Геомониторинг в городском подземном строительстве

• обладать необходимой для оценки состояния окружающей среды точностью, достоверностью, оперативностью, уровнем автоматизации (в соответствии с моделью чрезвычайных ситуаций).

Модели чрезвычайных ситуаций (модели развития ситуаций) должны содержать:

• общее описание ситуаций в зависимости от процесса проявления;

• комплекс характеристик, входных измеряемых параметров состояния, позволяющих идентифицировать ситуацию в целом и отдельные этапы ее развития;

• критерии принятия решений.

Методы наблюдения и контроля должны содержать:

• описание наблюдаемых процессов, явлений и перечень наблюдаемых параметров;

• значения наблюдаемых параметров, принятых в качестве нормальных, допустимых и критических;

• режим наблюдений (непрерывный или периодический);

• точность измерений наблюдаемых параметров;

• правила (алгоритм) обработки результатов наблюдений и форму их представления.

Методы прогнозирования чрезвычайных ситуаций включают:

• описание прогнозируемых процессов, явлений;

• перечень исходных данных для прогнозирования;

• правила оценки репрезентативности исходных данных;

• алгоритм прогноза (включая оценку достоверности результатов) и требования к программному и техническому обеспечению;

• перечень выходных данных.

Информационная система мониторинга представляет собой распределенную автоматизированную систему оперативного обмена информацией и содержит сеть центров коммутации и абонентских пунктов, обеспечивающую обмен данными, подготовку, сбор, хранение, обработку, анализ и рассылку информации. Система должна обеспечивать безопасность и конфиденциальность информации, а также свободный доступ абонентам. Информационная система мониторинга должна иметь организационное, программное, техническое, математическое, методическое, лингвистическое, метрологическое и правовое обеспечение.

Нормативное обеспечение мониторинга окружающей среды и прогнозирования чрезвычайных ситуаций включает:

• законодательные акты;

• нормативные документы по стандартизации: государственные и межгосударственные стандарты;

• нормативные документы, положения и правила, утверждаемые уполномоченным органом государственного управления.

1.7. Роль и место системы экологического мониторинга в управлении состоянием окружающей среды

Реализация государственной политики в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности требует применения эффективной системы принятия решений или системы управления, которая должна опираться на достоверную информацию о состоянии природных сред, источников антропогенного воздействия на них, реализованных и возможных последствиях таких воздействий. Формируя структуру информационной поддержки системы принятия решений, следует прежде всего получить ответы на ряд принципиальных вопросов: что представляет собой объект управления? каким образом можно воздействовать на объект для управления его состоянием? чего мы хотим добиться в результате воздействия на объект управления? Ответы на эти вопросы позволяют сформировать модель окружающей среды и определить те управляющие воздействия, реализация которых позволяет достичь планируемого состояния управляемого объекта.

Информационная система мониторинга техногенных изменений является составной частью системы управления, взаимодействия человека с окружающей средой (системы управления состоянием окружающей среды), поскольку информация о существующем состоянии природной среды и тенденциях ее изменения должна быть положена в основу разработки мер по охране природы и учитываться при планировании развития экономики. Результаты оценки существующего и прогнозируемого состояния биосферы в свою очередь дают возможность уточнить требования к подсистеме наблюдений, что составляет научное обоснование мониторинга (обоснование состава, структуры сети и методов наблюдений).

На рис. 1.4 показано место мониторинга в системе управления (регулирования) состоянием окружающей природной среды. На схеме условно совмещены энергетические и информационные потоки.

Рис. 1.4. Место мониторинга в системе управления состоянием природной среды

Элемент биосферы с уровнем состояния Б, подвергаясь воздействию (А), меняет свое состояние (Б —? Б’).

С помощью системы мониторинга (М) получается «фотография» этого измененного, а по возможности и первоначального состояния, производится обобщение данных, анализ и оценка фактического и прогнозируемого состояния. Эта информация передается в блок управления (У) для принятия решения. На основании этой информации в зависимости от уровня научно-технических разработок (Н) и экономических возможностей (Э), с учетом эколого-экономических оценок принимаются меры по ограничению или прекращению техногенных воздействий. Совершенствуется и система мониторинга.

Рис. 1.5. Структурная модель управления состоянием окружающей среды

Определяя структуру объекта управления, следует иметь в виду, что окружающая среда представляет собой сложную динамическую систему, в которой многие процессы и явления слабо изучены либо вообще не исследованы. Это обстоятельство создает трудности в принятии решений по регулированию (управлению) состояния среды, так как приниматься они будут в условиях неопределенности информации о состоянии управляемого объекта. Важная роль при этом отводится выбору модели объекта управления как схемы соотнесения между собой характеризующих объект переменных. Модели могут принимать самую разную форму отображения реальной природно-техногенно-социальной системы с различной степенью детальности и целевой направленности. Уровень детализации модели, который делает ее полезной, определяется прежде всего ее планируемым использованием. В этой связи может быть предложена следующая прагматическая модель объекта управления (рис. 1.5), состоящая из источников антропогенного воздействия; абиотических сред, включая атмосферный воздух, поверхностные воды, геологическую среду; биотических сред, включая растительный и животный мир; геоэкосистемы; социально-экономической системы.

В предложенной модели управляемым элементом являются только источники антропогенного воздействия, состояние остальных элементов может изменяться либо за счет неуправляемых природных (естественных) процессов, либо за счет изменения антропогенной нагрузки на них путем управления состоянием антропогенных источников воздействия.

Как элемент объекта управления геоэкосистема имеет исключительно важное значение, так как именно в состоянии геосистемы в наиболее концентрированном виде проявляется как прямое, так и опосредованное воздействие на природу.

Рассмотренная модель позволяет предложить многоконтурную схему управления состоянием окружающей среды с обратными связями антропогенного воздействия на нее. Схема ориентирована на формирование управляющих воздействий на основе принятия решений соответствующими административными лицами. При этом учитывается, что организационному управлению поддается только один структурный элемент: источники антропогенного воздействия.

Первый контур управления связан с реализацией именно этих функций управления. В состав контура управления входят такие элементы, как система мониторинга антропогенных источников; система контроля состояния антропогенных источников; система подготовки и принятия организационных решений. Контроль источников антропогенного воздействия осуществляется путем сравнения их текущего состояния с нормативно заданным, которое в данном контуре управления играет роль внешне заданного критерия управления. Фиксация отклонения текущего состояния источников от нормативно заданного для них состояния приводит к генерации сигнала на активизацию системы подготовки и принятия решений. Активизация управляющей системы будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто соответствие текущего состояния источников с нормативным.

Второй контур управления связан с регулированием состояния абиотических сред и включает в свой состав системы мониторинга абиотических сред; контроля состояния абиотических сред; подготовки решений, направленных на изменения нормативов состояния источников.

Контроль абиотических сред осуществляется путем сравнения результатов наблюдения за их состоянием с нормативно заданными, которые для данного контура управления играют роль внешне заданного критерия управления. Если не достигается соответствие между текущим и нормативным состоянием, то генерируется процедура изменения нормативов для источников антропогенного воздействия. В результате этого активизируется система управления источниками. Такая активизация будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто соответствие текущего состояния абиотических сред их нормативно заданному состоянию. При этом будет достигнуто согласование между нормативами двух различных видов – для источников и для абиотических сред.

Аналогичным образом осуществляется функционирование третьего контура управления (управление состоянием биотических сред) и четвертого контура управления (управление состоянием геоэкосистем). В этой схеме ведущая роль отводится состоянию геоэкосистем, так как под их нормативное состояние осуществляется «настройка» всех остальных составляющих объекта управления: биотические и абиотические среды, источники антропогенного воздействия. Нормативное состояние геоэкосистем является внешним критерием управления, которое устанавливается исходя из современных требований социально-экономической системы. Именно эта система формирует свои требования к состоянию окружающей природной среды исходя из социальных, медицинских, демографических, экономических и других факторов. На этой стадии преобразуется в критерии управления то, что в настоящее время принято называть моделью устойчивого развития как территорий, так и страны в целом.

Из рассмотренной схемы управления состоянием окружающей среды следует роль и место системы экологического мониторинга как основного инструмента, осуществляющего не только комплексное наблюдение за состоянием элементов окружающей среды, но и формирующего критерии управления в виде допустимых экологических нагрузок.

Реализация задач экологического мониторинга осуществляется через Единую государственную систему экологического мониторинга (ЕГСЭМ).

1.8. Проектирование систем мониторинга – основа их эффективного функционирования

Стадия проектирования (или планирования) имеет огромное значение для эффективной работы системы мониторинга. Существующие схемы или структуры проектирования сравнительно легко применимы для простых, локальных систем мониторинга, вместе с тем проектирование национальных систем мониторинга сталкивается с большими трудностями, связанными с их сложностью и противоречивостью.

Суть проектирования системы мониторинга должна заключаться в создании функциональной модели ее работы или в планировании всей технологической цепочки получения информации, от постановки задач до выдачи информации потребителю для принятия решений. Поскольку все этапы получения информации тесно связаны между собой, недостаточное внимание к разработке какого-либо этапа неизбежно приведет к резкому снижению ценности всей получаемой информации.

На основании анализа построения национальных систем сформулированы основные требования к проектированию таких систем, включающие пять основных этапов:

• определение задач систем мониторинга и требований к информации, необходимой для их выполнения;

• создание организационной структуры сети наблюдений и разработка принципов их проведения;

• построение сети мониторинга;

• разработка системы получения данных/информации и представления информации потребителям;

• создание системы проверки полученной информации на соответствие исходным требованиям и пересмотра при необходимости системы мониторинга.

При проектировании систем мониторинга необходимо помнить, что его результаты в значительной степени зависят от объема и качества исходной информации. Она должна включать как можно более подробные данные о пространственно-временной изменчивости показателей элементов биосферы или природно-технической системы, должна содержать подробные сведения о видах и объемах хозяйственной деятельности на данном участке, включая данные об источниках загрязнения. Кроме того, необходимо опираться на все законодательные акты, связанные с контролем и управлением данным элементом природы, учитывать финансовые возможности, общую физико-географическую обстановку, основные способы управления и другие сведения.