CC BY
400
УДК 004.932.72'1
С.И. Биденко*, Н.А. Яковлева**
Применение геоинформационных технологий в деятельности органов внутренних дел
Рассматриваются ключевые понятия геоинформационных систем и технологий, используемых в работе органов внутренних дел, термины, модельные представления и принципы геоинформационной поддержки управления. В работе представлены основные этапы формирования управленческих решений поддержки управления территориальными объектами подразделений органов внутренних дел на основе геоинформационных технологий.
Ключевые слова: геоинформационные системы, геоинформационные технологии, геоинформация, геомоделирование, геообъект, выработка вариантов решения, планирование.
S.I. Bidenko*, N.A. Yakovleva*. The use of geoinformation technologies in activity of bodies of internal Affairs. The key concepts of geoinformation systems and technologies used in the work of the bodies of internal Affairs, the terms, the model of presentation and principles of the geoinformation support of management. In work the main stages of formation of administrative solutions of support of management by territorial objects of divisions of law-enforcement bodies on the basis of geoinformation technologies are presented.
Keywords: geographic information systems, geoinformation technologies, geoinformation, geomodelling, геообъект, working out variants of decisions, planning.
Главной целью деятельности органов внутренних дел (ОВД) является защита жизни, здоровья, прав и свобод граждан, собственности и интересов общества и государства от преступных и иных противоправных посягательств. Для ее эффективного достижения необходимо информационное обеспечение управленческих функций, связанных прежде всего с прогнозированием и планированием, регулированием и координацией, учетом и контролем деятельности подразделений ОВД [1].
Направления совершенствования работы ОВД определены в так называемой «Дорожной карте» реформы МВД России, которая включает такие принципы, как кадровый профессионализм, открытость для доверия, оптимизация, доступность правоохранительной помощи, адекватные ответы новым вызовам и угрозам [2].
Эти направления связаны с дальнейшим наращиванием средств автоматизации работы ОВД: формирование единых баз данных «Кадры», «Коррупция», «Криминал», «Антитеррор», автоматизированных систем правовой статистики, «Умный город (регион)», «Электронный городовой» и другие [3].
Широкое распространение в практической деятельности силовых структур находят информационные (акустические) технологии и методы, построенные на применении различных частотных диапазонов физических полей. Определенные работы в этом направлении проводились сотрудниками Санкт-Петербургского университета МВД России и Санкт-Петербургского военного института внутренних войск МВД России [4, 5, 6].
Большинство автоматизированных систем управления ОВД связаны с обработкой большого количества информации, имеющей географическую привязку к Земле (геоинформация) - это данные об оперативной обстановке в зоне ответственности территориальных органов полиции, о криминальной ситуации в регионе, территориальной инфраструктуре ОВД, кадровом потенциале регионов, террористических угрозах, размещении и маршрутах перемещения сопровождаемых и охраняемых грузов, организации и регулировании дорожного движения, охраняемых объектах, маршрутах и нахождении объектов патрульно-постовой службы и многое другое.
Следует отметить фактор геомасштаба организационной иерархии ОВД. Чем ближе к земле (ниже уровень иерархии ОВД), тем больше количество обрабатываемой геоинформации (ГИ), шире ее номенклатура, выше темп ее поступления (изменения).
Для обработки больших массивов геоинформации служат специальные средства -геоинформационные системы (ГИС) и технологии (ГИТ). ГИС - это система сбора, хранения, анализа и географической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними
* Биденко, Сергей Иванович, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры специальных информационных технологий Санкт-Петербургского университета МВД России. 198206, Санкт-Петербург, ул. Летчика Пилютова, д. 1. Тел. 8-(812)-744-13-13; [email protected].
** Яковлева, Наталья Александровна, кандидат психологических наук, начальник кафедры математики и информатики Санкт-Петербургского университета МВД России. 198206, Санкт-Петербург, ул. Летчика Пилютова, д. 1. Тел. 8-(812)-744-48-22; [email protected].
* Bidenko, Sergei Ivanovich, doctor of technical Sciences, Professor, Professor of the Department of special informational technologies Saint-Petersburg University of Ministry of internal Affairs of Russia. 198206, Saint-Petersburg, Pilot Pilutov str, 1. Tel. 8-(812)-744-13-13; [email protected].
**Yakovleva, Natalya Alexandrovna, the candidate of psychological Sciences, chief of chair of mathematics and informatics Saint-Petersburg University of the Ministry of Internal Affairs of Russia. 198206, Saint-Petersburg, Pilot Pilutov str, 1. Tel. 8-(812)-744-48-22; [email protected]. © Биденко С.И., Яковлева Н.А., 2013
информацией о необходимых объектах. Термин ГИС также используется в более узком смысле -ГИС как инструмент (программный продукт), позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например, контур объекта, его местонахождение, содержательную информацию об объекте.
Рис. 1. Структурная схема типовой геоинформационной системы
ГИТ - это набор средств для обработки и различного применения пространственных данных. В качестве средств, реализующих методы обработки геопространственных данных, выступают ГИС и разрабатываемые на их основе системы поддержки принятия решений для различных приложений. Базовая геоинформационная технология может быть представлена в виде инвариантной к различным предметным областям и приложениям совокупности средств преобразования первичной и вторичной картографической информации на этапах ее получения, обработки, представления, хранения, передачи и отображения.
Рис. 2. Структура базовой ГИТ
Этапами обработки и различного применения пространственных данных являются (см. рис. 2): 1 - получение (извлечение) первичных данных и знаний о географических объектах внешнего мира (данные дистанционного зондирования, карты, полевые данные и другие виды информации); 2 - первичная обработка данных о географических объектах (отбор данных, их группировка, первичная классификация, растеризация и/или векторизация); 3 - построение моделей представления данных (пространственных и атрибутивных); 4 - хранение данных; 5 - транспортирование полученных данных по компьютерным сетям и/или на физических носителях; 6 - вторичная обработка информации (геоинформационный анализ и картографическое моделирование); 7 - представление (отображение) результатов; 8 - использование результатов; 9 - верификация и коррекция результатов [7].
Рынок ГИС к настоящему времени насчитывает сотни различных проектов: автоматизированные картографические системы (АКС), базы пространственных данных (БПД), классификаторы, обработка данных дистанционного зондирования (ДДЗ), векторизаторы, растеризаторы, земельные кадастры, охранные мониторинги местности, системы геомаркетинга, системы автоматической радиолокационной прокладки, электронные карты, региональные системы управления движением судов, маршрутизиторы и аллокаторы, территориальные АСУ и т.п.
Для эффективного использования геоинформационных средств (ГИСр) в ОВД требуется разработка специальных ГИТ или адаптация существующих ГИС, учитывающих специфику предметной области и решаемых полицией задач.
С точки зрения геоинформационной поддержки управления (ГИУ) ОВД подлежат детальной проработке: концепция геомоделирования и геоинформационный метод применения ГИ в ОВД.
Концепция включает основные термины, модельные представления и принципы ГИУ.
Система определений включает базовые и производные понятия (см. табл. 1, рис. 3). К числу базовых относятся: «объект на поверхности Земли», «пространство», «отношения на множестве объектов», «операции над объектами».
Геопространственные понятия и категории
Таблица 1
Базовые понятая Производные понятия
Местность, поверхность Земли (ПЗ) Геопространство (пространство территориальной активности -ПТА)
Геообъект - ГО (функциональный геообъект)
Объект на П 5 Собственное пространство геообъекта (СПГО)
Георегнон (георегион функциональных действий)
Отношення пространственной упорядоченности (ОПТ.) Геосистема (функциональная геосистема, территориальная система активности)
Пространственный процесс
Отношення содержательной упорядоченности (ОСУ) Модели геоструктур
Геоинформационные методы создания и использования ГП
Операции над объектами (геообъектами) Многомерное пространство признаков ГО (МПП)
Объект на поверхности Земли - это любой реальный или идеальный предмет, которому могут быть приписаны координаты относительно поверхности Земли.
Пространство - это логически мыслимая форма (структура), служащая средой, в которой существуют другие формы и конструкции.
Отношение - это форма связи между объектами, с помощью которых осуществляется структурирование и упорядочение пространства.
Операция - действие над объектом, в результате которого он изменяет свое положение в пространстве.
Отношения- - содержательной упорядоченности
™ пространственной упорядоченности
Рис. 3. Структура основных геопространственных понятий и категорий: МПП - многомерное пространство признаков; СПГО - собственное пространство геоообъекта
К числу основных производных понятий относятся: «геообъект», «геопространство», «георегион», «геосистема», «система территориальной активности», «геоинформационная поддержка управления» и другие.
Геопространство (ГП) - это конкретное пространство предметов и явлений реального мира, представляющее физическое или евклидово пространство, содержащее в т.ч. и поверхность Земли, характеризующее собственное пространство предметов и явлений, и многомерное пространство признаков (характеристик) предметов и явлений реальной действительности, т.е. это объединение физического пространства и пространства признаков.
Многомерное пространство признаков - множество содержательных признаков и параметров объектов, характеризующих их сущностные свойства (атрибуты или описание объектов - наименование, класс, вид, свойства, функции и другие количественные и качественные параметры и взаимосвязи).
Собственное пространство геообъекта (СПГО) - пространственные параметры ГО, характеризующие его положение в геопространстве (относительно земной поверхности) и (пространственную) конфигурацию (форму, протяженность).
Геообъект (ГО) - это точка или область геопространства, имеющая определенное положение и протяженность относительно ЗП, обладающая собственным содержательным пространством атрибутов (см. рис. 4). Для характеристики геообъекта вводятся понятия его собственного пространства и содержания, т.е. основными параметрами ГО являются его собственное физическое пространство (положение, конфигурация, форма) и совокупность (пространство) его атрибутов (признаков) [8].
Рис. 4. Структура геообъекта
Представление —
С помощью отношений пространственной и содержательной упорядоченности геообъекты агрегируются или связываются в территориальные структуры (геоструктуры) георегионов и геосистем.
Георегион (ГР) - это территориальная (пространственная) структура однородных ГО, связанных отношением пространственной упорядоченности (плотность, распределение, ориентация, связность и др.)
Геосистема (ГС) - это территориальная (пространственная) структура разнородных ГО или ГР, связанных отношением содержательной упорядоченности (иерархические, организационные, функциональные, и др.).
Отношения содержательной упорядоченности (ОСУ) - форма содержательной связи между объектами, с помощью которых осуществляется структурирование и упорядочение многомерного подпространства признаков ГП. ОСУ включают следующие группы отношений: таксономические (класс, род, вид, тип); генетические (порождения, следования, предшествования, независимости, и др.); организационные (руководства, подчинения, взаимодействия, обеспечения, и т.д.); функциональные (перемещения, сближения, удаления, воздействия, слежения, преодоления, и т.п.). ОСУ называют «вертикальными» отношениями ГП (см. Рис. 5).
Отношения пространственной упорядоченности (ОПУ) - форма пространственной связи между объектами, с помощью которых осуществляется структурирование и упорядочение физического подпространства ГП. Это различные отношения местоположения, удаленности (расстояние), граничности, включения, взаимного расположения (находится слева, справа, над, под и т.д.) и др. ОПУ называют «горизонтальными» отношениями ГП.
Рис. 5. Область определения ОПУ и ОСУ в геопространстве
Обстановка - привязанная к определенному региону (ГП) геосистема природных и антропогенных (социальных) факторов, их расположение, состояние и взаимосвязи, оказывающая влиян ие на функционирование субъектов территориальной активности [4].
Рис. 6. Система моделей представления геоинформации в АСУ
Концепция геопространственных представлений является модельной базой разработки специальных геоинформационных методов (ГМ) обработки и анализа ГИ (рис. 6) [9].
ГМ служит для организации сквозной интегральной обработки ГИ в системах управления и полнофункционального пространственного анализа ГИ (см. рис. 7).
Суть метода состоит в автоматизации ручных технологий, создания и использования картографической (геопространственной) информации, переходе от ручного составления карт специалистом-картографом к геоинформационной технологии создания и использования ГИ пользователями-неспециалистами в области картографии.
Геоинформационный метод создания (отображения) включает разрабатываемые геоинформатикой и геоинформационным картографированием приемы и способы: ввода ГИ (сканирование, цифрование, обработка данных дистанционного зондирования (ДДЗ), передача ГИ по вычислительным сетям); преобразования ГИ (форматов, протоколов, математической основы, системы кодирования); согласования ГИ (по району, по месту, по точности, по дискретности); совместной обработки разнородной ГИ (априорной и оперативной, графической и описательной); визуализации ГИ.
Геоинформационный метод отображения включает способы обработки ГИ, которые устраняют недостатки картографического метода и обеспечивают:
- оперативность создания, отображения и выполнения разнообразных преобразований и согласований ГИ, обусловливаемую автоматизацией сбора, обработки, актуализации, обмена и отображения ГИ, совместной обработкой оперативной (информация от системы наблюдения, ДДЗ) и априорной ГИ (карта);
- объективность отображения геоситуации, обусловливаемую устранением фактора картографа-составителя, участием пользователя в формировании ГИ, доступом к первичным данным полевых наблюдений, совместной обработкой разнородной ГИ;
- доступность пользователю всей информации, хранящейся в базах геопространственных данных;
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫИ МЕТОД
X
ГМ создания (отображения)
I
ГМ использования
Геопнформацпонные СРЕДСТВА
Аппаратные
Вычислительный комплекс Средства ввода (цифрования) Средства машинной графики (вывода) Средства ДЗ Средства телекоммуникации
Информацнонно-программные
Инструментальные Пространственного
Выборки ГИ моделирования и
Справочные анализа ГИ
системы Обработки данных
Векторизаторы ДЗ
СУБД Визуализации ГИ
Ввод, цнфрование ГИ Согласование разнородной ГИ
Актуализация, верификация Выбор мат. основы Обработка данных ДЗ Совместная обработка ГИ: апрнорной и оперативной, графической и описательной Выбор структур, моделей,
форматов геоданных Соответствия графической и описательной форм ГИ Визуализация ГИ (картографическая и некартографпческая) Реализация адаптивной информационной модели Созланпе геомолелей
Приемы анализа ГИ н ГИз
Визуальный анализ и описания Графические приемы Графоаналитические приемы Математико-геоинформационные
Способы работы с ГИ и ГИз
Однородная ГИ Разнородная ГИ
Анализ ГИз без преобразования Преобразование ГИз Разложение ГИз на составляющие Совместный анализ ГИз и ОИ Совместный анализ ГИ (АИ) и ДДЗ (ОпИ|) Использование ЦМР Совместный анализ разновременных ГИз -моделирование динамики объектов Сопряженный анализ ГИ разной тематики и локализации -определение взаимосвязей Использование ЦММ
Рис. 7. Структура геоинформационного метода отображения и использования ГИ.
ГИз - геоизображение, ДДЗ - данные дистанционного зондирования; ОпИ- оперативная информация; АИ- априорная информация; ОИ- описательная информация, ЦМР - цифровая модель рельефа, ЦММ- цифровая модель местности
- повышение эргономических свойств геоизображений за счет адаптации информационной модели, анимационных свойств, мультимедийности, взаимосвязи картографической и описательной форм ГИ.
Геоинформационный метод использования (исследования) (ГМИ) представляет систему приемов и способов преобразования и пространственного анализа ГИ. Включает приемы и способы: определения, описания, графические и графоаналитические приемы, морфо- и картометрии, математико-геоинформационного моделирования, преобразования ГИ, геоструктурного и геопространственного анализа, анализа разновременной и разнолокализованной ГИ (серий ГИ и геоизображений) и др.
ГМИ включает следующие основные приемы и способы:
- описания, наблюдения и определения, как первичную базу получения фактографического материала по территории и простейшего пространственного анализа. Определениями также являются запросы к базе геоданных для получения пространственной и содержательной информации о геообъектах;
- графические и графоаналитические приемы, связанные с прямыми измерениями по карте и последующими расчетами, обеспечивающими пространственное моделирование как наблюдаемых на геоизображениях, так и идеальных характеристик (поля плотностей, градиентов, средних показателей, корреляционных зависимостей и т.д.);
- приемы математико-геоинформационного моделирования, направленные на совместное применение математических и геоинформационных моделей для получения новой идеальной пространственной информации, которой нет на исходных картах (в первичной ГИ);
- способы преобразования ГИ, обеспечивающие трансформации ГИ в вид, пригодный для выполнения пространственного анализа и решения задач территориальных приложений;
- способы работы с сериями разновременной и разнолокализованной ГИ, позволяющие устанавливать связи геообъектов разной тематики или территории, а также определять параметры системной динамики объектов и процессов на ПЗ;
- способы работы с геоструктурами, включающие определение на основе отношений пространственного и содержательного упорядочения геопространства базовых территориальных образований - геообъектов, георегионов и геосистем, а также пространственный и тематический анализ этих структур.
ГМИ представляет обширный функциональный набор приемов, методов и операций по обработке, преобразованию и анализу ГИ в АСУ для выявления системных и индивидуальных параметров территориальных объектов и систем. ГМИ обеспечивает новый качественный уровень пространственного анализа ГИ:
1) полноценный объективный оперативный пространственный анализ ГИ, включающий всю необходимую номенклатуру приемов преобразования и манипулирования ГИ;
2) направленность на территориальный анализ, а не просто просмотр или показ геоситуации;
3) преодоление методологических ограничений картографического метода: субъективизм картографа-составителя; регистрационно-описательный характер сообщения; статичность содержания, математической основы и картографических моделей; устаревание информации на карте; сложность взаимодействия графики и описания; низкая оперативность преобразования картографической информации и др.;
4) раскрытие содержательной сущности территориальных объектов за счет взаимодействия картографической и описательной информации;
5) наглядное представление окончательных и промежуточных результатов преобразования и анализа ГИ;
6) наглядное территориальное представление содержания геообъектов за счет пространственных преобразований ГИ (анаморфирование, абстрагирование);
7) совместную обработку разнородной первичной (полевой), априорной (оперативной) и апостериорной ГИ, описательное раскрытие содержания ГО, поддержание ГИ на уровне современности;
8) участие пользователя во всех этапах создания, преобразования и анализа ГИ;
9) многосредность (мультимедийность) визуализации ГИ, позволяющую сочетать иконические, текстовые, анимационные и др. отображения;
10) проблемную ориентацию геомоделирования, нацеленность на синтез ГИ и получение покрытий-оценок.
Несмотря на очевидные достоинства, следует учитывать следующие ограничения геоинформационного метода.
1. Ориентация ГМ на алгоритмическое функционирование компьютера, что обусловливает необходимость строгого, корректного, подробного описания операций преобразования ГИ для последующего исполнения машиной. Что машине предписано, то она строго формально и выполнит.
2. Насколько компьютер помогает оперативно выполнять корректные преобразования ГИ, настолько и усиливает масштабы возможных ошибок и искажений, возникающих по причинам: некорректности постановки задачи и описаний алгоритмов преобразования ГИ; несогласованности ГИ по масштабу, проекции, дискретности, регулярности, системам координат, шкалам измерений, нарезке, времени создания и т.д.; ошибок на стыках карт; некорректности при запросе к пространственным базам данных; неправильной содержательной интерпретации геоданных; использования неадекватных форматов и моделей; приумножение ошибок картографических моделей при цифровании карт; внесения ошибок и уничтожения ГИ при многопользовательском режиме и др.
3. Значительный объем категорий, видов, форматов и моделей ГИ затрудняют выбор и реализацию адекватной системы кодирования.
4. Развитые возможности наложений (оверлеев) могут легко привести к большому числу ошибок при сравнении содержательно не связанных по контексту исследования покрытий и ошибочным конечным результатам и выводам.
5. ГМИ, базирующийся на общих геоинформационных средствах (ГИС, ДДЗ, ЭК, базы картографических данных), ориентирован на широкий круг различных пользователей и поэтому не является функционально полным набором пространственно-аналитических средств для конкретных тематических приложений.
ГМ является методологической основой разработки методов поддержки управления территориальными объектами и системами [5].
Управление территориальными объектами заключается в целенаправленном воздействии со стороны руководителя (ЛПР) и органа управления на подчиненный объект с целью достижения поставленных задач, имеющих наряду с содержательным и территориальное выражение.
Под территориальным объектом (ТО) понимается организационно-технический объект (структурное подразделение ОВД, судно, летательный аппарат, наземное транспортное средство и т.д.), функционирующий на определенном участке территории Земли или в пространстве относительно земной поверхности.
Из теории и практики управления различными по составу, структуре, назначению и функционированию пространственными и непространственными объектами и системами следует:
1. На процессы управления территориальным объектом распространяются общие закономерности управления социальными, природными и организационно-техническими объектами.
2. Процессы управления ТО имеют свои особенности и ограничения, связанные со спецификой пространства (территории) и функционирования ТО в пространстве при решении собственных специальных задач.
Относительно ОВД такими особенностями являются: территориальное расположение, размещение и перемещение подвижных объектов (посты, патрули), зона ответственности, районы и рубежи взаимодействия и разграничения полномочий с другими силовыми и административными структурами, границы досягаемости оружия и технических средств, боевые порядки подразделений при решении специальных задач, районы размещения и концентрации криминальных и террористических угроз, территориальное распределение плотности населения, природные факторы региона, система и порядок управления и т.д.
Процесс управления территориальными объектами состоит в циклическом выполнении ЛПР и органами управления следующего обобщенного комплекса мероприятий:
1) получение командной информации (КИ) от вышестоящего органа управления (^ - 1)-го уровня, где i - уровень управления ТО);
2) получение информации состояния (ИС) (данные обстановки) от подчиненных и подсистем наблюдения и связи;
3) переработка КИ ^ - 1)-го уровня и ИС >го уровня в решение (генерирование КИ >го уровня);
4) доведение КИ ьго уровня до объекта управления ^+1)-го уровня (подсистемы (подразделения) ТО) и контроль ее исполнения.
Обобщенная методика работы ЛПР и органа управления включает следующие этапы управления объектом: 1. Уяснение задачи. 2. Оценка обстановки. 3. Выработка решения (вариантов действий). 4. Планирование. 5. Организация выполнения плана. На рис. 8 приведено содержание основных этапов управления территориальным объектом.
ГИТ управления
ГИТ оценки обстановки ГИТ выработки вариантов решения ГИТ реализации решения
1 1
Геоинформационная технология представления и использования пространственной информации (общие ГМ)
Ко мандир (оператор)
Формирование ГИ
Определен иекритериев и ограничивающих условий
Визуальный контроль Анализ ГИ и ГИз
Выбор направления поиска решения
Принятие решения
Электронная карта
ЭВМ
Выборка ГИ Преобразование ГИ Реализация алгоритмов Визуализация ГИ Картометрия
Интеграция и согласование ГИ
Рис. 8. Структура и состав геоинформационых методов поддержки управления
На этапе уяснения задачи устанавливаются: цель действий ТО; решаемые задачи; временные ограничения; порядок взаимодействия (связи) с вышестоящей инстанцией; задачи внешних систем и объектов обеспечения и порядок взаимодействия с ними.
Все указанные параметры наряду с описательным содержанием должны иметь территориальное выражение - области, зоны или рубежи, условные пространственные обозначения (знаки), временные отметки на карте или плане. Поставленная задача является основным детерминантом следующего этапа управления - оценки обстановки [6].
Оценка обстановки включает изучение и анализ социальных и природных факторов геосреды, влияющих на решение поставленной задачи и достижение цели, а также определение принципиальной возможности ТО решать поставленные задачи (рис. 9).
а.
Ограничения
Обстановка
Задачи
ТО, «Свои силы»
Противник
РД, среда
Оценивание составляющих обстановки в соответствии с задачами и ограничениями по управлению ТО
Оценка обстановки
Количе с те енные, качественные и пространственные оценки составляющих факторов обстановки.
Факторы (внешние и внутренние), содействующие и препятствующие решению поставленных задач
ЕЗьизоды 10
Да-может
решать
поставленные
задачи
Нет -нее состоянии
Область (район) ПФА, где ТО может решать задачи
Рис. 9. Структура геоинформационной оценка обстановки
Классическая схема выполнения оценки территориальной обстановки включает анализ триады:
а) ТО и силы боевого обеспечения;
б) противник (социальные факторы противодействия);
в) среда (район функционирования).
При выполнении частных оценок определяется, какие факторы или составляющие обстановки способствуют или препятствуют решению поставленных задач, а также географическое положение областей, в которых ТО может решать поставленные задачи. Из частных оценок вытекает общая -может ли ТО решать поставленные задачи и какова при этом область пространственной локализации и активности ТО.
Оценка обстановки включает циклическое выполнение большого количества процедур обработки информации о геоситуации. Это сбор, анализ и отображение данных:
- о ТО, своих силах и силах боевого обеспечения - задачи, районы действий, взаимодействие
и т.п.;
- о противнике (факторах противодействия) - местоположение, функционирование, инфраструктура и т.д.;
- о районе функционирования - многочисленные и разнообразные данные о военно-географических условиях (ВГУ) и физико-географических условиях (ФГУ) района.
Так как сам ТО, противник функционируют в определенных районах геосреды, действуют и перемещаются в некотором географическом пространстве (земная поверхность, морская акватория, воздушное пространство), то информация об обстановке имеет координатную привязку к ПЗ, поэтому по определению является геоинформацией или пространственной (территориальной) информацией. Следовательно, при рассмотрении содержания управления территориальным объектом необходимо учитывать и анализировать пространственные аспекты территориальной активности. Важной особенностью отображения пространственного характера оценки обстановки является необходимость представления объектов и результатов пространственного анализа геоситуации в картографической или другой пространственной форме - в виде территориальных зон, областей, ареалов, зон и рубежей относительно ПЗ.
При выполнении оценки обстановки необходимо учитывать следующие моменты:
1) критические (опасные) факторы и параметры обстановки требуют своего территориального выделения на карте относительно «нейтральных» факторов;
2) важным аспектом оценки обстановки является определение влияния ТО (микроуровень управления) на общую геоситуацию;
3) при выполнении оценки обстановки требуется максимум априорной и оперативной информации о внешней геоситуации.
Разница между поставленной задачей и оценкой обстановки является первым приближением замысла на предстоящие действия ТО по достижению установленной цели.
Решение вырабатывается на основе поставленной задачи, выводов из оценки обстановки и рекомендованных способов и приемов действий в типовых ситуациях, содержащихся в руководящих документах и регламентах (рис. 10).
Исходя из оценки обстановки, определяется подходящая типовая функциональная ситуация (эпизод), которая наиболее близка или соответствует реальной геообстановке. Выбранный типовой рекомендованный способ действий корректируется или дорабатывается с учетом конкретной функциональной геоситуации и временных параметров решаемой задачи.
Рис. 10. ГИТ выработки вариантов решения
При определении прототипа решения допускается абстрагирование от конкретной геоситуации и осуществляется поиск вариантов действий ТО в топологическом (географически абстрактном, не конкретном) пространстве рекомендаций.
Решение - это то, что надо делать ТО в целом для выполнения поставленной задачи. Решение - это содержательная, пространственно-временная последовательность действий ТО как функциональной точки геопространства при решении поставленной задачи.
Для выполнения принятого решения, которое описывает действия ТО в целом как единой точки геопространства (макроуровень управления), осуществляется детализация решения до микроуровня управления ТО (подсистемы ТО), т.е. планирование. План - это то, как надо функционировать ТО, его структурным подразделениям. План - это содержательная, пространственно-временная последовательность действий подсистем ТО, направленных на реализацию принятого решения.
Реализация решения (плана) предусматривает управление ТО на двух уровнях представления и детализации:
1) на макроуровне - управление ТО в целом как функциональной точкой геопространства;
2) на микроуровне - управление подсистемами и структурными подразделениями ТО.
Организация выполнения решения (плана) состоит в циклическом доведении до исполнителей
КИ, контроле ее исполнения (обработка ИС) и целенаправленном последовательном воздействии на объекты управления (подразделение ОВД, судно, летательный аппарат, наземное транспортное средство и т.д.) при возникновении рассогласования КИ и ИС. При устранении рассогласования КИ и ИС возникают циклические переходы на этапы оценки обстановки и выработки рекомендаций (решения) (см. рис. 11).
Рис. 11. ГИТ реализации решения
Предметная область АСУ территориальными объектами и системами включает данные об обстановке, командную информацию и другие группы данных. Они составляют фактографическую основу геоинформационных технологий отображения и оценки обстановки, выработки рекомендаций и реализации решения.
Обобщенная ГИТ поддержки управления территориальными объектами и системами включает следующие этапы.
Этап 1. Постановка в пространственной (картографической) форме задачи соответствующим ОВД с учетом ограничений ее территориального выражения.
Этап 2. Обобщенная формализация задачи. Она заключается в построении и идентификации моделей геообъектов и среды, в которой эти объекты функционируют.
Этап 3. Декомпозиция задачи - разбиение исходной общей задачи на подзадачи с учетом выявленных параметров ГО, ГС и природно-социальной среды.
Этап 4. Пространственная декомпозиция задачи с помощью ГИТ преобразования и анализа ГИ, т.е. распределение параметров по пространственной системе и выявление связей между пространственными переменными и содержательными данными. Этот этап составляет существенную специфику геоинформационной поддержки управления. Этапы 3 и 4 осуществляются независимо и параллельно. По завершении этапов 3 и 4 осуществляется объединение их результатов на этапе 5.
Этап 5. Геоинформационное сегментирование. Оценка территории с точки зрения влияния на решение поставленных задач. Деление территории на районы и зоны целесообразной содержательной деятельности.
Этап 6. Выбор информационной системы поддержки управления. В большинстве задач территориального управления такой системой является геоинформационная. Однако в общем случае при решении несложных задач, не связанных с анализом больших территориальных объектов, можно использовать не только ГИС, но и экспертные системы, базы данных, системы деловой графики. При этом выбор затрагивает не только функциональную сторону, но и программную.
Этап 7. Сбор априорной информации об обстановке (геоинформационные исследования). Он разбивается на несколько процессов.
Этап 8. Сбор исходных пространственных данных или сбор информации об обстановке. Процесс обязателен и специфичен именно для территориального управления. Он обеспечивает не только сбор пространственных данных об объектах управления и геосреды, но и выбор картографической основы (базовой карты, ее проекции, масштаба), которая будет служить для визуализации и анализа статистической и экономической информации. Например, если выбрать в качестве основного крупный масштаб, который характеризуется обилием информации и мелких деталей, возрастает информационная нагрузка на лицо, принимающее решение (ЛПР). Это снижает оперативность принятия решений и приводит к большему числу ошибок. При выборе слишком мелкого масштаба необходимая информация может отсутствовать на карте.
Этап 9. Сбор дополнительной информации к пространственным данным.
Этап 10. Сбор оперативной информации, доопределение своих объектов и «разведка противника» (противодействующих систем). Она осуществляется для получения информации, необходимой при построении и идентификации моделей среды, своих «сил» (объектов) и недружественного (конкурирующего) социума, и последующего принятия решений.
Этап 11. Сбор, если это возможно, прямых или первичных данных о своих объектах, объектах «противника» и среде (ДДЗ, полевые исследования, оперативная информация от системы наблюдения).
Этап 12. Сбор косвенных или вторичных данных для получения на их основе необходимой информации. Выполняется при отсутствии прямых данных о «противнике» или окружающей среде.
Этап 13. Обобщение данных. Результаты информационной разведки анализируются, обобщаются, проверяются на непротиворечивость, актуальность и достоверность. Последнее является обязательной процедурой, т.к. в ходе информационной разведки можно получить дезинформацию, которая, как известно, является одним из способов защиты истинной информации.
Этап 14. Интеграция данных. После сбора пространственных данных и всех сопутствующих (последние в геоинформатике называют атрибутивными) необходимо интегрировать все собранные данные в единую систему, в единую информационную основу. Это дает возможность их комплексного анализа и сопоставления разных видов информации по единым критериям.
Этап 15. Анализ данных с применением разнообразных методов и систем. Исследование геоситуации и выделение факторов: способствующих и препятствующих решению задачи; независимых факторов, на которые невозможно воздействовать в рамках системы управления; изменяемых факторов, которые можно изменить, применяя управляющие решения. Следует отметить, что в настоящее время ГИС как системы комплексного анализа развиты весьма слабо, поэтому при анализе можно подключать непосредственно к ГИС или использовать внешние системы анализа данных или системы поддержки принятия решений.
Этап 16. Формирование наборов пространственных альтернатив для поддержки принятия решений. Геоинформационная СППР должна содержать базу данных, включающую в себя набор типовых методов принятия решений для так называемых регламентных (известных) ситуаций.
Этап 17. Визуализация сформированных альтернатив для их представления и последующего анализа. Оперативность поддержки принятия решений и принятия решений повышается благодаря визуальному представлению и интерпретации аналитической и статистической информации.
Этап 18. Принятие решения. Выбор пространственно-содержательной альтернативы.
Этап 19. Разработка пространственно-содержательного плана реализации решения.
Этап 20. Контроль исполнения плана. Визуализация плана на ЭК. Сравнение пространственной командной информации и территориальной информации состояния [9, 10].
Применительно к функционированию ОВД адаптация обобщенных ГИТ поддержки управления требует:
а) доработки концептуальных представлений геопространства ОВД - доопределения объектов пространства ОВД (органы управления, подчиненные подразделения, элементы обстановки, силы и средства ОВД, технические средства, объекты связи) и отношений (пространственных и содержательных) и операций над ними (расположение, взаимодействие, подчинение, соседство, примыкание, перемещение);
б) формирования категорий управления применительно к деятельности ОВД:
- геопространство (ГП) ОВД - это конкретное пространство предметов и явлений правоохранительных органов, их связей и отношений, представляющее физическое (или евклидово) пространство (содержащее в т.ч. и поверхность Земли), отображающее (характеризующее) собственное пространство предметов и явлений, и многомерное пространство признаков предметов и явлений (содержательных характеристик, атрибутов ОВД);
- территориально-содержательная задача - поставленная вышестоящей инстанцией и имеющая территориальное выражение (интерпретацию) целевая установка (рубеж, район, объект воздействия и т.д.), которую необходимо реализовать управляемому функциональному органу ОВД;
- пространственная обстановка - привязанная к определенному региону геосистема природных и антропогенных (социальных) факторов, их расположение, состояние и взаимосвязи, оказывающая влияние на функционирование субъектов территориальной активности;
в) разработки этапов ГИТ поддержки управления ОВД:
- оценка обстановки - определение и территориальное представление соответствия (соотношения) остановки (информации состояния - ИС) поставленной задаче (командная информация
- КИ), а также факторов, способствующих или препятствующих решению поставленной задачи (преодолению несоответствия КИ и ИС);
- выработка вариантов решения - выраженный в территориальной форме обобщенный способ решения геообъектом поставленной задачи в конкретной геообстановке. Решение - это то, что нужно сделать функциональному геообъекту;
- планирование - отображение решения в пространственно-временную последовательность действий (операций) на макроуровне представления (управления). План - детализированная совокупность имеющих территориальное представление мероприятий и действий ГО в целом (макроуровень представления), приводящих к выполнению принятого решения. План - это как ГО, как единая точка пространства выполняет решение. План - это информация состояния для ГО по отношению к вышестоящей инстанции;
- реализация решения (плана, геокибернетической технологии) - циклическое выполнение процедур доведения команд до исполнителей, соотнесения ГИ прямой и обратной связи и устранения рассогласования командной информации и пространственной информации состояния объектов ОВД.
Таким образом, рассмотрены ключевые понятия геоинформационных систем и технологий, используемых в работе органов внутренних дел. Рассмотрена суть геоинформационного метода, его очевидные достоинства и ограничения.
Список литературы
1. Федеральный закон «О полиции» от 7 февраля 2011 г. № З-ФЗ // Российская газета. - 2011.
- 8 февраля.
2. «Дорожная карта» дальнейшего реформирования органов внутренних дел Российской Федерации // Российская газета. - 2013. - 4 февраля.
3. Положение о Министерстве внутренних дел Российской Федерации (утв. Указом Президента Российской Федерации от 1 марта 2011 г. № 248).
4. Примакин, А. И., Кузнецов, И. В. Использование акустических технологий для поиска и обнаружения металлических объектов в укрывающих средах // Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России. - 2006. - № 4. - С. 459-467.
5. Примакин, А. И., Кузнецов, И. В. Сравнительный анализ существующих методов обнаружения взрывоопасных предметов при проведении контртеррористических операций // Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России. - 2009. - № 4. - С. 99-103.
6. Примакин, А. И., Кузнецов, И. В. Акустическая поисковая система войсковой и инженерной разведки для обнаружения и идентификации взрывоопасных объектов // Вестник Санкт-Петербургского университета МВД России. - 2010. - № 4. - С. 107-114.
7. Биденко, С. И., Самотонин, Д. Н., Яшин, А. И. Геоинформационные модели и методы поддержки управления. - СПб.: Изд-во ФВУ ПВО, 2003. - 224 с.
8. Биденко, С. И., Лямов, Г.В., Яшин, А. И. Геоинформационные технологии : учебное пособие.
- Петродворец: Изд-во ВМИРЭ, 2004. - 276 с.
9. Биденко, С. И., Яковлева, Н. А. Методика обработки геоинформации на ЭВМ // Межвузовский сборник научных трудов. - Вып. 14. - СПб: Изд-во ГМА, 2008. - С. 101-106.
10. Яковлева, Н. А. Моделирование геоситуации в территориальной системе управления // Труды научно-технической конференции ГМА им. адм. С.О. Макарова. - СПб: Изд-во ГМА, 2009.
- С. 213-215.
