„Няма нищо, което би било полезно на всички и по всяко време.“

Една от основните задачи по разработването на информационни системи се явява представянето на информацията в форма, удобна за анализ и вземане на едно или друго решение. Особена сложност е анализът на информацията за тримерните процеси, и в частност, хидрометеорологичната, иначе казано, пространствено разпределената информация. За тези цели широко се използват така наречените географски информационни системи (ГИС).

През последните години за информационно осигуряване и планиране на различни задачи, свързани с усвояване на океана, а също така за информационно осигуряване на задачите по проектирането, строителството и експлоатацията на хидротехнически съоръжения се създават информационно справочни системи (ИСС) за хидрометеорологичния режим на морските акватории. При избор, в чийто основа са широко разпространените системи за управление на базите данни (СУБД) от представянето на данните в таблична форма ефективността от използването на климатичната информация не е голяма. Възприемането се облекчава при представянето й в картографска форма, а наличието на програмни средства за анализ на картираните данни съществено опростява използването на хидрометеорологичната информация.

Съвременните информационно справочни системи за хидрометеорологичния режим трябва да осигуряват решаването на следните основни задачи:

• създаване и водене на базите от пространствено разпределените хидрометеорологични данни;

• създаване и редактиране на цифровите карти;

• анализ на картираните данни за хидрометеорологичния режим:

– измерване на хидрометеорологичните характеристики на природните обекти, разстоянието от географските пунктове до районите с едни или други условия и т.н.;

– съвместяване на различните цифрови карти за отделяне на зоните със зададените хидрометеорологични условия;

– изменение на мащаба на изображението, формите и вида на представяне на графичната и картираната информация;

– привързване на информацията от базите с хидрометеорологични данни към географските обекти на цифровите карти;

– интерполация и построяване на векторни и скаларни полета по информация от базите с хидрометеорологични данни.

• изпълнение на заявки по многообразни извадки от базите с хидрометеорологични данни;

• изпълнение на заявки от изображението и пространствен анализ на картираните хидрометеорологични данни (по параметри, периоди, райони и т.н.);

• документиране на информационната продукция;

• използване на приложения за изпълнение на специални видове обработка на съхраняваната информация.

Нека да дадем оценка на възможностите за използване на ГИС в качеството им на ядро на ИСС за хидрометеорологичния режим на морските акватории.

Към настоящия момент в света се наброяват повече от четири хиляди ГИС. Те се подразделят на открити (Arc Info, Intergraph), специализирани (Star, Tellus, Grass) и закрити (Zulu, Crisp). Откритите ГИС позволяват на ползвателя сам да си създава приложения, разширяващи техните възможности. Специализираните имат ограничена библиотека от приложения. Закритите системи имат само точно зададен интерфейс, реализиращ неголям спектър от функции.

Функционалните възможности на откритите ГИС, следва да се признае, са най-широки и гъвкави. Но и вътре в този клас функционалните възможности зависят от версията на системата. Независимо от това, че стойността на тези системи постоянно се понижава, придобиването на най-новите ГИС, реализиращи целия спектър от функции може да предизвика съществени затруднения. Това обстоятелство изисква във всеки конкретен случай при избора на ГИС да се отчитат не само изискванията, произтичащи от задачите по създаването на една или друга информационна система, но в крайна сметка и още две по-важни характеристики – стойност и функционални (аналитични) възможности на ГИС. Към основните функции, отразяващи аналитичните възможности на ГИС се отнасят:

• извършване на геометрични измервания;

• налагане на слоевете информация;

• построяването на буферни зони;

• анализ на мрежата;

• създаване на приложения.

Аналитични възможности на ГИС.

В таблицата се съдържат данни за някои широко използвани ГИС. Те са получени в резултат на заявки на ползвателите на ГИС и подготовката на специализиран обзор. Техния анализ показва, че ГИС Arc Info притежава пълен набор аналитични възможности при съществено малка, в сравнение с другите системи от този клас (Spans и Intergraph), стойност. Други ГИС с тази или по-малка стойност се характеризират със съществено по-малки аналитични възможности.

По този начин, в качеството на ядро за създаването на ИСС за хидрометеорологичния режим е целесъобразно да се препоръча системата Arc Info.

Тази ГИС позволява:

• създава и редактира цифрови карти и бази данни;

• формира и поддържа база данни по характеристиките на хидрометеорологичния режим на хидрометеорологичните станции, постовете или в зададени точки в акваторията на морето;

• изобразява слоевете информация с различни символи и цветове;

• изпълнява анализ на пространствено разпределена информация;

• извършва търсене и изобразява резултатите на екрана;

• извършва географско привързване на таблични данни;

• представя информация във вид на диаграми;

• извежда графична информация и фотографии на екран;

• извежда графична и таблична информация за печат.

Основните преимущества на избраната система следва да се признае са широките аналитични възможности. Недостатък на предишни версии на тази система се явяват отсъствието на програмни средства за построяване на скаларни и векторни полета при заявка. Анализът на функциите на ГИС Arc Info показва, че създадената на нейна база ИСС осигурява удобен и бърз достъп до всяка необходима информация. Това може да се прави както с картирана информация, така и с привързване към географски обекти от базата данни с характеристиките от хидрометеорологичния режим. След типизацията на заявките от нейните потенциални ползватели и създаване на необходимия интерфейс такава система може да стане удобна и достатъчно прост инструмент за ежедневна работа (както за лицата, вземащи решения, така и за специалистите, постоянно обръщащи се към информацията за хидрометеорологичния режим). По надолу с пример за Баренцово море е направен опит за отработване на технологията по създаването на подобна ИСС и да се оценят нейните възможности.

По публикувани в официални издания данни за хидрометеорологичния режим на Баренцово море е била създадена цифрова карта и база данни за отделните характеристики на хидрометеорологичния му режим.

Създаването на цифрови карти в системата на Arc Info се състои от следните основни етапи:

• привързване на картата към определена координатна система;

• оцифроване на картата;

• редактиране на цифровата карта;

• формиране на база данни.

Особено значение има етапа на редактиране на цифровата карта, с която трябва да се занимават специалисти в областта на хидрометеорологията. Това се изисква от необходимостта на професионалното отчитане на закономерностите в пространствено времевото разпределение на хидрометеорологичните характеристики, представяни на цифровите карти.

Една от особеностите на ИСС в хидрометеорологичния режим се явява необходимостта от създаването на голяма по обем база от данни. За тяхното въвеждане е целесъобразно да се използват съвместими с ГИС специализирани (системи за управление на базите данни) СУБД.

Към настоящия момент са разработени достатъчно много СУБД. Една от получилите най-широко разпространените и препоръчвани за използване във ВМФ в качеството на базово програмно средство се явява системата FoxPro. Тя привлича ползватели със съчетанието на простота с големи възможности на функционално завършена система за управление на данни. И като резултат от такова съчетание, тази СУБД напълно се подчинява не само на професионалните програмисти, но и на обикновения ползвател. Отбелязаните особености позволяват тя да бъде предлагана за създаване на бази от данни в ИСС за хидрометеорологичния режим на Баренцово море. Такава база данни ще бъде пригодна за оперативна работа с първична информация в средата на СУБД FoxPro и ще позволи по заявка бързо получаване на различни пространствено времеви информационни извадки.

Освен това, една от причините за избора на тази СУБД се явява това, че е структурирана и се съхранява на технически носители в форматите на СУБД FoxPro първичната информация по заявка може да се предава в ГИС Arc Info и се изобразява в нея във вид на таблици.

Разработения към настоящия момент макет на ИСС за хидрометеорологичния режим на Баренцово море включва карти със средно месечни или сезонни метеорологични и хидрологични характеристики, в това число:

• температура на водата;

• датите на преминаване на температурата на въздуха през 0ºС;

• скорост на вятъра;

• екстремални значения на скоростта на вятъра веднъж на 10 и на 50 години;

• повторяемост на мъглите;

• далечината на видимост;

• температура и соленост на водата на три хоризонта (0 м, 50 м, дъно);

• положението на границите на леда;

• максимуми на средните височини на вълните;

• релеф на дъното.

Всичко са създадени над 160 слоя на картографска информация.

В качеството на пример за изобразяване на климатична информация на рис. 1 и 2 са показани копия на цифрови карти на средната температура на водата и повторяемостта на мъглите през август на акваторията на Баренцово море.

Рис. 1. Средна температура на водата на повърхността през август на акваторията на Баренцово море.

При разработката на макета на електронния атлас на Баренцово море са възникнали редица трудности, свързани с това, че редица публикувани сведения за хидрометеорологичните полета на морето са били получени с използването на разчетни (обикновени хидродинамични) модели. Това се отнася преди всичко към полето на вълнението, теченията и нивото на морето с рядка повторяемост.

Достоверността на тези сведения в първоизточниците не се оценява. Висока е вероятността за появяването на резултати от новите разчети и уточняването на климатичната информация. Поради това непременно условие при създаването на такъв род ИСС се явява създаването на справочна база данни, включваща сведения за източниците, времето и по възможност, за достоверността на хидрометеорологичната информация, намираща се в информационно справочната система.

Рис. 2. Повторяемост на мъглите през август на акваторията на Баренцово море.

За демонстрация възможностите на пространствения анализ на информацията е била направена оценка на хидрометеорологичния режим на района по критерия, благоприятни за решаването на едни или други задачи. Обикновено за изпълнението на подобна оценка, която може да бъде отнесена към класа на много критериалните задачи с голяма размерност, се изисква едновременната работа с няколко карти от обикновен атлас. При това, освен голямата загуба на време, повишава се вероятността за пропуски, прекъсвания и други грешки. Възможностите на Arc Info позволяват да се изпълни такъв анализ точно и практически мигновено.

В качеството на пример, на рис. 3 е представен резултат от определянето на границите на района, където в течение на цялата година отсъства дрейфуващ лед със свързаност по-голяма от 5 бала, а максималната величина на средната височина на вълната, възможна един път в годината, не превишава 5 м.

По такъв начин, възможностите на разглежданата ГИС позволяват непосредствено да се подготви предложение за вземане на решение, изпълнението на което е ограничено от условията на обкръжаващата среда. Например, могат да бъдат взети решения по избор на райони за строителство на едни или други съоръжения, райони и срокове за изпълнение на едни или други морски операции и т.п.

Заедно с това за облекчаване общуването с ИСС на неподготвения ползвател в хода на изпълнението на дадена работа съвършено очевидно е станала необходимостта от подготовката на съответния интерфейс, притежаващ подобрени ергономически характеристики и функционални възможности за решения на много критериални задачи. За това трябва да бъдат проанализирани функциите на потенциалните ползватели на системата, формулирани от типа на техните заявки и да бъде разработено програмно осигуряване, позволяващо по типовете на заявките автоматично да се изпълни исканото действие. Разработката на такъв интерфейс трябва да се опира на достиженията в областта по създаването на интелектуални интерфейси.

Рис. 3. Определяне на района с хидрометеорологични условия в пределите на зададените критерии.

Попълването на състава с електронни карти, бази данни и създаването на съответния интерфейс се явява цел за по нататъшната работа по създаването на ИСС за хидрометеорологичния режим както на Баренцово море, така и на други морета.