Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методические основы создания банка геологической, геофизической и геохимической информации о недрах и недропользовании на примере Республики Казахстан

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Методические основы создания банка геологической, геофизической и геохимической информации о недрах и недропользовании на примере Республики Казахстан"

^ На правах рукописи

УЖКЕНОВ Булат Султанович

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ БАНКА

ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ, ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ И ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ О НЕДРАХ И НЕДРОПОЛЬЗОВАНИИ НА ПРИМЕРЕ РЕСПУБЛИКИ

КАЗАХСТАН

Специальность 04.00.12. - Геофизические .методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 1997г.

Работа выполнена в Министерстве экологии и природных ресурсов Республики Казахстан и Всероссийском научно-исследовательском институте геологических, геофизических и геохимических систем (ВНИИгеосистем) Министерства природных ресурсов Российской Федерации.

Научные руководители: Даукеев Серикбек Жусупбекович,

доктор геолого-минералогических наук, (Министерство экологии и природных ресурсов РК, г.Алматы) Черемисина Евгения Наумовна, доктор технических наук, профессор (ВНИИгеосистем, г. Москва)

Официальные оппоненты: Ванюшин В. А.,

доктор технических наук, (ВНИИгеосистем, Москва) Янбухтин Т. К.,

доктор геолого-минералогических наук, (ВИЭМС, Москва)

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья (ВИМС).

Защита состоится "/¿Г" ЖЛРМъЯ- 1997 г. в. часов на

заседании Диссертационного совета Д071.10.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте геологических, геофизических и геохимических систем, 113105, Москва, Варшавское шоссе, д. 8, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИгеосистем.

Автореферат разослан " Ш0<%г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета,

д. г.-м. н. . В.СЛебедев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В новых экономических условиях особое значение для эффективного геологического изучения и освоения месторождений полезных ископаемых, а также для привлечения инвестиций приобретает геолого-геофизическая информация и ее доступность.

В Казахстане накоплены огромные объемы геолого-геофизических материалов^ доступ к которым осложнен тем, что материалы физически хранятся в различных регионах странах и,как правило>на старых бумажных и магнитных носителях.

Недропользователям и инвесторам, как отечественнным, так и иностранным, необходима геолого-геофизическая, горно-технологическая информация хорошего качества, в цифровом виде и в промышленных стандартах, совместимых с современными программными средствами обработки и интерпретации.

Архивирование геологической, геофизической и геохимической информации в единых общегосударственных стандартах повысит надежность хранения данных и эффективность их использования, значительно сократит время на поиск данных.

Важным критерием при архивировании огромного количества данных является актуальность самих данных. Последовательность загрузки данных в государственный банк данных должна соответствовать приоритетам объектов и площадей, определенных в государственных программах геологического изучения и в инвестиционных программах изучения и освоения недр.

В связи с этим, большое значение приобретает создание Государственного банка информации о недрах в Республике Казахстан (ГБИН) как межотраслевой территориально распределенной иерархической информационной системы баз и банков данных, архивов, фондов, библиотек, музеев и других хранилищ информации, технологий обработки и использования информации и телекоммуникационных сетей, обеспечивающей информационные потребности и взаимодействие государственных организаций, вовлеченных в процесс развития и использования минерально-сырьевых ресурсов, а также недропользователей и инвесторов всех форм собственности.

Создание и внедрение государственного банка для многоцелевого использования информации о недрах и недропользовании является актуальной научной и организационной задачей и требует предварительной проработки методических основ подхода к проектированию.

Целью работы является разработка методических основ создания государственного банка геологической, геофизической и геохимической информации для обеспечения решения основных задач изучения, учета и рационального использования недр Республики Казахстан.

Основные задачи работы

1. Разработка методологических принципов создания и функционирования государственного банка геологической, геофизической и геохимической информации в минерально-сырьевом комплексе Республики Казахстан.

2. Определение задач и функций банка, разработка его функционально-организационной структуры.

3. Разработка структуры баз данных централизованного хранения и способов ее интеграции с информационными системами различных иерархических уровней.

4. Определение подхода к выбору программно-технологических средств создания банка.

5. Создание макета системы для апробации основных функции получения, передачи и обработки геологических, геофизических и геохимических данных.

Научная новизна

1. С системных позиций определены основные принципы создания банка геологической, геофизической и геохимической информации для многоцелевого использования при решения задач недропользования.

2. Разработана структура баз данных центрального хранения, обеспечивающая системную организацию, хранение и оперирование пространственными и атрибутивными данными минерально-сырьевого комплекса Республики Казахстан с использованием средств удаленного доступа.

3. Разработаны оригинальные решения при проектировании программно-технологического обеспечения по формированию интерфейса и картографической информации, предоставляемой пользователю.

Защищаемые положения

1. Систематизация задач и разработанные принципы создания и функционирования банка определяют его как межотраслевую территориально распределенную информационную систему и создают основу для его проектирования.

2. Предложенные в работе функционально-информационные и технологические решения обеспечивают эффективную организацию и функционирование ГБИН.

3. Апробация созданного макета банка на фактических материалах подтверждает правильность выбранного подхода к проектированию.

Реализация и апробация работы. Приведенные в диссертации разработки составили основу технического проекта Государственного банка информации о недрах Республики Казахстан и внедрены в Министерстве экологии и природных ресурсов Республики Казахстан.

Основные результаты работы докладывались на Российско-Казахстанском семинаре "Информационные системы в геоэкологии и природопользовании" (Дубна, 1997), VI Международном симпозиуме по математическим методам в геологии, горном деле и металлургии (Прага, 1997), коллегиях и семинарах Министерства геологии и охраны недр Республики Казахстан (Алматы, 1995-97г.г.).

Публикации и личный вклад в решение проблемы. Диссертация основана на теоретических, методических и экспериментальных исследованиях, выполненных автором в 1992-1997 гг.

Автор является идеологом и одним из основных исполнителей разработки. Основные теоретические, и методические результаты получены непосредственно автором. Автором сформулированы задачи и принципы построения национального банка информации о недрах, определена структура функционально- информационного и программно- технологического обеспечения банка, порядок его функционирования. Реализация и опробование

макета системы производились коллективом разработчиков под руководством автора. По результатам выполненных исследований опубликовано 5 печатных работ.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, содержит страниц машинописного текста. Список литературы включает наименований.

Автор выражает глубокую признательность научным руководителям д.г.-м.н. Даукееву С.Ж., д.т.н., проф. Черемисиной E.H., искренне благодарит к.т.н. Митракову О.В., к.т.н. Чесалова JI.E., Щелчкова Е.М., Суханова М.С.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Анализ существующих средств создания распределенных информационных систем в недропользовании.

Задача создания государственного банка геологической, геофизической и геохимической информации о недрах ставится как задача построения сложной территориалыю-распределенной информационной системы, обеспечивающей хранение, оперативный доступ и манипулирование большими объемами пространственной и цифровой геоинформации.

Информационная система - одна из важнейших и неотъемлемых структур современности. Сегодня, в условиях быстрого развития вычислительной техники и прикладного программного обеспечения, структуры различных информационных систем резко усложняются. Появляются новые виды архитектурных решений, новые концепции и методы построения. Совершается переход от статичной, централизованной информационной структуры к динамичной, гибкой распределенной системе получения и обработки информации, ориентированной на пользователя. Информационные системы, применяемые в природопользовании, должны хранить и обрабатывать большие объемы картографической и фактографической информации, отличающейся широким спектром описываемых характеристик и параметров, высокой комплексностью, сложностью и разнокачественностью, разноуровневостью и иерархической структурой, многовариантностью форм представления результатов.

Территориальная распределенность информации, полученной по результатам проведения геологоразведочных работ, вызывает необходимость применения средств обеспечения удаленного доступа. В связи с повсеместным распространением сети Интернет, подобные технологии находят применение при построении локальных вычислительных систем (Интранет). При этом высокая скорость доступа к информации обеспечивается техническими средствами локальных сетей, а применение стандартных средств Интернет дает простоту организации рабочих мест пользователя. На этой же основе реализуется доступ к системе удалённых пользователей - например, территориальных центров.

В реализации функций информационной системы, содержащей простраНственно-привязанную информацию, а именно таковой является большая часть геолого-геофизической информации, находят всё большее при-

менение геоинформационные системы (ГИС) и технологии. Однако в настоящее время не выработан единый подход при реализации ГИС в Интер-нет/Интранет. Все ведущие производители программного обеспечения ГИС выпустили так называемые Мар-серверы для Интернет. Однако для крупных проектов (например, реализация сервера корпорации «VISA») используются специальные заказные программные средства.

В ГИС традиционно применяется раздельное хранение пространственных и атрибутивных данных. Однако, в последнее время прослеживается тенденция перехода к хранению пространственных данных в мощных современных реляционных СУБД (Oracle, Informix, DB/2 и др.). Эта технология предусматривает некоторую надстройку над СУБД (SDE, SDO, SpatialWare), которая обеспечивает выполнение запросов к пространственной информации. Однако в этом случае пользователю доступен ограниченный набор пространственных запросов. Комбинирование различных методов хранения пространственной и атрибутивной информации даёт наиболее эффективные реализации системы, обеспечивая ей в то же время необходимую гибкость.

Значительную техническую сложность представляет проектирование структур баз данных для крупных хранилищ информации. Территориальная распределенность, наличие множественных баз данных, поддерживаемых разными организациями, требует наличия развитых средств интеграции и динамической настройки на изменяемые структуры баз данных.

В связи с этим инструментальные средства создания ГБИН должны удовлетворять следующим требованиям:

-комбинирование различных способов хранения пространственной информации (ГИС и СУБД);

-наличие средств интеграции и динамической настройки на изменяемые структуры БД;

-наличие интерфейсов к существующим системам хранения и обработки геолого-геофизической информации (PetroVision и т.п.);

-поддержка удаленного доступа средствами телекоммуникаций.

ГЛАВА 2. Назначение и задачи государственного банка геологической, геофизической и геохимической информации, методология его построения.

Состояние и основные направления совершенствования минерально-сырьевого комплекса Республики Казахстан. Минерально-сырьевая база (МСБ) Республики Казахстан характеризуется разнообразием полезных ископаемых, крупными запасами минерального сырья, сравнительно высокой геологической изученностью. В результате многолетних исследований в Республике Казахстан накоплен огромный объем геолого-геофизической информации, характеризующийся следующими цифрами:

- сейсмические материалы (на магнитных носителях с цифровой регистрацией) - более 1 млн. ГБ;

- геофизические исследования скважин нефтяного бурения (аналоговая запись на бумажных носителях) - более 3000 скважин;

- литохимическая съемка масштаба 1:50000 3 млн. проб (60 млн. элементоопределений);

- спектральные анализы по эталонным месторождениям - 5 млн. проб (100 млн. элементоопределений);

- данные опробования месторождений - 2 млн. проб (20 млн. элементоопределений);

- гравиметрическая съемка масштаба 1:50000 - 1:10000 - 1309,4 тыс. кв. км;

- гравиметрическая съемка масштаба 1:200000 - 612 листов;

- аэрогеофизическая съемка масштаба 1:50000 - 1300 тыс. кв. км;

- изданные геологические карты масштаба 1:200000 (полистно) -612 листов;

- геологические отчеты, хранящиеся в территориальном и центральном геолфонде (45000 + 20000) - 65 тыс. отчетов или 325 тыс. книг.

В настоящее время пересматривается вся система геологического изучения и освоения недр применительно к условиям перехода к рыночным отношениям. Производится оценка состояния МСБ, нормативно-правовое и организационно- экономическое совершенствование структуры минерально- сырьевого ком'плекса и всей системы недропользования. Осуществляется эволюционный переход от бюджетного к бюджет!ю- инвестиционному финансированию геологического изучения и освоения недр. Для обеспечения этих направлений совершенствования минерально- сырьевого комплекса и успешного привлечения инвестиций в этот сектор экономики создается единая государственная геологическая информационная система РК

(ГГИСН). Основным ее элементом будет Государственный банк геологической, геофизической и геохимической информации о недрах и недропользовании.

Назначение и основные задачи ГБИН. Государственный банк информации о недрах предназначен для обеспечения государственных организаций, научно- исследовательских институтов и учебных организаций, а также организаций-недропользователей всех форм собственности, отечественных и зарубежных, геолого- геофизической и горно-технической информацией. В связи с этим, в качестве приоритетных задач, реализуемых ГБИН рассматриваются следующие задачи:

- обеспечение сохранности, возможности накопления, стандартизации и доступности информационных материалов о недрах, включая первичную геолого-геофизическую информацию;

- определение стоимостных показателей информации как товара;

- обоснование государственной политики в минерально-сырьевом комплексе Республики Казахстан;

- вхождение в мировое информационное сообщество;

- повышение уровня национальной экономической безопасности;

- повышение эффективности обучения кадров всех уровней в области недропользования.

Прочие задачи, представленные ниже, являются вспомогательными для решения основных задач ГБИН:

- анализ, оценка и прогнозирование развития минерально-сырьевой базы Республики Казахстан;

- обоснование государственного регулирования и инвестиционной политики;

- обоснование социально-экономической политики в районах проведения работ по недропользованию;

- охрана окружающей среды;

- контроль за выполнением государственных и региональных программ, связанных с недропользованием;

- ценообразование в области минерального сырья;

- конъюнктура минерально-сырьевого рынка.

Основные методологические принципы создания ГБИН. Концептуально предлагается разрабатывать ГБИН Республики Казахстан как информационную иерархически и территориально-распределенную систему. Отношения пользователей системы регулируются существующими нормативно-правовыми документами или договорными отношениями.

Формирование системы осуществляется с использованием следующих основных принципов:

1. Идеологическое единство системы, которое достигается единым подходом в создании моделей данных и их увязкой между собой при минимальном информационном перекрытии; единой программно-технологической средой.

2. Семантическое единство системы, которое достигается обеспечением единой терминологической базы, словарей, справочников, классификаторов.

3. Строгое следование согласованным стандартам в областях информационного, лингвистического, программного и технического обеспечения ГБИН.

4. Общность архитектуры государственных, территориальных и локальных баз данных обеспечивается единой идеологией и программно-технологической средой.

На рис. 1 представлены иерархическая структура и основные виды информационных ресурсов ГБИН.

Иерархическая структура банка. ГБИН создается как межотраслевая, открытая, иерархическая структура. Банк включает три иерархических уровня: республиканский. территориальный и локальный (производственный).

Республиканский уровень представлен государственным информационным компьютерным центром, содержащим базы данных центрального хранения, пользователями которых являются высшие органы государственной власти и др. организации в соответствии с регламентацией доступа. На республиканском уровне решаются задачи планирования и развития ГБИН в целом; вопросы межотраслевой и региональной координации по вопросам обеспечения контроля качества загружаемых в банк данных, их полноты, обеспечения конфиденциальности данных, определение уровней доступа.

Республиканский уровень

Государственный Банк информации о недрах РК. Информационные потребности центральных органов власти и управления и других организаций в соответствии с регламентацией доступа

Территориальный уровень

Информационное обеспечение территориальных органов власти, геолого-ческих организаций и недропользователей

Локальный уровень

Первичная обработка, использование и архивация полевых геологогеофизических, геохимических, эксплуатационных и других информационных материалов

Рис.1 Иерархическая структура и информационные ресурсы ГБИН

Территориальный уровень представлен территориальными информационными компьютерными центрами, действующими в рамках территориальных геологических подразделений Комитета геологии, охраны и использования недр Министерства экологии и природных ресурсов Республики Казахстан. На территориальном уровне формируются базы геологических, геофизических и геохимических данных по регионам в соответствии с требованиями к загрузке данных, определенных на республиканском уровне.

Локальный (производственный) уровень представлен информационными системами (службами) организаций- производителей геоинформации, независимо от их формы собственности и ведомственной принадлежности. В базах данных этого уровня накапливается и периодически передается в соответствующее территориальное управление первичная и отчетная геолого-геофизическая информация по лицензионным объектам и площадям.

Пользователи каждого уровня в соответствии с определенным уровнем доступа к данным, встроенным в систему, будут иметь возможность пользоваться имеющейся в банке информацией для решения своих задач.

Основные виды информационных ресурсов ГБИН. Банк объединяет информационные ресурсы всех министерств и ведомств, занимающихся вопросами недропользования путем создания единой информационной системы республиканского уровня на основе распределенного банка данных.

В банк поступает вся информация о недрах от недропользователей независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. Часть информации, накапливаемой в информационных системах других министерств и ведомств, передается непосредственно в Главный ВЦ Министерства экологии и природных ресурсов Республики Казахстан. Другая часть информации, находящаяся в ведомственных информационных системах, является доступной в системе теледоступа в соответствии с установленным протоколом.

Информационные ресурсы ГБИН должны включать в себя следующие основные виды:

- каталоги первичных геологических документов на бумажных носителях, коллекционных материалов (образцы пород, полезных ископаемых, керны, пробы флюидов и др.);

- цифровую геологическую, геофизическую и геохимическую информацию как первичную, так и полученную в результате обработки и интерпретации на разных стадиях ГРР;

- цифровые карты различных масштабов;

- данные по месторождениям полезных ископаемых (кадастры и балансы);

- сведения о недропользователях;

- правовые и нормативные материалы (законы, нормативные акты, ведомственные инструкции и т.п.) в цифровой форме.

Вся информация должна быть организована в виде отдельных тематических блоков данных, а система должна предусматривать возможность для пользователя работать одновременно (или параллельно) с несколькими базами данных, а также возможность работать в системе нескольким пользователям одновременно.

Принципы функционирования ГБИН. Принципы функционирования банка определяются с учетом приоритетности пользователей. Существующие государственный, территориальный и локальный уровни формирования и использования информации определяют потоки информации и основные положения регламентации доступа к ней, а именно: санкционированный доступ «снизу вверх», от локального и территориального к государственному уровню, и несанкционированный доступ «сверху вниз». Кроме того, порядок функционирования определяется удобством доступа пользователей к информационной системе, эффективностью работы вычислительных сетей, возможностью использования льготных тарифов при передаче геоинформации по каналам связи и др.

В информационной системе ГБИН должна быть предусмотрена возможность размещения информации, составляющей государственную и коммерческую тайну и определение порядка ее использования в соответствии с регламентацией доступа.

Технические средства, технологии, форматы и стандарты данных, используемые в системе, должны обеспечивать возможность подключения к международным информационным сетям, возможность использования

наиболее распространенных в мировой практике программных продуктов для решения пользовательских задач, возможность перманентной модернизации технического оснащения системы без ее остановки, резервирование информации в случае чрезвычайных ситуаций.

Этапность разработки ГБИН. Работы по созданию банка предусматривается выполнять в несколько этапов, обеспечивая эволюционный путь его разработки и наполнения. Основу этих работ должна составить методика создания банка, разработанная автором и определяющая наполнение этапов его реализации:

- конкретизация перечня задач по иерархическим уровням (республиканский, территориальный или отраслевой; локальный), решение которых будет основываться на информации ГБИН;

- инвентаризация н структуризация имеющейся геологической, геофизической и геохимической информации и информационных потоков по иерархическим уровням: имеющегося прикладного программного обеспечения;

- составление технического проекта на разработку банка и его составляющих;

- разработка макета ГБИН для выбора и отработки программно-технических решений;

- составление рабочего проекта на разработку банка;

- выбор, закупка п разработка необходимого общесистемного и прикладного программного обеспечения, включая функционирование ГБИН в сетевом режиме, решение пользовательских задач;

- формирование необходимых массивов информации, включая ввод геоинформации в цифровой форме, создание цифровых геологических карт и т.п.;

- разработка рабочей документации на ГБИН;

- адаптация и включение в банк отраслевых банков других министерств - недропользователей на правах структурных элементов территориального (отраслевого) уровня;

- создание банка в полном объеме;

- отработка взаимодействия отдельных блоков ГБИН с зарубежными пользователем через Интернет.

ГЛАВА 3. Методические основы создания ГБИН

Основу предлагаемого подхода к созданию банка составили исследования по таким направлениям как разделение и конкретизация задач по всем иерархическим уровням, обобщение и формализация задач, реализуемых ГБИН, разработка и описание основных структурных элементов банка, детализация выполняемых ими функций, построение формальнологической модели информационных ресурсов, определение подхода к выбору программно-технологических решений (как готовых, так и специально разрабатываемых), призванных обеспечить основные этапы создания банка и его функционирования.

В работе конкретизированы задачи ГБИН с позиций использования информации. Информация, загружаемая в ГБИН будет использована для решения следующих задач:

1. Обеспечения государственных организаций и научно- исследовательских институтов информацией для выполнения научно- аналитических исследований по состоянию МСБ, прогнозирования, обоснования государственных и инвестиционных программ геологического изучения и освоения месторождений.

2. Обеспечения недропользователей информацией по лицензионным объектам с целью их изучения, комплексной переобработки и переинтерпретации с новыми данными для выявления перспективных объектов, определения условий их залегания, подсчета запасов и др.

3. Для поддержки проектирования геологоразведочных работ, подготовки отчетной документации.

Определение задач каждого иерархического уровня позволило провести их формализацию с выделением следующие основных функциональных групп:

1. обеспечение постоянного и удобного доступа к распределенным информационным ресурсам банка;

2. обеспечение достоверности данных в служебных и информационных массивах в результате разработки регламентных процедур и создания единой базы данных нормативной информации;

3. учет и оперативное обновление информации по всем структурным блокам;

4. обеспечение доступа широкого круга пользователей ко всем документам, предназначенным для распространения.

Был проанализирован процесс документооборота и существующие на данный момент времени локальные информационные ресурсы. Была построена модель электронного документооборота, обеспечивающая использование информационных ресурсов в режиме мультидоступа на основе механизма поддержки целостности, обеспечиваемым системным программным обеспечением. В модели предусматривается круглосуточный режим функционирования системы и обеспечивает информационный обмен между различными подсистемами посредством совместного использования общей интегрированной базы данных. В рамках модели были разработаны методы регистрации геологической, геофизической и геохимической информации, а также технология погружения данных из локально существующих информационных массивов в общую структуру. Разработана структура баз данных централизованного хранения и способов ее интеграции с информационными системами различных иерархических уровней.

Функционально- организационная структура ГБИН включает в себя пять основных компонентов. Информационные ресурсы централизованного хранения и обслуживающие их технологические комплексы разделены на два контура: внутренний, решающий задачи обслуживания структур государственного управления, и внешний, для широкого круга пользователей. Следующими компонентами являются информационные ресурсы и технологические комплексы территориальных управлений и отдельных предприятий. Подсистема внешнего доступа и обмена информацией связывает распределенные элементы банка между собой и обеспечивает доступ к ресурсам глобальных компьютерных сетей.

1. Технологические комплексы и автоматизированные информационные ресурсы ГБИН - внутренний контур системы.

Основные элементы контура, планируемые к реализации:

- технологический комплекс централизованного хранения и обработки подавляющего большинства геолого-геофизической информации в центре;

- оперативные БД каталогов первичной геолого-геофизической информации, отчетов, в том числе с информацией, имеющей конфиденциальный статус;

- технологический комплекс централизованной регистрации' поступающих запросов на информацию, научных отчетов с эффективными средствами формальнологического контроля, учета и корректировки ;

- полнотекстовые базы данных лицензий и паспорта переданных в пользование месторождений;

- полнотекстовые базы данных рассматриваемых и поддержанных заявок на получение лицензий;

- базы данных, содержащие справочную информацию о недропользователях;

- полнотекстовые БД паспортов, заявок и отчетов (перечень полей соответствует утвержденным формам паспортов, заявок и отчетов);

- генерируемые ГБИН гипертекстовые БД обзорно-аналитического характера по итогам выполненных проектов п решенных задач;

- гибкая система разграничения доступа (по ресурсам и процедурам) и защита от несанкционированного доступа;

- базы данных нормативно-регламентной информации (общесистемные классификаторы, рубрикаторы, кодификаторы и др.);

- резервные архивы баз данных.

2. Информационные ресурсы ГБИН - внешний контур системы. На определенных этапах технологического цикла осуществляется смена статуса и миграция информационных массивов из внутреннего контура во внешний контур системы, содержащий общедоступные автоматизированные информационные ресурсы ГБИН. Основными элементами контура, планируемыми к реализации, являются базы библиографической информации об изданиях и публикациях, электронные геоинформационные продукты (CD-ROM, электронные публикации, материалы геологических конференций и др.), нормативные, юридические и другие документы, предназначенные для широкого распространения.

Все базы данных, перечисленные выше, будут доступны в Интернет. Поддержка внешнего контура банка предусматривает анализ статистики обращений к базам данных в целях мониторинга информационных потребностей органов госуправления и недропользователей Казахстана.

Очевидна динамика роста объемов информационных ресурсов ГБИН, обусловленная:

- усложнением информационных процессов и структуры ресурсов ГБИН;

- использованием более информативных форм представления геоинформационных данных (вводом полных текстов паспортов, заявок, лицензий, отчетов и т.д., увеличивающимся объемом иллюстративных материалов);

- постоянно действующим фактором аддитивного накопления данных (по всем проектам);

- фактором версионирования информационных массивов по фазам технологического цикла обработки данных.

3. Система внешнего доступа и обмена информацией. Основу системы составляет сеть телекоммуникаций на территории республики. Подсистема телекоммуникационной поддержки ГБИН должна создаваться на базе существующей. С ростом объемов информации необходимо введение в строй новых каналов более высокой пропускной способности.

Повышение технического уровня региональных сетей Республики Казахстан, а также локальных сетей учреждений и организаций способствует более быстрому росту числа обращений с использованием протоколов FTP и HTTP. Активная международная деятельность и привлечение в республику иностранных инвесторов для исследования, освоения, разработки недр, будет сопровождаться быстрым ростом числа обращений к ГБИН пользователей зарубежных сетей. Предсказуем быстрый рост объема трафика международного и межрегиональных каналов, что делает актуальным увеличение пропускной способности международного канала для начала до 2Мб/с.

Используемые программно-аппаратные средства комплекса должны обеспечивать следующие возможности взаимодействия ГБИН Казахстана с информационными ресурсами различных типов:

- передача и выполнение операций с данными, представленными в различной форме (в том числе мультимедиа);

- интеграцию в крупные распределенные информационные системы;

- удаленный доступ к информационным ресурсам через инфраструктуру глобальных компьютерных сетей в интерактивном и пакетном режимах;

- использование международных стандартов на интерфейсы между всеми программными и аппаратными компонентами систем;

- расширение и модернизацию отдельных компонентов комплекса;

- защиту от сетевых вирусов и несанкционированного доступа;

- в перспективе, определяется необходимость обеспечения видеоконференций как эффективной, в организационном и экономическом плане, формы проведения всевозможных производственных и научно-организационных мероприятий, посвященных проблемам развития и освоения недр республики.

4. Информационные системы (базы данных и программно-технологические средства) территориальных центров и специализированных вычислительных центров. Основными функциями региональных и специализированных информационных систем ГБИН является сбор, учет и архивация всех видов информации по результатам ГРР. При этом региональные информационные системы должны проводить регулярное обновление и пополнение баз данных централизованного хранения, а также обеспечивать местных недропользователей необходимой информацией. На этом же уровне осуществляется подготовка проектов лицензий и контрактов, оперативный контроль за выполнением их условий. Важной функцией является специализированная обработка геолого-геофизической информации.

Региональные информационные системы создаются, как правило, путем введения новых и интеграции существующих в данном регионе геоинформационных и телекоммуникационных ресурсов. Интеграция региональных информационных систем в состав виртуальных автоматизированных геоинформационных ресурсов Казахстана осуществляется путем помещения ссылок на центральном Интернет-сервере и кэширования запросов на кэш-сервере, установленном в центре маршрутизации.

5. Информационные системы организаций-производителей геоинформации включают базы данных, в которых накапливается и периодически передается в соответствующее территориальное управление первичная и отчетная геолого-геофизическая информация об объектах и площадях. На первоначальном этапе создания и функционирования банка эта передача осуществляется с использованием существующих средств коммуникаций, в

перспективе предполагается обеспечение этого иерархического уровня телекоммуникационной поддержкой.

Принципы формирования программно-технологического обеспечения ГБИН предполагают комбинирование имеющихся средств, включая средства ИНТЕРНЕТ, СУБД и ГИС, со средствами, специально разрабатываемыми для формирования пользовательских интерфейсов и оперирования картографической информацией (рис. 2).

Для республиканского уровня предлагается использовать мощные СУБД (типа Oracle) на серверах под управлением ОС UNIX. Это обеспечит масштабирование системы по мере накопления атрибутивной информации. Для накопления пространственной информации по мере перевода в цифровую форму и перехода к централизованному ее хранению предполагается также перейти на хранение в СУБД. Для этого применяются программные средства, позволяющие хранить и оперировать пространственной информацией (SDE). Этот переход можно будет осуществить, постепенно загружая данные в форматах ГИС (САПР) в систему. Кроме облегчения управления накопленными массивами данных, результатом будет значительное увеличение скорости доступа к информации. Это позволит, в дальнейшем, хранить в цифровом виде значительный объем топографической информации, обеспечивая поддержку проектирования новых геологоразведочных работ.

В работе определяется целесообразность использования и подход к разработке специализированных программных средств управления интерфейсом, а также средств отображения картографической информации по запросу пользователя при использовании протокола Интернет. Централизация средств управления интерфейсом пользователя обеспечит независимость пользовательской части (клиентов банка) от модификации технических и программных средств. Также предусматривается наличие специализированных клиентов ГБИН (ГИАС), использующих средства прямого доступа к информационным ресурсам банка.

Порядок функционирования ГБИН. Сопровождение ГБИН подразумевает под собой администрирование информационных ресурсов, прав доступа, локальных вычислительных сетей, телекоммуникационных серверов, разработку приложений и баз данных, информационную поддержку сотрудников, работающих с ГБИН, определение технической политики по

♦ Разработка сложной реляционной структуры данных

♦ Формирование картографической информации

♦ Управление интерфейсом пользователя

приобретению вычислительной техники, собственно техническую поддержку, включающую контроль за состоянием оборудования, решение вопросов приобретения, приемки и тестирования нового оборудования, инсталляцию программных средств, мелкий ремонт вычислительной техники ит. д.

ГЛАВА 4. Разработка макета ГБИН.

В соответствии с описанным методическим подходом была разработана технология построения макета банка, позволившая апробировать основные решения в области структуризации информации, выбора и реализации программно-технологических средств.

Структура макета. Макет создан для работы в среде Windows 95 (клиентская часть) и Windows NT (серверная часть) и состоит из следующих компонентов:

- Рабочее место пользователя (стандартная программа просмотра для сети Интернет);

- Интернет-сервер, непосредственно принимающий запросы и направляющий информацию пользователю;

- Программа управления пользовательским интерфейсом;

- Мар-сервер, формирующий картографическое представление информации;

- SQL-сервер для размещения баз данных;

- Локальная сеть, объединяющая все компоненты.

Макет может быть размещен на двух персональных компьютерах, связанных локальной сетью.

Информацнонно-технологическая база макета. В качестве прототипа информационной структуры центрального хранения, размещенной на SQL-сервере, была построена объединенная структура, включающая основные существующие локальные БД: кадастра месторождений групп полезных ископаемых, техногенных объектов, баланса запасов полезных ископаемых, геолого-геофизической и сейсморазведочной изученности, недропользователей, законодательных и нормативно-правовых актов, бухгалтерско-экономической деятельности, минеральных ресурсов зарубежных стран, а также каталоги первичной геолого-геофизической информации.

Для максимальной приближенности макета к реально действующему банку были выбраны соответствующие программные средства, позволяющие с минимальными переделками перейти от макета к созданию действующего банка. Использование одного SQL-сервера вместо многих, а также для случая распределенной базы, не меняет общности программно-технических решений, поскольку целостность поддерживается средствами СУБД.

Использование протоколов Интернет в качестве базовых для передачи и представления информации позволяет в качестве рабочих мест пользователя использовать стандартные программы просмотра для Интернет («броузеры»). При таком техническом решении вся работа по формированию интерфейса пользователя ложится на специально разработанную управляющую программу. Этот модуль, в соответствии с заранее определенными сценариями, формирует элементы пользовательского интерфейса (диалоговые окна, объекты управления, списки и др.). При управляющем воздействии пользователя модулем формируются соответствующие запросы к СУБД и другим модулям. Полученные результаты в виде таблиц, сформированной картографической информации и деловой графики направляются пользователю в сочетании с новыми управляющими элементами в соответствии с результатами запроса.

Формирование картографической информации по запросу пользователя осуществляется разработанным модулем (Мар-сервер). Согласно принципу комбинирования способов представления пространственной информации наиболее стабильная часть ее (общегеографического содержания) помещается в банк в форматах ГИС. Меняющаяся часть пространственной информации (контура лицензий и т.п.) находится в таблицах на SQL-сервере, там же, где размещены все остальные составляющие макета. Модульное построение Мар-сервера обеспечивает подключение других источников пространственной информации, например, данных Map/Info, ArcView и других ГИС. Прйменение в качестве источника данных более мощных средств (слоев SDE) обеспечит наращивание объемов хранимой в банке пространственной информации без потери непрерывности доступа при увеличении эффективности. Таким образом, все элементы макета взаимно увязаны, могут быть территориально распределены и не требуют специального программного обеспечения на рабочем месте пользователя.

Реализация макета. В макете реализовано рабочее место клиента федерального уровня и обеспечивается решение задач по следующим направлениям.

Основной задачей, реализованной в макете, является предоставление пользователю информации о состоянии минерально-сырьевой базы Казахстана и его отдельных областей. При этом на основании графического запроса может быть получена как исходная информация, содержащаяся в базах данных центрального хранения (кадастра месторождений, техногенных объектов, баланса запасов, геолого-геофизической и сейсморазве-дочной изученности), так и обобщающая аналитическая информация, включая ее графическое представление (графики, диаграммы и др.). Получение отчетных материалов по установленным формам с обновлением цифровых и табличных, а также графических данных иллюстрируется на примере подготовки отчетных материалов по состоянию минерально-сырьевого комплекса Республики Казахстан за год.

Реализация взаимодействия различных иерархических уровней банка при архивации данных показана в макете на примере запроса на получение геолого-геофизической информации по выбранному геологическому объекту. В результате выполнения запроса пользователю федерального уровня предоставляется информация об объекте, дополненная первичными геолого-геофизическими данными, полученными из территориального геологического управления.

Определение стоимостных показателей информации как товара осуществляется на базе сведений об исторических затратах на геологоразведочные работы. Справка об исторических затратах на лицензионный участок автоматически формируется на основе баз данных центрального хранения ГБИН

Обоснование государственной политики в минерально-сырьевом комплексе Республики Казахстан реализуется путем обобщения материалов, подготовленных другими структурными подразделениями ГБИН (ГИАС) на базе информации предоставляемой ГБИН. Подготавливаются конъюнктурные обзоры по мировым рынкам минерального сырья и состоянию минерально-сырьевого комплекса Республики Казахстан.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований разработаны методические основы создания и функционирования государственного банка геологической, геофизической и геохимической информации Республики Казахстан и проведена апробация выбранного подхода на макете.

Основные результаты исследований, изложенных в диссертации, формулируются следующим образом:

1. Определены основные принципы создания и функционирования государственного банка для многоцелевого использования геологической, геофизической и геохимической информации в области изучения и освоения минерально-сырьевых ресурсов Республики Казахстан.

2. Разработана методика создания банка, включая определение структуры функционально-информационного и программно-технологического обеспечения и порядка его функционирования с использованием средств удаленного доступа.

3. Создан макет, реализующий предложенный методический подход и обеспечивающий функционирование распределенной иерархической системы хранения, регламентированного доступа и предоставления геолого-геофизической и геохимической информации.

Основные положения диссертационной работы изложены в печатных работах:

1. Состояние и перспективы развития минерально-сырьевой базы Республики Казахстан. В журнале «Разведка и охрана недр», 1996, № 11, с.23-26.

2. Разработка банка данных цифровой геологической информации как основы системы недропользования Казахстана. В сб. докладов Российско-Казахстанского семинара «Информационные системы в геоэкологии и природопользовании». - Дубна, 1997, с. 21-28.

3. Проектирование Государственного центрального банка «Геоинформ» в Республике Казахстан. В журнале «Геоинформатика», 1997, №3.

4. Проектирование национального банка информации о недрах. В сб. докладов VI Международного симпозиума по применению математических методов в геологии, горном деле и металлургии. - Прага, 1997, том МС.

5. Производство благородных металлов в Республике Казахстан: запросы, лицензирование, инвестиции. - В журнале «Минеральные ресурсы Казахстана», 1997, №2, стр.24-27.

Подписано в печать 20.11.97г. Заказ 12. Тираж 100 экз.

113105, Москва, Варшавское шоссе, 8, ВНИИгеосистем