В рамках направления "Проблемы создания глобальных и интегрированных информационно-телекоммуникационных систем и сетей, развитие технологий и стандартов GRID" программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013 - 2020 годы ФИЦ "Красноярский научный центр СО РАН" реализует следующие бюджетные проекты:

• Математическое моделирование и создание программно-технологического обеспечения для задач распределенной обработки геопространственных данных в системах мониторинга социально-экономических процессов и состояния природной среды

Проект

Математическое моделирование и создание программно-технологического обеспечения для задач распределенной обработки геопространственных данных в системах мониторинга социально-экономических
процессов и состояния природной среды

Ключевые слова

Пространственное распределение, геоинформационная система, геопортал, веб-картография, водные ресурсы, экологический мониторинг, моделирование природных и природно-техногенных явлений

Цель исследования

Развитие методов математического моделирования, информационно-вычислительных технологий и программного обеспечения для задач оперативного мониторинга социально-экономических процессов, анализа и оценки состояния окружающей природной среды. Задачи исследования:

• Разработка математического и программного обеспечения, вычислительных технологий, алгоритмов и моделей обработки, интерпретации и представления геопространственных данных на основе методов геоинформационного анализа и математического моделирования.
• Формирование информационно-вычислительного обеспечения для распределенных проблемно-ориентированных геоинформационных веб-систем (геопорталов) мониторинга социально-экономических процессов и состояния природной среды на основе сервис-ориентированной архитектуры.
• Экспериментальное и вычислительное моделирование взаимосвязей между основными трофическими звеньями водных экосистем и их зависимости от абиотических факторов среды.

Ожидаемые результаты исследований:

• Новые вычислительные технологии, методики и программное обеспечение для геоинформационных веб-систем и геопространственных веб-сервисов; методы и результаты оценки состояния природной среды на основе геоинформационного моделирования, интерпретации данных дистанционного зондирования и подспутниковых наблюдений.
• Программно-технологическое обеспечение для геоинформационных систем мониторинга регионального социально-экономического развития и природной среды. Создание информационно-аналитического обеспечения – коллекции тематических баз геопространственных данных, формируемых по результатам выполнения научно-исследовательских работ.
• Результаты математического моделирования взаимосвязей между основными трофическими звеньями водных экосистем. Геопространственная база данных, содержащая результаты экспедиционных исследований, натурных наблюдений и данных дистанционного зондирования по бассейну р. Енисей.

Актуальность

В настоящее время наблюдается стремительный рост объемов геопространственной информации. Данные дистанционного зондирования становятся все более доступными (увеличивается количество спутников и приемных комплексов, началось широкое использование беспилотных летательных аппаратов), массовое распространение мобильных устройств обеспечивает оперативный ввод геопозиционированных данных различного тематического содержания, а современные веб-технологии позволяют различным организациям и отдельным пользователям публиковать геоданные в Интернете с минимальными трудозатратами. Современные тенденции в разработке программного обеспечения для рассматриваемого класса задач связаны с формированием систем на основе модульного подхода, основанного на использо-вании распределенных компонентов в сервис-ориентированной архитектуре (СОА), «облачных» сервисов. Различные создаваемые компоненты геопространственных приложений могут быть ориентированы на разные функциональные подзадачи – от сложной обработки спутниковых снимков на высокопроизводительном кластере до простой картографической веб-визуализации на планшете iPad.
Веб-сервисы являются системообразующим элементом СОА, основой современных веб-приложений. Конструктивными элементами веб-сервисов являются: язык расширяемой разметки XML, протокол доступа SOAP, язык определения сервисов WSDL, стандарт UDDI, и другие элементы. Несмотря на относительную зрелость технологий веб-сервисов, многие вопросы до сих пор остаются открытыми – отказоустойчивость, безопасность, масштабируемость, и проч. Решение этих вопросов является сегодня актуальной проблемой.
Характерной чертой и одной из проблем современных систем социально-экономического и экологического мониторинга стало повышенное внимание к ним общественности, рост потребности простого и быстрого доступа к исходным данным. Веб-технологии, связанные с социальными сетями, кооперативно создаваемыми картографическими ресурсами, различными облачными сервисами, помогают выводить информационное обеспечение рассматриваемого класса задач на принципиально новый уровень.

Руководитель проекта

Шапарев Николай Якимович доктор физико-математических наук, профессор главный научный сотрудник Институт вычислительного моделирования СО РАН   +7 391 2494587  shaparev@icm.krasn.ru