Разработка технологии обеспечения экологической безопасности при транспортировке нефти и нефтепродуктов в прибрежно-морской зоне с использованием карт чувствительности (стр. 2 )

В настоящее время в научной методологии наблюдается широкое распространение системного подхода. Первые его упоминания при анализе сложных сущностей связаны с именами Аристотеля и Людвига фон Берталанфи. В 1977 году группа отечественных экологов пришла к выводу о необходимости внедрения новой экологической парадигмы, одной из основ которой должен стать системный подход, основанный на известном общенаучном положении, идущем еще от Платона, о несводимости свойств целого к сумме свойств его частей.

Системный подход пронизывает большинство исследований, в том числе и обеспечения экологической безопасности природопользования, и, по мнению Ю. Одума, должен служить первой рабочей заповедью экологов. Добыча и транспортировка нефти
и нефтепродуктов не является исключением. При исследовании систем решается ряд задач: описание поведения системы, объяснение поведения, управление поведением и, наконец, создание систем с заданным поведением.

Разработка и внедрение адекватных результатов на различных этапах природопользования невозможны без анализа информации, приходящей из множества источников, часто непосредственно не связанных между собой. Это определяет необходимость использования геоинформационных систем (ГИС), объединяющих средства графической визуализации с предоставляемыми ГИС инструментами пространственного анализа и обмена данными, которые способствуют эффективной организации и управления ими. Таким образом, ГИС могут выступать как интегрирующая составляющая природопользования.

Выполнение задач природопользования и обеспечения экологической безопасности основано на осуществлении информационного процесса. При этом каждая из них требует наличия специальных устройств, обеспечивающих целенаправленное действие. Поскольку выполняемые задачи находятся в тесной взаимосвязи друг с другом и направлены на достижение единой цели, используемые устройства и механизмы целесообразно определить как информационную систему.

Управление информационными ресурсами в области природопользования позволяет скоординировать деятельность различных структур, ведущих деятельность на одной территории, что является необходимым при формировании единого информационного пространства. В свою очередь целостное информационное поле позволяет устранить дублирование информации, упорядочить процедуры сбора, хранения и предоставления информации, а также предотвращать негативные последствия, вызванные конфликтами в использовании природных ресурсов.

2.3. Использование геоинформационного подхода в организации системы экологической безопасности добычи и транспортировки нефти и нефтепродуктов. Последние десятилетия характеризуются повышением интереса к освоению нефтегазоносных районов, которых в Мировом океане насчитывается более 1 000. Оценка запасов этих месторождений варьирует от 320 до 2 000 млрд. т условного топлива в пересчете на нефть. География добычи нефти на континентальном шельфе охватывает практически все его участки: интенсивно осваиваются месторождения Мексиканского и Персидского заливов, Карибского, Северного и Дальневосточных морей.

Освоение месторождений углеводородного сырья на шельфе является важным элементом государственной стратегии развития Российской экономики. Федеральной программой на 1994 – 2000 гг. недрам континентального шельфа отводилась существенная роль в добыче запасов углеводородного сырья (около 4 % нефти и 38% газа). Освоение месторождений нефти на континентальном шельфе Дальневосточного региона связано с бурением, эксплуатацией скважин, сбором, хранением, транспортировкой добытого сырья. В некоторых случаях предусматривается первичная переработка. Для осуществления технологического процесса используется оборудование, обеспечивающее электро - и теплоснабжение, водяные и нефтяные насосные станции, компрессоры, нефтесборные пункты, резервуарные парки с причальным хозяйством. Помимо этого предусматривается быстрая и удобная доставка персонала, оборудования и материалов, что подразумевает обустройство на промысле жилых и бытовых объектов.

На выбор схемы разработки месторождения и организации транспортировки влияют ряд природных и технологических факторов. Среди первых выделяются мощность водной толщи, удаленность от берега, геологические и климатические особенности месторождения. Вторые включают технологические возможности проведения работ, связанные с эксплуатацией месторождения.

Расширение масштабов нефтепромысловых работ на шельфе не только привлекает пристальное внимание специалистов самых широких кругов, но и приводит в возникновению не менее широкого круга проблем, связанных с загрязнением окружающей среды, что определяет интерес к проблемам обеспечения экологической безопасности.

Для эффективного управления процессом нефтеразработки необходимы не только достоверные данные и их своевременное поступление, но и возможность их оперативной интерпретации, что обусловило использование геоинформационного подхода. Он объединяет средства графической визуализации с предоставляемыми ГИС инструментами пространственного анализа и обмена данными, которые способствуют эффективной организации и управления данными.

Геоинформационный подход и ГИС-картографирование позволили нам выработать представление о системе регулирования информационных потоков, начиная от картографического обеспечения и заканчивая системой принятия решений, обуславливая эффективное участие в механизмах регулирования деятельности. В качестве базовой основы системы экологической безопасности использованы цифровые топографические карты и планы. Поскольку ведется шельфовая разработка нефти, картографический материал представлен большей частью морскими навигационными картами, картами шельфа и прибрежных территорий. Различие картографических проекций ставит задачу согласования базовой основы для адекватного восприятия информации. Геоинформационный подход предоставил нам возможность оптимизировать программу экологического мониторинга в зоне разработки месторождения, поддерживая различные аналитические операции, обеспечивая управление пространственными данными и сервис передачи информации, а также их картографическое представление на этапе принятия решений. Выявление соотношения качественных и количественных категорий позволило оценивать и расставлять приоритеты в использовании различных данных.

Глава 3. Структура карт чувствительности прибрежно-морской зоны к загрязнению нефтью

3.1. Особенности карт чувствительности. Карты чувствительности могут быть рассмотрены как часть научно-методического обеспечения системы экологической безопасности транспортировки нефти. Они позволяют выработать стратегию реагирования при планировании мероприятий по ликвидации разливов нефти. Это один из основных ресурсов, на которые опираются руководящие и исполняющие органы при принятии решений, оценке последствий разлива, а также расчете необходимых средств реагирования и мест их дислокации, исходя из типичных для данного района условий (рис. 1).

Карты чувствительности представляет собой генерализованное изображение земной поверхности, показывающее распределение объектов живой природы и хозяйственной деятельности человека, которые могут подвергнуться нефтяному загрязнению. Они содержат не только сведения о состоянии окружающей среды района потенциального разлива и позволяют оценить уязвимость того или иного объекта к нефтяному воздействию (например, уязвимость птиц различается во время высиживания птенцов и во время пролета, что находит отражение на карте). Помимо этого карты чувствительности дают возможность оперативно определять приоритеты при ликвидации разливов, моделировать и прогнозировать процесс, связанный с разливами нефти, а также оценивать ущерб, нанесенный в результате выброса нефти на побережье.

Карты чувствительности прибрежно-морской зоны относятся к категории карт многоцелевого назначения, поскольку они служат для получения справочных сведений о состоянии окружающей среды в районе потенциального разлива, а также планирования мер по предупреждению и ликвидации чрезвычайной ситуации и обладают следующими функциями:

·  получение серии тематических карт, характеризующих распределение биоресурсов и социально-экономических объектов в прибрежно-морской зоне о. Сахалин;

·  получение характеристик о степени чувствительности ресурсов к нефтяному загрязнению в зависимости от времени года, выраженных в индексах;

·  оценки и прогноза чрезвычайных ситуаций, вызванных нефтяными разливами, а также выбор приоритетов при проведении операций по ликвидации загрязнения;

·  оценка ущерба, нанесенного окружающей среде и зон риска возникновения чрезвычайных ситуаций.

Одной из основных причин создания карт чувствительности прибрежно-морских зон к загрязнению нефтью является трудность на начальных стадиях разлива адекватно спланировать мероприятия по его ликвидации.

Карты позволяют представить вероятность попадания нефти на определенные участки береговой черты, и также оценить сравнительный ущерб и затраты на ликвидацию последствий аварии. Одно из первых упоминаний о картах чувствительности относится к 1976 году, когда они были составлены для залива Кука. Первоначально они составлялись на бумажных носителях.

Статичность бумажных карт, с одной стороны, является достаточно удобной при выполнении их нормативных функций. Так, например, в соответствии с Постановлениями Правительства РФ № 000 от 01.01.2001 г. и № 000 от 01.01.2001 г. все владельцы потенциально опасных объектов обязаны быть готовыми к ликвидации разлива нефти при наименее благоприятных условиях. Под готовностью понимается наличие плана ликвидации разливов нефти, который содержит определенный комплект данных, способствующих принятию правильных решений в чрезвычайных ситуациях. Таким образом, карты чувствительности прибрежно-морских зон к нефтяному загрязнению должны стать одной из основных составляющих плана, утверждаемого соответствующими органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, а также всеми взаимодействующими организациями, включенными в план. То есть карты чувствительности отражают существующую в определенный момент обстановку в районе потенциального разлива, фиксируя ее на уровне юридического документа.

С другой стороны, чрезмерная нагруженность уменьшает их наглядность и усложняет процесс чтения. Помимо этого динамичность объектов прибрежно-морской зоны обусловливает достаточно быстрое старение карт. Так как обновление бумажных карт является достаточно трудоемким и дорогостоящим процессом, очевидным становится преимущество электронных карт чувствительности, выполненных на основе ГИС-технологий.

В России первые карты чувствительности были составлены для побережья о. Сахалин в связи с разработкой проекта «Сахалин-1». Это вариант карт на твердом (бумажном) носителе был составлен в 1990-е годы. Существуют карты экологической чувствительности среднего Каспия, выполненные на основе данных дистанционного зондирования. В настоящее время ведется создание электронных версий карт чувствительности. В Дальневосточном регионе России первый опыт создания интерактивного продукта был осуществлен нами в 2000 году для прибрежно-морской зоны залива Посьета (Японское море).

Рассматривая структуру карт чувствительности, очевиден факт их комплексности. Данные, содержащиеся в них, представляют своеобразную информационную базу кадастровой системы. Действительно, карты чувствительности, есть не что иное, как элемент прибрежно-морского кадастра, однако рассмотрение данной проблемы не входит в задачи настоящего исследования.

Карты чувствительности представляют собой не просто совокупность электронных карт с возможностью моделирования различных картографических конфигураций, но и предоставляют доступ к базе данных об объектах, обозначенных на этой карте. Наличие атрибутивной информации картографических объектов и связь с базами данных дает качественно новые возможности для анализа имеющейся информации. Так, например, обозначив ареал зоны потенциального загрязнения и выявив ресурсы, имеющие в данный момент наибольшую / наименьшую чувствительность к нефтяному загрязнению, мы определили контуры областей, имеющих безусловный приоритет для защиты. Являясь информационной системой, выполненной на базе ГИС, карты чувствительности позволяют осуществлять запросы и измерения по интересующим пользователя объектам. Данная возможность является весьма удобной при расчете ущербов и определении вариантов мероприятий по ликвидации разливов (например, использование различных средств реагирования при одинаковых внешних факторах позволит сократить затраты на ликвидационные мероприятия и минимизировать ущерб). Так, при аварийном разливе нефти в зоне ответственности Администрации морского порта Владивосток велика вероятность загрязнения традиционных мест отдыха горожан. Это определяет необходимость оперативной локализации разлива и отклонения нефтяного пятна от пляжной зоны. Если достижение нефтью берега неизбежно, следует, используя каскадную технологию бонопостановки, перенаправить пятно к менее чувствительным скалистым участкам.

Таким образом, для представления сложного реального мира создана модель действительности, на основе которой предполагается решение следующих задач:

·  дать представление о состоянии и динамике прибрежно-морской среды в определенный месяц года;

·  выявить наиболее ценные объекты и прибрежно-морские комплексы, включая промысловые участки;

·  показать экологически уязвимые к нефтяному загрязнению области прибрежно-морской среды.

3.2. Геоинформационный подход в решении вопросов экологической безопасности транспортировки нефти. Предметная область системы обеспечения экологической ситуации при разработке нефтяных месторождений
на шельфе является аварийная ситуация. Геоинформационный позволяет интегрировать базу данных и модели механизмов взаимодействия субъектов и объектов для описания пространственно-временной изменчивости явлений. Он представляет собой процесс сопоставления потенциала субъекта с характеристиками внешней среды, в которой этот субъект функционирует. Ситуационный аспект в данном случае является одним из вариантов территориального подхода, в основе которого лежит концепция управления экологической безопасностью. Это означает, что обеспечение экологической безопасности включает в себя подбор факторов организации, соответствующих ситуаций в окружающей среде. При этом рассматриваются все возможные варианты развития ситуации, для каждого из которых определяется соответствующая стратегия реагирования.

Для адекватного воспроизведения территориальной ситуации важным аспектом является учет разнообразных факторов, включая погодные условия на момент разлива, время реагирования, обеспеченность средствами ликвидации аварии. Используя геоинформационный подход, создается расслоение реальности, т. е. представление всего разнообразия задач с использованием принципа, «что будет, если…». Информационное содержание данного аспекта весьма важно при принятии решений. Работа системы обеспечения экологической безопасности включает в себя элементы моделирования, где представляется анализ ситуации и прогноз ее изменения. Моделирование реализуется по принципам системного анализа, когда сформирован геоинформационный образ объекта, и реализуются стадии анализа – постановка проблемы, выбор критерия безопасности, создание модели, анализ стратегий. Таким образом, создается многовариантная модель, основанная на ряде обстоятельств. Пространственный анализ показывает, что решение проблем лежит в плоскости создания эффективных механизмов регулирования ситуации, когда исследуются взаимодействие групп интересов с разными характеристиками и показателями отклонения их состояния от равновесного. Критериями оптимальности решений могут быть быстродействие, минимум отклонения состояния различных групп интересов от равновесного, достижение к определенному моменту времени декларируемых в концепции показателей деятельности и состояния окружающей среды.

3.3. Принципы составления карт чувствительности. Значительный объем данных, содержащихся в картах чувствительности, возможность оптимальной организации, обработки и оперирования ими, определили необходимость создания информационной системы, позволяющей осуществлять оперативный доступ к данным, необходимым для принятия решения при угрозе загрязнения прибрежно-морских ресурсов нефтью. Принципиальная схема карт чувствительности представлена на рисунке 2.

Для создания карт чувствительности южной части Дальневосточного региона РФ использовались данные собственных экспедиционных исследований, космических снимков, результатов анализа данных мониторинга, полученных из открытых и ведомственных отчетов и наблюдений, проводимых в зоне потенциального разлива. Полученные данные были систематизированы, оцифрованы и представлены в виде базы данных. Анализ информации с помощью мощного пакета Arc GIS 9 дал возможность визуализировать данные.

3.3.1. Источники информации. Данные, необходимые для создания карт чувствительности, могут быть получены из нескольких источников. Одним из таких источников выступают данные дистанционного зондирования.

Космические снимки, полученные из фонда спутниковых снимков Landsat 7, позволили определить площадь районов потенциального риска, области ледовитости и т. д., и провести измерения на основе установленного метрического разрешения. На этом этапе проведена экспертная работа и интерактивный анализ, в результате чего была создана серия тематических карт, сопряженных с дистанционными данными. Для представления полноты ситуации получены результаты собственных экспедиционных наблюдений, выполненные в рамках программы экологического мониторинга в районе транспортировки нефти. Информация о наличии и характеристиках сил и средств реагирования была предоставлена организациями, для которых составлялись карты.

На поведение нефтяного пятна оказывают влияние динамические природные факторы: погодные условия и гидродинамика. Информация, необходимая для создания данного блока базы данных, получена от гидрометслужбы, лоций, отчетов, статистических источников.

3.3.2. Построение базовой карты. В качестве базовой карты использована топографическая основа района потенциального разлива с прилегающими участками территории и акватории определенного масштаба, обеспечивающего необходимую деталировку. Как правило, в них включаются помимо абриса береговой черты и изобат, населенные пункты и коммуникации. Для создания системы были оцифрованы навигационные карты масштаба 1 : и 1 : Для подробного представления наиболее уязвимых объектов (лагуны, области высокого риска разлива нефти и нефтепродуктов) использовались карты масштабов 1 : 50 000, 1 : 25 000 и 1 : 10 000. Для детализации обстановки в портовых зонах проведена оцифровка планов. В информационной системе базовые карты представлены двумя типами: растровые и векторные. Первые, как правило, используются для обзора местности. Вторые являются более функциональными и используются для моделирования, данные хранятся в табличной форме.

В состав базовой карты включены данные о климатических и гидрологических условиях района потенциального разлива. Они важны для определения возможности попадания загрязнения на побережье, поведения нефтяного пятна и выбора метода его ликвидации и могут оказать как позитивное, так и негативное влияние на процесс устранения последствий загрязнения. Так, например, интенсивное волнение может воспрепятствовать процессу ликвидации загрязнения и увеличить ширину загрязненного побережья, либо наоборот, не допустить попадания нефти на побережье за счет возникновения отраженной волны от вертикальной стенки скального обрыва или способствовать быстрому удалению нефти со скалистого побережья (процесс естественной очистки).

3.3.3. Индексация побережий по степени чувствительности к нефтяному загрязнению. Проведенный нами анализ мероприятий, связанных с ликвидацией аварийных разливов, а также научные исследования показали, что наиболее подверженным нефтяному загрязнению участком прибрежно-морской зоны является литораль – зона непосредственного контакта суши и моря. При этом тип берега и местные условия определяют поведение на нем нефти, степень ее воздействия на прибрежно-морские экосистемы и методы ликвидации загрязнения. Таким образом, следующим важным элементом карт чувствительности являются данные о геоморфологической структуре побережья.

Наиболее точная и достоверная информация о береговой зоне может быть получена путем проведения полевых исследований в районе. При этом нами были изучены береговая черта юга Дальнего Востока, восточного побережья Сахалинской области, центральное побережье Хабаровского края. Первичные же данные получены из открытых литературных источников, отчетов предшествовавших исследований, аэро - и космических снимков.

Комплексная характеристика структуры побережья и его гидродинамических особенностей, находят свое выражение в индексации побережья по десятибалльной шкале, где каждому участку береговой зоны присваивается собственный индекс чувствительности.

В основе индексации выявление связи между строением и структурой берега и физическими процессами, происходящими при попадании нефти на берег. Индекс позволяет определить наиболее ранимые и более устойчивые к загрязнению районы и впоследствии облегчить процесс выбора приоритетных участков при ликвидации загрязнения.

3.3.4. Чувствительность биоты к нефтяному загрязнению как элемент карт чувствительности. Воздействие на прибрежно-морские экосистемы происходит на всех стадиях обустройства и эксплуатации нефтяного месторождения. Неспособность морских организмов справляться с нефтяными углеводородами по мере их поступления в морскую среду приводит к накоплению данных загрязняющих веществ и, как следствие, к деградации или гибели сообществ. Наиболее опасным нефтяное загрязнение считается для прибрежных холодноводных акваторий, поскольку низкие температуры способствуют замедлению процесса деградации нефти и накоплению нефтяных углеводородов в морских организмах. Нефть и нефтепродукты оказывают губительное влияние на биоту прибрежно-морских зон на различных уровнях организации. Это факт приводит к тому, что информация о биологическом разнообразии, продуктивности участков прибрежно-морской зоны и воздействии на них нефтяного загрязнения в различных частях прибрежно-морской зоны является наиболее обширной и значимой составляющей карт чувствительности. Органический мир прибрежно-морской зоны Дальнего Востока чрезвычайно разнообразен и уникален, и от концентрации биоты на побережье будет зависеть величина чувствительности прибрежно-морской зоны. Так, например, основная масса морских птиц является наиболее чувствительной в период высиживания птенцов. Морские млекопитающие имеют более высокую чувствительность на побережье, нежели в воде, поскольку чаще всего здесь происходит их непосредственный контакт с загрязняющим веществом. Таким образом, чем выше плотность и разнообразие биологических компонентов на участке побережья, тем более высокой чувствительностью он характеризуются.

Однако чаще объекты живой природы подвергаются большему риску при очистных мероприятиях. Согласно статистическим данным не более 20 % птиц и млекопитающих способны к полноценному функционированию после очистки их от загрязнителя, поэтому, определяя приоритеты при ликвидации разливов, следует учитывать и концентрацию здесь живых организмов, особенно ценных и занесенных в Красную книгу. Так, например, популяции морских котиков относятся к категории особо охраняемых, вследствие чего их защита во время разлива нефти является одной из основных.

3.3.5. Объекты природопользования как элемент карт чувствительности. Данный компонент карт чувствительности определяется как пространственно ограниченные комплексы (территориальные сочетания) конкретных предприятий и других хозяйственных образований, использующие располагающиеся в их пределах (или непосредственной близости) природные ресурсы, в рамках имеющихся или планируемых технологий, технических ресурсов, материальных и трудовых ресурсов. К ним относятся: марикультурные, портовые и рекреационные хозяйства, рыбопромысловые участки и предприятия, очистные сооружения и места выброса сточных вод, месторождения минеральных ресурсов, особо охраняемые природные территории и частные постройки. Загрязнение этих объектов приводит к значительному ущербу. Карты чувствительности показывают распределение данных объектов, их состав и особенности специализации. Кроме того, информация об их экономической составляющей позволяет определить не только степень уязвимости и ее сезонные особенности, но и оценить урон в случае нефтяного загрязнения.

Полнота предоставленной информации по объектам природопользования и живой природы определяет величину ущерба в случае аварийного разлива нефти, а также стоимость реабилитации загрязненного участка.

Все составляющие природных комплексов находятся в тесной взаимосвязи, и изменение функционирования одного компонента неизбежно ведет и изменению всей системы. Вследствие этого при определении чувствительности прибрежно-морских зон и разработке мероприятий, связанных с ликвидацией последствий разливов, необходимо использование комплексного подхода и рассмотрение объектов не только как самостоятельных единиц, но и как составляющих прибрежно-морских геосистем. Это дает основание для определения чувствительности природных комплексов прибрежно-морской зоны. В настоящее время этот вопрос находится в стадии изучения. Однако уже сейчас можно говорить о различной степени чувствительности подводных ландшафтных комплексов, являющихся средами обитания для многих ценных объектов живой природы.

Результаты анализа карт чувствительности, используются не только при реагировании на нештатные ситуации, связанные с аварийными разливами нефтепродуктов, но и являются основой мониторинга и экологической экспертизы практической деятельности по освоению ресурсов шельфа, поскольку содержат комплексные сведения о состоянии прибрежно-морской среды.

В диссертационном исследовании выполнена комплексная оценка чувствительности прибрежно-морской зоны острова Сахалин, юга Хабаровского и Приморского краев, которая показала, что наиболее чувствительными к нефтяному загрязнению являются береговые лагуны, эстуарии и осушки, находящиеся в гидродинамической тени. Это обеспечило информационную основу для разработки и создания Планов ликвидации аварийных разливов нефти и карт чувствительности прибрежно-морской зоны к загрязнению нефтью для следующих нефтедобывающих компаний и предприятий, оперирующих нефтью и нефтепродуктами в пределах сахалинского шельфа: «Роснефть»-Сахалинморнефтегаз», Нефтегаз», ABB LGI, Сахалин Энерджи Инвестмент Кампани, Лтд.

Для оптимизации выбора технологии очистки побережья от нефтяного загрязнения автором составлен алгоритм, являющийся частью информационно-аналитической системы обеспечения экологической безопасности, позволяющий с учетом имеющихся сил и средств достичь наиболее эффективного результата.

Глава 4. Карты чувствительности прибрежно-морской зоны как элемент системы предупреждения и ликвидации аварийных разливов нефти

Карты чувствительности могут быть представлены как основа информационно-аналитического ресурса, на который опираются руководящие и исполняющие органы при принятии решений, оценке последствий разлива, а также определении необходимого оборудования и мест дислокации постов ЛАРН, исходя из типичных для данного района условий.

4.1. Принципы создания системы. Методологическая основа информационно-аналитической системы базируется на следующих положениях.

1.  При создании информационно-аналитической системы мы учитывали природно-хозяйственные особенности региона. Производится комплексный анализ данных о состоянии окружающей среды, особенностях разработки нефти на континентальном шельфе.

2.  Значительный объем данных обуславливает использование их, как локальными, так и распределенными субъектами, что подразумевает различные системы доступа к информации.

3.  Оптимизированный совместимый с другими программными продуктами интерфейс системы позволяет вести работу с имеющимися данными, производить обновление. Экспорт-импорт информации осуществляется благодаря открытости системы, что достигается в силу ее модульности и гибкости для развития.

4.  Блок создания моделей позволяет вести расчеты, определяющие решение в нештатной ситуации. Использование оперативного анализа сложившейся обстановки дает возможность сократить сроки проведения работ по обоснованию эффективных вариантов.

Система, сформированная на базе карт чувствительности прибрежно-морской зоны к загрязнению нефтью, позволит решать практически любую пространственную задачу, выявлять взаимосвязи и способы их представления, исследовать данные в динамике, что позволяет оптимизировать природопользование в районе разработки нефти. Таким образом, мы представляет данную систему как эффективный инструмент не только для организаций, занимающихся ликвидацией последствий аварийных разливов, но и для природоохранных, муниципальных и других структур.

Информационно-аналитический блок системы поддержки принятия решений обеспечивает:

·  накопление и предоставление информации, необходимой для принятия решений в чрезвычайных ситуациях;

·  выявление риска загрязнения прибрежно-морской зоны и выбор оптимальных методов ликвидации загрязнения;

·  определение экологически уязвимых к нефтяному загрязнению областей прибрежно-морской среды;

·  расчет ущерба, нанесенного разливом;

·  представление о наиболее ценных объектах, располагающихся в районах нефтяных разработок;

·  возможность интегрирования информации для выполнения пространственных операций.

Основные задачи, выполняемые с помощью информационно-аналитической системы, заключаются в следующем:

·  инвентаризация ресурсов окружающей среды в районе оперирования нефтью;

·  обработка и анализ данных мониторинга с целью оценки экологического состояния и разработки мер по уменьшению негативного воздействия на окружающую среду;

·  моделирование и прогноз ситуаций при проведении командно-штабных учений и возникновении аварийных ситуаций.

Разработка и транспортировка нефти в пределах шельфа имеют достаточно высокий риск попадания загрязняющих веществ в Мировой океан. Каждая группа операций, начиная с поиска и разведки и заканчивая транспортировкой конечного продукта и утилизацией нефтеотходов, требует разработки комплекса мер, направленных на обеспечение экологической безопасности и сохранения окружающей среды. Эта проблема не может быть успешно решена без научного обоснования и информационно-методического обеспечения. Комплексное решение данных проблем, подготовка прогнозных сценариев и основных направлений развития, критериев и механизмов их реализации немыслимы без широкой информатизации и оперативного владения информацией по самым различным аспектам деятельности.

Исходя из требований экологической политики, с помощью информационно-аналитической системы мы разработали рекомендации для решения проблем обеспечения экологической безопасности. Так, анализ природно-климатических условий района риска дает основание для определения состава необходимого и достаточного количества средств реагирования. Моделируя поведение пятна при разливе нефти, и выявив побережья, требующие приоритетной защиты, определяется место дислокации команды реагирования, формируются базы экологического мониторинга. В зависимости от задач ее использования происходит выбор параметров и зависимостей, на основе которых строятся модели. Динамичность информации определяет уровень сложности и подробности визуализируемой информации. Использование систем глобального позиционирования и данных дистанционного зондирования позволяет корректировать картографическую модель и вести точные расчеты доставки средств реагирования с учетом местных особенностей. Эффективность деятельности различных блоков информационно-аналитической системы нами был повышен за счет использования распределенных баз данных и создании комплексных моделей. Она включает пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, методы и исполнители. Используемые информационные материалы имеют разную детальность, что обуславливает необходимость их приведения к единой основе. Схема создания картографической модели заключается в следующем. Во-первых, нами создан банк картографических данных, в котором содержатся цифровые карты топографических и навигационных карт района разработки. Во-вторых, установлены функциональные связи между картографической системой и базами данных. Открытость системы позволяет подключение дополнительных баз. С установленной периодичностью ведется проверка достоверности информации, содержащейся в базах данных. Ценность системы определяется возможностью использования накопленной в базах данных информации для решения специальных задач, достижения конкретных целей. На основе набора различных тематических слоев по разработанным алгоритмам созданы производные специальные карты. Таким образом, разработанный нами картографический банк данных, сопрягаемый с любыми пространственно распределенными данными района разработки, стал основой всей системы.

4.2. Геоинформационная основа принятия решений. В системе геоинформационного обеспечения экологической безопасности нефтяных разработок наиболее объемной и значимой представляется содержательная интерпретация данных. При заданном объеме задач достаточной является картографическая интерпретация информации. При анализе карт чувствительности и сопряженной с ними информации о технической базе формируются алгоритмы принятия решений, которые позволяют извлекать новые данные, сопряженные с графической средой. Знания, закладываемые в информационную систему, основаны на классификациях, например, индексах чувствительности.

Основной функцией информационно-аналитической системы обеспечения экологической безопасности транспортировки нефти в прибрежно-морской зоне является принятие решений при аварийных разливах нефти. Результатом работы системы стал не только выбор оптимальных решений, но и прогноз возможных последствий чрезвычайной ситуации, построение карт чувствительности района к нефтяному загрязнению, необходимых для определения приоритетов для оперативного реагирования при ликвидации загрязнения. Это осуществляется в результате работы модулей анализа текущей ситуации, поведения пятна и оптимизации работ по ликвидацию загрязнения в береговой зоне и на море. Огромный массив данных, содержащихся в системе, способствует выявлению новых закономерностей, решаемых на стадии планирования работ.

Функциональный анализ представлен не только определением индексов чувствительности береговой зоны к нефтяному загрязнению, но и проведением функционального зонирования. При этом выявляются свойства и функции каждой функциональной зоны, на основе которых можно выполнять инвентаризационные работы. Геоинформационная основа принятия решений основана на использовании типологии прибрежно-морской зоны, в задачу которой входит систематизация объектов в соответствии с их содержанием извлечение из этого знания новых сведений для принятия решений в чрезвычайной ситуации. Информационно-аналитическая система представляет результаты не только в форме отчета, но и в виде соответствующей тематической карты (рис. 3). Применение информационной системы позволяет алгоритмизировать и частично автоматизировать эти процедуры. В основе типологии лежат разнообразные процедуры распознавания образов объектов.