Геоинформационные системы в техносферной безопасности

ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ 

СИСТЕМЫ 

В ТЕХНОСФЕРНОЙ 

БЕЗОПАСНОСТИ

Я.Ю. БЛИНОВСКАЯ
Д.С. ЗАДОЯ

Москва

ИНФРА-М

202УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

 Рекомендовано Межрегиональным учебно-методическим советом 

профессионального образования в качестве учебного пособия для студентов 
высших учебных заведений, обучающихся по укрупненной группе направлений 
подготовки 20.03.00 «Техносферная безопасность и природообустройство» 

(квалификация (степень) «бакалавр») (протокол № 12 от 14.12.2020)

УДК [504.062+004.9](075.8)
ББК 20.18:32.973-018.2я73
 
Б69

Блиновская Я.Ю.

Б69 
 
Геоинформационные системы в техносферной безопасности : учеб
ное пособие / Я.Ю. Блиновская, Д.С. Задоя. — Москва : ИНФРА-М, 
2023. — 160 с.  — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/ 
1002663.

ISBN 978-5-00091-651-3 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-014747-5 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-107250-9 (ИНФРА-М, online)

В учебном пособии рассмотрена специфика применения информаци
онных технологий в техносферной безопасности. Представлена характеристика программных продуктов, использующихся для решения задач 
в сферах безопасности жизнедеятельности, организации промышленного 
производства и охраны окружающей среды. 

Соответствует требованиям федеральных государственных образова
тельных стандартов высшего образования последнего поколения.

Для студентов, обучающихся по укрупненной группе направлений под
готовки 20.00.00 «Техносферная безопасность и природообустройство», 
а также для студентов смежных специальностей, изучающих воздействие 
промышленного производства на окружающую среду и использующих 
инструментарий ГИС.

УДК [504.062+004.9](075.8)

ББК 20.18:32.973-018.2я73

Р е ц е н з е н т ы:

Агошков А.И., доктор технических наук, профессор Политехниче
ского института Дальневосточного федерального университета; 

Бочарников В.Н., доктор биологических наук, профессор Тихоокеан
ского института географии Дальневосточного отделения Российской 
академии наук

ISBN 978-5-00091-651-3 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-014747-5 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-107250-9 (ИНФРА-М, online)

© Блиновская Я.Ю.,

Задоя Д.С., 2021

Данная книга доступна в цветном  исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium

Введение

Современная специфика теории и практики техносферной 
безопасности заключается в необходимости постоянной, 
непрерывной оценки состояния ресурсного потенциала и основных показателей качества окружающей среды. Геоинформационные системы являются оптимальным средством получения, представления и постоянного обновления такого рода 
информации. Перефразируя известное изречение, можно сказать: кто владеет ГИС — владеет ключом к управлению природопользованием. Технологии ГИС выполняют интегрирующую функцию, делая возможным решение целого комплекса 
задач, способствуя повышению эффективности организации 
и управления природопользованием.
Настоящее учебное пособие представляет собой результат 
многолетних исследований авторов и опыта преподавания 
дисциплин «Введение в ГИС», «Геоинформационные системы 
в природопользовании», «Информационные технологии 
в техносферной безопасности», «Геоинформационное моделирование», в которых отражен полезный опыт использования 
геоинформационных инструментов в области техносферной 
безопасности. Именно на ГИС-технологии возлагают сегодня 
надежды те специалисты: инженеры-экологи, инженеры в области промышленной безопасности, которые надеются найти 
«золотой ключик» к решению проблем сосуществования (коэволюции) природных экосистем и создаваемой человеком 
техносферы.
Информатизация всех сфер человеческой деятельности составляет характерную примету современности. В частности, 
при формировании экологических основ природопользования 
сложность и многозначность основных показателей техносферы невозможно осмыслить и использовать на практике без 
применения современных информационных технологий.

Введение

В исследованиях современных экологических проблем 
производственной деятельности особая роль принадлежит 
тематическим картам, отображающим факторы воздействия 
человека на природно-территориальные комплексы, вопросы 
охраны окружающей среды, комфортности условий проживания населения. Таким образом, экологическое картографирование становится одним из основных средств географического познания действительности. Авторами приводится 
алгоритм разработки тематических карт, которые позволят 
специалистам принять правильное решение при снижении 
негативного воздействия промышленности на окружающую 
среду.
Настоящее издание ориентировано не только и не столько 
на специалистов в области использования ГИС, но и на широкий круг студентов, обучающихся по направлению «Техносферная безопасность и природообустройство»: бакалавров, 
магистров, аспирантов, а также преподавателей специальных 
дисциплин по данному направлению, использующих в своих 
курсах современные информационные технологии.
В результате освоения ГИС-технологий, приведенных в настоящем учебном пособии, обучающиеся получат способности 
учитывать современные тенденции развития информационной 
сферы в области техносферной безопасности при решении профессиональных задач, связанных с инженерной защитой окружающей среды и обеспечением безопасности человека, а также 
умения моделировать различные процессы воздействия производственной деятельности на окружающую среду с целью 
минимизации негативных последствий. Основными показателями достижения заданного уровня освоения компетенций 
являются:
 
• знания основных компьютерных методов работы с информацией; способов и средств ее получения, хранения, обработки и анализа; специфики программного обеспечения, 
используемого для решения пространственных задач;

Введение

 
• умение самостоятельно получать знания из информационных банков данных и знаний; работать с информационными средствами, позволяющими проектировать воздействие производственной деятельности на окружающую 
среду; использовать инструменты геопространственного 
анализа для проектирования методов снижения негативного воздействия промышленности;
 
• навыки использования современных геоинформационных 
инструментов для решения вопросов обеспечения техносферной безопасности; моделирования процессов в техносфере с использованием технологий пространственного 
анализа.
Надеемся, что книга поможет открыть возможности геоинформационных систем для поиска оптимальных решений 
повышения надежности работы объектов в техносфере и снижения негативного воздействия на окружающую среду и здоровье человека.

Глава 1
ИНФОРМАТИЗАЦИЯ 
ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

1.1. СПЕЦИФИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 
ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕХНОСФЕРНОЙ 
БЕЗОПАСНОСТИ

Информационные технологии глубоко проникли в нашу 
жизнь и обосновались во всех ее сферах достаточно прочно. 
Современный человек всегда на связи, его уже сложно представить без средств связи и коммуникации. Информация — 
это основа принятия решений, будь то производственная 
среда или бытовые вопросы. И во всей этой сфере постоянно 
существуют или периодически появляются разнообразные 
опасные или вредные факторы, от которых зависит качество 
жизнедеятельности.
В эпоху научно-технического прогресса, активного развития промышленного производства и доступности данных 
число и уровень различных опасных и вредных факторов среды 
обитания и производственной деятельности значительно возросли. В результате антропогенного воздействия на окружающую среду, глобальных изменений климата на планете, 
ухудшения экологической обстановки, усложнения техники, 
технологий, в том числе опасных производств, недостаточных 
темпов внедрения эффективных средств и способов защиты 
от опасностей значительно возрастают частота и масштабы 
последствий аварий, катастроф, пожаров, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, возникают 
новые виды болезней, эпидемий, эпизоотий, что приводит 
к гибели или преждевременной смертности десятков и сотен 
тысяч человек. И в этой связи от своевременности и качества 

1.1. Специфика использования информационных технологий...

принимаемого решения зависят последствия от воздействия 
этих негативных факторов и величина ущерба.
Жизнедеятельность человека неразрывно связана с окружающей средой. От качества атмосферного воздуха, воды 
и т.д. зависит и качество его жизни. Но под воздействием 
этой самой жизнедеятельности изменения настолько радикальны, что среда обитания была преобразована в техносферу. 
Техносфера — это своеобразный симбиоз природы и результатов жизнедеятельности человека, квазиприрода, функционирующая только при участии человека, где одной из приоритетных задач выступает задача обеспечения безопасности. 
Роль информации в этом процессе стала доминирующей.
Информация представляет собой комплекс сведений, независимо от формы их представления. Именно поэтому разные 
социальные группы по-разному воспринимают это понятие. 
С античных времен до начала промышленной революции 
суть информации была прерогативой преимущественно философов, которые рассматривали ее как отображение некоего 
разнообразия в объектах живой или неживой природы. Производственный прогресс привел к активному использованию 
понятия «информация» как в технических, так и в гуманитарных отраслях. Но и здесь первоначально информация 
трактовалась как совокупность знаний, сведений, известий. 
И только к середине ХХ в. информация стала рассматриваться 
как обязательный и специфичный атрибут окружающей среды, 
представляющий собой ее объективное отражение в виде набора сигналов и проявляющийся при взаимодействии с приемником информации, который позволяет идентифицировать 
эти сигналы по определенному критерию. 
Производственная среда и обеспечение безопасности при 
ее организации требуют учета разнообразной информации. 
Информация обладает рядом свойств, важных с точки зрения 
планирования систем безопасности:
 
• фиксируемость (для принятия решения при формировании 
производственных задач важно фиксировать информацию 

Глава 1. Информатизация техносферной безопасности 

на различных носителях, чтобы иметь возможность оценить 
правильность принятого решения, понять ошибки и обеспечить безопасность различных процессов);
 
• инвариантность (результаты использования информации 
зависят не от природы носителя, а определяются ее значением, особенно важным это является при оценке риска аварийных ситуаций на производстве);
 
• изменчивость (возможность смены объема при сохранении 
смысла, например при оценке тенденций воздействия 
на окружающую среду);
 
• транслируемость (способность перевода из одной системы 
в другую, например при передаче данных, использовании 
различных программных сред).
Следует отметить, что информация является не только 
важным ресурсом современного производства, грамотное использование которого способствует, например, сокращению 
потребности в сырье и энергии, но и содействует развитию 
новых производств, особенно ярко это проявляется в обрабатывающей индустрии. Информация — ценный товар, придающий значимость другим ресурсам (например, квалификация 
работника, обладание определенными знаниями и навыками 
в той или иной области).
Информация — неотъемлемая функция организованных 
систем, категория нематериальная и атрибутивная. Таким 
образом, ее качество является важнейшим параметром, определяющим возможности ее применения, процессные характеристики и результат. В соответствии с этим необходимо выделить следующие свойства информации:
 
• репрезентативность (правильность отбора информации для 
соответствующего отражения; например, при планировании 
систем обеспечения безопасности важными будут не оценка 
воздействия на окружающую среду при штатной работе 
производства, а оценка риска и расчет параметров воздействия при аварийной ситуации);

1.1. Специфика использования информационных технологий...

 
• содержательность (семантическая емкость, смысл, при этом 
возможность формализации данных позволит сформировать качественные модели, например при оценке готовности к чрезвычайной ситуации);
 
• достаточность (минимальный состав данных, необходимых 
для достижения цели; например, при оценке рассеивания 
загрязняющих веществ в атмосферном воздухе отсутствие 
данных о розе ветров не позволит рассчитать зону распространения поллютантов);
 
• доступность (возможность выполнения процедуры получения информации, что особенно важно при оценке риска 
негативного воздействия и вероятности возникновения 
чрезвычайной ситуации);
 
• актуальность (сохранение ценности информации на текущий момент времени, например формирование форм 
экологической статистической отчетности);
 
• своевременность (поступление информации не позже назначенного срока; например, оперативный расчет распространения нефтяного пятна при аварии для определенного 
временно́го промежутка позволит вовремя прибыть силам 
реагирования в необходимый район и приступить к ликвидационным мероприятиям);
 
• точность (степень близости информации к реальному состоянию, что необходимо прежде всего при моделировании);
 
• достоверность (свойство отражения информации, истинность или ложность которой доказана);
 
• устойчивость (способность информации реагировать на изменения исходных данных без нарушения заданной точности, что актуально, например, при оценке систем безопасности при изменении мощности производства);
 
• прагматичность (полезность информации для определенных пользователей в каждый конкретный момент времени).
Управление огромным массивом информации, используемой при разработке систем обеспечения безопасности в тех

Глава 1. Информатизация техносферной безопасности 

носфере, невозможно без использования информационных 
технологий, объединяющих средства графической визуализации с инструментами пространственного анализа и обмена 
данными. Таким образом, информация имеет многоуровневую 
структуру и ярко выраженную иерархию, как пирамида, формирующая целостность ее восприятия (табл. 1.1).

Таблица 1.1
Иерархические уровни информации

Уровень
Характеристика
Пример

Комбинаторный
Способность 
образовывать 
различные сочетания

1. Природные условия + Характеристика производства = 
= Место размещения предприятия.
2. Природные условия + Мощность производства = Оценка 
воздействия предприятия 
на окружающую среду.
3. Характеристика производства + Мощность производства = Разработка систем 
безопасности от чрезвычайных 
ситуаций

Статистический
Изучение качественных и количественных 
показателей, способы измерения, 
сбора и анализа

1. Количественные характеристики и структура выбросов 
в атмосферный воздух от стационарных и передвижных 
источников загрязнения.
2. Динамика образования, использования и обезвреживания 
отходов производства и потребления.
3. Экологический и промышленный мониторинг на предприятии