Итоги МПГ 2007/08 и перспективы российских полярных исследований - Коллектив авторов

Схемы, регламенты и процедуры сбора, хранения, обмена и распространения данных экспедиционных и научных исследований, полученных в ходе выполнения Научной программы участия Российской Федерации в проведении МПГ 2007/08, отражены в Плане управления данными в Научной программе участия Российской Федерации в проведении Международного полярного года (2007/08) (утвержден Оргкомитетом МПГ в сентябре 2008 г.) (План управления данными…, 2008).

Система включает в себя информационные технологии сбора, накопления и обмена данными, сеть тематических Центров данных, аккумулирующих данные научных и экспедиционных исследований, Web-портал системы как интегратор и единую точку доступа к информационным ресурсам по полярным областям Земли. При построении системы использованы информационные технологии Единой государственной системы информации об обстановке в Мировом океане (ЕСИМО), которые были развиты с учетом специфики данных МПГ 2007/08.

В системе МПГ-Инфо осуществляется централизованное хранение метаданных и распределенное между тематическими Центрами данных МПГ хранение данных с единой точкой доступа к данным и метаданным через Web-портал МПГ-Инфо.

На базе нескольких институтов различных ведомств образовано семь тематических центров данных МПГ по таким направлениям, как метеорология и океанография (ВНИИГМИ – МЦД), геология (ВСЕГЕИ), геофизика (ГЦ РАН), морские льды (ААНИИ), экология и гляциология (ИГ РАН), биология (ЗИН РАН), медицина (НИИПМ СГМУ), призванных осуществлять накопление и хранение соответствующих тематических данных и обслуживание ими пользователей с использованием системы МПГ-Инфо и собственных специализированных информационных систем.

Для сохранения данных и метаданных в системе МПГ-Инфо используются удаленные автоматизированные рабочие места – компоненты портала МПГ-Инфо, представляющие собой совокупность логически связанных Web-форм, которые позволяют исполнителям проектов МПГ резервировать в системе информационное пространство для своих проектов, вводить метаданные через соответствующие формы, используя Интернет, загружать файлы данных, документы. Такой подход обеспечивает регистрацию информационных ресурсов МПГ в соответствии с единым стандартом метаданных.

В работах по формированию полидисциплинарного фонда данных МПГ приняло участие свыше 40 организаций различных ведомств. Их усилиями сформированы и включены в фонд данных МПГ свыше 170 массивов данных, полученных в ходе реализации Научной программы участия Российской Федерации в проведении МПГ 2007/08.

Сформирована централизованная база метаданных, включающая:

– каталог 236 проектов, выполнявшихся в рамках Научной программы участия Российской Федерации в проведении МПГ 2007/08;

– формализованные описания 120 морских и наземных экспедиций, выполненных в 2007–2009 гг. в Арктике и Антарктике;

– формализованные описания 170 массивов данных, полученных в рамках реализации проектов МПГ 2007/08;

– каталог исторических баз и массивов данных по полярным районам Земли (150 описаний по гидрометеорологии и океанографии, морским льдам, геофизике, гляциологии);

– описания документов, методов, программ исследования и обработки данных, форматов данных, используемых в проектах МПГ, списки ученых и организаций – участников МПГ 2007/08.

Портал МПГ-Инфо (http://www.mpg-info.ru) позволяет пользователям Интернет получить сведения по каждому проекту программы МПГ 2007/08, включая доступ к метаданным и файлам данных. Доступ к описаниям экспедиций и данным осуществляется также через страницы общих каталогов, включающих формы контекстного и атрибутивного поjиска и фильтрации данных.

Система МПГ-Инфо обеспечивает интеграцию и долговременное хранение полидисциплинарных данных и информации, поддерживает обмен метаданными с зарубежными информационными системами, предоставляет современный открытый доступ к информационным ресурсам по полярным областям Земли для дальнейших научных исследований и практического применения.

Деятельность тематических центров иллюстрируется работой Центра ИГ РАН.

По решению национального российского комитета по проведению МПГ в ИГ РАН организован тематический центр МПГ для сбора и хранения данных по трем основным направлениям исследований: гляциология, биогеография и социально-экономические исследования.

Базы метаданных и массивы данных по результатам экспедиционных и научных исследований в период МПГ 2007/08 сформированы по основным дисциплинам: гляциология, экология и социально-экономическая география.

Основные массивы гляциологических данных – это результаты измерения баланса массы ледников, динамических характеристик границ и поверхности ледников, плотности, температуры и влажности льда в скважинах, химического состава снега и льда; результаты подсчета числа и ширины годичных колец спилов древесины и измерения размеров лишайников; результаты радиозондирования ледников и дешифрирования аэро– и космических снимков.

Данные балансовых наблюдений представляют собой результаты измерений аккумуляции (накопления) и абляции (расхода) вещества в леднике, по которым рассчитывается баланс за год.

Массив данных измерений динамики ледников представляет собой результаты измерений пространственных координат точек на поверхности или на границе ледника в конкретный момент времени в заданной картографической проекции. В зависимости от измерительного прибора (рулетка, фототеодолит, тахеометр или GPS) данные могут существовать в табличном виде в следующих форматах: txt, doc, xls, dat, а также сопровождаться результатами их графической визуализации в виде полей точек или построенных по ним карт.

Массивы данных метеонаблюдений, осуществляемых на ледниках в ручном режиме и с помощью автоматических метеостанций, представлены в виде таблиц в форматах txt и xls. Таблицы содержат информацию о месте и времени наблюдений, а также данные измерений, привязанные к конкретным датчикам.

Массивы данных дендрохронологических и лихенометрических измерений представлены в табличном виде в форматах txt, doc и xls. Таблицы содержат информацию о месте отбора, координатах в проекции UTM WGS-84, числе образцов, времени отбора пробы и исполнителе.

Массивы данных геохимических исследований образцов проб снега, льда и речной воды формируются в таблицы в форматах txt, doc и xls и содержат информацию о концентрации ионов основных элементов, привязанную к пунктам отбора проб.

Массивы данных радиозондирования ледников представлены в виде таблиц значений отраженного радиоимпульса в формате dat и их временной и координатной привязки. Массив может сопровождаться визуализацией маршрута измерений и полученных данных в виде shape-файла или в формате jpg.

Массивы данных результатов обработки космических снимков ледниковых районов представляют собой комбинацию графической информации о снимке в формате hdf, созданных векторных слоев границ ледников в виде shape-файла и привязанной к ним атрибутивной базы данных в формате dbf. В базе данных содержится информация о координатной привязке ледника, его геометрических характеристиках, морфологии, режиме питания и ссылки на источники ее получения.

Массивы экологических данных представляют собой результаты наблюдений за численностью, миграцией и видовым составом млекопитающих, рыб, птиц, фенологическими данными о растительности, сопровождающиеся данными метеонаблюдений и описаниями ландшафтов. В рамках экспедиций осуществляются отлов различных видов птиц и млекопитающих, кольцевание, изучение успехов размножения, отслеживание миграционных путей, выявление основных мест обитания и их изучение для целей сохранения. Важное место при изучении ландшафтов занимают отбор проб и определение химического состава почвы и воды. Результаты представляются в центр данных в виде текстов, таблиц, графиков и карт.

Часть данных существует в виде реляционных баз данных. В этом случае, наряду со стандартными описаниями и регистрацией в МПГ-Инфо, дается ссылка на информационный ресурс, если он доступен в Интернете или размещается на сайте тематического информационного центра ИГ РАН.

Социально-экономические массивы данных в рамках исследований по МПГ представлены текстовыми описаниями, таблицами, графиками и картами, характеризующими социально-экологические оценки, достижения устойчивого развития, социально-ориентированную информацию, социально-экономическую трансформацию, качество жизни населения, состояние окружающей среды. Эти данные получены в ходе опроса местного населения, изучения статистики, проведения анализов проб воды и снега, изучения аэро– и космических снимков и т. д. Разработаны специальные методы социомониторинга для выявления проблем и постановки задач повышения качества жизни, которые включают в себя интервьюирование, в том числе структурированное (анкетирование) и полуструктурированное (вопросы на заранее подготовленные темы), сбор и анализ статистических данных на местном и региональном уровнях, составление карт и банка данных необходимого картографического материала и аэрокосмических снимков, анализ литературных источников и данных Интернета, создание архива фотографий (повторяющихся во времени), видео– и аудиозаписей, анализ проб воды (в том числе питьевой) на содержание загрязнителей, особенно опасных для здоровья, проведение фенологический наблюдений.