Inf_tekhn_v_upravl_sredoy_obit

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

А. В. Матвеев, В. П. Котов, М. И. Мушкудиани

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

В УПРАВЛЕНИИ СРЕДОЙ ОБИТАНИЯ

Учебное пособие

Санкт-Петербург 2005

УДК 007.5 ББК 32.973.202

М33

Матвеев А. В., Котов В. П., Мушкудиани М. И.

М33 Применение информационных технологий в управлении средой обитания: Учеб. пособие / ГУАП. СПб., 2005. 96 с.: ил. ISBN 5-8088-0161-3

Учебное пособие подготовлено на основании требований Государственного образовательного стандарта по направлению 656600 "Защита окружающей среды". Может быть использовано при изучении дисциплины "Информационные технологии в управлении средой обитания". Предназначено для студентов вузов, обучающихся по специальностям "Инженерная защита окружающей среды" и "Безопасность жизнедеятельности".

Рецензенты:

кафедра прикладной экологии Российского государственного гидрометеорологического университета

(зав. каф. д-р геогр. наук, проф. В. А. Шелутко); д-р пед. наук, проф. Г. Л. Грозовский; д-р техн. наук, проф. И. Л. Ерош

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Учебное издание

Матвеев Алексей Васильевич Котов Вадим Петрович Мушкудиани Малхаз Иосифович

ПРИМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В УПРАВЛЕНИИ СРЕДОЙ ОБИТАНИЯ

Учебное пособие Редактор А. М. Картухина

Компьютерный набор и верстка Н. С. Степановой

Сдано в набор 21.06.05. Подписано в печать 08.11.05. Формат 60×84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 5,4. Усл. кр.-отт. 5,52. Уч.-изд. л. 5,75. Тираж 150 экз. Заказ №

Редакционно-издательский отдел Отдел электронных публикаций и библиографии библиотеки

Отдел оперативной полиграфии ГУАП

190000, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 67

ISBN5-8088-0161-3	© ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский
	государственный университет
	аэрокосмического приборостроения», 2005

2

	Список сокращений
АИС	– автоматизированные информационные системы
АРМ	– автоматизированные рабочие места
АСИЗВ	– автоматическая станция измерения загрязнения воздуха
АСКРО	– автоматизированная система контроля радиацион-
	ной обстановки
АСУ	– автоматизированная система управления
АСЭМ	– автоматизированные системы экономического
	мониторинга
БД	– база данных
БДЭО	– база данных об экологической обстановке
ВХВ	– вредные химические вещества
ГИС	– геоинформационные системы
ГСМ	– горюче-смазочные материалы
ЕАОС	– Европейское агентство по окружающей среде
ЕГАСКРО	– единая государственная автоматизированная система
	контроля радиационной обстановки
ЕГСЭМ	– единая государственная система экологического мо-
	ниторинга
ЖКХ	– жилищно-коммунальные хозяйства

ИИИ– источники ионизирующего излучения

ИТ	– информационные технологии
ЛПР	– группа лиц, принимающая решения

ММ– математические модели

ОПС	– окружающая природная среда
ОРОЗ	– определения рискованных отходов здравохранения
ОС	– окружающая среда
ПДВ	– предельно допустимые выбросы
ПК	– персональный компьютер
РВ	– радиоактивные вещества
СППР	– системы поддержки принятия решения

3

СПУД	– стратегический план управленческих действий
СУБД	– система управления базами данных
ТБО	– твердые бытовые отходы
ФЭПГ	– формирование экологической политики города
ЭМ	– экологический мониторинг
ЭС	– экспертные системы

ЭЭ– экологическая экспертиза

4

ВВЕДЕНИЕ

По данным ЦСУ бывшего СССР в 1986 г. численность аппарата государственного управления с учетом численности аппарата кредитования и государственного страхования составляла около 3,3 млн человек. Эта многочисленная армия специалистов практически не имела своей информационной технологии (ИТ), адекватной уровню решаемых задач. В то же время оптимальная информационная технология, обладающая высокой гибкостью, мобильностью и адаптивностью к внешним воздействиям, является непременным условием повышения эффективности управленческого труда.

Информационная технология – это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение (транспортировку) и отображение информации с целью снижения трудоемкости процессов использования технологического ресурса, а также повышения их надежности и оперативности.

Сегодня внедрение ИТ актуально, так как широкое распространение подлинного хозяйственного расчета требует на местах самостоятельности, ответственности, социологической инициативы при глубокой децентрализации управления [9].

Из всех видов технологий ИТ сферы управления предъявляют самые высокие требования к человеческому фактору, оказывая принципиальное влияние на квалификацию работника, содержание его труда, физическую и умственную нагрузку, профессиональные перспективы и уровень социальных отношений.

С появлением персональных компьютеров (ПК) на "гребне микропроцессорной революции" происходит принципиальная модернизация автоматических систем управления (АСУ) – от вычислительных центров и централизации управления к распределенному вычислительному потенциалу, повышению однородности технологии обработки информации и децентрализации управления. Такой подход нашел свое воплощение в системах поддержки принятия решения (СППР) и экспертных

5

системах (ЭС), которые характеризуют новый этап компьютеризации технологии организационного управления, по существу, этап персонализации АСУ. Системность – основной признак СППР и признание того, что самая совершенная ЭВМ не может заменить человека.

Оценка состояния и качества окружающей среды (ОС) в городе и промышленных зонах производится по множеству показателей, отражающих в той или иной степени ее пригодность для проживания человека и его трудовой деятельности. Обычно эти показатели формируются по средам: земля, вода, атмосфера. Повышение экологической напряженности в вышеназванных зонах требует более тщательных и массовых наблюдений за состоянием городской среды и социально-демогра- фическими факторами. Между тем сеть наблюдений по большинству характеристик городской среды была недостаточно развита и до начала 90-х гг. XX века. В настоящее время положение еще более ухудшилось. Так, например, в Санкт-Петербурге не осталось ни одного пункта наблюдений на реках города (кроме р. Невы). Вместо четырех пунктов, ведущих метеорологические наблюдения в городской черте, остался только один [5]. Чтобы частично компенсировать эти пробелы, необходимо более активно внедрять ИТ по контролю за параметрами ОС и эффективному управлению природопользованием. Очень часто оценка воздействия человека на ОС в городах и промышленных зонах при реализации сложных и крупномасштабных проектов требует привлечения большого числа специалистов-экологов, инженеров, экономистов, социологов и др., причем каждая из указанных групп, как правило, решает свои специфические задачи. На завершающем этапе, когда требуется обобщить все суждения, междисциплинарная разобщенность в значительной степени затрудняет принятие окончательного решения. В этих условиях организаторам производства, авторам проектов, принимающим решения по различным вопросам, связанным с эксплуатацией природных ресурсов, загрязнением среды обитания, приходят на помощь информационные системы (СППР, ЭС), которые могут сыграть большую роль в обеспечении экологической безопасности больших городов и промышленных зон.

Информацию, собранную непосредственно с помощью каких-либо средств, можно определить как первичную. Обычно ее характеристики полностью зависят от особенностей средств сбора или измерения, от принципов их организации и т. д.

6

Поступив в систему обработки, первичная информация тем или иным образом преобразуется. В общем виде задача обработки первичной информации сводится к выявлению в той или иной форме отношений между переменными с целью получения эмпирических зависимостей, которые представляют собой вторичную информацию.

Наконец, информация переходит в блок подготовки ее для конечного потребления. Информация оценивается с позиций статистических гипотез или риска и представляет собой продукт локальной информационной системы. Она может быть определена как третичная. В таком виде информация может быть использована для практических решений, т. е. для различных информационных систем.

Для хранения, обработки первичной и вторичной информации, для трактовки полученных после обработки результатов существует несколько типов информационных систем, которые находят широкое применение в управлении охраной ОС. Это различные базы данных (БД), математические модели (ММ), геоинформационные системы (ГИС), ЭС, представляющие собой системы искусственного интеллекта.

Геоинформационные системы можно рассматривать как информационную основу для изучения природных особенностей региона и как инструмент исследования динамики или прогноза явлений и процессов.

В качестве одного из наиболее перспективных путей использования ГИС предполагается их включение в получающие все более широкое распространение системы обеспечения принятия решений, что представляет собой следующий шаг к созданию ЭС – систем управления использованием природных ресурсов с элементами искусственного интеллекта. Особенность ЭС заключается в том, что они работают не только с массивами данных, но и со знаниями. ЭС состоит из набора правил, которые не выполняются последовательно, а срабатывают только тогда, когда выполняются соответствующие условия [3].

По нашему мнению, различные типы информационных систем в недалеком будущем прочно займут свое место при оценке антропогенного воздействия на среду обитания, обеспечивая экологическую безопасность человека.

7

1.ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ

1.1.Классификация, характер и причины загрязнения

среды обитания

В результате воздействия человека изменяется климат, рельеф поверхности, химический состав атмосферы, исчезают виды и естественные экосистемы и т. д. Наиболее важный для природы антропогенный фактор – у р б а н и з а ц и я.

Человек активно вмешивается в экологические круговороты, используя в своих целях вещество планеты с очень невысокой эффективностью, с образованием большого количества отходов. Чтобы обеспечить жизнь одного человека, ежегодно из Земли извлекается 20 т сырья, при этом количество полезного продукта составляет не более 2% используемых природных ресурсов. Загрязнение природной среды классифицируется по большому числу факторов, основные из них систематизированы авторами [1, рис. 1.1].

Естественные загрязнения возникают в результате природных, катастрофических процессов (например, мощное извержение вулкана, землетрясение, селевой поток и т. п.) вне всякого влияния человека на эти процессы, хотя антропогенная деятельность человека иногда способствует возникновению этих процессов.

Биотические (биогенные)1 загрязнения связаны с распространением определенных, как правило, нежелательных, с точки зрения людей, биогенных веществ (выделений, мертвых тел и т. п.) на территории и (или) акватории, где они ранее не наблюдались.

Микробиологические (микробные) загрязнения возникают из-за появления в среде необычно большого количества микроорганизмов, связанного с массовым их размножением в средах, измененных в ходе хо-

1 Биогенами, т. е. продуктами жизнедеятельности ряда микроскопических грибов (обычно называемых плесенями), являются микотоксины. Эти агенты могут оказывать серьезное неблагоприятное воздействие на здоровье человека и животных.

8

Агрегатное	состояние
Объект	воздействия

Механизм

возникновения

	Характер	влияния
	Продолжительность	действия
	Масштаб	действия
	Характер	возникновения

твердые

жидкие

газообразные

радиоактивные

электромагнитные

акустические

световые

тепловые

биологические

физические

электромагнитныехимические

механические

косвенные

прямые

постоянные

долговременные

кратковременные

глобальные

региональные

локальные

военные

сельскохозяйственные

промышленные

антропогенные

микробиологические

биотические

естественные

конструкции сооруженияи

литосфера

пространство космическое

почва

гидросфера

атмосфера

люди

фауна

флора

Рис. 1.1. Классификация факторов, загрязняющих среду

9

зяйственной деятельности человека (например, вследствие загрязнения сточными или канализационными водами распространяются такие опасные инфекционные болезни, как азиатская холера и брюшной тиф, дизентерия и вирусный гепатит.

Антропогенные загрязнения являются результатом хозяйственной деятельности человека. Интенсивность антропогенных загрязнений непосредственно связана с ростом численности населения земного шара и, в первую очередь, с развитием крупных промышленных центров.

Промышленные загрязнения вызываются отдельно взятым предприятием или их совокупностью, а также транспортом.

Сельскохозяйственные загрязнения обусловлены применением пестицидов, дефолиантов и других агентов, внесением удобрений в количествах, не усваиваемых культурными растениями, сбросом отходов животноводства и другими действиями, связанными с сельскохозяйственным производством.

Военные загрязнения возникают в результате работы предприятий военной промышленности, транспортировки военных материалов и оборудования, испытания образцов оружия, функционирования военных объектов и всего комплекса военных средств в случае ведения военных действий. Отрицательные воздействия испытаний ядерного оружия имеют место до сих пор, а массовое применение этого оружия может привести к апокалипсису – "ядерной зиме".

Локальные загрязнения охватывают небольшие территории, обычно вокруг предприятия, населенного пункта и т. п.

Региональные загрязнения выявляются в пределах значительных пространств.

Глобальные загрязнения обнаруживаются в любой точке планеты и далеко от их источника, охватывают большие пространства с угрозой для жизнедеятельности большого количества людей и организмов. По механизму воздействия загрязнения подразделяются на механические, физические (тепловые, световые, акустические, электромагнитные), химические, радиационные, биологические (биотические, микробиологические).

Загрязнение атмосферы – привнесение в воздух или образование в нем химическими веществами или организмами физических агентов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям, а также образование антропогенных физических полей.

10