CC BY
134
КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ
КАРТОГРАФО-ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМИ СИТУАЦИЯМИ
Дмитрий Витальевич Лисицкий
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, профессор кафедры картографии и геоинформатики, директор НИИ стратегического развития СГГА, тел. (383)344-35-62; email: [email protected]
Алексей Александрович Колесников
ООО «Гисстат», 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Станционная, 30а, кандидат технических наук, руководитель отдела ГИС-технологий, тел. 8913-725-09-28, e-mail: [email protected]
Елена Владимировна Комиссарова
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры картографии и геоинформатики, тел. (383)361-06-35, e-mail: [email protected]
В статье рассматривается концепция создания картографо-информационной системы для мониторинга и управления чрезвычайными ситуациями. Такая система должна обеспечить картографическими методами наблюдение, контроль и предвидение опасных процессов и явлений природы и техносферы; оценку динамики развития ЧС; определение масштабов ЧС в целях предупреждения и организации ликвидации последствий; своевременное и гарантированное информирование населения об угрозе возникновения, о возникновении ЧС.
Ключевые слова: чрезвычайные ситуации, картографо-информационная система, мониторинг, управление, концепция, картографирование.
A CONCEPT OF CREATING CARTOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM FOR MONITORING AND EMERGENCY MANAGEMENT
Dmitry V. Lisitsky
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10, Plakhotnogo St., Dr., Prof., CEO of the Institute of Strategic Development, tel. (383)344-35-62 e-mail: [email protected]
Alexey A. Kolesnikov
GISSTAT LLC, 630108, Russia, Novosibirsk, 30a, Stancionnaya St., Ph.D., Head of GIS Technology Laboratory, tel. +7(913)725-09-28, e-mail: [email protected]
Elena V. Komissarova
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10, Plakhotnogo St., Ph.D., Assoc. Prof., Department of Cartography and Geoinformatics, tel. (383)361-06-35, e-mail: komissarova [email protected]
The article discusses the concept of creating cartographic information system for monitoring and disaster management. Such a system should provide surveillance, monitoring and
prediction of hazardous processes and phenomena of nature and the technosphere; assess the dynamics of the disaster, the definition of the scale in order to disaster prevention and response, and guaranteed timely public awareness about the threat of the occurrence of an emergency.
Key words: emergency, cartographic information system, monitoring, management, concept, mapping.
В настоящее время мировой опыт со всей очевидностью показывает, что самым эффективным способом снижения потерь от природных, техногенных, в целом и социально-экономических чрезвычайных ситуаций и катастроф является их прогнозирование, информирование и управление. Базовой основой предупреждения чрезвычайных ситуаций (ЧС) является их мониторинг и управление.
Произошедшие в последнее время перемены, связанные с информатизацией общества, привели к существенным изменениям в получении достоверной информации в режиме реального времени о наблюдении, контроле и предвидении опасных процессов и явлений природы и техносферы через новые технологии, которые основанные на компьютерной технике, программах и современных информационных технологиях. Деятельность по мониторингу и прогнозированию ЧС осуществляется многими организациями (учреждениями), при этом используются различные методы и средства, в том числе и методы картографии.
Картографический метод представления информации о территории традиционно широко используется во многих видах человеческой деятельности, осуществляемых в окружающем пространстве. При этом основным недостатком и сдерживающим фактором являются недостаточные возможности традиционной картографии в отображении динамики окружающей среды. Однако в этом направлении в картографии произошли существенные изменения в связи с появлением мультимедийного направления.
С появлением мультимедийных средств и технологий в картографии изменилась содержательная сущность, условные обозначения, способы изображения, использования, информативность и особенность восприятия пользователями картографической информации, поэтому внимание к мультимедийному картографированию сейчас особенно возросло, так как появились принципиально новые возможности в получении качественно новой информации. Сейчас началась эпоха трехмерного компьютерного моделирования объектов. Одновременно с этим появились уникальные возможности представления геоинформации в сочетании с мультимедийными материалами, отражающими динамику окружающей действительности, которые могут быть систематизированы, обобщены и представлены в виде комплекса динамических карт с использованием современных информационных технологий. В результате объединения этих двух прорывных направлений развития картографии появляются уникальные
возможности в создании четырехмерных карт - принципиально новых трехмерных динамических карт[1-6].
В СГГА в последние годы был выполнен комплекс научных исследований и разработок в следующих прорывных направлениях развития картографии и геоинформатики:
- мультимедийная картография[2-6];
- справочно-картографические ГИС[7-10];
- трехмерная картография[11-14];
- анимационная картография[15-16];
- инструментальные справочно-аналитические ГИС[4,17-18];
- создание и использование геоинформационного пространства[18-22];
web - ГИС[23-24].
Полученные результаты и научно-технический задел [2-24] позволяют приступить к созданию картографо-информационных систем нового поколения, базирующихся на новых программных и технических возможностях.
Целью настоящей работы является представление концепции создания картографо-информационной системы для мониторинга и управления чрезвычайными ситуациями (рис. 1).
Рис. 1. Картографо-информационная система для мониторинга и управления чрезвычайными ситуациями
Такая система картографическими методами должна обеспечить следующее:
- наблюдение и контроль за опасными процессами, явлениями природы и техносферы;
- предвидение опасных процессов и явлений природы и техносферы, являющихся источниками ЧС;
- оценку динамики развития ЧС, определение их масштабов в целях предупреждения и организации ликвидации последствий;
- своевременное и гарантированное об угрозе возникновения ЧС;
- информирование населения о необходимых действиях и путях эвакуации в процессе развития ЧС.
На основе проведенных исследований нами сформулированы следующие концептуальные положения по картографическому обеспечению оперативных служб и населения в связи с ЧС.
1. Текущий уровень развития технологий позволяет использовать мобильные устройства (планшеты, смартфоны) для уведомления, передаче различной вспомогательной информации для правильного поведения в ЧС. Высокая производительность современных мобильных устройств позволяет максимально использовать все возможности геоинформационных систем, цифровой картографии и мультимедийных технологий. Включение режима ЧС в мобильном приложении может быть вызвано как вручную, так и по широковещательному сигналу сотовой связи.
2. Существующие исследования типичного поведения населения в нестандартных ситуациях позволяют говорить о затруднениях ориентирования на местности. Таким образом, при возникновении ЧС требуется изменить внешний вид, как интерфейса, так и карты мобильного картографического приложения.
3. Изменения в интерфейсе состоят в сокрытии второстепенных элементов интерфейса и выделении с помощью цвета, масштабирования, анимации наиболее важных.
4. Картографическое изображение должно быть преобразовано путем дополнительного выделения наиболее важных объектов, отображения дополнительной информации (пути эвакуации, местонахождение ближайших пунктов экстренных служб и т.п.), полное или частичное сокрытие второстепенных объектов
5. Использование дополненной реальности при картографировании ЧС для использования оперативными службами должно включать следующие опции:
- наложение на изображение пути движения (навигация);
- отображение особенностей местности (глубина водоема, углы склонов);
- отображение особенностей искусственных объектов (высота и материал стен здания, назначение сооружения);
- отображение прогнозных значений (границы паводковых вод, показатели атмосферы);
- управление картографическим отображением.
6. Использование дополненной реальности при картографировании ЧС для населения должно включать следующие опции:
- определение местоположения и пути движения (навигация);
- получение дополнительной информации, связанной с конкретным местонахождением человека.
7. Применение мультимедийных методов при создании
картографических произведений для ЧС даст возможность отображать многомерность этих процессов и явлений природы и техносферы.
Мультимедийной визуализации присуща большая информативная плотность, совокупность «понятийного» и наглядного, что органично задействует и вербальное и образное мышление, из этого следует, что мультимедийная визуализация особенно важна для отображения ЧС.
8. При картографировании ЧС использование web-ГИС технологий даст
возможность оперативного редактирования, как через встроенный редактор, так и внешними средствами. Редактированию должны подлежать
пространственные и семантические данные, классификаторы объектов карты, справочная информация и вся административная часть, касающаяся
управления пользователями и параметрами доступа. Инструменты
редактирования должны быть максимально адаптированы под специфику пользователей системы и учитывать особенности ЧС. Важной особенностью является наличие развитой системы просмотра изменений для всех видов информации.
9. Должна быть предусмотрена возможность многопользовательской работы и хранения индивидуальных правок для каждого из пользователей, то есть пользователь может, как отредактировать общую карту и сохранить эти правки для всех остальных, так оставить исправления только для себя.
10. Применение пространственной привязки при картографировании ЧС для населения, невозможно представить без указания даты и времени событий, явлений, процессов и т.п. В разрабатываемой системе время необходимо учитывать не только как одну из семантических характеристик, но и как четвертую координату, используемую наравне с остальными. Это должно выражаться в инструментах манипулирования временем, как с точки зрения просмотра, так и редактирования картографической и справочной информации. При просмотре пользователь имеет возможность изменять не только видимую часть карты, но и временной период, для которого отображается эта картографическая информация. Это достигается путем учета временных интервалов, указанных в семантике всех объектов карты.
Выполненные исследования позволяют нам использовать огромные возможности применения современных технологий интерактивного
взаимодействия для отображения процессов и явлений ЧС в обществе и создают основу для дальнейшего становления и развития новых подходов при создании картографических произведений для ЧС для широкого круга потребителей.
Таким образом, применение современных информационных технологий интерактивного взаимодействия, в том числе и бесконтактного, позволяет не только расширить возможности традиционных картографических материалов для информации при ЧС, но и реализовать принципиально иную концепцию подачи и восприятия картографического материала пользователями. Такая картографо-информационная система не имеет аналогов ни в России, ни за рубежом, позволит не только расширить возможности картографирования ЧС, но и реализовать принципиально иную концепцию подачи и восприятия картографического материала.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лисицкий Д. В. Перспективы развития картографии: от системы «Цифровая земля» к системе виртуальной геореальности // Вестник СГГА. - 2013. - Вып. 2 (22). - С. 8-16.
2. Кацко С. Ю., Колесников А. А. Возможности мультимедийной геовизуализации в процессе управления чрезвычайными ситуациями // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Раннее предупреждение и управление в кризисных и чрезвычайных ситуациях: предпринимаемые шаги и их реализация с помощью картографии, геоинформации, GPS и дистанционного зондирования» : сб. материалов (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. - С. 98101.
3. Мультимедийное направление в научно-исследовательской деятельности лаборатории «Геоинформационное картографирование»/ Д.В. Лисицкий, А.А. Колесников, Е.В. Комиссарова //Сб. матер. международной научно-методич. конф. В 3 ч. Ч. 1. -Новосибирск: СГГА, 2014. - С. 134-138.
4. Применение современных мультимедийных технологий для отображения динамики исторических процессов (на примере мультимедийного атласа Новониколаевск
- Новосибирск) [Текст] / Д. В. Лисицкий, Е. В. Комиссарова, А. А. Колесников, Т. С. Сизикова // Сб. матер. «ИнтерКарто/ИнтерГИС17» Устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт,14-15 декабря 2011 г. - Белокуриха, 2011. - С. 65-71.
5. Формализация процессов формирования мультимедийных продуктов в инструментальной справочно-аналитической ГИС (ИСА ГИС) / Д. В. Лисицкий, Е. С. Утробина, Е. В. Комиссарова, А. А. Колесников // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. -2012. - № 3. - С. 93-99.
6. Проектирование интерфейса мультимедийного блока инструментальной справочно-аналитической ГИС / Д. В. Лисицкий, Е. С. Утробина, Е. В. Комиссарова, А. А. Колесников // ГЕО-Сибирь-2011. VII Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2011 г.). - Новосибирск: СГГА, 2011. Т. 1, ч. 1. - С. 205-209.
7. Писарев В.С. Классификация справочно-картографических ГИС. Общие понятия // ГЕО-Сибирь-2006. Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 24-28 апреля 2006 г.). - Новосибирск: СГГА, 2006. Т. 1, ч. 1. - С. 146-148.
8. Писарев В.С. Справочно-картографические системы для широкого круга потребителей // ГЕО-Сибирь-2007. III Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 25-27 апреля 2007 г.). - Новосибирск: СГГА, 2007. Т. 1, ч. 2. - С. 177-181.
9. Писарев В. С. Справочно-картографические ГИС: назначение, сущность,
технология и опыт реализации // Геодезия и картография. - 2008. - № 2. - С. 31-35.
10. Пат. № 2473963.Российской Федерации на изобретение. Способ осуществления
справочно-аналитических функций ГИС. /Лисицкий Д.В., Кацко С.Ю., Писарев В.С., Бугаков П.Ю. Правообладатель: Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная геодезическая академия». № 2011145007; заявл.07.11.2011; опубл.
27.01.2013.
11. Лисицкий Д. В., Бугаков П.Ю. Картографическое отображение трехмерных моделей местности // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2012. - № 6. - С. 3742.
12. Пат. 2485593 Российская Федерация, МПК7 G 06 Т 15/20. Способ построения
перспективных карт местности (варианты) / Лисицкий Д.В., Бугаков П.Ю.; заявитель и патентообладатель Новосибирск: Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная геодезическая академия». № 2012119224/08; заявл. 10.05.2012; опубл.
20.06.2013.
13. Лисицкий Д. В., Бугаков П. Ю. Картографическая визуализация трехмерных моделей местности. // Вестник СГГА. - 2011. - Вып. 3 (16). - С. 87-93.
14. Лисицкий Д.В. Классификация и обоснование условных знаков крыш для трехмерных карт Вьетнама на основании признаков «Фэн-шуй» и «У-си» / Д. В. Лисицкий, Нгуен Ань Тай // Вестник СГГА. - 2013. - Вып. 3 (23). - С. 147-153.
15. Колесников, А. А. Методические основы создания картографических анимаций
с применением современных технологий геоинформационного картографирования // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф.
«Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск,
10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 2. - С. 89-92.
16. Эффекты анимации в пользовательских интерфейсах с помощью картографии / В. С. Хорошилов, Е. В. Комиссарова, А. А. Колесников // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2012. - № 2/1. - С. 242-244.
17. Научно-методическпие основы формализации процессов составления
тематических карт для реализации в ИСА ГИС / С. С. Дышлюк, О. Н. Николаева, Л. А. Ромашова, С. А. Сухорукова // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2011. - № 5. - С. 91-93.
18. Пат. № 113599Российской Федерации на полезную модель.Инструментальная
справочно-аналитическая геоинформационная система/ Лисицкий Д.В., Кацко С.Ю., Писарев В.С., Бугаков П.Ю. Правообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская
государственная геодезическая академия». № 2011140971; заявл.07.10.2011; опубл.
20.02.2012.
19. Лисицкий Д. В., Кацко С. Ю. Изменение роли картографических изображений в процессе формирования единого электронного геопространства // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2012. - № 2/1. - С. 156-161.
20. Карпик А. П., Лисицкий Д. В. Электронное геопространство - сущность и концептуальные основы // Геодезия и картография. - 2009. - № 5. - С. 41-44.
21. Лисицкий Д. В., Кацко С. Ю. Концепция создания и функционирования геоинформационного пространства // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Пленарное заседание : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.).
- Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 2. - С. 72-75.
22. Кацко С. Ю. От освоения пространства к формированию единого
геоинформационного пространства // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» :
сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 2.
- С. 100-105.
23. Применение web-ГИС и мультимедийных технологий для картографического
моделирования / А. А. Колесников, Е. В. Комиссарова, В. А. Ракунов // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия,
геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 2. - С. 96-101.
24. Современные web-технологии для создания интерактивных мультимедийных картографических произведений / Л. К. Зятькова, Е. В. Комиссарова, А. А. Колесников // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. - 2012. - № 2/1. - С. 212-216.
© Д. В. Лисицкий, А. А. Колесников, Е. В. Комиссарова, 2014
