IT и ГИС в условиях Севера

Размещено на http://www.allbest.ru/

IT и ГИС в условиях севера

Кокиева Г.Е., доктор технических наук, профессор; Вилтракис Г.В., преподаватель кафедры; кафедра «Прикладная механика»; Дмитриева Т.И., ведущий научный сотрудник; Якутск Румянцева Т.Д., ведущий научный сотрудник научной исследовательской части; ФГБОУ ВО Якутская ГСХА Россия

Аннотация

Узконаправленное использование ГИС в сельском хозяйстве и других сферах дает возможность улучшения работы. В частности мониторинга и прогнозирования. В настоящее время применение ГИС-технологии представляют собой современный тип интегрированной информационной системы, которая отвечает современным требованиям.

Ключевые слова: ГИС-технологии, базы данных, система управления, инструмент, представление информации.

Abstract

The narrowly Focused use of GIS in agriculture and other areas makes it possible to improve the work. In particular, monitoring and forecasting. Currently, the use of GIS technology is a modern type of integrated information system that meets modern requirements.

Keywords: GIS technologies, databases, management system, tool, information presentation.

геоинформационный мониторинг животное летающий

Структура ГИС должна иметь сервис-ориентированную архитектуру, что обеспечит возможность доступа неограниченного количества пользователей к ГИС на единой программно-аппаратной платформе, а также последующего наращивания функционала ГИС.

ГИС должна обеспечивать возможность:

1) поэтапного наращивания функциональных возможностей при изменении состава задач пользователей ГИС;

2) развития и модернизации ГИС без коренного изменения ранее разработанных и введенных в конфигурацию ГИС элементов.

ГИС должна быть рассчитана на непрерывный круглосуточный режим работы. Допускается вывод из эксплуатации компонентов системы для проведения профилактических и регламентных работ на время, не превышающее 1 суток раз в месяц. В ходе работы должны быть разработаны, согласованы и утверждены установленным порядком следующие документы:

• Промежуточные и заключительный отчеты о НИР, оформленные в соответствии с ГОСТ 7.32-2001;

• Отчёт о патентных исследованиях, оформленный в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96;

По результатам исследовательских испытаний должны быть представлены (в соответствии с ГОСТ 15.201 -2000) Акты результатов испытаний, другие документы, подтверждающие результаты испытаний. На этапе 1 выполнения НИР должны быть проведены патентные исследования в соответствии ГОСТ Р 15.011-96.

На остальных этапах НИР при разработке результатов, способных к правовой охране (в соответствии со ст. 1225 ГК РФ), должны быть проведены дополнительные патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011 -96.

Должны быть представлены сведения об охранных и иных документах, которые будут препятствовать применению результатов работ в Российской Федерации (и в других странах - по требованию заказчика), и условия их использования с представлением соответствующих обоснованных предложений и расчетов.

Основное направление использования ГИС это - жизнедеятельность. ГИС работает с пространственными объектами и данными, это позволяет осуществлять множество операций по выявлению закономерностей, проводить анализ, учет, прогноз, и непосредственно графически отображать результаты обработки. В настоящее время в Республике Саха (Якутия) есть острые вопросы, возникающие в отрасли народного хозяйства, требующих обоснованных ответов. В частности, количество домашних и диких оленей, угроза заражения при эпидемиологическом заболевании оленей, пути их миграции по территории Республики Саха (Якутия). БПЛА оперативно собирает информацию о численностизаболевших оленей в общем стаде и предоставляет ее ответственному лицу через оператора БПЛА.

Инновационными способами воздушного мониторинга является оснащение БПЛА специальными датчиками, работающими в микроволновом и инфракрасном режимах. Дополнительно к ним необходимо монтировать пневмокраситель, который позволит метить больных оленей. БПЛА, оснащённые необходимой аппаратурой весом до 50 кг, прошли успешную проверку при использовании сотрудниками МЧС в Удмуртии. Управление аппаратами осуществляется со станций наземного управления и ПО.

Мониторинг численности хищных животных с заблаговременным предупреждением о их наличии оленеводов для принятия решения БПЛА, пролетая по запрограммированному маршруту на заданной высоте, проводит фото (видео) съёмку территории пастбища оленьих путей миграций в автоматическом режиме. В течение полёта все получаемые данные фиксируются в цифровом виде и в дальнейшем обрабатываются с помощью специальных ПО. Результатом полёта является ряд высококачественных цифровых снимков с географическими привязками, отображающих известную площадь. После обработки снимки готовы для последующего анализа в соответствии с поставленными задачами. В зависимости от поставленных задач варьируется программа полёта и параметры съемки. Метод авиаучета численности хищных животных заключается в определении количества и ореола их обитания на контролируемой площади с помощью фото- и видеосъемки, сделанной с БПЛА. На основании полученных материалов, обработанных в соответствии с методом проведённого обследования территории, рассчитывается показатель численности. Для проведения авиаучёта используются современный БПЛА, оборудованный цифровой профессиональной фотокамерой, тепловизоры и комплекс специализированных компьютерных программ для обработки полученных данных. В течение 1 дня возможно провести сплошную съёмку территории площадью около 5-7 тыс.га.

Чипирование оленей и создание базы данных

В каждом чипе находиться уникальный 15 -значный номер. Непосредственно при чипировании вносится информация о владельце, возрасте животного и его половозрастной группе. При проведении мероприятий, таких как вакцинация против сибирской язвы, обработка против эдемагеноза, витаминизации и другихинформация добавляется. Наличие чипирования дает более полную информацию в базе данных в ЦОД.

Разработка инновационных коралей с использованием современных - технологий и материалов

КОРАЛЬ - загон для учёта и для хоз. и зооветеринарной обработки оленьих стад. В практике оленеводства применяются стационарные и переносные корали. Использование частокола из современных материалов для стационарных коралей позволит значительно улучшить экономическую и экологическую обстановку в данном районе, даст возможность шире применять инновационные методы 1Т-технологии для подсчета оленей, разделения их по половым признакам, более точного определения больных или зараженных оленей, чипирования и сортирования по другим характеристикам. При внедрении современных материалов для оборудования и устройства переносных КОРАЛЕЙ появится возможность отделять больных, заразных и старых немощных оленей от общего стада для проведения более полного их лечения и ухода за ними, что несомненно окажет влияние на рост поголовья оленей. ЛЛ (Летающая Лаборатория) - это ВС (Воздушное Судно) с комплектом съемного, перевозимого и установленного оборудования, в том числе и укомплектованного БПЛА (Беспилотный летательный аппарат).

Для управления ВС и его технического обслуживания (ТО) необходима команда профессионалов в составе: двух пилотов (Командир ВС и Второй пилот) и двух инженеров-техников.

Для выполнения поставленных задач на месте в состав экспедиции должны входить: оператор БПЛА, старший программист, научный сотрудник (инженер экспедиции) и рабочий. Все необходимое для работы по сбору и обработки информации, а также материалы и оборудование для организации временной стоянки: продукты питания, ГСМ (Горюче Смазочные Материалы), Медицинские препараты, доставляется вместе с сотрудниками на борту ЛЛ.

После организации временной стоянки экспедиции ЛЛ может быть использована в качестве грузотранспортного ВС для пополнения расходных материалов, доставки дополнительного оборудования, продуктов питания или ротации сотрудников экспедиции.

Добиться всего этого можно за счет применения БПЛА и современных ^ и ГИС-технологий, а также применения современных материалов. Но громадность территории нашей Республики, ее малая заселенность делает почти невозможной доставку БПЛА, оборудование, материалов и персонала обслуживания к местам выполнения работ. Для преодоления данных трудностей необходимо создание Летающей Лаборатории (ЛЛ) с последующей ее эксплуатацией.

Данная проблема является актуальной в условиях крайнего Севера с его огромной территорией и малодоступностью транспортного сообщения. Объем информации, существующий в современном мире, не может сравниться с тем, который был получен в прошлых веках. Темпы жизни стремительно растут, методы получения информации приобретают все более индустриальный характер. Для организованного хранения, поиска нужной информации, ее обработки и анализа требуются современные, основанные на компьютерных технологиях, средствах. С каждым годом информационные потребности человека затрагивают все новые сферы его деятельности. Практически во всех современных отраслях знаний накоплен богатый опыт использования информации, получаемой из многочисленных источников. Все вышеизложенное определило актуальность курсовой работы.

Для решения вопросов мониторинга, охраны и рационального использования ресурсов популяций диких северных оленей необходимы объективные данные о расположении основных группировках животных, направлении их миграций и численности. Однако разработанная ранее методика авиаучетов значительно усложняет осуществление мониторинга в современных условиях. Концентрация крупных стад и их дислокация в летний период ежегодно меняются, причем в этот период они рассредоточены на огромной территории и расположены на сотни километров друг от друга. Кроме того, в последние годы возрастает изолированность западных и восточных группировок. Новые маршруты и сроки перемещений основных группировок животных во многом неизвестны и недоступны для исследования обычными методами с применением только малой авиации. Внедрение технологии дает возможность создания базы данных о состоянии кормов базы, количественного и качественного состояния поголовья оленьих стад, наличия и распространения на обследуемых территориях хищных животных способных навредить оленеводству на обследуемых территориях;

-обучение сотрудников «Летающей лаборатории» практике сбора информации с помощью беспилотного летательного аппарата и работы с ней. БПЛА, пролетая по запрограммированному маршруту на заданной высоте, проводит фото (видео) съёмку территории пастбища оленьих путей миграций в автоматическом режиме. В течение полёта все получаемые данные фиксируются в цифровом виде и в дальнейшем обрабатываются с помощью специальных ПО. На основании полученных материалов, обработанных в соответствии с методом проведённого обследования территории, рассчитывается показатель численности. Для проведения авиаучёта используются современный БПЛА, оборудованный цифровой профессиональной фотокамерой, тепловизоры и комплекс специализированных компьютерных программ для обработки полученных данных. В течение 1 дня возможно провести сплошную съёмку территории площадью около 5-7 тыс.га.

В таблице 1 представлены сравнительные данные по использованию ЛЛ (летающей лаборатории) и регионального перевозчика. Результатом полёта является ряд высококачественных цифровых снимков с географическими привязками, отображающих известную площадь. После обработки снимки готовы для последующего анализа в соответствии с поставленными задачами. В зависимости от поставленных задач варьируется программа полёта и параметры съемки. Метод авиаучета численности хищных животных заключается в определении количества и ореола их обитания на контролируемой площади с помощью фото- и видеосъемки, сделанной с БПЛА. Эта технология объединяет традиционные операции при работе с базами данных, такими, как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта.

После проведения всех необходимых работ и внесения записей в паспорта и формуляры ЛЛ (летающей лаборатории) и БПЛА последние снова готовы к выполнению поставленных задач (таблица 1).Кроме того, ГИС является новым языком общения и сотрудничества, дающим возможности совместной работы специалистам разных областей знания и разных стран. ГИС-технологии являются мощным инструментом для работы и наглядного представления информации. По некоторым оценкам около 80% всей информации, связанной с деятельностью человека, имеет пространственную привязку. Сопроводительная документация (паспорта объектов, фотографии, протоколы), хотя и не отображается непосредственно на карте, имеет взаимосвязь с объектами карты, обладающими пространственной привязкой.

Используя передовые возможности систем управления базами данных (СУБД), являясь уникальными редакторами растровой и векторной графики и обладая широчайшим инструментарием для проведения аналитических операций, ГИС зарекомендовали себя в качестве эффективного средства решения задач в области картографии, геологии, муниципального управления, землеустройства, экологии, транспорта, энергетической промышленности, сельского и лесного хозяйства.

Как следствие, ГИС-технологии находят все большее применение в современном информационном обществе, являясь удобным инструментом для решения многих практических, научных и учебных задач [1,2].

В настоящее время в Республике Саха (Якутия) есть острые вопросы, возникающие в энергетической отрасли народного хозяйства, требующих обоснованных ответов[3]. В частности, базовые расчеты проводятся для отладки и проверки для практической реализации методов технико-экономического сравнения и исследования культурных и функциональных зависимостей показателей сравниваемых вариантов электроснабжения. В процессе расчета определяются основные факторы, влияющие на критериальные величины, а также основные технико-экономические показатели вариантов. Это можно осуществить применяя ГИС-технологии.

Расчеты можно проводить вручную. При несложных зависимостях показателей и для ориентировочных укрупненных расчетов. При усложнении учитываемых взаимодействий технико-экономических показателей, а также много вариантности расчетов целесообразное применение моделей оценки эффективности вариантов. При помощи ГИС-технологии можно отследить протяженность электрических сетей, просматривать удаленные участки, проводить полный анализ и собирать полную базу данных и создать модель по укрупнению ориентировочных расчетов [4,5].

Таблица 1 - Сравнительные данные по использованию ЛЛ (летающей лаборатории) и регионального перевозчика

К классу таких моделей относятся оценочные, основанные на исследовании альтернативных вариантов. Для районов Севера, в отличии от обжитой территории, характерно относительно небольшое число вновь вводимых энергетических объектов. В то же время по каждому объекту требуется тщательный анализ условий и показателей строительства и эксплуатации, которые определяются особенностями территориальных зон, носящих «очаговый» характер. В указанных условиях проявляются преимущества оценочных моделей.

При использовании ГИС технологии обеспечивается более корректное сопоставление показателей экономической эффективности альтернативных вариантов. Кроме того, упрощается анализ вариантов по другим учитываемым критериям. Создаваемые оценочные модели должны служить основой для обработки специализированной программно-информационной базы[1,2]. БПЛА оперативно собирает информацию о численности заболевших оленей в общем стаде и предоставляет ее ответственному лицу через оператора БПЛА.

Инновационными способами воздушного мониторинга является оснащение БПЛА специальными датчиками, работающими в микроволновом и инфракрасном режимах. Дополнительно к ним необходимо монтировать пневмокраситель, который позволит метить больных оленей. БПЛА, оснащённые необходимой аппаратурой весом до 50 кг, прошли успешную проверку при использовании сотрудниками МЧС в Удмуртии. Управление аппаратами осуществляется со станций наземного управления и ПО.

В сложившихся условиях требуется модификация, имеющейся методики учета энергетических модификации и т.д. с применением аэрокосмических средств и новых ГИС - информационных технологий для оперативной обработки результатов наблюдений. В конечном итоге такой подход позволит существенно сократить расходы на аренду авиатехники и даст более объективную оценку состояния энергетических узлов. В результате применения ГИС-технологии мы получаем:

- широкий спектр сбора научной информации с любой точки республики в сжатые сроки, а при необходимости и за ее пределами;

- возможность выработки конкретных рекомендаций в сфере введения народного хозяйства и агропромышленного комплекса в республике;

- возможность вести постоянный мониторинг экологической обстановки на всей территории Республики и ее зависимости от деятельности человека;

- возможность заключения договоров с зарубежными научными партнерами о проведении совместных исследований с использованием возможностей ЛЛ (летающей лаборатории);

- использовать возможности ЛЛ (летающей лаборатории) в других сферах научной деятельностях (геология и геологоразведка, космофизика, географические исследование и прочее);

- возможность привлечения к работе ЛЛ (летающей лаборатории) непременно увеличит научный потенциал;

- оптимизацию эксплуатационных затрат за счет более низкой стоимости технического обслуживания, более качественного и современного оборудования с большим ресурсом;

- снижение эксплуатационных расходов за счет меньшего потребления горюче-смазочных материалов (расход топлива за летный час ниже почти в 2 раза);

- привлечение инвесторов, взаимовыгодное сотрудничество;

Список литературы

1. Использование программного обеспечения Epiinfo при сборе и обработке данных по технолого-техническим системам АПК республики Саха (Якутия). Гуляев В.П., Александров Н.П., Климов С.М., Соловьев Г.А. В сборнике: Научно-образовательная среда как основа развития агропромышленного комплекса регионов России. Сборник научных трудов по материалам научно - практической конференции, посвященной 60-летию высшего аграрного образования Республики Саха (Якутия). 2017. С. 182-186.

2. Использование систем сбора и хранения информации в агропромышленном комплексе. Александров Н.П., Гуляев В.П., Климов С.М., Соловьев Г.А. Вестник ИрГСХА. 2017. № 81-1. С. 114-118.

3. Угаров С.Г. Применение геоинформационных технологий в индекснокадастровом картографировании/ С.Г. Угаров, С.А. Ефимов, Г.Н. Казакова // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия: География. - 2009. - Т. 22 (61). - № 1.- С. 129-142

4. Прокопьева, Н.И., Спиридонова, М.В. Современные приборы и диагностические технологии в ветеринарной медицине (обзорный дидактический материал) (учебно-методическое пособие). Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013. № 11 -1. С. 74-75.

Размещено на Allbest.ru