Государственная информационная система в сфере охраны окружающей среды и природопользования
Ю. А. Шундрина, Комитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности
Федеральным законом «Об охране окружающей среды» к полномочиям субъектов Российской Федерации отнесена экологическая паспортизация территории. В Санкт-Петербурге данная государственная функция реализована путем создания и ведения государственной информационной системы в сфере охраны окружающей среды и природопользования «Экологический паспорт территории Санкт-Петербурга».
В первую очередь система предназначена для автоматизации шести полномочий Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности, хранения и предоставления исполнительным органам государственной власти Санкт-Петербурга, органам местного самоуправления в Санкт-Петербурге, организациям и гражданам информации об охране окружающей среды и природопользовании. Другими областями применения системы являются:
— оценка и прогноз изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов;
— анализ воздействия на окружающую среду хозяйственной и иной деятельности;
— информационное обеспечение государственного экологического надзора, осуществляемого исполнительными органами государственной власти Санкт-Петербурга, регионального государственного надзора за использованием и охраной водных объектов;
— информационное обеспечение государственной экологической экспертизы объектов регионального уровня;
— учет объектов и источников негативного воздействия на окружающую среду;
— информирование населения о состоянии окружающей среды на территории Санкт-Петербурга.
С целью минимизации трудоемкости и стоимости работ по поддержанию в актуальном состоянии системы за счет использования пространственных данных и баз данных, формируемых в исполнительных органах государственной власти Санкт-Петербурга и в подведомственных им предприятиях и учреждениях, ведется информационный обмен, посредством которого осуществляется пополнение базы данных системы.
Осуществляется возможность использования данных геоинформационных слоев для размещения на Экологическом портале www.infoeco.ru и на официальном сайте Администрации Санкт-Петербурга www.gov.spb.ru в составе картографических сервисов, предоставляющих информацию о состоянии окружающей среды в Санкт-Петербурге.
История создания государственной информационной системы «Экологический паспорт территории Санкт-Петербурга»
Начальный этап работ относится к концу 2003 года, когда по заказу комитета была разработана концепция. В 2004 году была создана информационно-логическая структура системы, создана цифровая топографическая основа города, ориентированная на задачи системы (эколого-градостроительная основа), создан ряд информационных блоков, преимущественно содержащих постоянную информацию. В 2005 году начались работы по созданию блока метаинформации.
В 2006 году по мере увеличения объема данных, количества обновляемой информации, роста количества специальных функций и пользователей системы было принято решение о переводе картографической информации в формат корпоративных баз геоданных в формате ESRI ArcSDE и переводе основных пользовательских приложений в формат веб-приложений на основе технологий ESRI ArcIMS.
В 2010 году система включала в себя уже 59 информационных сервисов, большая часть которых работала в формате веб-приложений. Однако с увеличением количества обращений к картографическим сервисам скорость обработки запросов с использованием технологии ArcIMS перестала удовлетворять пользователей. В связи с этим было принято решение о переводе ряда наиболее важных сервисов под управление более современной технологией ArcGis Server. Использование ArcGIS Server позволило существенно увеличить скорость обработки пользовательских запросов к пилотным сервисам и добавило возможность управлять распределенной, многопользовательской базой геоданных, а также рядом важных, основанных на версиях, рабочих процессов системы. С увеличением количества сервисов до 61 в 2011 году было закуплено два сервера для функционирования системы.
В 2012 году в целях обеспечения сохранности информационных ресурсов была внедрена система автоматического копирования данных. Система обеспечивает резервное копирование обновляемых информационных ресурсов в сетевое хранилище данных. В случае повреждения или потери информации производится ее восстановление из резервной копии.
После установки ArcGIS Server в 2012 году был осуществлен перевод корпоративных баз геоданных и картографических сервисов под управление ArcServer 10.
С целью повышения эффективности использования информационных ресурсов в 2013 году базы данных MS SQL Server, входящие в состав системы, частично переводились в формат MS SQL Server 2008 R2. Полный перевод баз данных осуществлен в 2014 году. В связи с переносом сервисов на ArcServer 10 в 2014 году было полностью обновлено программное обеспечение локальных пользователей на ArcGIS for Desktop Advanced (ArcInfo10).
В 2015 году посредством модернизации автоматизированной обработки, анализа и отображения данных государственного экологического мониторинга повысилась информативность предоставления данных, полученных по результатам мониторинга атмосферного воздуха, поверхностных водных объектов, подземных водных объектов, берегов водных объектов. Повысились уровень отображения статистических данных и возможность автоматизированного анализа и обработки данных для предоставления отчетности.
В 2019 году в целях соблюдения требования Постановления Правительства Российской Федерации от 06.07.2015 №676 «О требованиях к порядку создания, развития, ввода в эксплуатацию, эксплуатации и вывода из эксплуатации государственных информационных систем и дальнейшего хранения содержащейся в их базах данных информации» было принято решение о необходимости развития системы путем выполнения технических и организационных мероприятий по защите информации, содержащейся в системе.
В результате развития системы базы данных были перенесены в региональный распределительный центр обработки данных исполнительных органов государственной власти (РРЦОД ИОГВ), создана система защиты информации, а также доработана документация на систему согласно требованиям государственных стандартов и руководящих документов в сфере информации, информационных технологий и защиты информации. Частично базы данных переведены в формат MS SQL Server 2012.
В 2020 году в целях поддержки работоспособности системы; сопровождения общего программного обеспечения, специального программного обеспечения и баз данных; актуализации данных в системе, технического обслуживания и сопровождения средств защиты информации; сопровождения пользователей системы осуществлялось сопровождение и обновление базы первичных данных системы.
Общие сведения о системе размещены в Реестре государственных информационных систем для предоставления сведений о зарегистрированных государственных информационных системах Санкт-Петербурга по адресу https://reestr-gis.spb.ru.
Основные принципы организации данных государственной информационной системы «Экологический паспорт территории Санкт-Петербурга»
Система включает в себя следующую информацию:
— о состоянии окружающей среды и природно-ресурсном потенциале территории;
— об уровне техногенного воздействия на окружающую среду;
— о потенциально экологически опасных объектах;
— об объектах, подлежащих государственному экологическому надзору, осуществляемому исполнительными органами государственной власти Санкт-Петербурга;
— о природных и антропогенных процессах, представляющих потенциальную угрозу для жизни людей и хозяйственной деятельности на данной территории;
— о территориях, на которых действуют экологические ограничения на какие-либо виды хозяйственной деятельности.
Информационная структура ГИС «Экологический паспорт Санкт-Петербурга»
В связи с развитием системы возникла необходимость провести доработку технического проекта и рабочей документации, в результате которой были сформированы новые уровни иерархии информации в системе (подсистема, функции, комплекс задач, задача). Подобная иерархия позволяет отвечать требованиям централизации обработки информации и выполнения функций и строится по принципам централизованной автоматизированной системы.
По результатам развития система включает в себя подсистему «Геоинформационные сервисы», предназначенную для пространственного представления информации о состоянии окружающей среды Санкт-Петербурга; подсистему «Природопользователи», предназначенную для автоматизации и унификации документооборота в части государственного учета объектов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, осуществления регионального государственного экологического надзора при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, организации проведения экономической оценки воздействия на окружающую среду хозяйственной или иной деятельности; подсистему «Система защиты информации», обеспечивающую защиту информации, содержащейся в системе, от неправомерного доступа, уничтожения, модифицирования, блокирования, копирования, предоставления, распространения и иных неправомерных действий.
Основой подсистемы «Геоинформационные сервисы» является база первичных данных. В результате обработки объектов хранения базы первичных данных составляются тематические карты, пользовательские сервисы, позволяющие решать ряд задач, и другие материалы для оказания информационных услуг в соответствии с областью применения системы. Функцией подсистемы «Геоинформационные сервисы» является пространственное представление информации о состоянии окружающей среды Санкт-Петербурга, она позволяет решать комплексы задач, построенные по тематическому принципу. Каждый комплекс задач должен обеспечивать выполнение задач согласно табл. 1.
Рисунок 1. Веб-сервис «Водные объекты Санкт-Петербурга»Каждой задаче соответствует пользовательский сервис, обеспечивающий доступ к информационным ресурсам системы. Пользовательские сервисы представляют собой программный веб-ориентированный интерфейс для визуализации и анализа тематических карт и (или) пользовательских запросов к базам первичных данных.
Пользовательские сервисы в зависимости от целевой группы конечных пользователей могут быть легко модифицированы под конкретную пользовательскую задачу.
Форматы картографических данных
В системе хранится информация о географическом местоположении объектов в формате геоданных. Геоданные хранятся в базе геоданных, шейп-файле, покрытии, растровом изображении, в таблицах .dbf и .xls. Для хранения геоданных системы используется сервер баз данных MS SQL Server под управлением ESRI ArcSDE и ESRI ArcGIS Server. Визуализация данных осуществляется посредством карты – фрейма данных. Фрейм данных представлен как географическое окно, в котором отображаются и используются слои карты, где каждый слой представляет определенный набор данных, наложенный на карту. Слои карты помогают представлять информацию как:
— классы дискретных объектов (наборы точек, линий и полигонов);
— таких непрерывных поверхностей, как рельеф, который можно представить разными способами (например, в виде набора контурных линий и точек с высотами либо как рельеф с отмывкой);
— аэрофотоснимков или космических снимков, покрывающих экстент карты;
— фактографическая информация представлена в виде набора логически и семантически связанных таблиц.
Состав и структура таблиц зависят от типа хранящейся информации. Фактографическая информация семантически связана с картографическими объектами. Допускается существование информационных слоев, состоящих только из фактографической информации. Схема организации хранения и представления первичных данных в системе показана на рис. 2.
Для работы системы также предусмотрено разделение информационных ресурсов на совокупность программных компонентов, представляющих собой прикладное программное обеспечение. Программные компоненты используются автономно и непосредственно обеспечивают выполнение необходимых задач. Перечень программных элементов системы представлен в табл. 2. Только программный компонент «Картографический портал» входит в состав подсистемы «Геоинформационные сервисы», все остальные программные компоненты являются частью подсистемы «Природопользователи».
Таблица 2. Перечень программных элементов системы
Программный компонент | Описание |
Программный компонент «Картографический портал» | Программный компонент «Картографический портал» предназначен для пространственного представления информации о состоянии окружающей среды Санкт-Петербурга |
Программный компонент автоматизированная система государственного экологического контроля «АСГЭК» | Программный компонент «АСГЭК» предназначен для ведения документооборота при осуществлении регионального государственного экологического надзора |
Программный компонент «ЭКОНОРМ» | Программный компонент «ЭКОНОРМ» предназначен для ведения документооборота в области экологического нормирования |
Программный компонент объединенная база данных природопользователей «ОБДП» | Программный компонент «ОБДП» предназначен для управления базой данных подсистемы и администрирования пользователей |
Система навигации и метаинформация
По мере накопления различных типов информации, включаемой в систему, усложнения ее структуры, создания удаленного доступа к данным одной из важнейших задач стало развитие навигационной системы, создание и ведение метаинформации. С целью организации эффективного поиска требуемых информационных ресурсов, а также унификации требований к форматам данных, поступающих на хранение, была разработана база метаданных, совмещенная с навигационной системой (рис. 2).
Для всех типов информационных ресурсов, входящих в систему, сформировано формализованное описание. Оно включает в себя информацию о первичных данных, служащих основой для данного объекта, интервале и дате его обновления, составе входящих в него объектов более низкого уровня или объектов более высокого порядка, включающих в себя данный объект, информацию и расположение объекта в структуре корпоративной геобазы. Данные системы, в том числе база данных метаинформации, хранятся на виртуальных серверах в РРЦОД ИОГВ в среде MS SQL Server. Для удобной навигации в системе метаинформации, редактирования и ее добавления, а также администрирования прав доступа пользователей разработано сетевое пользовательское приложение – система навигации. Доступ к системе навигации в локальной сети комитета реализуется средствами браузеров (MS Internet Explorer, Mozilla Firefox).
Для администратора базы метаданных существует специально разработанный интерфейс, который позволяет вносить изменения в метаинформацию. С целью расширения функциональных возможностей и повышения удобства использования модернизируются существующие веб-ориентированные интерфейсы доступа к базе метаданных и соответственно модернизируется ее структура.
В рамках модернизации интерфейса пользователя системы были реализованы следующие функции:
— предварительный просмотр сервиса в одном окне браузера с использованием современных технологий;
— выбор и копирование пользователем файлов легенд тематических пакетов (файлы lyr);
— ведение протокола администрирования базы метаданных, отражающего процесс редактирования метаданных и его хранение в базе метаданных;
— анализ использования информационных ресурсов по времени, частоте, пользователям, ключевым словам;
— контроль и оповещение обновления информационных ресурсов.
В 2013 году интерфейс базы метаданных был модернизирован посредством добавления функции отслеживания обновлений базы первичных данных, добавлена панель, информирующая о дате последнего обновления базы первичных данных. В 2014 году все сервисы были переведены на веб-интерфейс под управлением ArcGIS Server10. Для подробного анализа и редактирования данных реализована возможность скачивания проекта в формате .mxd на локальное место пользователя и обрабатывать данные средствами прикладного программного обеспечения ArcGIS for Desktop Advanced 10. Проведенные в 2014 году модернизация и создание новых пользовательских инструментов позволили добиться сокращения времени обработки данных и сделать поиск материалов по картографическим данным удобнее для пользователей.
Организация доступа пользователей к данным ГИС «Экологический паспорт территории Санкт-Петербурга»
Особенностью организации системы является необходимость реализации пользователями совместного доступа к данным, их обработки и редактирования. Для реализации этих задач построена многоуровневая система для хранения данных системы (рис. 4). Для возможности доступа пользователей к пространственным данным с функцией многопользовательского редактирования используется технология ArcSDE.
Веб-ориентированный интерфейс позволяет пользователю получать сведения из базы данных по различным, в том числе неформализированным, запросам посредством фильтрации информационного пространства. Фильтрация осуществляется с учетом скрытых закономерностей или взаимосвязей между информацией, содержащейся в поисковом запросе и информационном пространстве.
В результате накопления и обработки данных о природопользователях Санкт-Петербурга в рамках создания системы была создана уникальная база данных, получившая название «Объединенная база данных природопользователей» (ОБДП). После развития системы данные о ОБДП составляют подсистему «Природопользователи». Многопользовательский доступ к базе данных осуществляется с помощью специальных клиентских приложений. Сервисы ОБДП ежегодно обновляются и пополняются новыми данными в зависимости от поставленных задач, модернизируются формы и вводятся новые типы документов. Благодаря многопользовательскому режиму и единому централизованному серверу данные для просмотра и внесения доступны одновременно для всех сотрудников. Такой подход позволяет всем сотрудникам эффективно работать над поставленными руководством комитета задачами.
В соответствии с Постановлением Правительства Российской Федерации от 28.04.2015 №415 «О Правилах формирования и ведения Единого реестра проверок» была реализована возможность автоматизированной выгрузки из системы данных Комитета по государственному экологическому надзору в Федеральную государственную информационную систему «Единый реестр проверок».
Применение ГИС «Экологический паспорт территории Санкт-Петербурга»
Основными источниками информации для системы являются:
— информация, вводимая пользователями в рамках формирования базы данных в функциональных подсистемах; загрузка и получение документов, представленных в файлах различных форматов;
— информация, получаемая из внешних систем операторами системы в ручном режиме путем пакетной загрузки;
— данные, вносимые администраторами системы, включая метаданные и метаописания, данные о пользователях, ролях, группах безопасности, данные представлений и о настроенных выборках.
Ежедневно данные системы используются для предоставления экологической информации организациям, органам государственной власти, общественности.
Для предоставления заключений в рамках выполнения постановлений Правительства Санкт-Петербурга, определяющих порядок взаимодействия органов государственной власти Санкт-Петербурга при подготовке и согласовании проектов планировки территории, а также ряда других процедур в комитете реализована функция многопользовательской обработки поступающей информации.
Выполнение процедуры обработки запросов, поступающих в рамках реализации постановлений Правительства Санкт-Петербурга, требует обработки данных по запрашиваемой территории несколькими подразделениями комитета. Сразу после поступления запроса информации в комитет данные о запрашиваемой территории проходят процедуру оцифровки и поступают в корпоративную базу пространственных данных системы, становясь доступными для многопользовательской работы всем задействованным подразделениям. Использование многопользовательского доступа позволяет обрабатывать данные одновременно различными специалистами, а не последовательно передавать запрос из одного подразделения в другое. Такой подход позволяет существенно повысить эффективность работы комитета и сократить время на обработку запросов. Всего в 2020 году было обработано около 2510 запросов о предоставлении заключений по предметам ведения комитета организациям и органам исполнительной власти и согласовании проектов планировки и проектов межевания. С применением многопользовательской функции доступа к данным ежедневно предоставляются сведения о состоянии окружающей среды. Принципиальная схема процедуры использования системы при разработке и согласовании проектной документации, а также ряда других процедур представлена на рис. 5.
Создать комментарий