Информационная система для исследования опасных природных явлений на Дальнем Востоке России по данным спутниковых и наземных инструментальных наблюдений

В 2009 году в Дальневосточном отделении РАН была утверждена Комплексная программа фундаментальных научных исследований “Современная геодинамика, активные геоструктуры и природные опасности Дальнего Востока России”. В рамках её мероприятий учеными ведутся исследования механизмов возникновения и реализации катастрофических землетрясений, извержений вулканов, генерации и распространения волн цунами.
Основным источником информации при проведении указанных работ являются данные инструментальных сетей сейсмологических и геодинамических наблюдений ДВО РАН, объединяющих высокоточные сейсмические станции REFTEK 130-01 и GPS/ГЛОНАСС приемники Trimble NetR5 и R9, установленные на территории юга Дальнего Востока России. Дополнительными источниками данных можно считать и систему видеонаблюдения за вулканами Камчатки, созданную группой KVERT (ИВиС ДВО РАН) совместно с ВЦ ДВО РАН при поддержке Целевой программы “Информационно-телекоммуникационные ресурсы ДВО РАН”.
Анализ причин и последствий природных катастрофических явлений требует проведения исследований, для которых необходимо обеспечить комплексное решение задач по сбору, интеграции и обработке большого объема неоднородных данных из всех доступных источников. Помимо этого, актуальным является вопрос паспортизации сетей наблюдений, учет и оценка состояния технических средств регистрации сигналов, разграничения доступа к данным, а также организации взаимодействия с внешними специализированными информационными системами и центрами научных данных.
В ВЦ ДВО РАН разработана программная платформа АИС “Сигнал” (далее – АИС), которая обеспечивает формирование единой информационной среды для работы с данными различных сетей инструментальных наблюдений ДВО РАН и управления их ресурсами. В настоящее время, под управлением АИС находится 32 аппаратных комплекса, установленных на территории Дальнего Востока России.
В дополнении к вышеописанному базовому функционалу в АИС реализованы несколько RESTful Web-сервисов, позволяющих организовать взаимодействие и обмен данными с внешними информационными системами и центрами данных, в частности с IRIS. По запросам исследователей можно организовать выборку и копирование инструментальных данных, комбинированно по сети ДВО РАН и глобальной сети наблюдений IRIS. Фактически создан инструментарий для формирования виртуальных сетей наблюдений, которые в зависимости от задач могут состоять из большого числа станций разной ведомственной принадлежности и располагаться в разных географических точках.
Не менее важной является созданная совместно с ИВиС ДВО РАН и ИКИ РАН подсистема, связанная с задачами мониторинга вулканической активности на Камчатке и Курилах. Используя модель PuffUAF, метеоданные NOAA и разработанные программные средства в составе АИС “Сигнал”, можно выполнять моделирование траектории движения пепловых облаков. Полученные результаты в формате GeoJSON поставляются в информационную систему “Мониторинг активности вулканов Камчатки и Курил” (VolSatView) для совместного анализа с данными других видов наблюдений, в частности, дистанционного зондирования Земли.
Разработанные программные алгоритмы и созданная на их основе АИС предоставляют возможности для решения большинства задач по организации работы сетей наблюдений и доступа к архивам инструментальных данных. Предложенная архитектура позволяет при необходимости включать в состав платформы дополнительные компоненты для специализированной обработки отдельных видов научной информации.
Полученные результаты легли также в основу программных средств, разрабатываемых в рамках международного проекта «Изучение современных геодинамических процессов в северозападной Пацифике и северовосточной Азии и их отклика в литосфере и атмосфере на основе GPS/ГЛOHACC наблюдений», выполняемом совместно Дальневосточным федеральным университетом и Институтом сейсмологии и вулканологии, Хоккайдского университета, г. Саппоро, Япония при участии специалистов Дальневосточного и Сибирского отделений РАН.
Работа выполняется при поддержке РФФИ (грант №15-37-20269 мол_а_вед), Программы фундаментальных исследований ДВО РАН «Дальний Восток» и Дальневосточного федерального университета (проект №14-08-01-05_m).