С.С. Байшоланов [1], Н.А. Сәрсенбай [1], А. Авезова [1], Н.Б. Казангапова [2], О. Скороходова [3]. Методологическая основа создания информационно–аналитической системы оценки состояния окружающей среды Атырауской области и прилегающей акватории Каспийского моря

Мониторинг состояния окружающей среды в Каспийском регионе ведут государственные организаций и частные компаний. Данные мониторинга собираются в их информационных ресурсах и не взаимосвязаны. Проводимые наблюдения разрознены как во времени, так и в пространстве, не имеют единой методологической основы. В регионе отсутствует единая система сбора, оценки и анализа результатов мониторинга окружающей среды, что не позволяет видеть общую картину состояния природной среды и происходящих пространственно-временных изменений. Последствием чего является слабая координация и согласование действий, направленных на охрану окружающей среды и рационального природопользования. Соответственно возникла необходимость создания единой информационно-аналитической системы сбора, обработки, оценки, анализа, визуализации и хранения информации о состоянии окружающей среды Атырауской области и прилегающей акватории Каспийского моря, которая аккумулировала бы в едином информационном ресурсе все данные мониторингов, поступающих от государственных организаций и природопользователей.

Как показывает мировая практика, внедрение единой системы мониторинга состояния окружающей среды требует создания информационно-аналитической системы, работающей на основе современных геоинформационных систем (ГИС), базы данных (БД) и использования данных дистанционного зондирования земли (ДЗЗ).

Учитывая актуальность данного вопроса в конце 2018 года в Международном научном комплексе «Астана» (МНКА) совместно с ТОО «Казахстанское агентство ГИС и ДЗЗ» (КАГИС) была начата реализация проекта «Создание Информационно-аналитической системы оценки состояния окружающей среды Атырауской области и прилегающей акватории Каспийского моря».

Целью данного проекта является создание информационно-аналитической системы сбора, обработки, оценки, анализа, визуализации и хранения информации по состоянию окружающей среды (атмосферный воздух, почва, поверхностная и морская вода, погода, водные объекты, земли, растительный и животный мир) Атырауской области и прилегающей акватории Каспийского моря, на основе ГИС-технологии.

Создаваемая информационно-аналитическая система оценки состояния окружающей среды (ИАС ОС) должна представлять собой автоматизированную систему сбора, обработки, оценки, анализа, визуализации и хранения информаций, поступающих из различных источников мониторинга. Система должна опираться на ГИС-технологии, ДЗЗ-технологии и БД. Данные о состоянии окружающей среды и аналитические материалы должны отражаться в виде текстовой, табличной, графической и картографической информации.

Планируется реализация данного проекта в два этапа. Целью первого этапа (2018 год) являлась разработка методологической основы создания информационно-аналитической системы оценки состояния окружающей среды. Во втором этапе (2019 г.) будет создано программное обеспечение информационно-аналитической системы оценки состояния окружающей среды.

В первом этапе были поставлены следующие задачи:

1. Исследование существующих источников данных по состоянию окружающей среды;
2. Разработка методологической основы создания информационно-аналитической системы оценки состояния окружающей среды.

Согласно первой задаче первого этапа проекта были исследованы организаций, ведущие мониторинг окружающей среды.

1) Мониторинг физического состояния атмосферы. Гидрометеорологический мониторинг в Каспийском регионе проводит Республиканское государственное предприятие «Казгидромет» Министерства Энергетики Республики Казахстан, в том числе его Атырауский филиал. Гидрометеорологический мониторинг включает в себе наблюдения за состоянием погоды и климата, за состоянием водных объектов на суше и казахстанского сектора Каспийского моря, а также за состоянием сельскохозяйственных культур и естественных пастбищных угодий.

Мониторинг физического состояния атмосферы проводятся на метеорологических станциях РГП «Казгидромет». Метеорологическая сеть филиала РГП «Казгидромет» по Атырауской области состоит из 11 метеорологических станций (МС). Из них 1 станция является морской (Пешной), 2 станции — автоматическими (Исатай, Макат), на 1-м (Атырау) дополнительно ведутся азонометрические наблюдения, на 2-х (Карабау, Новый-Уштоган) дополнительно ведутся агрометеорологические наблюдения за состоянием пастбищных растений.

На метеорологических станциях измеряются метеорологические показатели (продолжительность солнечного сияния, температура и влажность воздуха, атмосферное давление, скорость и направление ветра, количество и интенсивность осадков, снежный покров, облачность, дальность видимости и т.д.). В современном этапе существующая сеть метеорологических станций не полностью охватывает территорию области.

В Казгидромете составляются краткосрочные (на 1-3 суток), среднесрочные (на 7 суток) и долгосрочные (месячные, сезонные) прогнозы погоды по городу Атырау и Атырауской области, а также при необходимости — штормовые предупреждения опасных явлений (ОЯ) и стихийных гидрометеорологических явлений (СГЯ).

Кроме основного сайта Казгидромета (https://kazhydromet.kz/ru) существует сайт Вычислительного центра РГП «Казгидромет» (http://vc.hydromet.kz/). Здесь после регистрации можно получить множество гидрометеорологической и экологической информации, а также численные прогнозы погоды. Например, прогноз погоды на 36 и 168 часов можно просмотреть в виде анимации на карте Казахстана (http://185.111.107.212:8888/maps.html).

В получении метеорологической информации можно использовать альтернативные источники данных. Например, текущие погодные условия и прогнозы погоды на 3, 5 и 10 суток, а также на месяц находятся в открытом доступе на сайтах компаний, являющимися поставщиками цифровых метеорологических данных и услуг, имеющие лицензии на деятельность в области гидрометеорологии.

Компонент данных «Физическое состояние атмосферы» подразделяется на 4 подкомпонента:

1. Погода;
2. Прогноз погоды по области;
3. Прогноз метеоусловий Каспийского моря;
4. Климат.

Текущие показатели состояния атмосферы обновляются через 3 и 12 часов, через сутки. Их данные усредняется за месяц и за год. Средние многолетние климатические данные по требованию ВМО обновляются каждые 10 лет.

Информацию по состоянию атмосферы можно получить из следующих источников:

1. РГП «Казгидромет»-https://kazhydromet.kz/ru, http://vc.hydromet.kz/;
2. Расписание Погоды-https://rp5.ru;
3. OGIMET-http://ogimet.com/synops.phtml;
4. Foreca-https://www.foreca.ru/Kazakhstan/Atyrau;
5. GisMeteo-https://www.gismeteo.kz/weather-atyrau;
6. КАСПКОМ-http://hmc.meteorf.ru/sea/casp/gfs/menu.php;
7. Атласа Атырауской области в формате jpeg;
8. Справочник по климату Казахстана. Раздел 1. Температура воздуха. Вып. 6 Атырауская область. Алматы, 2004. – 176 с (в формате pdf).
9. Справочник по климату Казахстана. Раздел 2. Атмосферные осадки. Вып. 6 Атырауская область. Алматы, 2004. – 31 с. (в формате pdf).
10. Справочник по климату Казахстана. Раздел 3. Атмосферные фвления. Вып. 6 Атырауская область. Алматы, 2003. – 41 с. (в формате pdf).
11. Справочник по климату Казахстана. Раздел 4. Гололедно-изморозевые образования. Вып. 6 Атырауская область. Алматы, 2004. – 27 с. (в формате pdf).
12. Справочник по климату Казахстана. Раздел 9. Снежный покров. Атырауская область. Астана, 2011. – 26 с. (в формате pdf).
13. Справочник по климату Казахстана. Раздел 10. Влажность воздуха. Астана, 2013. – 91 с. (в формате pdf).
14. Атлас солнечной радиации — http://atlassolar.kz/Maps/Demo?map=avg_dnr (изолинии на карте области).

2) Мониторинг физического и гидрографического состояния водных объектов. Такой мониторинг проводят следующие организации:

1. РГП «Казгидромет» МЭ РК и его Атырауский филиал;
2. Комитет по водным ресурсам Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан (КВР МСХ РК);
3. Жайык – Каспийская бассейновая инспекция Комитета водных ресурсов МСХ РК (ЖКБИ КВР МСХ РК);
4. Атырауский филиал РГП на праве хозяйственного ведения «Казводхоз» Комитета водных ресурсов МСХ РК.

Мониторинг водных объектов проводятся на гидрологических речных и морских постах РГП «Казгидромет» МЭ РК. Гидрологическая сеть филиала РГП «Казгидромет» по Атырауской области состоит из 12 гидрологических постов (ГП).

На гидрологических постах наблюдаются гидрологические процессы и явле­ния, гидрологический ре­жим рек, озер, водохранилищ, ледников, болот и морей.

Режимные гидрологические посты создаются с целью изучения местных особенностей гидрологи­ческого режима: уровней, стока воды, наносов, растворенных веществ, уклонов водной поверхности и других гидравлических: элементов рек и водоемов, действуют из года в год постоянно.

Оперативные (информационные) гидрологические посты создаются для инфор­мации заинтересованных отраслей (судоходства, пароходства, для других специальных заказчиков) о текущих явлениях гидрологического режима: паводках, навод­нениях, явлениях ледового режима, уровнях воды и др., и для составления прогнозов элементов гидрологического режима.

Гидрологические посты по видам наблюдений бывают:

1. гидрологические (речные и озерные);
2. морские гидрометеорологические (береговые);
3. судовые гидрометеорологические (на акватории водоёма);
4. специализированные.

Казгидромет также выпускает оперативные прогнозы погоды, морские прогнозы и прогнозы колебания уровенной поверхности Каспийского моря, а также обзоров сгонно-нагонных явлений и ледовой обстановки.

Также в РГП «Казгидромет» действует управление гидрометеорологических прогнозов Каспийского моря (https://kazhydromet.kz/ru/p/kaspijskoe-more).

Комитет по водным ресурсам Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан (http://www.cwr.kz) является ведомством и уполномоченным органом в пределах компетенции Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан, осуществляющим регулятивные, реализационные и контрольные функции в области использования и охраны водного фонда, возложенные на него Конституцией, законами, иными нормативными правовыми актами Республики Казахстан. Комитет имеет региональные органы – бассейновые инспекции по регулированию использования и охране водных ресурсов в городах Алматы, Астане, Атырау, Караганде, Кызылорде, Костанае, Семипалатинске, Таразе.

Компонент данных «Физическое и гидрографическое состояние рек» подразделяется на 3 подкомпонента:

• Текущий режим;
• Среднемноголетний режим;
• Прогноз стока.

Компонент данных «Физическое и гидрографическое состояние моря» подразделяется на 2 подкомпонента:

• Текущий режим;
• Среднемноголетний режим.

Текущие показатели рек и моря обновляются через сутки. Их данные усредняются за месяц и за год. Средние многолетние данные обновляются каждые 10 лет.

Информацию по состоянию рек и моря можно получить из следующих источников:

• РГП «Казгидромет» — https://kazhydromet.kz;
• РГП «Казгидромет» — https://kazhydromet.kz/ru/p/obzor-sostoania-vodnoj-poverhnosti-kaspijskogo-mora;
• CASPCOM — http://www.caspcom.com/index.php?lang=1&proj=6
• CASPCOM-http://www.caspcom.com/index.php?razd=sess&lang=1&sess=17&podsess =61
• CASPCOM —http://www.caspcom.com/index.php?lang=1&proj=5
• Гидрометцентр России https://meteoinfo.ru/seascurrentsstЭлектронный справочник по природной среде Каспия http://nodc.meteo.ru/ERSP/atlaskasp/glub_tw_vertical_ 17561_7.html;
• Гидрометцентр России https://meteoinfo.ru/ocean/current-sea-ice/2493-1246618396;
• ЕСИМО-http://esimo.oceanography.ru/esp1/index.php?sea_code=2&section=6&menu_ code=2056;
• ЕСИМО-http://esimo.oceanography.ru/esp1/index.php?sea_code=2&section=6&menu_ code=852;
• ЕСИМО -http://193.7.160.230/web/esimo/casp/wwf/wwf_casp.php;
• Атлас Атырауской области — карты в формате jpg: Ресурсы поверхностных вод;  Основные характеристики рек; Опасность подъема уровня воды на реках; Опасность затопления приречных территорий; Опасность наводнений в период весеннего половодья и дождевых паводков на реках;
• Атлас Атырауской области — карты в формате jpg: Северный Каспий. гидрологические показатели; Северный Каспий. Гидрофизические показатели; Нагонные явления; Сгонные явления.

Источниками гидрологических данных по Атырауской области являются справочники, подготовленные РГП «Казгидромет» МЭ РК:

1. Республиканское государственное предприятие «Казгидромет». Государственный водный кадастр РК. Ежегодные данные о режиме Каспийского моря (Казахстанское побережье). УДК 5 56.46.062(262.81)(574).
2. Министерство охраны окружающей среды. Республиканское государственное предприятие «Казгидромет». Государственный водный кадастр Республики Казахстан. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши (публикуется по 10-летиям. Часть 1 — Реки и каналы. Часть 2 — Озера и водохранилища. Выпуск 2 – Бассейны рек Урал (среднее и нижнее течение) и Эмба.
3. Министерство охраны окружающей среды. Республиканское государственное предприятие «Казгидромет». Государственный водный кадастр Республики Казахстан. Ежегодные данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши за год. Часть 1 – Реки и каналы. Выпуск 4. Бассейны рек Урал (среднее и нижнее течение), Эмба и устьевая часть реки Волга.
4. Ресурсы поверхностных вод СССР. Нижнее Поволжье и Западный Казахстан. Урало-Эмбинский район. Т. 12, вып. II. [Текст]. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970.– 268 с.
5. Информационный бюллетень. Современные проблемы Урало-Каспийского бассейна. – Атырау: 2007 – 213 с.

3) Мониторинг качественного состояния окружающей среды. Мониторинг качественного состояния окружающей среды в Каспийском регионе проводит РГП «Казгидромет» МЭ РК, в том числе его Атырауский филиал. Мониторинг включает в себе наблюдения за качеством и радиационным фоном атмосферного воздуха, состояния атмосферных осадков и снежного покрова, поверхностных и морских вод, почв и донных отложений.

Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха Атырауской области проводятся в 6 пунктах: на СЭЗ «Морпорт Актау» и по трем контрольным точкам на 5 месторождениях: Жанбай, Забурунье, Доссор, Макат, Косшагыл.

РГП «Казгидромет» проводит наблюдения за состоянием атмосферного воздуха на территории г. Атырау на 5 постах, из которых 2 поста ручного отбора проб и 3 автоматических станциях. Также в г. Атырау и прилегающей территории (Макатский район, район Карабатан) установлено 24 станции предприятий АНПЗ и NCOC, данные с которых поступают в РГП «Казгидромет» и включаются в Бюллетень о состоянии охраны окружающей среды:

— 4 станции компании «АНПЗ»;

— 20 станций компании СМКВ «North Caspian Operating Company» (NCOC). («Жилгородок», «Авангард», «Акимат», «Болашак Восток», «Болашак Запад», «Болашак Север», «Болашак Юг», «Вест Ойл», «Восток», «Доссор», «Загородная», «Макат», «Привокзальная», «Самал», «Станция «Ескене», «Поселок «Ескене», «Карабатан», «Таскескен», «ТКА», «Шагала»).

РГП «Казгидромет» имеет интернет ресурс (http://atmospera.kz), где периодичностью 20 мин обновляются данные по качеству воздуха.

Радиационное состояние приземного слоя атмосферы проводится по измерению гамма-фона. Контроль за радиоактивным загрязнением приземного слоя атмосферы осуществляется на метеорологических станциях путем отбора проб воздуха горизонтальными планшетами. На всех станциях проводится пятисуточный отбор проб.

Наблюдения за состоянием атмосферных осадков проводятся ежедневно на   метеостанциях. Наблюдения  за  содержанием загрязняющих веществ в снежном покрове проводится один раз в год в период максимального накопления влагозапаса.

Большинство пунктов наблюдений за загрязнением поверхностных вод суши совмещены с гидрологическими станциями и постами. При этом обязательным является определение не только гидрохимических, но и гидрологических характеристик (расходов и уровней воды, средней скорости потока и т.д.). Качество поверхностных вод определяется по 45 показателям.

Наблюдения за качеством вод Каспийского моря проводятся Казгидрометом на прибрежных станциях: морской судоходный канал, взморье р. Жайык; острова залива Шалыги и др.

РГП «Казгидромет» с помощью судна «Табигат» на акватории Северного и Среднего Каспия осуществляется отбор проб для определения состояния морских вод на 46 точках:

• на 2 прибрежных станциях — морской судоходный канал (2), взморье р. Жайык (5);
• на 1 месторождений — Тенгизское месторождение (5);
• на 10 станциях вековых разрезов — острова залива Шалыги-Кулалы (7), дополнительные разрезы «А» и «В» (9), Мангышлак-Чечень (3), Песчанный-Дербент (3), Кендерли-Дивичи (3), Каламкас (1), Дархан (1), Курмангазы (1), в районе затопленных скважин (3), в районе о. Кулалы (3).

В 2018 г. в связи с падением уровня моря мониторинг качества воды проводился ежедекадно на 31 точке. С 1 января 2019 года РГП Казгидромет увеличивает количество точек мониторинга на КСКМ до 50 точек, а в пределах Атырауской области — с 12 до 22 точек.

Пробы морских вод анализируются на содержание взвешенных веществ, водородный показатель, растворимого кислорода, главных ионов, биогенных веществ, органических загрязнителей (нефтепродукты, фенолы), легкоокисляемых органических веществ (по БПК5), тяжелых металлов (28 показателей). Также определяются температура воды, величина водородного показателя морской воды, содержание растворенного кислорода, БПК5.

Микробиологические показатели по определению хлорофилла-а в морской воде определяются по космическим снимкам США «NASA» —www.nasaov/feature/goddard/2018.

Мониторинг за качественным состоянием почвы в Атырауской области проводится  на 5 месторождениях (Жанбай, Забурунье, Макат, Косшагыл, Доссор), 2 раза в год (весной и осенью). Определяется 6 показателей: 1) содержание нефтепродуктов, 2) медь, 3) кадмий, 4) свинец, 5) цинк, 6) хром (6+). Загрязнение почвы определяется сравнением концентрации определяемых показателей со значениями предельно допустимых концентраций (ПДК) для почв.

Мониторинг донных отложений в Атырауской области  проводится 2 раза в год (весной и осенью). Осуществляется отбор проб донных отложений на 46 точках. Определяются 8 показателей: 1) содержание нефтепродуктов, 2) медь, 3) хром (6+), 4) кадмий, 5) никель, 6) марганец, 7) свинец, 8) цинк.

Проведением фоновых экологических исследований и мониторинговых наблюдений на Каспийском море занимаются частные компании. Например, ТОО «Тенгизшевройл» и North Caspian Operating Company N.V (NCOC). Лаборатории Компании обладает всей необходимой нормативно-методической, материально-технической и приборной базой для проведения производственного экологического мониторинга.

Компонент данных «Качество окружающей среды» подразделяется на 8 подкомпонентов:

1. Воздух;
2. Питьевая вода (физические показатели);
3. Питьевая вода (показатели химических веществ);
4. Поверхностная и морская вода (физические показатели);
5. Поверхностная и морская вода (микробиологические показатели);
6. Поверхностная и морская вода (показатели химических веществ);
7. Почва (химические показатели);
8. Донные отложения моря.

Текущие показатели воздуха обновляются через каждые 20 минут, остальные – через 1 и 6 месяцев.

Информацию по качественному состоянию рек и моря можно получить из следующих источников:

• РГП «Казгидромет» — https://kazhydromet.kz/ru/p/ezednevnyj-gidrologiceskij-bulleten;
• РГП «Казгидромет» — https://kazhydromet.kz/ru/bulleten/okrsreda;
• РГП «Казгидромет» — https://kazhydromet.kz/ru/p/ezednevnyj-gidrologiceskij-bulleten;
• РГП «Казгидромет» — http://atmospera.kz;
• ТОО «Тенгизшевройл»;
• North Caspian Operating Company N.V (NCOC);
• ДООЗ г. Атырау;
• США «NASA» по определению хлорофилла-а в морской воде —nasaov/feature/goddard/2018.

4) Мониторинг земельных ресурсов. Организацию ведения мониторинга земель осуществляет ведомство центрального уполномоченного органа по управлению земельными ресурсами Комитет по управлению земельными ресурсами Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан.

Проведение государственной политики в области регулирования земельных отношений на территории Атырауской области осуществляется ГУ «Управление земельных отношений Атырауской области».

Автоматизированная информационная система государственного земельного кадастра и технического обеспечения (АИС ГЗК) (www.aisgzk.kz) предназначена для автоматизации работ государственных подразделений по управлению земельными ресурсами Республики Казахстан: кадастровых центров (районных, областных и республиканского уровня). В Атырауской области организованы и функционируют 7 районных (городских) кадастровых центров.

Компонент данных «Состояние земельных ресурсов» состоит из 5 подкомпонентов:

Подкомпонент «Земельный фонд»:

• земли сельскохозяйственного назначения;
• земли населенных пунктов (городов, поселков и сельских населенных пунктов);
• земли промышленности, транспорта, связи, обороны и иного несельскохозяйственного назначения;
• земли особо охраняемых природных территорий, земли оздоровительного, рекреационного и историко-культурного назначения;
• земли лесного фонда;
• земли водного фонда;
• земли запаса;
• итого земель;
• земли, используемые землепользователями других районов, областей, государств;
• территория районов, области.

Подкомпонент «Распределение земельного фонда по угодьям»:

• угодья;
• площадь орошаемых земель.

Подкомпонент «Качественное состояние сельскохозяйственных угодий»:

• характеристика сельскохозяйственных угодий по признакам, влияющим на их плодородие
• характеристика пашни по признакам, влияющим на ее плодородие
• характеристика орошаемой пашни по признакам, влияющим на ее плодородие
• общая площадь орошаемой пашни
• площадь сенокосов;
• площадь пастбищ.

Подкомпонент «Деградация земель»:

• эрозионные процессы;
• нарушенные земли.

Подкомпонент «Мониторинг земельных ресурсов»:

• территориально-зональная сеть пунктов мониторинга земель области.

5) Мониторинг лесных угодий. Обеспечение ведения государственного мониторинга лесов и лесоустройства на территории государственного лесного фонда относится к компетенции Комитета лесного хозяйства и животного мира МСХ РК. Территориальным подразделением Комитета в Атырауской области является РГУ «Атырауская областная территориальная инспекция лесного хозяйства и животного мира Комитета лесного хозяйства и животного мира МСХ РК».

Организация и обеспечение охраны, защиты, воспроизводства лесов и лесоразведения, регулирование лесопользования на территории государственного лесного фонда, находящегося в функциональном ведении акимата Атырауской области, осуществляется ГУ «Управление природных ресурсов и регулирования природопользования Атырауской области». В ведении Управления находится 3 государственных учреждения по охране лесов и животного мира» – Атырауское, Индерское, Курмангазинское.

Компонент данных «Состояние лесных угодий» включает следующие подкомпоненты:

Подкомпонент «Лесной фонд»:

• государственные органы и частные лесовладельцы, имеющие лесной фонд;
• площадь лесного фонда (включая леса, переданные во временное пользование);
• площадь основных лесообразующих пород государственного лесного фонда.

Подкомпонент «Сведения о зеленых зонах»:

• площадь зеленых зон на землях государственного лесного фонда;

Подкомпонент «Рубки леса»:

• площадь рубки ухода и выборочно-санитарные рубки леса.

Подкомпонент «Лесовосстановление»:

• лесовосстановление.

6) Мониторинг животного мира. Обеспечение ведения государственного мониторинга животного мира в целом по республике осуществляется Комитетом лесного хозяйства и животного мира МСХ РК, в пределах территории Атырауской области – РГУ «Атырауская областная территориальная инспекция лесного хозяйства и животного мира».

К числу подведомственных организаций Комитета в сфере животного мира относятся: «ПО «Охотзоопром»; «Атырауский осетровый рыбоводный завод»; «Урало-Атырауский осетровый рыбоводный завод».

Осуществление реализации государственной политики в области охраны, воспроизводства и использования животного мира на территории Атырауской области, на местном уровне осуществляется ГУ «Управление природных ресурсов и регулирования природопользования Атырауской области».

Данные по кадастру животного мира и рыбного кадастра содержатся в информационной системе «Государственные кадастры природных ресурсов Республики Казахстан» (www.ecokadastr.kz) РГП «Информационно-аналитический центр охраны окружающей среды» Министерства энергетики Республики Казахстан.

Компонент данных «Состояние животного мира» содержит следующие подкомпоненты и показатели:

Подкомпонент «Животный мир»:

• основные показатели состояния животного мира.
• подкомпонент «Численность и добыча диких животных»:
• общая численность диких животных на закрепленных охотничьих угодьях;
• копытные животные;
• пушные звери;
• пернатая дичь.

Подкомпонент «Аквакультура»:

• запасы аквакультуры.

Подкомпонент «Охотничьи угодья»:

• общая площадь охотничьих угодий.

7) Мониторинг особо охраняемых природных территорий. Обеспечение ведения государственного мониторинга особо охраняемых природных территорий на республиканском уровне входит в компетенцию Комитета лесного хозяйства и животного мира МСХ РК, в пределах территории Атырауской области – РГУ «Атырауская областная территориальная инспекция лесного хозяйства и животного мира».

На территории Атырауской области расположены 3 особо охраняемых природных территорий, которые находятся в ведении Комитета лесного хозяйства и животного мира МСХ РК:

1. Новинский государственный природный заказник (зоологический);
2. Государственная заповедная зона в северной части Каспийского моря;
3. Государственный природный резерват «Акжайык».

Осуществление реализации государственной политики в области организации и проведения работы по особо охраняемым природных территориям местного значения относится к компетенции ГУ «Управление природных ресурсов и регулирования природопользования Атырауской области».

Данные по кадастру охраняемых природных территорий содержатся в Информационной системе «Государственные кадастры природных ресурсов Республики Казахстан» (www.ecokadastr.kz) РГП «Информационно-аналитический центр охраны окружающей среды» Министерства энергетики Республики Казахстан.

Компонент данных «Особо охраняемые природные территории» содержит подкомпонент «Показатели особо охраняемых природных территорий»:

• общая площадь особо охраняемых природных территорий республиканского значения (с указанием существующих в области ООПТ и числа охраняемых видов животных).

Согласно второй задаче первого этапа были исследованы механизм оценки и анализа информации, механизм реализации информационно-аналитической системы, механизм визуализации и хранения информации.

1) Механизм оценки и анализа информации. Для оценки физического состояния приземного слоя атмосферы необходимо основываться на положения нормативно–правовых документов РГП «Казгидромет», а также на учебные и методические пособия, в том числе:

1. Наставление по метеорологическим наблюдениям на станциях и постах» Алматы, 2005. РГП «Казгидромет»;
2. Положения о порядке действий подразделений РГП «Казгидромет» при возникновении стихийных гидрометеорологических явлений и экстремально высокого загрязнения окружающей среды. – Алматы: РГП «Казгидромет», 2003;
3. Инструкция метеорологическим станциям и постам по передаче информации об опасных и стихийных гидрометеорологических явлениях (утверждено Приказом Министра охраны окружающей среды РК от 26.12.2011 г. №335–ө);
4. Наставление по службе прогнозов погоды. Терминология и оценка оправдываемости прогнозов погоды общего назначения. – Алматы: РГП «Казгидромет», 2005;
5. ГОСТ 22.0.03–97 Межгосударственный стандарт Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Природные чрезвычайные ситуации. Термины и определения. – Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2000;
6. Постановление Правительства РК от 4 апреля 2007 г. № 270 «Об утверждении критериев и характеристик определения неблагоприятных природных явлений», в соответствии с Законом Республики Казахстан от 10 марта 2004 года «Об обязательном страховании в растениеводстве».

Для оценки физического и гидрографического состояния водных объектов необходимо основываться на учебные и методические пособия, в том числе:

1. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. -Л.:Гидрометеоиздат, 1984.- 448 с.
2. Международное руководство по методам расчета основных гидрологических характеристик.- Л.:Гидрометеоиздат, 1984.- 247 с.
3. Соколовский Д.Л. Речной сток.- Л.:Гидрометеоиздат, 1968.- 537 с.
4. Болдырев В.М. Региональные эмпирические формулы в гидрологических расчетах.-Алматы: Казак университетi, 1998.-56 с.
5. Соседов И.С. Способ определения средней высоты водосборов//Вестник АН КазССР, №5, 1952.
6. Водный кодекс Республики Казахстана от 09.07.2003 г., — Алматы: Жеті жаргы, 2003, (С изменениями и дополнениями от 20.12.2004).

Для оценки качественного состояния окружающей среды используются:

1. Гигиенический норматив к атмосферному воздуху в городских и сельских населенных пунктах (СанПин №168 от 28 февраля 2015 года);
2. Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов, Москва 1990 г.
3. Методические рекомендации по комплексной оценке качества поверхностных вод по гидрохимическим показателям, Астана, 2012 г.
4. Совместный приказ Министерства здравоохранения РК от 30.01.2004 г. №99 и Министерства охраны окружающей среды РК от 27.01.2004 г. №21-п
5. РД 52.10.556-95. Методические указания. Определение загрязняющих веществ в морских донных отложениях и взвеси. М: Гидрометеоиздат, 1996, 50 с.
6. 9. Приказ Министра национальной экономики Республики Казахстан от 16 марта 2015 года № 209. Зарегистрирован в Министерстве юстиции Республики Казахстан 22 апреля 2015 года № 10774. Об утверждении Санитарных правил «Санитарно-эпидемиологические требования к водоисточникам, местам водозабора для хозяйственно-питьевых целей, хозяйственно-питьевому водоснабжению и местам культурно-бытового водопользования и безопасности водных объектов».

2) Механизм реализации информационно-аналитической системы оценки состояния окружающей среды. Информационно-аналитическая система оценки состояния окружающей среды Атырауской области и прилегающей акватории Каспийского моря должна включать в себя следующие компоненты:

1. Хранилище данных (БД);
2. Поисковая система;
3. Интеграционная шина;
4. Интерфейс для ввода и загрузки данных;
5. Интерфейсы для вывода данных:
   • аналитический;
   • картографический (ГИС);
   • табличный;
   • экспорт данных и отчетные формы;
   • административная панель.

На рисунке 1 приведена архитектура информационно-аналитической системы.

На рисунке 2 приведена схема внутренних связей информационно-аналитической системы.

Рисунок 1. Архитектура информационно-аналитической системы

Рисунок 2. Схема внутренних связей «ИАС ОС» Атырауской области (кликните по рисунку для увеличения)

3) Механизм визуализации и хранения информации. Хранилище данных Информационно-аналитической системы должно быть разработано на основе объектно-реляционной системы управления базами данных (СУБД).

Многопользовательские базы геоданных работают с разнообразными моделями хранения СУБД (IBM DB2, Oracle, PostgreSQL, SQL Server и SAP HANA).

Модель хранения данных в базе данных должна быть основана на наборе простой концепции реляционных баз данных и использовать все возможности СУБД. Простые таблицы и хорошо определенные типы должны использоваться для хранения схемы, правил, базовых и пространственно-атрибутивных данных для каждого набора географических данных. Это позволит использовать формализованную модель для хранения данных и работы с ними. Благодаря такому подходу для создания, изменения и выполнения запросов к таблицам и их элементам данных может использоваться язык структурированных запросов (SQL).

Ядром базы геоданных должна быть стандартная реляционная схема базы данных (набор стандартных таблиц базы данных, типов полей, индексов и других объектов базы данных). Схема должна быть реализована в виде набора системных таблиц базы геоданных в СУБД, которые определяют целостность и поведение географической информации.

Для обеспечения быстрого поиска, сортировки и фильтрации данных в большом объеме информации помимо хранилища данных требуется дополнительный инструмент — поисковая система. При постоянном накоплении данных в хранилище скорость процесса поиска, сортировки или фильтрации может сильно снижаться. В целях оптимизации этих процессов требуется дополнительный элемент системы, такой как ElasticSearch.

ElasticSearch обеспечивает горизонтально масштабируемый поиск, поддерживает многопоточность. Поисковые индексы можно разделить на сегменты, каждый сегмент может иметь несколько реплик, на каждом узле может быть размещено несколько сегментов, притом каждый узел действует как координатор для делегирования операций правильному сегменту, перебалансировка и маршрутизация выполняются автоматически.

Интеграционная шина. Часть источников описанных выше имеет готовый интеграционный сервис (API). Такие данные должны загружаться в хранилище данных в автоматическом режиме. Для этого, в системе должна быть предусмотрена интеграционная шина, которая позволяет производить интеграции с внешними системами.

Интеграционная шина должна обладать следующими возможностями:

• возможность формирования интеграционного сервиса к любой из внешних подсистем;
• режим синхронного взаимодействия — интеграция в режиме запрос-ответ;
• режим асинхронного взаимодействия — интеграция с использованием временного хранилища входящих/исходящих пакетов, очереди сообщений;
• санкционированный защищенный доступ к внешним подсистемам по протоколам REST, SOAP, WSDL с обеспечением кодирования/декодирования данных.

Для формирования собственных аналитических результатов, для ИАС ОС наиболее подходящим способом интеграции является консолидации данных в собственное хранилище. Процесс заполнения Хранилища должен состоять из трех фаз – извлечение, преобразование, загрузка. Консолидация – однонаправленный процесс, то есть данные из нескольких источников сливаются в Хранилище, но не распространяются из него обратно в распределенную систему.

Ниже приведена схема взаимодействия Хранилища данных ИАС с информационными источниками (рис. 3).

Рисунок 3. Схема взаимодействия Хранилища данных ИАС ОС и информационных ресурсов

Одним из основных источников данных является статистическая отчетность, собираемая Комитетом по статистике Министерства национальной экономики РК. Для использования этих данных необходимо провести интеграцию с информационной системой Комитетом по статистике Министерства национальной экономики РК.

Для вывода данных для пользователей с разными ролями должны быть разработаны следующие Интерфейсы:

• Аналитический;
• Картографический (ГИС);
• Табличный;
• Экспорт данных и отчетные формы;
• Административная панель.

Интерфейсы системы должны быть интуитивно понятными и удобными, не должны быть перегружены графическими элементами и должны обеспечивать быстрое отображение экранных форм. Навигационные элементы должны быть выполнены в удобной для пользователя форме.

Интерфейсы должны быть мультиязычным и поддерживать как минимум два языка: государственный и русский языки.

Интерфейсы должны быть адаптивными, т.е. страницы и элементы должны быть полностью адаптивными к размеру экрана (браузера) на различных устройствах – настольных ПК, ноутбуках, планшетах, мобильных телефонах.

Аналитический интерфейс позволит выводить информацию в виде диаграмм. Группы диаграмм должны быть разделены на плитки, по средам (атмосферный воздух, поверхностные воды, ООПТ, земельные ресурсы, Лесной фон и животный мир). Интерфейс должен иметь инструмент фильтрации данных по территории и другим компонентам.

Функциональные возможности – визуализация статистических данных в виде инфографических панелей (графики диаграммы, карты, картограммы) и аналитическая визуализация данных в форме динамических диаграмм, графиков удельного веса, линейных и радиальных графиков, с возможностью выбора природной среды, показателя, временного периода и территории. Подсистема должна обеспечивать визуальный анализ сведений, интегрируемых из внешних подсистем.

Картографический (ГИС) интерфейс должен быть разработан для визуализации информации на карте.

Интерфейс системы должен быть понятным для пользователя, поэтому следует учитывать существующий опыт ведущих поставщиков картографических веб-сервисов (https://www.google.com/maps, https://2gis.kz/, https://www.bing.com/maps, https://yandex.kz/maps/ и прочие), а также специализированных ГИС приложений (ArcGIS, MapInfo). Чтобы пользователю было интуитивно понятно, как работать с Системой, основываясь на предыдущем опыте работы с подобными приложениями, должен быть предусмотрен вариант расположения навигационной и информационной панели слева, а карты справа.

Основные элементы картографического интерфейса:

• Дерево территорий: район, сельский округ, населенный пункт — при нажатии на любой элемент должно происходить позиционирование выбранной территории на карте;
• Панель управления векторными слоями;
• Карта:
  • Возможность смены подложки;
  • Инструменты измерения — линейка, площадь, координаты.
  • Инструменты построения полигонов, точек и линий.
• Инструменты геоанализа:
  • Выделение зон с максимальным загрязнением по компонентам окружающей среды;
  • Районирование по выбранным параметрам.

Картографический интерфейс (ГИС) должен удовлетворять следующие потребности:

• единая геоинформационная платформа хранения, сбора, обработки, анализа и визуализации геоинформации и пространственных данных;
• сбор, геокодирование, интеграция геоинформации и визуализация картографических данных.

В рамках картографического интерфейса должна осуществляться обработка, геокодирование, внесение в базу геоданных и визуализация объектов в следующих отраслях:

• земельные ресурсы и отношения (данные по земельному кадастру);
• сельское, водное, лесное хозяйство и животный мир (земли сельхоз назначения, водные объекты, водоохранные зоны и полосы, земли лесного фонда, земли ООПТ);
• природные ресурсы, природо- и недропользование (лицензионные участки);
• санитарно-защитные зоны промышленных объектов, водоохранные зоны и полосы;
• индустриально-инновационное и промышленное развитие территорий (индустриальные зоны и специальные экономические зоны).

Аналитическая визуализация должна обеспечить вывод всей имеющейся в хранилище информации, включая:

• визуализацию отраслевых объектов на карте;
• вывод паспортов объектов;
• геоаналитику и геостатистику.

Подсистема должна иметь возможность отображать и аналитически визуализировать весь спектр существующих и будущих наборов данных.

Табличный интерфейс должен обеспечивать вывод всей информации, находящейся в хранилище в форме таблиц. Таблицы должны позволять редактировать значения и производить экспорт выбранных наборов данных в общераспространенные форматы (*.xlsx). Табличный интерфейс должен обеспечивать подготовку отчетных форм по заданным в системе шаблонам.

Административная панель должна обеспечить управление данными, пользователями и сроками заполнения данных. Также административная панель должна позволять контролировать заполняемость системы в части ручного ввода показателей.

Данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). На основе данных ДЗЗ возможно вести мониторинг за следующими индикаторами состояния окружающей среды: подвижные пески, соровые солончаки, такыры, засоленность почвогрунтов, общее проективное покрытие, нарушенность земель, водные поверхности, пожары и т.д.

На основании ряда научных публикаций определены спектральные индексы, имеющие корреляцию с параметрами различных природных процессов и явлений. На основе спектральных индексов можно проводить автоматическое дешифрирование вышеперечисленных индикаторов.

Источниками данных для ведения мониторинга могут быть как бесплатные открытые данные, такие как Terra/MODIS, Landsat-8 или Sentinel-2а и 2b. Также на платной основе можно использовать данные казахстанских спутников KazEOSat 1 и KazEOSat 2. В связи с тем, что KazEOSat 1 предоставляет данные сверхвысокого разрешения, согласно Закону о защите государственных секретов, такие данные не являются общедоступным, получение таких данных возможно только через специальный отдел предприятия.

Таким образом, создаваемая информационно-аналитическая система оценки состояния окружающей среды будет представлять собой автоматизированную систему сбора, обработки, оценки, анализа, визуализации и хранения информаций, поступающих из различных государственных организаций, научных учреждений и компании природопользователей. Система будет опираться на ГИС-технологии, ДЗЗ-технологии и БД. При этом определенная часть работы будет реализовываться в автоматическом режиме. Данные о состоянии окружающей среды и аналитические материалы будут отражаться в виде текстовой, табличной, графической и картографической информации.

Разработанный ИАС ОС позволит провести оперативный и режимный контроль состояния окружающей среды, оценить антропогенную нагрузку на экосистемы. ИАС ОС будет содействовать выработке мер по охране окружающей природной среды, по сохранению биоразнообразия, по обеспечению безопасности населения от природных и техногенных угроз, по оптимизации природопользования и т.д.

[1] Международный научный комплекс «Астана»

[2] Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина

[3] ТОО «КАГИС»