Технологии Blockchain



Информационные системы в области управления водными ресурсами

Information systems in the field of water management


18.01.2018
 499

Выходные сведения:
Барашкова П.С., Коровина М.Д., Шавва А.А. Информационные системы в области управления водными ресурсами // ИТпортал, 2018. №1 (17). URL: http://itportal.ru/science/tech/informatsionnye-sistemy-v-oblasti-u/

Авторы:
Барашкова Полина Сергеевна, магистрант; Инженерно-строительный институт Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Санкт- Петербургский политехнический университет Петра Великого»; 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29; e-mail: barashova.p.s@yandex.ru.

Коровина Мария Дмитриевна, магистрант; Инженерно-строительный институт Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Санкт- Петербургский политехнический университет Петра Великого»; 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29; e-mail: mariiakorovina@yandex.ru.

Шавва Андрей Александрович, аспирант; Инженерно-строительный институт Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Санкт- Петербургский политехнический университет Петра Великого»; 195251, г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29; e-mail: shavva.a.a@mail.ru

Authors:
Barashkova P.S., Korovinа M.D., Shavva A.A.

Master of Science, " Peter the Great St.Petersburg Polytechnic University", St. Petersburg

mail: barashova.p.s@yandex.ru
mail: mariiakorovina@yandex.ru
mail: shavva.a.a@mail.ru

Ключевые слова:
Информационное моделирование, геоинформационные системы, водоснабжение, канализация, водоподготовка, водные ресурсы

Keyword:
Information modeling, geoinformation systems, water supply, sewerage, water treatment, water resources

Аннотация: 
В последние годы в областях, связанных с водным хозяйством, управлением водными ресурсами и экологическим планированием, происходят значительные изменения и появляются новые проблемы. Для оценки происходящих изменений, а также для определения степени воздействия на окружающую среду необходимо разрабатывать и применять новые инструменты. Новые технологии необходимы для более качественного решения существующих экологических проблем.

Информационные системы (ИС) применяются для управления распределенными во времени и пространстве данными, и для разработки имитационных систем на основании полученной информации. Геоинформационная система (ГИС) позволяет лучше распределять ресурсы данных, уменьшать избыточность данных и согласовывать их содержимое. ГИС поддерживает различные пользовательские приложения, характеризуется высокой гибкостью в поиске, анализе и составлении отчетов.
Степень взаимодействия между человеческим обществом и биосферой, гидросферой и атмосферой значительно увеличилась за последнее время. Взаимосвязь общества и природы можно охарактеризовать возрастающей сложностью и разнообразием антропогенного воздействия на окружающую среду, активным и ненадлежащим использование природных ресурсов. Происходящие в результате антропогенного воздействия климатические изменения оказывают сильное влияние на водные ресурсы. В процессе изменения климата, классический гидрологический режим может значительно поменять свой характер. Экологическое планирование и управление водными ресурсами, связывает гидротехнические мероприятия, оказывающие влияния на окружающую среду, и другие виды деятельности, связанные с водными ресурсами.

Annotation: 
During the last years in the areas related to water management and environmental planning, significant changes and new problems have emerged. To assess the changes, as well as to determine the impact on the environment it is necessary to develop and apply new tools. New technologies are needed to provide better solutions to existing environmental problems. Geographic information system (GIS) allows better allocating data resources, reducing data redundancy and coordinating their contents. GIS supports various user’s applications, and it is characterized by high flexibility in searching, analyzing and reporting.

Information Systems are used to control data’s distribution and to design systems based on the received information. The degree of interaction between human society and the biosphere, hydrosphere and atmosphere has increased significantly in recent years. The relationship between the society and nature could be characterized by increasing complexity and diversity of human impact on the environment and active usage of natural resources. The climate changes occur because of human impact on water resources. The classical hydrological regime can significantly change its character due to the climate changes. Environmental planning and management, connects hydraulic engineering activities and other activities related to water resources which have an impact on environment.

Информационные системы в области управления водными ресурсами


Введение

Сложные программные системы необходимы для анализа взаимодействия человека и окружающей среды, и для прогнозирования будущих изменений. Антропогенное воздействие на водную среду заключается в строительстве гидрологических сооружений, искусственном регулирование стока, создании дренажных систем (снижает уровень грунтовых вод) и влиянии на качество воды.  

В программные системы входят базы данных и информации, модельные системы. Информационные системы включают в себя экологические базы данных и геоинформационные системы (ГИС).

Геоинформационная система – это ценный инструмент для получения и отображения больших объемов пространственных и временных данных. Использование ГИС широко применяется для управления, обработки и визуализации данных с географической привязкой. Существует тесная взаимосвязь между геоинформационными технологиями и моделированием окружающей среды [1-3].

Геоинформационные системы применяются для мониторинга динамических процессов, проведения сравнительного анализа и оценки текущих условий, для выявления произошедших изменений, прогноза будущего развития, определение источника проблем и планирования ответных действий [4-6].

Геоинформационная система является ценным и незаменимым инструментом для управления водными ресурсами и экологического планирования.  ГИС может быть использована для целей документирования, управления, хранения и визуализации пространственных данных.

Материал и методы

При проведении данного исследования использовались научные статьи отечественных и зарубежных авторов, материалы из сети Интернет по изучаемому вопросу. Изучение научного материла проводилось при помощи методов сравнительного и системного анализа, а также логического подхода.

Результаты и обсуждения

При применении информационных систем для целей водоснабжения становится возможным получение актуальной, достоверной и комплексной информации по объектам городской инфраструктуры [7]. В геоинформационной системе происходит учет водных ресурсов, регистрация имущественных прав и отношений, проведение информационного обмена данными с органами государственной власти [8-12]. Применение ГИС в гидрологии способствует улучшению методов районирования, а также структурированию моделей, при уменьшении трудозатрат. Особенно важно учитывать изменения в пространственно-распределенных параметрах, таких как землепользование и водопользование.

В информационную систему включены программное обеспечение, технические средства, картографические базы данных и каналы информационного обмена. Основные характеристики информационных систем, способствующие их активному использованию в областях, связанных с водными ресурсами приведены на рисунке 1.


Рис. 1 -Характеристика информационной системы

При использовании в областях управления водными ресурсами, в информационную систему могут включаться различные виды подсистем:

·        картографическая подсистема: стандартные геоинформационные операции с пространственными объектами, сервисные картографические операции, операции над объектами технического учета, управление данными, определение протяженности трубопроводов и площадей покрытий водохозяйственных и иных зон, определение положения водозаборных, водоочистных и других сооружений;

·        подсистема учета имущества: ведение реестров зданий и сооружений, земельных участков, учет количества и протяженности сетей, объектов движимого имущества и объектов централизованного водоснабжения;

·        подсистема технического учета: ведение реестров учета изменений (строительство, реконструкция, списание) инженерных сетей и сооружений; сопровождение работ по подготовке сетей к кадастровому учету; ведение тематических реестров (по объектам водоснабжения и канализации, по выпускам, водомерным узлам и водозаборным скважинам); обеспечение проведения исследования качества проб воды, инвентаризации; информационное сопровождение работ по контролю качества воды, планированию работ по реконструкции и промывке канализационных сетей [13];

·        подсистема моделирования: формирование участков отключения водопроводной сети с обеспечением анализа возможности их оптимизации: оперативное формирование участков фактического отключения (для системы централизованного водоснабжения) [14-15];

·        подсистема мониторинга: обеспечение глобального (просмотр основной информации), локального (просмотр принципиальных схем) и детального (просмотр отдельных элементов и технических спецификаций) контроля [16];

·        подсистема администрирования: ведение списков пользователей, управление учетными записями пользователей [17];

·        подсистема сопровождения: комплексное обследование водопроводных сетей и водозаборных, водоочистных сооружений, формирование планов комплексного обследования систем и оборудования; отображение реестра выполненных работ [18-20].

·        подсистема интеграции с внешними ИС: взаимодействие с системами предприятий, обновление объектно-адресных систем для определения координат объекта; формирование и передача актуальных моделей инженерных сетей, получение результатов выполнения расчетов с последующим их отображением.

 

Выводы

Широкий спектр возможностей информационных систем позволяет использовать их для решения различных задач, связанных с водными ресурсами:

·        Обеспечение пользователей актуальной, комплексной технической и пространственной информацией;

·        Ведение баз данных об инженерных сетях, сооружениях и установках;

·        Ведение учета плановых и аварийных работ;

·        Создание и ведение баз данных по очистке канализационных сетей, планирование работ по промывке и реконструкции канализационных сетей;

·        Проведение автоматических измерений и учет объемов водоснабжения, распределение объектов водопотребления;

·        Создание математических моделей для проведения гидравлических расчетов.

Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, обработку и поиск информации. С помощью информационных систем можно проводить качественный анализ проблем и принимать взвешенные решения. ИС способны значительно повысить эффективность, производительность и качество работы при снижении издержек. Надежная информация поступает пользователю своевременно, при этом доступ к информации может быть получен из любой точки мира, без привязки к конкретному месту работы.

 


Библиографический список


1. Бугаевский Л.М., Цветков В.Я. Геоинформационные системы // Москва. – 2000 г. – 222 С.
2. Якубайлик О.Э. Геоинформационный Интернет-портал // Вычислительные технологии - 2007. – 12(3). – с. 116 125.
3. Stefan O. Kaden Gis in water-related environmental planning and management: problems and solutions // HydroGIS 93: Application of Geographic Information Systems in Hydrology and Water Resources. 1993. № 211. Pp. 385-391
4. Шипулин В. Д. Основные принципы геоинформационных систем // Харьков. – ХНАГХ. – 2010 с.
5. Канин Д.М., Паринова Л.В., Львович И.Я. Информационные технологии как инструментарий интеллектуализации управления устойчивым развитием территории // Информация и безопасность. – 2013. – 16(1). – С. 31-38.
6. Якубайлик О.Э. Попов В.Г. Технологии для геоинформационных интернет-систем // Вычислительные технологии – 2009. – 14(6). – С. 116-125.
7. Кадочников А.А., Попов В.Г., Токарев А.А.. Якубайлик О.Э. Формирование Гео-Информационного Интернет-портала для задач мониторинга состояния природной среды и ресурсов // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника. и технологии. – 2008. – 1(4). – С. 377-386.
8. Бурмин А.А. Использование программного обеспечения на предприятии // Корпоративные системы. – 2006. – №1. – с.56-57.
9. Мережко А.Г., Орлов С.П. Информационная система для анализа и моделирования технологий водоподготовки // Вестник Самарского Государственного Технического Университета. Серия: Технические Науки. – 2009. - 1(23) – С. 233-236.
10. Оганова С.А., Плинк Н.Л. Развитие геоинформационных систем как инструмента комплексного управления прибрежными зонами // Ученые записки Российского Государственного Гидрометеорологического Университета. – 2012 – №25. – С. 149-155.
11. Борисова Н.И., Борисов А.В., Современное состояние и проблемы отрасли водоснабжения и водоотведения в условиях нового экономического развития России и ее регионов // Экономика и предпринимательство / 2014 –/ № 8 (49) – С. 728 -732
12. Семенов Ю. В., Борисенко А. Н. Применение геоинформационных технологий в сфере управления имуществом предприятия // Водоснабжение и санитарная техника. – 2008. – № 9, с. 58-65.
13. Чуваков А.В. Разработка системы поддержки принятия решений для управления региональной инвестиционной программой водообеспечения // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук – 2013. – №9 – С. 55-58.
14. Исаев В.Н., Давыдова А.А., Питьевое и хозяйственное водоснабжение // Вестник МГСУ / 2009 / № 2 / С. 148-150.
15. Скворцов Л.С., Жмур Н.С. Современное состояние и перспективы улучшения водоснабжения в Российской Федерации // Вестник Российской академии естественных наук 2010/3 С. 35-39.
16. Архипова О.Е. Информационно-аналитическая среда оценки качества поверхностных вод речного бассейна // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки – 2006. – №6. – С. 3-12.
17. Машкин А.А., Загоруйко А.Е Опыт создания системы управления развитием территорий Санкт-Петербурга // Управление развитием территорий. – 2012. - №2. – С. 41 - 46.
18. Барашкова П.С. Павлушкина Ю.Е., Стороженко Е.И. Возможность применения геоинформационных систем в водоподготовке // Наука без границ - 2017 - 5 (10) - 186-189
19. Кантор Л. И., Гилев И. П., Скочило Д. Б., Хатыпов А. Ф., Галиахметов А. А. Информационные технологии при эксплуатации системы подачи и распределения воды // Водоснабжение и санитарная техника. – 2008. – №3(2) – С. 15-22.
20. Лопатин С.А., Байченко Л.А., Терентьев Л.А. Охрана водоисточников в России: основные этапы, перспективы // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: экономика и экологический менеджмент / 2015 / № 4 / С. 305-308.

References


1. Bugaevskij L.M., Cvetkov V.YA. Geoinformacionnye sistemy. Moskva. 2000 g. – 222 p.
2. Yakubajlik O.Eh. Geoinformacionnyj Internet-portal. Vychislitel'nye tekhnologii 2007. No 12(3). Pp. 116-125.
3. Stefan O. Kaden. Gis in water-related environmental planning and management: problems and solutions. HydroGIS 93: Application of Geographic Information Systems in Hydrology and Water Resources. 1993 g. No 211. Pp. 385-391
4. Shipulin V.D. Osnovnye principy geoinformacionnyh system. Har'kov. – HNAGH. – 2010 p.
5. Kanin D.M., Parinova L.V., L'vovich I.Ya. Informacionnye tekhnologii kak instrumentarij intellektualizacii upravleniya ustojchivym razvitiem territorii. Informaciya i bezopasnost'. 2013 g. No 16(1). Pp. 31-38.
6. Yakubajlik O.Eh. Popov V.G. Tekhnologii dlya geoinformacionnyh internet-sistem. Vychislitel'nye tekhnologii. 2009 g. No 14(6). Pp. 116-125.
7. Kadochnikov A.A., Popov V.G., Tokarev A.A., Yakubajlik O.Eh. Formirovanie Geo-Informacionnogo Internet-portala dlya zadach monitoringa sostoyaniya prirodnoj sredy i resursov. Zhurnal Sibirskogo federal'nogo universiteta. Seriya: Tekhnika. i tekhnologii. 2008 g. No 1(4). Pp. 377-386.
8. Burmin A.A. Ispol'zovanie programmnogo obespecheniya na predpriyatii. Korporativnye sistemy. 2006. No 1. – Pp. 56-57.
9. Merezhko A.G., Orlov S.P. Informacionnaya sistema dlya analiza i modelirovaniya tekhnologij vodopodgotovki. Vestnik Samarskogo Gosudarstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta. Seriya: Tekhnicheskie Nauki. 2009. No 1(23) Pp. 233-236.
10. Oganova S.A., Plink N.L. Razvitie geoinformacionnyh sistem kak instrumenta kompleksnogo upravleniya pribrezhnymi zonami. Uchenye zapiski Rossijskogo Gosudarstvennogo Gidrometeorologicheskogo Universiteta. 2012 No 25. Pp. 149-155.
11. Borisova N.I., Borisov A.V., Sovremennoe sostoyanie i problemy otrasli vodosnabzheniya i vodootvedeniya v usloviyah novogo ehkonomicheskogo razvitiya Rossii i ee regionov. Ekonomika i predprinimatel'stvo. 2014. No 8(49). Pp. 728 -732
12. Semenov Yu.V., Borisenko A.N. Primenenie geoinformacionnyh tekhnologij v sfere upravleniya imushchestvom predpriyatiya. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika. 2008. No 9. Pp. 58-65.
13. Chuvakov A.V. Razrabotka sistemy podderzhki prinyatiya reshenij dlya upravleniya regional'noj investicionnoj programmoj vodoobespecheniya. Aktual'nye problemy gumanitarnyh i estestvennyh nauk. 2013. No 9. Pp. 55-58.
14. Isaev V.N., Davydova A.A., Pit'evoe i hozyajstvennoe vodosnabzhenie . Vestnik MGSU. 2009. No 2 Pp. 148-150.
15. Skvorcov L.S., Zhmur N.S. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy uluchsheniya vodosnabzheniya v Rossijskoj Federacii. Vestnik Rossijskoj akademii estestvennyh nauk. 2010. No 3. Pp. 35-39.
16. Arhipova O.E. Informacionno-analiticheskaya sreda ocenki kachestva poverhnostnyh vod rechnogo bassejna. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Severo-Kavkazskij region. Seriya: Estestvennye nauki. 2006. No 6. – Pp. 3-12.
17. Mashkin A.A., Zagorujko A.E Opyt sozdaniya sistemy upravleniya razvitiem territorij Sankt-Peterburga. Upravlenie razvitiem territorij. 2012. No 2. Pp. 41 - 46.
18. Barashkova P.S. Pavlushkina Yu.E., Storozhenko E.I. Vozmozhnost' primeneniya geoinformacionnyh sistem v vodopodgotovke. Nauka bez granic. 2017. No 5 (10). Pp.186-189
19. Kantor L. I., Gilev I. P., Skochilo D. B., Hatypov A. F., Galiahmetov A. A. Informacionnye tekhnologii pri ehkspluatacii sistemy podachi i raspredeleniya vody. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika. 2008. No 3(2) Pp. 15-22.
20. Lopatin S.A., Bajchenko L.A., Terent'ev L.A. Ohrana vodoistochnikov v Rossii: osnovnye ehtapy, perspektivy. Nauchnyj zhurnal NIU ITMO. Seriya: ehkonomika i ehkologicheskij menedzhment. 2015. No 4 Pp. 305-308.