параметров экзогенных процессов, используется цифровая камера Olympus Camedia C2500L. Для фотограмметрической обработки снимков используется рабочее место на основе ПО Photomod Lite 2.5 фирмы «Ракурс», позволяющее обрабатывать отдельные стереотипы как космических снимков, так и снимков, выполненных цифровой камерой Olympus C2500L. Для обработки космических снимков используется ПО фирмы “СканЭкс”: ScanViewer 4.0, ImageTransformer 3.0, а также, для автоматизированной нейросетевой классификации изображений, NeRIS 2.5.

Продолжается разработка подсистем базы данных. Система управления базами данных MS Access по-прежнему остается основной, но для создания новых подсистем уже используется СУБД  Microsoft SOL Server 2000.

Для создания постоянно действующих математических моделей геофильтрации и геомиграции используются программные средства GMS 3.0 (Groundwater Modeling System – Система моделирования подземных вод). GMS является наиболее комплексным пакетом программ, который обеспечен необходимыми инструментами для каждой фазы моделирования подземных вод.

Основным программным средством, применяемым для прогнозирования и статистической обработки данных, служит пакет прикладных программ Statistica, включающий наряду со стандартными методами и средствами статистического анализа модуль «Нейронные сети».

Подготовка текста для информационных изданий выполняется в текстовом редакторе MS Word, табличные материалы – в системе обработки электронных таблиц MS Excel. Оформление отчетных и выходных документов проводится в среде Microsoft Office и др.

В качестве базовой геоинформационной системы (ГИС), позволяющей отображать  состояние геологической среды в картографическом виде, используются ГИС-оболочки (Камышев, 1999). ГИС применяются в качестве справочной системы или в качестве среды принятия решений. В первом случае ГИС – это почти всегда готовая карта и набор функциональных запросов. ГИС этого класса преимущественно ориентированы на индивидуальное и бытовое применение. Во втором случае в систему постоянно могут добавляться различные параметры, что даёт возможность моделировать динамические процессы. Такие ГИС устанавливаются, как правило, в региональных ГИС-центрах и используются для работы с архитектурой «клиент – сервер».

На Российском рынке программного обеспечения наиболее распространёнными среди отечественных разработок являются: GEOGRAPH + GEODRAW (ИГ РАН, Москва), Панорама (29 НИИ МО России), Sinteks/Tri, Магистраль, Улисс, MapMaster, MAGMAP. Среди зарубежных разработок лидируют: MapInfo Prof. (США), ArcWiew и ARC/INFO (ESRI, США) WinGIS (PRODIS, Австрия), продукты фирмы Intergraf (США).

ГИС на платформах UNIX и Windows NT ориентированы на использование в задачах второго типа. В их применении есть одна особенность. Текстовые данные, которыми оперирует организация, должны быть доступны и для других приложений. Это означает, что для доступа к текстовой информации должна использоваться стандартная многопользовательская СУБД и эти данные должны храниться отдельно от ГИС.

Векторная графика хранится достаточно компактно, файлы с растровыми изображениями занимают много места, но они используются только в ГИС, а для управления текстовой информации (соотношение объёма графики-текст для нормально загруженной текстом карты приблизительно 1:10) нужна многопользовательская СУБД, которая рассматривает ГИС в качестве одного из своих клиентов. Приведём характеристики ГИС, работающих под UNIX совместно с СУБД.

TNT-MIPS. На всех платформах она имеет одинаковый интерфейс стандарта OSF/MOTIF. Кроме традиционных реализаций (HP – UX, AIX) ещё и SCO UNIX.

ARC/INFO. В системе используется СУБД оригинальной архитектуры, однако если объём данных превышает 1 Gb, рекомендуется использовать внешнюю СУБД (Oracle 7.0, Informix). Работает как под управлением UNIX и Windows NT, так и под MS-DOS (упрощённая версия).

SPRANS.  Работает с внутренней СУБД оригинальной архитектуры, а также в пакетном режиме с многими внешними СУБД (Oracle, Informix, Ingres).

Gradis. Данная система – один из продуктов в ряду графических систем широкого назначения PROSYS, EVCLID, KONSYS этой же фирмы. Все продукты базируются на одной модели графических данных и используют CУБД Oracle для хранения векторных данных.

Среди ГИС, которые изначально были предназначены для РС, выделяются:

WinGIS. Продукт может использовать сервер SQL Base. Он занимает нишу между приложениями DOS и UNIX. На клиентских станциях работает под управлением Windows 3.1 или Windows 95.

MapInfo. Это многоплатформенный продукт (DOS, Windows, SUN Spars, HP, Macintosh – процент совместимости составляет 95 – 98 %). Расширение возможностей этой программы происходит за счёт написания прикладных приложений на языке программирования MapBasic (в мире существует более 400 коммерческих приложений и великое множество некоммерческих) в области экологии, земельного кадастра, мониторинга линейных сооружений).

Таким образом, видно, что если в области ГИС для ЗС (на платформах DOS и Windows) уже созданы отечественные разработки, то ГИС на платформах UNIX и Windows NT исключительно иностранные. Однако дешевизна РС позволяет использовать их для вспомогательных ГИС-операций, привлекая РС в качестве рабочих мест подготовки  данных для ГИС.