CC BY
35
Краткое сообщение
О.Ю. Митропольський, С.П. Ольштинський, Г.М. 1ванова
1нститут геологiчних наук НАН Укра'Гни, КиТв
ОРГАН1ЗАЦ1Я БАЗ ДАНИХ З МОРСЬКОТ ГЕОЛОГИ В 1НСТИТУТ1 ГЕОЛОГ1ЧНИХ НАУК НАН УКРАТНИ
В останш десятирiччя важливою ресурсною складовою сучасних iнформацiйних систем е бази даних про стан морського середо-вища, якi об'еднують архiвнi документи та результати сучасних дослщжень. 1сторичний зрiз розвитку iнформатики та автомати-заци в широкому спекщ природничих наук демонструе якiсно новий стан вивчення Свггового океану.
1дея створення автоматизовано! шформацшно1 системи на науково-дослщних судах «Михаил Ломоносов» i «Академик Вернадский» належить академжу АН УРСР А.Г. Колеснiкову, який активно впроваджував автоматизацiю та шформатизащю в океа-нографiчних дослiдженнях Свггового океану. Математизацiю морських геологiчних дослщжень в 1нституп геологiчних наук (1ГН) АН УРСР було започатковано в 1962 р. у секторi гщрогео-логй' та шженерно1 геологи (зав. сектором чл.-кор. АН УРСР А.в. Бабшець) створенням системи «Нептун» — автоматизовано! шформащйно1 системи збору, обробки та зберпання даних морських геолопчних дослiджень [1—5]. Введення, редагування, корекщя та зберiгання отриманих даних у системi «Нептун» стало суттевим кроком вперед завдяки застосуванню ЕОМ «Мшськ-22» для обробки морсько! геолопчно1 шформаци.
Подальший розвиток автоматизаци та шформатизаци вима-гав створення концепци нацюнально1 системи збору, передачi, зберiгання та забезпечення користувачiв океанологiчною i, зокре-ма, геологiчною iнформацiею (Владiмiров В.Л., времеев В.М., Митропольский О.Ю., Суворов Л.М., 1993) [6]. У 1994 рощ на баз1 Морського геофiзичного шституту (МГ1) НАН Украши було створено нащональну систему збору океанолопчно1 шформаци [7] i проведено вщповщну каталогiзацiю даних океанологiчних спосте-режень в Украшг
У нацюнальнш програмi дослiджень та використання ре-сурсiв Азово-Чорноморського басейну, iнших райошв Свiтового океану на перiод до 2000 р. i далi виконувались такi проекти:
© О.Ю. МИТРОПОЛЬСЬКИЙ, С.П. ОЛЬШТИНСЬКИЙ, Г.М. 1ВАНОВА, 2016
1. Нащональний банк океанолопчних даних. На яисно новому píbhí вирь шувалась проблема створення та впровадження в експлуатацiю нащонально! ав-томатизовано! комп'ютерно! системи збору, передачi, збереження та анаизу морсько! геолопчно! шформаци.
2. Морськi експертнi системи. Створення баз океанолопчних (у тому числ1 геолопчних) експертних систем пiдтримки прийняття рiшень з використання баз даних i знань про стан морського середовища.
3. Комп'ютерний морський атлас. Створення комплексного цифрового Атла-су-довщника Азово-Чорноморського басейну та iнших райошв Свiтового океану
У травнi 1993 р. Указом Президента Украши Л.М. Кравчука при Кабшел Мiнiстрiв Укра!ни було створено Нацiональне агентство морських дослщжень i технологiй (НАМДiТ), яке залучило вчених Нащонально! академи наук Украши до розробки концептуальних основ державно! полггики у галузi дослщжень i використання ресурав Азово-Чорноморського басейну та шших районiв Свггово-го океану. Цей Указ став поштовхом у розвитку вивчення та освоення морських акваторiй.
У 2009 р. 1ГН НАН Украши було пщписано Грантову угоду «Up-Grade Black Sea Scientific Network» (Up-Grade BS-Scene) № 226592 з ввропейським сшвто-вариством, надану Комiсiею з ввропейського спiвтовариства, а також Мор-ським шформацшним сервiсом (MARIS). Крiм 1ГН у контрактi брали участь ще 50 органiзацiй з 11 кра!н свiту ( Укра!ни, Бельги, Голланди, Туреччини, Роси, Грузи, Болгари, Румуни, Греци, Франци, Кiпру). Термiн виконання робгг — 2009-2011 рр.
Роботи виконувалися в рамках Шосто! рамково! програми ввропейського Союзу
Мета проекту:
1) розвиток наявно! науково-дослiдноi шфраструктури;
2) упровадження результатiв науково-дослiдних робгг, отриманих вiдповiдно до Шосто! рамково! програми (проекту Sea Data Net) — спшьш комушкацшш стандарти та адаптоваш технологи — задля досягнення сумюносп ценгрiв нако-пичення даних;
3) об'еднання в мережу нових чорноморських цен^в даних, забезпечення !х баз даних можливютю on-line контролю;
4) реалiзацiя та полiпшення on-line доступу до даних дистанцшного зонду-вання, in-situ — даних, метаданих та закшчених продукпв;
5) адаптування стандартизованих методологш задля перевiрки даних з метою забезпечення якосп, сумюносп та узгодженосп iнформацii, що надходить ¡з рГзних джерел.
Упродовж термiну виконання проекту було проведено три тренувальш кур-си (перший — на Кшрц другий та грегiй — у м. Остенде, Бельпя) та дв! науковi конференци (Одеса, Укра!на). 1ГН брав участь у тренувальних курсах на Кшр! та в м. Остенде та у конференци IMDIS-2010 в Париж!.
Згщно з проектом в 1ГН НАН Украши встановлено веб-сервер передання даних, подключений у мережу Up-Grade BS-Scene, створено понад 100 файлiв з метаданими, як! додаш до едино! мережь Зараз сервер працюе в робочому режим^ продовжуеться поповнення баз метаданих для подальшого передання !х до iнформацiйноi мережi.
Организащя баз даних з морськог геологи в Iнститутi геологiчних наук НАН Украши
Куратор Up-Grade BS-Scene повщомив 1ГН НАН Украши про подготовку чергового проекту для продовження розвитку мережi даних. Для участ в май-бутньому проекта 1ГН зобов'язаний постшно поповнювати мережу метаданими та пщтримувати сервер у робочому сташ.
За результатами розробок проекту було опублжовано 11 статей в укра!н-ських та мiжнародних виданнях.
Здшснено презентацГ! на семи наукових конференщях:
1) Гожик П.Ф., 1ванова Г.М. на Мiжнароднiй конференцй «Морськi береги» (Кацивел^ 14—15 вересня 2009 р.);
2) Гожик П.Ф., Митропольський О.Ю., Ольштинська О.П., 1ванова Г.М. на конференцй' «Сучасш проблеми л^ологГ! осадових басейнiв Укра!ни та сумiжних територш» (Ки!в, 09—10 листопада 2010 р.);
3) Гожик П.Ф., 1ванова Г.М. на Украшсько-Фшському семiнарi (Гельсiнкi, Фшлявддя, 25—30 серпня 2009 р.);
4) 1ванова Г.М. на Укра'нсько-Росшському семiнарi з динамiки шельфу Чорного моря (Кацивел^ 05—08 липня 2011 р.);
5) Гожик П.Ф., Митропольський О.Ю., 1ванова Г.М. на Укра'нсько-Росшськш конференцй «Чорне море як iмiтацiйна модель Свiтового океану» (Ки!в, 01—03 червня 2011 р.);
6) Ольштинський С.П., Ольштинська О.П. на Мiжнароднiй конференцй IMDIS-2010 (Париж, 28 березня — 01 итня 2010 р.);
7) Ольштинська О.П. на XI Мiжнароднiй конференцй' дiатомологiв (Мiнськ, 27 вересня — 02 жовтня 2009 р.).
Океанолопчш iнформацiйнi потоки (у тому чист й з морсько! геологи), сформоваш за часiв СРСР, пiсля його розпаду виявилися значною мiрою поруше-ними. Росiйськi банки даних стали монопольними власниками шформаци. На-явш сьогоднi в Укра'ш данi вимiрювань гiдрологiчних, гiдрофiзичних, гщро-хiмiчних, гщробюлопчних, гiдрометеорологiчних, геолого-геофiзичних пара-метрiв морського середовища, живих i неживих ресурав Азово-Чорноморського басейну та Свiтового океану в цшому зберiгаються, як правило, в розрiзнених архiвах i банках даних у вигляд^ малодоступному широкому колу споживачiв та зацiкавлених фах1вщв.
Починаючи з 1993 року в рамках державно! науково-техшчно! програми дослщження i використання Свiтового океану в штересах науки i народного гос-подарства Укра!ни виконувались роботи за проектом «Нащональний банк океа-нолопчних даних». Цей проект дозволив об'еднати зусилля вчених на спшьнш концептуальнш i методологiчнiй основi, вести роботи зi створення державно! океанологiчнiй шформацшно!' системи (ДО1С) i спецiалiзованих морських шформацшних пiдсистем.
Одним iз основних напрямiв роботи тако! ДО1С була пщсистема «неживi ре-сурси», головним постачальником даних до яко! е 1ГН НАН Укра'ни. Ката-лопзащя охопила в основному геологiчнi даш, власниками яких е академiчнi оргашзацй, зокрема 1ГН.
На сьогоднi каталопзовано iнформацiю про: 1) Чорне та Азовське моря (приблизно 30 % даних); 2) Баренцове та Бше моря (3 %); 3) Червоне i Серед-земне моря (5 %); 4) Атлантичний океан — трошчна частина, зокрема Гвшей-ський шельф i континентальний схил, Швшчна Атлантика (приблизно 10 %);
5) OKpeMi райони 1ндшського та Тихого океану — швденно-схщна частина Тихого океану (близько 15 %).
^6ip парамeipiB, отриманих завдяки дослщженням в експедицiйних (морських) i лабораторних умовах, подiляeться на двi основнi групи. До першо'1 належать гiдрофiзичнi данi, отриманi у рiзних частинах Свiтового океану — приблизно 200 000 значень на паперових ноаях. Друга група — даш щодо гео-логiчних характеристик донних осадiв, батиметри", тектонiки та геоморфологИ морського дна. Вщповщно до певних конкретних роздшв морських геолопчних дослщжень, до параметрiв характеристик донних осадiв належать лiтологiчний опис морських донних вiдкладiв; данi щодо хiмiчного складу i вмiсту хiмiчних еле-ментiв у вщкладах; гранулометричного складу i вмюту важких фракцiй у вщкладах; мiнерального складу вщкладав; стратиграфiчнi i палеонтологiчнi данi; карти i схеми.
Лгголопчний опис, традицiйно обов'язковий при вiдборi морських донних вiдкладiв, складае 95 % усiх даних (наприклад Азово-Чорноморський регiон — 84 %). Це пояснюеться не тшьки великим вщсотком аналiтичних дослiджень чор-номорських осадiв, а й значною детальнiстю вiдбору проб iз колонок (у межах одного лгголопчного прошарку можна вiдiбрати й проаналiзувати дек1лька зразк1в).
Лiтологiчнi данi являють собою текстовi описи зразкiв донних осадiв, несуть iнформацiю про колiр, текстуру та структуру осаду, його л^олопчний тип, од-норiднiсть i наявшсть прошарк1в, включень i т. д. Вони мають просторову при-в'язку у виглядi координат станци' та глибини, а також iнтервалiв вiдбору зразкiв осадiв iз пщнято'1 колонки. У ходi формування баз даних проблем зi структурою файлiв не виникае. За просторовими координатами або за номерами зразив даш просто зв'язуються з iнформацiею про геохiмiчнi, мiнеральнi, гранулометричн1 та iншi особливостi осадiв.
Iнформацiя про хiмiчний склад та вмiст елементiв у вщкладах становить близько 33 %, а для Азово-Чорноморського регюну — 20 % вщ загального обся-гу. Причина тако'1 невiдповiдностi, ймовiрно, мае економiчне пояснення. Дорог1 океансьи рейси обумовлюють вищу цiннiсть океанських геологiчних проб, i, вiдповiдно, таким пробам надавалася перевага при аналггищ в лабораторних умовах. Тип даних, як правило, цифровий, що дозволяе широко застосовувати ix для побудови просторових схем розподшу певного xiмiчного елементу у вiдкладаx на площах, порiвняниx з акваторiями морiв.
У процесi створення баз даних у цьому випадку часто виникають ускладнен-ня, пов'язанi з невщповщнютю якостi, точностi, а iнодi й достовiрностi вщомос-тей, одержаних за допомогою рiзниx аналiтичниx методiв для однотипних осадiв. При каталогiзацiï даних щодо xiмiчного складу морських осадiв, а також вмiсту xiмiчниx елементгв в осадах, з точки зору формування баз даних виникае низка специфiчниx проблем, зумовлених як методичними особливостями кожного виду аналiзу, так i масштабами ïx використання в геолопчних дослщженнях.
Гранулометричний склад i вмют важких фракцiй в осадах належать до лгго-лоНчних характеристик i тiсно пов'язанi з xiмiчними, петрографiчними та мшера-лопчними параметрами. У деяких випадках тай даш були обов'язковим параметром i у великш кшькосп зберпаються у геологiчниx фондах. Але часто у дослщнийв накопичено данi, наприклад, з xiмiï осаду, без його гранулометрич-них характеристик. У цьому випадку теж виникае проблема юльисно!' невщ-повiдностi. Результати гранулометричного аналiзу, виконаного в рiзниx лабора-
Организащя баз даних з морськог геологи в Iнститутi геологiчних наук НАН Украти
торiях, мають розбiжностi, обумовлеш рiзним розмiром гранулометричних фракцiй, визначених рiзними аналiтиками. Масив даних становить 60—65 % за-гального обсягу даних, 78 % вщ даних Азово-Чорноморського регюну.
Мiнеральний склад осадiв, поданий у таблицях, на сьогодш складае близько 5 % вщ загального обсягу даних. Це опис мiнералiв, визначених у складi осаду, отриманий як при мiнеральному вивченш осаду пiд мiкроскопом, так i шляхом лабораторних (наприклад рентгеноструктурних) визначень дрiбнодисперсних глинистих мiнералiв.
Стратиграфiчнi i палеонтологiчнi данi — текстовi описи копалин фауни 1 флори та стратифжаци донних осадiв. До них належать результати морфолопч-них i таксономiчних дослiджень палеонтологiчних об'ектiв та iншi спещал1зо-ванi данi. До стратиграфiчних даних належить визначення в1ку конкретних про-шаркiв осадiв. Часто даш ще! галузi геологи бувають доповненi деякими характеристиками середовища в перiод нагромадження осадiв, такими як кшматичш умови, палеотемпература, палеосолонють i глибина осадконагромадження. Па-леонтолопчш данi — зазвичай — систематичш списки, де вказано родовий та ви-довий склад викопно! фауни або флори згщно з усталеними в палеонтологи кла-сифiкацiями. Карти та схеми е одним з основних результапв геолопчних дослiджень. В област1 морсько! геологи це можуть бути карти батиметри та геоморфологи морського дна, тектошчш i структурнi карти, комплекс геофiзичних карт, карти корисних копалин i т. д. Це графiчна iнформацiя, яку в деяких випад-ках доцшьно подавати у растровому форматi.
Наразi в Iнститутi геологiчних наук НАН Укра!ни накопичено значну кiлькiсть шформаци щодо Азово-Чорноморського басейну та рiзних частин Свiтового океану. Однак великий обсяг накопичено! комплексно! шформаци, що надходить зараз, !"! рiзнорiднiсть i просторово-часова мiнливiсть створюють складнощi при використанш !"! для вивчення стану морського середовища.
Актуальними шляхами подолання дано! проблеми е вдосконалення автома-тизаци процесiв обробки та використання тако! шформаци, розвиток баз даних та морських експертних систем, як1 дозволяють в автоматичному режимi вирь шувати конкретнi проблеми в обранш предметнiй областi. Одним iз головних завдань комп'ютерних морських систем i систем пiдтримки прийняття рiшень е вдосконалення класифжаци, аналiзу та штерпретаци даних.
Велика кiлькiсть архiвно! та сучасно! шформаци, отримано! в ходi числен-них експедиц1йних досл1джень, вимагае штегрування !"! в бдину систему морських геолопчних даних (банк даних з морсько! геолог!!). Подальше використання таких баз (баныв) даних дасть можливють вивчати мшливють геолопчних характеристик морського середовища в р1зних просторово-часових масштабах, ство-рювати цифров1 карти й атласи. Кр1м того, бази даних з морсько! геолог!! можуть входити до м1жнародних систем баз даних, даючи можливють використовувати !х у поцес1 розробки та виконання проекпв, спрямованих на охорону навко-лишнього морського середовища, освоення ресурс1в мор1в 1 океашв, п1д час про-ведення буд1вельних роб1т у прибережн1й зон1 моря.
Виконання таких роб1т дозволить створити умови для яысного розвитку оперативно! компоненти чорноморсько! системи спостережень, яка доповнить наявш засоби досл1джень в1дпов1дних процес1в у вщкритому мор1 та його прибе-режн1й частин1.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Митропольский А.Ю. К вопросу математизации геологических исследований // Вопросы геологии осадочных отложений Украины — К. : Наук. думка, 1972. — С. 214—220.
2. Митропольский А.Ю. Система «Нептун» — автоматизированная информационная система сбора, обработки и хранения данных при морских геологических исследованиях // Автоматизация научных исследований морей и океанов. — Севастополь : МГИ АН УССР, 1972. — С. 286—290.
3. Митропольский А.Ю., Илюхин С.В. Ввод, редактирование, коррекция и хранение исходных данных в системе «Нептун» // Проблемы гидрогеологии и инженерного грунтоведения. — 1972. — Вып. 2. — С. 91—96.
4. Митропольський О.Ю., 1люхт С.В. Обробка морсько'1 геолопчно!' шформацй' на ЕОМ «Минск-22» // Геолот узбережжя та дна Чорного i Азовського морiв у межах УРСР —
1972. — Вип. 5. — С. 143—146.
5. Митропольский А.Ю. Автоматизация морских геологических исследований в ИГН УССР // Автоматизация научных исследований морей и океанов. — Севастополь : МГИ АН УССР,
1973. — С. 16—19.
6. Владимиров В.Л., Еремеев В.Н., Митропольский А.Ю. и др. Концепция национальной системы сбора, передачи, хранения, анализа и обеспечения пользователей океанологической информацией // Океанологические информационные системы, базы и банки данных и знаний. — Севастополь : МГИ НАН Украины, 1993. — С. 6—63.
7. Еремеев В.Н., Митропольский А.Ю., Суворов А.М. и др. Национальная система сбора океанологической информации // Вестн. НАН Украины. — 1994. — № 9. — С. 10.
8. ЕремеевВ.Н., Суворов А.М., Владимиров В.Л. и др. Каталогизация данных океанологических наблюдений на Украине. — Севастополь, 1995. — 78 с. — (Препринт / АН УССР, Морской гидрофизический ин-т).
9. Еремеев В.Н., Суворов А.М., Вязилов Е.Д. и др. Системы, основанные на океанологических знаниях и данных. — Севастополь, 1995. — 160 с. — (Препринт / АН УССР, Морской гидрофизический ин-т).
10. Leadbetter, A., Raymond, L., Chandler, C., Pikula, L., Pissierssens, P., Urban, E. (2013) Ocean Data Publication Cookbook. Paris: UNESCO, 41 pp. & annexes. (Manuals and Guides. Intergovernmental Oceanographic Commission, 64), (IOC/MG/64).
Стаття надшшла 01.12.2015
