Геоинформационные технологии позволяют заглянуть в будущее и просчитать вероятность неблагоприятных явлений
Почти 15 лет ведет исследовательскую и научную работу в Пермском государственном национальном исследовательском университете Центр геоинформационных технологий (ГИС-центр). За это время на территории края были реализованы десятки самых разных проектов – от исследования отдельных гидрологических объектов – до создания мощных информационных систем, способных просчитать возможность возникновения в Прикамье опасных погодных явлений. О работе ГИС-центра рассказывает его бессменный руководитель, доктор географических наук, профессор Сергей Пьянков.
Сергей Васильевич, расскажите о становлении ГИС-центра. Когда появилось понимание, что он необходим и какие цели и задачи были перед ним поставлены?
Сергей Пьянков: В конце 90-х годов Пермский край являлся одним из российских лидеров в области идеологии использования геоинформационных технологий в органах государственной власти. Именно в те годы было инициировано внедрение проекта «ГИС органов государственной власти Пермского края» (ГИС ОГВ). Об этом мало кто уже помнит, однако проект начал Юрий Щербинин, который, являясь зам руководителя экономического отдела администрации губернатора, смог его не только инициировать, но и принять в Законодательном собрании областную Программу внедрения ГИС в органы власти.
В рамках этого проекта подразумевалось многое, в том числе, создание сети ГИС-центров, одним из которых в 2000 году и стал Центр геоинформационных систем и технологий при университете. Формально его открыли в сентябре 2000 года, а работать он начал ровно два года спустя. Надо отдать должное самой идее ГИС ОГВ Пермской области, которая получила широкий интерес не только в Перми и соседних регионах, но и во всей России.
В те годы Перми были созданы элементы нормативно-правового регулирования использования пространственной информации, что позволило наладить ее обмен между различными ведомствами как внутри Правительства, так и федеральными представительствами. Да, в то время еще не было мощных информационных технологий, но сама идея использования единых топографических карт была поддержана.
ГИС-центр работает уже 14 лет, и основным заказчиком у нас всегда являлись либо федеральные структуры, либо органы власти регионального или муниципального уровней. За эти годы было реализовано более сотни проектов с самой разной тематикой, но объединяющим началом было комплексное исследование на основе пространственной информации для обеспечения принятия управленческих решений различного уровня.
А какой первый заказ выполнил ГИС-центр, вспомните?
Сергей Пьянков: Исследование заказало Управление по охране окружающей среды Пермской области. Мы выполнили ряд проектов по исследованию состояния гидротехнических сооружений и оценке последствий прохождения паводком и половодий в рамках создания единой системы территориального экологического мониторинга.
Результатом нашей общей работы стала возможность получать информацию любого рода (геологическую, экологическую, лесную) и на любую территориальную единицу, т.к. использовались единые электронные карты и проекции. Получилось настоящее межведомственное взаимодействие.
Как далеко шагнули сегодня технологии, позволяющие ГИС-центру накапливать, обрабатывать и хранить информацию?
Сергей Пьянков: За последние 20 лет произошел такой технологический прорыв, что очень трудно бывает самому отслеживать изменения. Мир стал цифровым. Доступ к пространственным данным, космическим снимкам, технологиям их обработки – все это настолько усовершенствовалось и видоизменилось, что можно кратко сказать: небо и земля.
Если я начинал обучаться программированию с помощью перфокарт в 1986 году, то сегодня студентам это слово уже незнакомо. Выросло целое поколение, родившееся в цифровом веке. Им сложно объяснить, что когда-то информацию переносили на кальки, которые складывали друг на друга, чтобы получить картину той или иной местности.
Развитие технологий упростило или усложнило вашу работу? С одной стороны –это возможность получать колоссальные объемы данных, с другой – необходимость их как-то осмыслять, поэтому не проще ли было с обычными картами?
Сергей Пьянков: То, что мы делаем сегодня – это тоже карты, определенные обобщения, которые позволяют получать новые знания о территории. Вот, смотрите, это недавно изданный нами «Атлас опасных гидрометеорологических явлений Уральского Прикамья». Здесь масса космических снимков, карт, геоизображения. Некоторые представлены в упрощенном виде, некоторые в более сложном — синтетическом. Это и позволяет охватить нашими решениями самые разные задачи и уровни их сложности.
К примеру, мы имеем возможность работать объектно и высокодетально, используя снимки с беспилотных летательных аппаратов с разрешением в несколько сантиметров, а с другой стороны, мы используем данные спутника NOAA, который передает ежедневно и многократно информацию о состоянии погоды с разрешением в 10 километров от Новой Земли до Тегерана и от Парижа до Прибайкалья.
Помогает ли такая накопленная информация прогнозировать с абсолютной точностью те или иные явления?
Сергей Пьянков: Пока что нет. Долгосрочные прогнозы носят весьма общий характер. Наиболее высокоточным сегодня у нас является прогноз на трое суток вперед. Но даже несмотря на такую детальность в прошедшем сезоне никто не смог – ни мы, ни МЧС, ни представители ПЦГМС предсказать половодье в Кудымкаре. Со временем все мы разобрались в ситуации, но уже было поздно. Настолько не характерно произошло опасное гидрологическое явлений вызвавшее ЧС.
Какие средства сегодня используются ГИС-центром для получения и обработки информации?
Сергей Пьянков: Самые разные, в зависимости от целей и задач. К примеру, мониторинг опасных гидрометеорологических явлений. Это постоянные наблюдения, организованные на основе данных спутников Terra/Aqua серии MODIS, большое количество открытых наземных наблюдений , активно используем модельные данные – расчеты состояния атмосферы на интересующей территории. Все это позволяет получать комплексное видение складывающейся информации и предоставлять его в общий доступ на сайте «Опасные природные явления Пермского края».
Что касается спутников, то данные с них подразделяются на мониторинговые и объектные. Первые поступают с некоей регулярностью, на получение вторых требуется достаточно много времени. К примеру, мы создавали полное бесшовное покрытые Пермского края с разрешением в 2,5 метра. На это нам потребовалось порядка двух лет, так как это очень большой объем информации, с другой стороны это самая свежая информация о состоянии всех наземных краевых ресурсов и инфраструктуры. Кстати, данные о всех крупных населенных пунктах Прикамья – с разрешением до метра.
Ведет ли ГИС-центр фундаментальные исследования?
Сергей Пьянков: Все эти годы нас поддерживает Российский фонд фундаментальных исследований. Коллеги поймут и оценят, что пятнадцать лет находится в «форватере» российской науки — дорогого стоит. Не было бы грантовой поддержки — не было бы в Перми и многих прорывных решений, скажем, по моделированию и прогнозированием опасных гидрометеорологических явлений.
Еще одна работа, которую я хочу выделить – это Международная исследовательская группа – совместный российско-финский проект, который финансируется Министерством образования и науки Пермского края. Финскую сторону проекта представляют коллеги из университета Йоэнсуу.
Мы трудимся над инновационной технологией проведения лесотаксационных работ на основе лидарных данных. Это, проще говоря, лазерная технология точечного сканирования . С летательного аппарата производится высокоточное, с ошибкой не более нескольких миллиметров, вычисление, и мы получаем с разной степенью разрешения изображение находящихся на земле объектов. Технология позволяет выявлять форму зданий, сооружений и коммуникаций.
Так вот, по форме и отраженному сигналу можно определить тип дерева, его вид, возраст, объем, количество содержащегося в нем углерода. Таким образом минимизируется проведение полевых работ.
Этот проект оказался настолько интересен и успешен, что им заинтересовались в Министерстве природных ресурсов и экологии России. В настоящее время с их стороны проводится экспертная оценка наших совместных достижений, и к концу года мы надеемся, что разработка получит поддержку на федеральном уровне. Полагаем, что нам дадут разрешение на «пилотные» производственные работы по таксации какого-либо лесничества или крупного лесного участка.
Кстати, мы одни из первые в России составили альтернативу Рослесинфоргу в части лесотаксации двух лесничеств края – Кудымкарском и Кочевском и предоставили заказчику не только картографическую продукцию бумажную продукцию, но единую информационную систему лесных ресурсов Пермского края. Мы ее назвали «Парма ГИС». Запомните это словосочетание. Уверен, что это новое программное и техническое решение в лесной отрасли России
Насколько велик экономический эффект от реализации подобных проектов?
Сергей Пьянков: Простой пример. В 2012 году был очень сильный ураган в нескольких муниципалитетах Пермского края. Наиболее сильно пострадало Кочевское и Красновишерское лесничества. Потери леса там были огромны. Мы провели космосъемку и сэкономили существенные средства при организации полевых работ, спланировав маршруты экспедиций оптимальным образом.
Важно понимать, что все наши работы обладают синергетическим эффектом. Если создана информационная система, то к ней можно постоянно обращаться, пополняя и видоизменяя ее, делая все более совершенней и удобной для нашего заказчика.
Справка «РГ»
ГИС-центр ПГНИУ действует с 2000 года. Ведет деятельность по направлениям «ГИС и природные ресурсы», «ГИС и безопасность жизнедеятельность», «ГИС и экология», которые подтверждаются большими научными разработками, проводимыми ГИС-центром по заказу органов государственной власти. В состав входит Межрегиональный центр космического мониторинга Пермского края с двумя станциями приема спутниковой информации: «Алиса – СК» и «УниСкан – 24». В настоящее время полученная система космического мониторинга широко используются при изучении геосистем и природно-территориальных комплексов.
Автор статьи: Петр Громов
