Використання інформаційних технологій для діагностики та покращення стану навколишнього середовища і

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Міністерство освіти і науки російської федерації
Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа вищої професійної освіти "Самарський державний аерокосмічний університет
імені академіка С.П. Королева "
Факультет економіки і управління

Кафедра екології і безпеки життєдіяльності
Реферат з курсу "Екологія"

Використання інформаційних технологій для діагностики та покращення стану навколишнього середовища і здоров'я людини
Виконала Коробецький А.А.,
студентка 721группи

Перевірив В.В. Морозов,
професор

Оцінка дата
Самара 2006

Зміст
Введення. 3
1. Інформаційні системи .. 4
1.1. Бази і банки даних. 4
1.2. Експертні системи .. 7
1.3. Геоінформаційні системи .. 9
2. Моделювання. 10
3. Технічне оснащення. 12
4. Синтез різних інформаційних технологій. 14
4.1. ГИМС-технологія. 15
4.2. Проект МЕМОС .. 16
Висновок. 18
Список використаних джерел. 21


Введення

Інформаційні технології служать перш за все мети економії ресурсів шляхом пошуку і подальшого використання інформації для підвищення ефективності людської діяльності.
В даний час дослідження з охорони навколишнього середовища ведуться у всіх областях науки і техніки різними організаціями і на різних рівнях, в тому числі і на державному. Однак інформація з цих досліджень характеризується високою неуважністю. Великі обсяги екологічної інформації, дані багаторічних спостережень, новітні розробки розкидані по різних інформаційних баз або навіть знаходяться на паперових носіях в архівах, що не лише ускладнює їх пошук, використання, а й призводить до сумніву в достовірності даних та ефективному використанні коштів, що виділяються на екологію з бюджету, іноземних фондів чи комерційними структурами.
Другим моментом, що обумовлює необхідність інформатизації, є проведення постійного моніторингу за фактичним станом навколишнього середовища, сплатою податків, проведенням екологічних заходів. Необхідність контролю виникла з прийняттям плати за забруднення ще з 1992р, коли виявилися такі проблеми, як переіндексація платежів у зв'язку з інфляцією, несплата за забруднення віз вуха, «піти» від екологічних платежів, зумовлені відсутністю необхідної технічної бази для своєчасного контролю за виконанням норм закону . Завдяки автоматизованим моніторинговим системам контроль за природоохоронною діяльністю стає більш ефективним, оскільки постійне спостереження дозволяє не тільки стежити за правильністю виконання закону, але і вносити до нього поправки відповідно до фактичних умов екологічної та соціально-економічної обстановки.
На рубежі двох тисячоліть проблема взаємовідносини людського суспільства з навколишнім середовищем набула гострого характеру. За останні десятиліття зріс ризик виникнення великих екологічних катастроф, що викликаються людиною і виникають внаслідок захисної реакції природи.
Природні і антропогенні екологічні катастрофи мають історичний аспект. Різні природні катастрофи, такі як повені та лісові пожежі, існували протягом всієї історії нашої планети. Однак з розвитком сучасної цивілізації виникли катастрофи нового типу, що включають опустелювання, деградацію земельних ресурсів, пилові бурі, забруднення Світового океану та ін
Початок XXI століття гостро ставить завдання оцінки ризику екологічних катастроф, вжиття заходів щодо їх запобігання. Іншими словами, актуальною стала задача управління екологічними катастрофами. А це можливо за наявності необхідного інформаційного забезпечення про минуле, поточному та майбутньому стан об'єктів навколишнього середовища, включаючи природні, природно-техногенні і антропогенні системи.

1. Інформаційні системи

Сучасні інформаційні технології призначаються для пошуку, обробки і поширення великих масивів даних, створення і експлуатації різних інформаційних систем, що містять бази і банки даних та знань.
У широкому сенсі слова, інформаційна система - це система, деякі елементи якої є інформаційними об'єктами (тексти, графіки, формули, сайти, програми тощо), а зв'язки носять інформаційний характер.
Інформаційна система, що розуміється в більш вузькому сенсі, - це система, призначена для зберігання інформації в спеціальним чином організованій формі, має засоби для виконання процедур введення, розміщення, обробки, пошуку та видачі інформації за запитами користувачів.
У нашому випадку ми будемо розглядати інформаційні системи у вузькому сенсі цього слова, так як широке поняття є предметом швидше теоретичною інформатики і має мале відношення до досліджуваного питання.
Найважливішими підсистемами автоматизованих інформаційних систем є бази і банки даних, а також належні до класу систем штучного інтелекту експертні системи. Окремо слід розглянути геоінформаційні системи, як одні з найбільш розвинених глобальних АІС в екології на даний момент.

1.1. Бази і банки даних

Діяльність людини постійно пов'язана з накопиченням інформації про навколишнє середовище, її відбором та зберіганням. Інформаційні системи, основне призначення яких - інформаційне забезпечення користувача, тобто надання йому необхідних відомостей з конкретної проблеми чи питання, допомагають людині вирішувати завдання швидше і якісніше. При цьому одні й ті ж дані можуть використовуватися при вирішенні різних завдань і навпаки. Будь-яка інформаційна система призначена для вирішення певного класу задач і включає в себе як сховище даних, так і кошти для реалізації різних процедур.
На території нашої країни немає єдиної і цілісної інформаційної системи, звідки можна було б черпати необхідні відомості для знову проведених робіт у певній галузі, як, наприклад, в геології.
Інформаційне забезпечення екологічних досліджень реалізується головним чином за рахунок двох інформаційних потоків:
- Інформація, що виникла при проведенні екологічних досліджень;
- Науково-технічна інформація по світовому досвіду розробки екологічних проблем за різними напрямками.
Загальною метою інформаційного забезпечення екологічних досліджень є вивчення інформаційних потоків та підготовка матеріалів для прийняття рішень на всіх рівнях управління у питаннях виконання екологічних досліджень, обгрунтування окремих науково-дослідних робіт, а також розподілу фінансування.
Оскільки об'єктом опису і вивчення є планета Земля, а екологічна інформація має спільні риси з геологічної, то перспективно побудова географічних інформаційних систем для збору, зберігання і обробки фактографічної і картографічної інформації:
- Про характер і ступінь екологічних порушень природного та техногенного походження;
- Про загальні екологічних порушеннях природного та техногенного походження;
- Про загальні екологічних порушення в певній сфері людської діяльності;
- Про надрокористування;
- Про економічне управлінні певною територією.
Географічні інформаційні системи розраховані, як правило, на установку і підключення великої кількості автоматизованих робочих місць, які мають власними базами даних і засобами виведення результатів. Екологи на автоматизованому робочому місці на основі просторово прив'язаної інформації може вирішити завдання різного спектру:
- Аналіз зміни навколишнього середовища під впливом природних і техногенних факторів;
- Раціональне використання та охорона водних, земельних, атмосферних, мінеральних та енергетичних ресурсів;
- Зниження шкоди і запобігання техногенних катастроф;
- Забезпечення безпечного проживання людей, охорона їх здоров'я.
Всі потенційно екологічно небезпечні об'єкти та відомості про них, про концентрацію шкідливих речовин, допустимих нормах і т.д. супроводжуються географічної, геоморфологічної, ландшафтно-геохімічної, гідрогеологічної та іншими типами інформації.
Неуважність і брак інформаційних ресурсів в екології лягла в основу розроблених ІГЕМ РАН аналітичних довідково-інформаційних систем (АСИС) по проектах в галузі екології та охорони навколишнього середовища на території Російської Федерації АСИС «Екопром», а також розробка автоматизованої системи для Московської області, покликаної здійснити її екомоніторинг.
Різниця завдань обох проектів обумовлюється не тільки територіальними межами (у першому випадку це територія всієї країни, а в другому безпосередньо Московська область), але і по областях застосування інформації. Система «Екопром» призначена для накопичення, обробки та аналізу даних про екологічні проекти прикладного та дослідницького характеру на території РФ за іноземні гроші. Система моніторингу Московської області покликана служити джерелом інформації про джерела та реальному забрудненні навколишнього середовища, запобігання катастрофам, екологічних заходах в області охорони навколишнього середовища, платежі підприємств на території області з метою економічного управління і контролю з боку державних органів. Так як інформація за природою своєю має гнучкість, то можна сказати, що і та, і інша система, розроблена ІГЕМ РАК може використовуватися як з метою проведення досліджень, так і для управління. Тобто завдання двох систем можуть переходити одна в іншу.
У якості більш приватного прикладу бази даних, що зберігає інформацію з охорони навколишнього середовища, можна привести роботу О.С. Брюховецького і І.П. Ганіна «Проектування бази даних за методами ліквідації локальних техногенних забруднень в масивах гірських порід». У ній розглядається методологія побудови такої бази даних, дається характеристика оптимальних умов її застосування.
При оцінці надзвичайних ситуацій інформаційна підготовка займає 30-60% часу, а інформаційні системи в змозі швидко надати інформацію і забезпечити знаходження ефективних методів врегулювання. В умовах надзвичайної ситуації рішення не можуть бути змодельовані в явному вигляді, однак основою для їх прийняття може служити великий обсяг різноманітної інформації, що зберігається та передається базою даних. За наданими результатами управлінський персонал на основі свого досвіду та інтуїції приймає конкретні рішення.
У загальному випадку бази даних грають ту ж роль і при оцінці стану здоров'я людини - вони надають фахівцю найбільш повну і конкретну інформацію з даного питання, на підставі чого він приймає необхідне рішення.
База даних може містити відомості по загальній медицині, ознаки різних захворювань, основні методи профілактики та лікування та іншу необхідну інформацію. Фактично, до однієї бази або банку даних може бути зведена ціла медична бібліотека, і здійснювати пошук необхідної інформації в ній буде набагато зручніше.
База даних може носити і допоміжний характер. Такими, наприклад, є бази даних пацієнтів і медперсоналу в поліклініках. Зараз ці бази даних вже отримали широке поширення в нашій країні, однак найчастіше рівень їх технічного забезпечення дуже низький.

1.2. Експертні системи

Експертними системами (ЕС) називають системи штучного інтелекту, побудовані на основі глибоких спеціальних знань з певної предметної області, отримані від експертів - фахівців у цій галузі.
Експертні системи є одним з небагатьох видів систем штучного інтелекту, які набули широкого поширення і знайшли практичне застосування. Повсюдне поширення експертних систем стримується перш за все тим, що вони вважаються досить складними, дорогими, а головне - вузькоспеціалізованими програмами.
Всі експертні системи мають такі особливості:
- Компетентність, тобто у конкретній предметній області експертна система повинна досягати того ж рівня, що й спеціалісти-люди;
- Символьні міркування, тобто знання, на яких заснована експертна система представляються у вигляді понять реального світу;
- Глибина, тобто експертна система повинна вирішувати серйозні, нетривіальні задачі, що відрізняються складністю знань або великою кількістю інформації, що не дозволяє використовувати повний перебір варіантів як метод розв'язання задачі, а змушує вдаватися до творчих і неформальним методам;
- Самосвідомість, тобто експертна система повинна включати в себе механізми пояснення того, яким чином вона приходить до вирішення завдання.
Експертні системи можуть вирішувати такі завдання:
· Інтерпретація;
· Прогноз;
· Діагностика;
· Проектування;
· Планування;
· Навчання;
· Спостереження;
· Управління.
Експертні системи мають у своєму складі велику базу даних - факти обраної предметної області, а також базу знань, в якій відображені професійні навички та вміння фахівців високого рівня в даній області.
Основу кваліфікації експерта, крім формалізованих знань, складають важко формалiзуються, здогади, інтуїтивні судження і вміння робити висновки, які сам експерт може цілком усвідомлювати.
Типова схема структури експертної системи представлена ​​на рис. 1.

Малюнок SEQ Малюнок \ * ARABIC 1. Структура експертної системи
Одна з найвідоміших у світі консультаційних експертних систем - MYCIN, призначена для медичної діагностики інфекційних захворювань крові, зіставляє симптоми досліджуваної хвороби з симптомами хвороб, накопичених в базі знань. Лікар відповідає на питання ЕС про симптоми хвороби, а потім, отримавши достатньо фактів, ЕС допомагає лікареві поставити діагноз і дає рекомендації з лікування.
Як приклад російської розробки можна привести комплекс РОФЕС (Реєстратор Оцінки Функціонально-емоційного стану). Система складається з комплексу датчиків і програмного забезпечення, за допомогою яких проводиться діагностика і аналіз стану організму. Вона може здійснити підбір препаратів для конкретної людини, провести частотну і кольоротерапія (з використанням зворотного зв'язку), визначити гормональний профіль і ризик небезпечних видів захворювань. Таким чином, РОФЕС виробляє не тільки оцінку, а й управління станом здоров'я.
На жаль, по відношенню до навколишнього середовища експертні системи ще не отримали достатньо широкого поширення. В якості основної причини можна назвати відсутність єдиної стандартизованої бази знань. У цій області значно ширше використовуються інформаційні системи, що займаються відбором необхідної інформації, а прийняття рішень беруть на себе люди.

1.3. Геоінформаційні системи

Географічні інформаційні системи (ГІС) з'явилися в 60-х роках XX століття як інструменти для відображення географії Землі і розташованих на її поверхні об'єктів. Зараз ГІС представляють собою складні і багатофункціональні інструменти для роботи з даними про Землю.
Можливості, що надаються користувачеві ГІС:
· Робота з картою (переміщення й масштабування, видалення і додавання об'єктів);
· Друк в заданому вигляді будь-яких об'єктів території;
· Висновок на екран об'єктів певного класу;
· Висновок атрибутивної інформації про об'єкт;
· Обробка інформації статистичними методами і відображення результатів такого аналізу безпосереднім накладенням на карту
Так, за допомогою ГІС фахівці можуть оперативно спрогнозувати можливі місця розривів трубопроводи, простежити на карті шляхи розповсюдження забруднень та оцінити ймовірні збитки для природного середовища, обчислити об'єм коштів, необхідних для усунення наслідків аварії. За допомогою ГІС можна відібрати промислові підприємства, що здійснюють викиди шкідливих речовин, відобразити розу вітрів і грунтові води в навколишньому їхній місцевості і змоделювати поширення викидів у навколишньому середовищі.
У 2004р. президією Російської академії наук було прийнято рішення про проведення робіт за програмою «Електронна Земля», суть якої полягає у створенні багатопрофільної геоінформаційної системи, що характеризує нашу планету, практично - цифрової моделі Землі.
Зарубіжні аналоги програми «Електронна Земля» можна підрозділити на локальні (централізовані, дані зберігають на одному сервері) і розподілені (дані зберігаються і поширюються різними організаціями на різних умовах).
Безумовним лідером у створенні локальних баз даних є ESRI (Environmental Systems Research Institute, Inc., США) Сервер ArcAtlas "Our Earth" містить понад 40 тематичних покриттів, які широко використовуються у всьому світі. Практично всі картографічні проекти масштабу 1:10 000 000 і більше дрібних масштабів створюються з його використанням.
Найбільш серйозним проектом по створенню розподіленої бази даних є «Цифрова Земля» (Digital Earth). Цей проект був запропонований віце-президентом США Гором у 1998р., Основним виконавцем є NASA. У проекті беруть участь міністерства і державні відомства США, університети, приватні організації, Канада, Китай, Ізраїль і Європейський союз. Всі проекти розподілених баз даних відчувають серйозні труднощі в питаннях стандартизації метаданих і сумісності окремих ГІС і проектів, створених різними організаціями із застосуванням різного програмного забезпечення.

2. Моделювання

Моделювання - це один з основних методів пізнання. Воно широко застосовується у всіх галузях науки, в тому числі і в екології. У ній часто потрібно спрогнозувати зміни, які можуть відбуватися в навколишньому середовищі внаслідок впливу яких-небудь факторів. При цьому модель дозволяє докладно вивчити проблему і знайти оптимальний спосіб її вирішення. Одним із завдань екології є також встановлення взаємозв'язків між організмами та навколишнім середовищем, опис законів, за якими протікають процеси в живій природі. У класичній екології розглядаються взаємодії декількох типів:
· Взаємодія організму і навколишнього середовища;
· Взаємодія особин всередині популяції;
· Взаємодія між особинами різних видів (між популяціями).
Математичні моделі в екології використовуються практично з моменту виникнення цієї науки. І, хоча поведінка організмів в живій природі набагато важче адекватно описати засобами математики, ніж самі складні фізичні процеси, моделі допомагають встановити деякі закономірності і загальні тенденції розвитку окремих популяцій, а також спільнот. Здається дивним, що люди, які займаються живою природою, відтворюють її в штучної математичній формі, але є вагомі причини, які стимулюють ці заняття. Ось деякі цілі створення математичних моделей в екології:
1. Моделі допомагають виділити суть або об'єднати і виразити за допомогою декількох параметрів важливі розрізнені властивості великої кількості унікальних спостережень, що полегшує екологу аналіз розглянутого процесу або проблеми.
2. Моделі виступають як «спільної мови», за допомогою якого може бути описано кожне унікальне явище, і відносні властивості таких явищ стають більш зрозумілими.
3. Модель може служити зразком «ідеального об'єкта» або ідеалізованого поведінки, при порівнянні з яким можна оцінювати і вимірювати реальні об'єкти і процеси.
4. Моделі дійсно можуть пролити світло на реальний світ, недосконалими імітаціями якого вони є.
При побудові моделей в математичній екології використовується досвід математичного моделювання механічних і фізичних систем, однак з урахуванням специфічних особливостей біологічних систем:
· Складності внутрішньої будови кожної особини;
· Залежно від умов життєдіяльності організмів від багатьох факторів зовнішнього середовища;
· Незамкнутости екологічних систем;
· Величезного діапазону зовнішніх характеристик, при яких зберігається життєздатність систем.
Залучення комп'ютерів істотно розсунуло кордону моделювання екологічних процесів. З одного боку, з'явилася можливість всебічної реалізації складних математичних моделей, що не допускають аналітичного дослідження, з іншого - виникли принципово нові напрями, і насамперед - імітаційне моделювання.
Розвиток математично-екологічних моделей можна простежити по еволюції тих наукових і прикладних питань, для відповіді на які ці моделі створювалися. Питання ці ускладнювалися в міру розвитку екології і вдосконалення методики моделювання. Якщо спочатку самі питання і результати математичного моделювання представляли відвернений теоретичний інтерес, то надалі вони стали носити конкретний практичний характер. Значна частина робіт з моделювання природних екосистем має прикладний характер. Ці роботи ставлять перед собою практичні завдання - побудова прогнозів поведінки в часі реальних біологічних систем. Так, наприклад, підприємство, що займається розведенням риб в штучних водоймах, зацікавлене в оптимальному регулювання вилову риб, кількості корму, параметрів утримання водойм і багатьох інших, значимих для життя і відтворення риб факторів. Воно зацікавлене у залученні екологів та їх математичних моделей для правильного ведення справ та отримання найбільшого прибутку. Інший приклад - прогнозування розвитку епідемічних захворювань. Системі охорони здоров'я потрібно заздалегідь планувати швидкість поширення хвороби, готувати запаси лікарських препаратів, засобів профілактики і захисту, медичний персонал і проводити інші заходи. Цей список практичних застосувань результатів математичної екології можна було б продовжити.

3. Технічне оснащення

В даний час термін "інформаційна технологія" найчастіше вживається у зв'язку з використанням комп'ютерів для обробки інформації. Інформаційні технології охоплюють всю обчислювальну техніку і техніку зв'язку і, почасти, - побутову електроніку, телебачення і радіомовлення.
У наукових дослідженнях комп'ютер нерідко виступає як необхідний інструмент експериментальної роботи.
Комп'ютерний експеримент найчастіше пов'язаний:
· З проведенням складних математичних розрахунків;
· З побудовою і дослідженням наочних і динамічних моделей.
Таким чином, комп'ютер необхідний передусім для того, щоб реалізувати інформаційні системи і моделі, про які говорилося раніше.
Сама ідея інформаційних систем виникла задовго до появи ЕОМ. Можливості комп'ютерів підвищують ефективність використання інформаційних систем, значно розширюють сферу їх застосування, дозволяють автоматизувати основні процедури по їх розміщенню, обробці та пошуку інформації в системі.
Інформаційні системи, створені на базі використання можливостей комп'ютера, як правило є автоматизованими інформаційними системами (АІС). При цьому слід розрізняти поняття «автоматизована» і «автоматична». В автоматизованому процесі людина може в міру необхідності втручатися, регулювати і направляти перебіг процесу, а автоматичної процес протікає без його участі аж до завершення.
Автоматизовані інформаційні системи розвиваються в даний час швидкими темпами, підвищується обсяг їх сховищ, удосконалюються механізми, розширюється перелік послуг, що надаються користувачеві.
Комп'ютерне моделювання дозволяє вирішувати досить складні завдання на основі комп'ютерної моделі досліджуваного явища. Переваги комп'ютерного моделювання полягають у тому, що воно:
· Дає можливість розрахувати параметри та змоделювати явища, процеси і ефекти, вивчення яких в реальних умовах неможливо або дуже важко;
· Дозволяє не тільки поспостерігати, а й передбачити результат експерименту при будь-яких умовах;
· Дозволяє вивчати явища, що передбачаються будь-якими теоріями;
· Є екологічно чистим і не представляє небезпеки для природи і людини;
· Забезпечує наочність;
· Є у використанні.
Проте важливо пам'ятати, що на комп'ютері моделюється не об'єктивна реальність, а наші теоретичні уявлення про неї. Об'єктом комп'ютерного моделювання є математичні та інші моделі, а не реальні об'єкти, процеси або явища.
Критерієм вірності будь-якого з результатів комп'ютерного моделювання був і залишається натуральний експеримент. У наукових і практичних дослідженнях комп'ютерний експеримент може лише супроводжувати натуральному, щоб дослідник, порівнюючи їх результати міг оцінити якість моделі, глибину наших уявлень про суть явищ природи.
Реалізація комп'ютерних експериментів - не головне завдання, яке вирішується за допомогою технічних пристроїв. Розвиток сучасної науки неможливо без високотехнологічних засобів збору даних, комунікації.
Створені за останні десятиліття супутникові засоби спостереження за Землею охоплюють практично всі значущі сфери функціонування системи «природа-суспільство». В даний час супутникові системи постачають дані про наступні параметри:
· Взаємодії в системі Земля-Сонце;
· Динаміка атмосфери;
· Динаміка океанів і прибережних регіонів;
· Процеси в літосфері;
· Функціонування біосфери;
· Динаміка кліматичної середовища.
Дані дистанційного зондування є основним джерелом оперативної інформації для систем контролю глобальної екологічної, біогеохімічної, гідрофізичній, епідеміологічної, геофізичної та демографічної обстановки на Землі. До теперішнього часу дистанційний геоінформаційний моніторинг об'єктів і процесів навколишнього середовища постачає величезні обсяги даних, щоб можна було вирішувати багато завдань контролю системи «природа суспільства» Однак, на жаль, поки не вирішена проблема узгодження вимог до баз глобальних даних і структурі супутникового моніторингу. Спостерігається відставання розвитку методів обробки даних дистанційного зондування від прогресу в технічному оснащенні систем супутникового моніторингу.
Важко переоцінити важливість інформаційних технологій при діагностиці стану здоров'я людини. Апарати різної складності і призначення, починаючи від електронних тонометрів і закінчуючи пристроями генної інженерії, використовуються фахівцями по всьому світу. Це потужна і динамічно розвивається гілку інформаційних технологій і докладний опис її не представляється можливим. Слід зазначити, що в Росії на даний момент велику проблему представляє не новітні розробки в цій галузі, а оновлення застарілих елементів медичного технопарку, а також перевірка та сертифікація величезної кількості медичних апаратів сумнівної якості.
Представлений на малюнку 4 апарат - набагато більше, ніж просто годинник. Рекордер MERLIN - це індивідуальна система контролю ЕКГ.
Малюнок SEQ Малюнок \ * ARABIC 4. Рекордер MERLIN
Підпис: Малюнок 4. Рекордер MERLIN Цей прилад виконаний у вигляді наручного годинника з вбудованим одноканальним реєстратором ЕКГ. Пацієнт має можливість негайно активувати реєстратор за будь-яких проявах порушень серцевої діяльності, не залежно від часу і місця свого перебування. Для цього необхідно на декілька секунд прикласти долоню до електрода, розташованого під циферблатом. Merlin записує до 15 хв. ЕКГ. Гнучка програма цього приладу дозволяє проводити багаторазові вимірювання різної тривалості. Залишковий об'єм пам'яті і пульс пацієнта висвічується на циферблаті. Дані з реєстратора легко завантажуються в комп'ютер за допомогою оптоволоконного кабелю або модему.
Ще одна важлива функція інформаційних технологій в плані технічного забезпечення - це комунікація. Велику важливість представляє не тільки збір та обробка інформації, але і своєчасне її одержання.
Не так давно в нашій області почали застосовуватися технології телекомунікації в офісах лікарів загальної практики в сільській місцевості. Безсумнівно, це важливе технічне вдосконалення, але існують куди більш розвинені технології телемедицини. У США все більшого поширення набуває мережа Internet2, що дозволяє швидше і надійніше передавати дані. З її допомогою, наприклад, можна транслювати перебіг операції за тисячі кілометрів. І не тільки його відеозапис, але і тривимірну комп'ютерну модель внутрішніх органів, кісток, що нагадує швидше рухається рентгенівський знімок.
Швидка і якісна зв'язок може врятувати людське життя, допомогти запобігти екологічній катастрофі, ліквідувати чи послабити її наслідки.

4. Синтез різних інформаційних технологій

Методи локальної діагностики навколишнього середовища не можуть дати комплексну оцінку стану природного об'єкта або процесу, особливо у випадку, коли цей елемент навколишнього середовища займає великі простори. Будь-які технічні засоби збору даних про навколишнє середовище дозволяють отримати лише уривчасту в часі і фрагментарну в просторі інформацію.
Для вирішення комплексної задачі діагностики навколишнього середовища важливий синтез системи, що поєднує такі функції, як збір даних за допомогою дистанційних і контактних методів, їх аналіз та накопичення з подальшою тематичної обробкою. Така система здатна забезпечити систематичне спостереження та оцінку стану навколишнього середовища, визначати прогнозну діагностику змін елементів навколишнього середовища під впливом господарської діяльності і при необхідності аналізувати розвиток процесів у навколишньому середовищі при реалізації сценаріїв антропогенного характеру з видачею попереджень про небажані зміни характеристик природних підсистем. Реалізація таких функцій моніторингу навколишнього середовища можлива при використанні методів імітаційного моделювання, що забезпечують синтез моделі досліджуваної природної системи.

4.1. ГИМС-технологія

Розвиток моделей біохімічних, біоценотичних, гідрофізичних, кліматичних і соціально-економічних процесів у навколишньому середовищі, що забезпечують синтез образів її підсистем неминуче вимагає формування систем автоматизації обробки даних моніторингу та створення відповідних баз даних. Як показали численні дослідження в цьому напрямку, існують збалансовані критерії відбору інформації, що враховують ієрархію причинно-наслідкових зв'язків у біосфері.
Застосування математичного моделювання може дати практичний ефект тільки при створенні єдиної мережі даних, пов'язаної з моделлю системи «суспільство-природа». Для цього необхідне об'єднання різних наук у єдину систему і створення можливості гнучкого управління цими знаннями. Це можливо здійснити шляхом об'єднання ГІС-технології, методів експертних систем та імітаційного моделювання.
ГІС забезпечує обробку географічних даних, зв'язок з базами даних і символічне уявлення топології досліджуваних територій. Розширення ГІС до ГИМС за схемою ГИМС = ГІС + Модель змінює деякі функції користувальницького інтерфейсу комп'ютерних картографічних систем, включаючи прогнозні оцінки на основі апріорних сценаріїв зміни умов функціонування підсистем навколишнього середовища.
Розвиток і застосування ГИМС-технології, що передбачає з'єднання методик та алгоритмів математичного моделювання з наземними і дистанційними вимірами характеристик навколишнього природного середовища, можливо на базі синтезу повітряних і наземних пересувних лабораторій. У майбутньому саме такі комплекси будуть вирішувати такі основні завдання:
- Прогнозування часу початку і ступеня небезпеки стихійних лих, аварійних ситуацій і техногенних катастроф;
- Контроль динаміки аварій і катастроф, в тому числі і в складних метеоумовах, і видача інформації для прийняття рішення;
- Оцінка наслідків аварій і катастроф для міст, сільськогосподарських і лесоболотная угідь, морський і приморської флори і фауни;
- Видача цілевказівок рятувальним службам при проведенні пошуково-рятувальних робіт.
Крім того, ГИМС-технологія дозволить вирішувати проблеми моніторингу територій великих промислових центрів. Серед них можна виділити:
- Вивчення сезонних параметрів елементів міського та приміського ландшафтів, геофізичних полів і локальних аномалій, виявлення закономірностей взаємозв'язку їх характеристик, представлення результатів дослідження у вигляді тематичних карт;
- Створення методології оцінок екологічного та санітарного стану житлової, промислової, лісопаркової та приміської зон, водойм і річок, теплотрас і продуктопроводів, транспортних та електромереж;
- Дослідження сезонної і добової динаміки характеристик місць складування побутових і виробничих відходів, джерел забруднення земних покривів, повітряного і водного басейнів;
- Рішення обернених задач і розробка статистичних критеріїв подібності стосовно до локальних антропогенних і геофізичним особливостям міської та приміської територій, приземної атмосфери, хмарності та озонового шару, динаміки забруднення та їх елементів.

4.2. Проект МЕМОС

На державному рівні виникла необхідність організувати цілісну систему, яка дозволила б об'єднати в собі параметри навколишнього середовища та показники здоров'я населення, проаналізувати і представити особам, які приймають управлінські рішення, можливі варіанти вдосконалення системи. Мета такої складної системи очевидна і проста - це поліпшення стану людського здоров'я шляхом зниження впливу негативних факторів навколишнього середовища. Така система моніторингу вводитися зараз у РФ на регіональних рівнях. Це система соціально-гігієнічного моніторингу. Функціональні можливості географічних інформаційних систем (ГІС) та їх економічна ефективність дозволяють об'єднати в собі деякі блоки системи соціально-гігієнічного моніторингу. Таким уявляється найбільш «економічний» і, в той же час ефективний і реалізується варіант системи на прикладі виділення одного компонента середовища (атмосфери). Її назва Система медико-епідеміологічного моніторингу навколишнього середовища (МЕМОС).
Мета проекту: на основі постійно збираються інформації про фактори середовища і здоров'я, розробка та впровадження комплексної системи подання даних і оцінки ризику здоров'ю, його економічного обгрунтування і управління інвестиціями, що дозволяє підтримувати сталий економічний розвиток на основі медико-екологічного благополуччя.
Завдання МЕМОС:
· Формування екологічного та соціально-гігієнічного моніторингу;
· Розрахунок ризику здоров'ю населення від провідних факторів середовища;
· Прогнозування стану здоров'я населення на перспективу;
· Обгрунтування вибору провідних (визначальних) факторів здоров'я населення;
· Побудова організаційно-методичної та правової систем управління здоров'ям населення;
· Формування економічних механізмів підтримки стійкого розвитку регіону на основі медико-екологічного благополуччя.
Система МЕМОС має ряд істотних переваг. Вона дає можливість особам, які приймають рішення:
· Оцінити вартість витрат на охорону здоров'я, пов'язаних з негативним впливом на здоров'я конкретного фактора;
· Виконати прогноз державних витрат на охорону здоров'я, пов'язаних з впливом одного або декількох факторів;
· Обгрунтувати матеріальний позов громадян на шкоду здоров'ю, пов'язаний з шкідливим впливом факторів середовища життєдіяльності;
· У рамках існуючої правової системи створити можливості економічного захисту громадян у зв'язку з впливом навколишнього середовища.

Малюнок SEQ Малюнок \ * ARABIC 6. Блок-схема системи МЕМОС
Цільовою функцією системи МЕМОС є прийняття рішень про коригування діяльності державних і недержавних установ охорони здоров'я і підприємств з урахуванням виявлених екологічно несприятливих зон з підвищеними ризиками для здоров'я населення цих районів.
Застосування та впровадження МЕМОС в галузі охорони здоров'я більш переважно і реально в порівнянні з розробкою соціально-гігієнічного моніторингу. Головне обгрунтування цьому є застосування одного уніфікованого і, в той же час, «налаштованого» на дану галузь програмного продукту на основі сучасних ГІС-технологій. У цьому бачиться її економічно більш вигідна реалізація в порівнянні з реалізацією Системи соціально-гігієнічного моніторингу, тому що МЕМОС використовує мінімум технічних і людських ресурсів і є цільовою системою, покликаної вирішувати конкретні завдання обробки, представлення та аналізу медичних та екологічних даних. Функціональні можливості ГІС та їх економічна ефективність дозволяють об'єднати в собі деякі блоки системи соціально-гігієнічного моніторингу. ГІС МЕМОС дає можливість отримання результатів у найкоротші терміни в дружньому вигляді, що призводить до прийняття відповідними особами ефективних рішень в умовах великих невизначеностей, пов'язаних із самими складними об'єктами досліджень (населення, компоненти навколишнього середовища), з одного боку. Ас іншого боку, результатом є отримання достовірних результатів і їх доступне, зрозуміле уявлення для подальшого прийняття рішень в жорстко обмеженою фінансової та часовому середовищі.
Система МЕМОС покликана також об'єднати зусилля фахівців різного профілю з різних державних структур володіють різнорідною інформацією (екологічної, медичної, соціальної) для реалізації головного завдання - оздоровлення навколишнього середовища та профілактики здоров'я населення великих мегаполісів.

Висновок

Серед безлічі напрямків, що існують серед інформаційних технологій, були розглянуті три основні:
- Інформаційні системи (бази даних, експертні системи, ГІС);
- Моделювання;
- Технічне оснащення.
Кожне з цих напрямків реалізує окреме завдання з метою діагностики та забезпечення збереження здоров'я людини і навколишнього середовища. Але тільки комплексне їх застосування здатне призвести до правильного та своєчасного результату.
Необхідно також враховувати, що вплив інформаційних технологій на людину і навколишнє середовище носить двонаправлений характер. З одного боку, інформаційні технології - це один з найбільш перспективних інструментів збору даних і наукового пізнання, у тому числі в медицині та екології. З іншого - це важливий фактор, що впливає на здоров'я людини і навколишнє середовище.
Важливість цього зауваження буде зрозумілою, якщо ми розглянемо схему взаємозв'язку людини з людиною і навколишнім середовищем.
Людина
Навколишнє середовище
Прямий зв'язок
Зворотній зв'язок
Людина
Інформаційні технології
Малюнок SEQ Малюнок \ * ARABIC 7. Вплив інформаційних технологій на взаємозв'язок людини і навколишнього середовища

У даному випадку інформаційні технології активно використовуються як при прямій дії, так і для забезпечення зворотного зв'язку. І існування системи можливе лише за наявності і коректному функціонуванні обох зв'язків. Дуже важлива своєчасність і точність отриманої інформації і керуючих сигналів. І в цій області багато функції слід покласти на інформаційні технології та комп'ютерну техніку.
На даний момент створення комплексних інформаційних систем перешкоджають насамперед:
· Низька ступінь стандартизації і сумісності різних інформаційних технологій;
· Висока ступінь неуважності і низька достовірність великого числа наявних даних;
· Вузька спеціалізація існуючих інформаційних систем;
· Складність реалізації подібних систем;
· Брак адміністративних і фінансових ресурсів.
Незважаючи на ці перешкоди, інформаційні технології набувають все більш широке поширення у сферах медицини та екології. На даний момент розроблено загальні принципи і структури глобальних інформаційних систем, які вирішують проблеми охорони здоров'я людини і навколишнього середовища. Проте потенціал у цій області набагато перевищує наші можливості.
Необхідно вирішити, хто має достатні адміністративні та фінансові ресурси для реалізації подібних систем. Російська академія наук має ряд переваг перед закордонними організаціями в силу своєї централізованості, сприяє вирішенню проблем початкового етапу (стандартизація та структурування інформації). Але це тільки стартову перевагу. Незабаром після старту вирішальну роль почнуть грати фінанси та менеджмент проекту, а це не найсильніші наші сторони.

Список використаних джерел

1. Інформатика, 10-11 / Л.З. Шауцукова. - М.: Просвещение. 2004 - 420С.: Іл.
2. Інформатика. Систематичний курс. Підручник для 11 класу гуманітарного профілю / С.А. Бєшенков, Н.В. Кузьміна, Е.А. Ракітіна. - М.: БІНОМ. Лабораторія знань, 2005. - 198с.: Іл.
3. Інформаційні системи екологічного моніторингу / В.Ф. Крапівін та ін / / Проблеми навколишнього середовища та природних ресурсів: Оглядова інформація / ВІНІТІ. - 2003 - № 12 с. 2-11
4. Чи можна оцифрувати Землю? ГІС в науках про Землю / / Новини науки і техніки. Інформаційний збірник / ЦСКБ «Прогрес». - 2004. - № 20-21 - с.75-77. [Інженер. - 2004. - № 9]
5. Створення комплексів програмно-алгоритмічних засобів для аналізу і прогнозу стану навколишнього середовища / В.А. Бабешенко, О.М. Бабешенко, М.В. Зарецька та ін / / Записки Гірничого інституту Т. 149. Екологія і раціональне природокористування. - СПб, - 2001 - с. 49-51
6. Економічна роль інформаційних технологій в екології / Д.А. Кузьміна / / Проблеми навколишнього середовища та природних ресурсів: Оглядова інформація / ВІНІТІ. - 2003 - № 9 с. 7-12
7. www.altaim.e-burg.ru Комплекс "РОФЕС" (Реєстратор Оцінки Функціонально-емоційного стану)
8. www.ecoline.ru Екологічна інформація і принципи роботи з нею / Под ред. В. Н. Виниченко
9. www.gisa.ru Проект системи медико-екологічного моніторингу навколишнього середовища на базі ГІС. Д.Р. Струков. 10.03 2005
10. www.gisa.ru Зйомка Землі з космосу: короткі підсумки запусків супутників ДЗЗ в 2005р. і прогнози на 2006р.
11. www.megamedservice.ru Реєстратор подій ЕКГ MERLIN. Рекордер.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Екологія та охорона природи | Реферат
86.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Використання інформаційних технологій для контролю та оцінки знань в освітніх установах
Правове регулювання створення та використання інформаційних технологій інформаційних систем
Аналіз сучасного стану навколишнього середовища в зоні будівництва
Методи вимірювання параметрів стану навколишнього середовища і екологічних показників транспортних об`єктів
Використання новітніх інформаційних технологій
Використання інформаційних технологій Інтернет в фармації
Використання інформаційних технологій в системах управління
Використання інформаційних технологій у сфері соцзахисту
Використання інформаційних технологій у навчанні геометрії
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru