С развитием общества все более актуальным становится вопрос охраны окружающей среды. В то же время, нынешние информационные технологии способны облегчить процессы мониторинга и прогнозирования экологических загрязнений.
Ключевые слова: информационные технологии, экологические исследования, охрана окружающей среды, экоинформационные системы, мониторинг, экоинформатика, геоинформационные системы.
Современную жизнь практически невозможно представить без информации и цифровых технологий. Ведь главная цель информационных технологий — экономия ресурсов путем поиска и использования информации для улучшения эффективности работы человека.
Но также крайне проблематично представить мир без флоры и фауны, да и в принципе без природы вокруг нас. Однако на данный момент особенно остро стоит вопрос об охране окружающей природной среды.
Сейчас экологические исследования активно проводятся в самых разных отраслях науки и техники, а также на разных уровнях, включая государственный. Но информация об этих исследованиях сильно рассредоточена. Информация, касающаяся экологии и охраны окружающей среды, хранится в разных базах данных и архивах в различных форматах, что усложняет ее поиск и использование. Этот факт также вызывает сомнения в отношении достоверности данных и эффективного использования денежных средств, выделяемых на поддержание экологической составляющей окружающей среды из бюджетных или коммерческих организаций .
Еще одной причиной, по которой необходимо проводить информатизацию, является необходимость постоянного мониторинга реального состояния окружающей среды, уплаты налогов и проведения экологических мероприятий. Само информационное обеспечение экологических исследований направлено на изучение потоков информации и создание материалов, необходимых для принятия решений на всех уровнях управления в вопросах проведения исследований, а также для обоснования отдельных научных и исследовательских работ.
К тому же, используя автоматизированные системы мониторинга, контроль за деятельностью по охране природы может стать эффективнее, так как постоянное наблюдение позволяет не только контролировать соблюдение законов, но и вносить соответствующие поправки, учитывая фактические условия в области экологии и социально-экономической ситуации. Итак, современная система мониторинга — это сложная многокомпонентная система. Сейчас отдельные системы экологического мониторинга объединяются в единую экологическую информационную систему.
Предполагается, что экоинформационные системы представляют собой системы мониторинга окружающей среды и являются основой для управления безопасным экологическим развитием на разных уровнях территориальной иерархии. Так или иначе, экоинформационная система может решать огромное количество задач. Например: создание электронных карт, показывающих состояние окружающей среды в регионе; формирование комплексной информации о состоянии природной среды, прогнозирование возможных последствий экономической деятельности и выработка рекомендаций по выбору безопасных вариантов развития региона для поддержки принятия решений; имитационное моделирование процессов, происходящих в окружающей среде, с учетом текущего уровня антропогенного воздействия и возможных результатов управленческих решений.
Поскольку мы рассматриваем планету Земля как объект описания и изучения, а экологическая информация зачастую базируется на геологической информации, то перспективно разработать геоинформационные системы для сбора, хранения и обработки фактической и картографической информации.
Географические информационные системы (ГИС) обычно предназначены для установки и подключения большого числа автоматизированных рабочих мест с собственными базами данных и средствами вывода результатов. Экологи, используя автоматизированные рабочие места с привязкой к пространственной информации, способны решать разнообразные задачи. Такими вопросами могут быть: минимизация ущерба и предотвращение техногенных катастроф, обеспечение безопасности проживания людей и защита их здоровья, анализ изменений окружающей среды под воздействием природных и техногенных факторов.
Выделяя преимущества ГИС, можно сказать, что это удобный инструмент для генерации карт. Геоинформационные системы оптимизируют процесс интерпретации данных космических и аэросъемок, используя предварительно созданные планы местности, схемы и чертежи. ГИС существенно сокращают временные затраты, автоматизируя процесс обработки карт и создания трехмерных моделей местности. Во-вторых, удобное представление пространственных данных для пользователя. Картографирование пространственных данных, включая трехмерное измерение, наиболее удобно для восприятия, что облегчает формулирование запросов и последующий их анализ. Также ГИС позволяют объединять данные внутри организации. Геоинформационные системы интегрируют данные, собранные в различных отделах компании или даже в различных сферах деятельности организаций в целом. Совместное использование и объединение накопленных данных в общий информационный массив приносят существенные конкурентные преимущества и повышают эффективность эксплуатации ГИС.
Так, благодаря использованию географических информационных систем (ГИС) эксперты могут оперативно предсказывать возможные места разрывов трубопроводов, отслеживать на карте пути распространения загрязнений и оценивать потенциальный вред для окружающей среды. Они также могут рассчитать необходимые ресурсы для минимизации последствий аварии. С использованием географических информационных систем (ГИС) можно определить промышленные объекты, выделяющие вредные вещества, отобразить направление ветров и уровень грунтовых вод в их окрестностях, а также провести моделирование распространения выбросов в окружающей среде.
Кроме того, в наше время экологические исследования представляют собой дополнительный вызов для разработчиков нейросетей. Сегодня многие задачи, связанные с озеленением, восстановлением популяций и управлением природными ресурсами, активно рассматриваются в контексте применения искусственного интеллекта для их решения. Возможности здесь кажутся обширными: искусственный интеллект способен анализировать изменения, выявлять области, где присутствуют угрозы засухи или потенциальных наводнений, а также отслеживать изменения в распределении и численности видов, оценивать уровень озеленения и уменьшение растительности, используя лишь изображения. Быстрая обработка больших объемов данных также предоставляет возможность своевременной подготовки и предупреждения перед необратимыми изменениями.
Вдобавок, искусственный интеллект способен эффективно решать вопросы распределения ресурсов. Создание непрерывной логистической цепочки, включающей расчет необходимого количества товаров и их доставку до места назначения, позволяет получить практически безотходные поставки, что существенно снизит издержки и объемы выбросов.
Обобщая, экологические информационные системы должны сосредотачиваться на всестороннем использовании данных, полученных из экологического мониторинга, для того, чтобы преобразовать измеренные значения в удобный формат для поддержки принятия решений, способствующих устойчивому развитию конкретных регионов и всей планеты. В процессе эволюции от начальных данных экологического мониторинга к пониманию состояния окружающей среды, изменяются подходы к обработке информации.
Данная развивающаяся область также открывает перспективу создания нового научного направления — экоинформатики. Экоинформатика, в свою очередь, представляет собой прикладную науку, объединяющую статистику и техническую информацию с экологией или наукой о Земле. Использование экоинформатики в области экологии способно улучшить умения ученых, что приведет к более точной оценке изменений в природной среде и прогнозированию тенденций. Дополнительные технические процессы обычно повышают способность ведущих экологических специалистов предоставлять информацию обществу в ситуации, когда средства массовой информации часто подвергают сомнению достоверность и законность научных исследований.
Подводя итог, можно сказать, что в последние годы современное общество все больше осознает важность экологии. Человек все активнее стремится исправить прежние экологические ошибки и более глубоко размышляет о том, как избежать нанесения вреда окружающей среде в перспективе. Цифровые технологии, распространение которых охватывает различные сферы жизни человека, в настоящее время начинают внедрять и на экологические аспекты. Этот процесс ускоряется с каждым годом, и есть надежда, что с использованием новейших технологий удастся решить многие экологические задачи.
Литература:
- Савиных В. П., Крапивин В. Ф., Потапов И. И. Информационные технологии в системах экологического мониторинга. М.: Геодезкартиздат, 2007, 388 с.
- Толстов М. Е., Отекина Н. Е. Геоинформационные технологии. В сборнике: Актуальные вопросы науки и хозяйства: новые вызовы и 313 решения. Сборник материалов LV Студенческой научно-практической конференции. 2021. С. 590–593.
- Трубина Л. К., Беленко О. А. Экологическая информатика: лаб. практикум. 2009. 87 с.
