InterRisk - Usługi wspomagające zarządzanie kryzysowe w strefie morskiej i przybrzeżnej

Transkrypt

1 InterRisk - Usługi wspomagające zarządzanie kryzysowe w strefie morskiej i przybrzeżnej Marcin Wichorowski Instytut Oceanologii PAN, Sopot, Powstańców Warszawy 55 wichor@iopan.gda.pl Streszczenie: Zarządzanie w przypadku wystąpienia sytuacji kryzysowych (rozlewy olejowe, zakwity) na morzu i w strefie brzegowej wymaga współdziałania pomiędzy instytucjami w zakresie wymiany danych i udostępniania usług. Aby taka współpraca mogła być efektywna, niezbędne jest opracowanie definicji metainforamcji, protokołów wymiany informacji, wyszukiwania danych oraz dostarczania wymaganych narzędzi umożliwiających szybkie podejmowanie decyzji. Wszystkie wymienione elementy powinny być zintegrowane w postaci rozproszonego systemu, pozwalającego na agregację danych w postaci usług (web-services). Takie rozwiązanie pozwala na zarządzanie jakością i przepływem informacji. Takim rozwiązaniem jest system tworzony w projekcie InterRisk, działający w oparciu o platformę SSE i portal Europejskiej Agencji Kosmicznej. Summary: Risk management in crisis situations, like oil spills and HAB in marine and coastal areas need inter-institutional and international cooperation. Critical for this cooperation is efficient data and information exchange. To deploy such system metainformation discovery, ontologies and application schemas need to be developed. Protocols and tools for data delivery and information drill are base elements of the system. All these elements have to be integrated into one distributed system with unified platform for service providers and service users as well. Such system is manageable and leads to unified access to the data via web-services. The answer for such needs is system developed in InterRisk project, using for service platform SSE portal of the European Space Agency 1. Wstęp Procesy zachodzące w morzu, zarówno te pochodzenia naturalnego (toksyczne zakwity alg), jak również antropogenicznego (rozlewy olejowe powstałe na skutek katastrof morskich, lub zrzuty zanieczyszczeń ze statków), ze względu na obszar swojego występowania, mają często charakter ponadregionalny i ponadnarodowy. Aby skutecznie można było przewidzieć możliwość wystąpienia takiego zagrożenia, lub minimalizować skutki katastrofy ekologicznej, która wystąpi w skutek zaistniałego incydentu, niezbędne jest stworzenie sytemu pozwalającego na efektywną wymianę informacji związanych z obserwacjami morza i predykcji zmiany jego stanu w oparciu o wyniki działania modeli operacyjnych. Obserwacje takie mają również charakter zbiorów danych przekraczających granice administracyjne i możliwości zarządzania takimi zbiorami przez jedną instytucję. Aby dane te mogły być wykorzystane przez użytkowników odpowiedzialnych za zarządzanie w sytuacjach kryzysowych, wymagają agregacji, automatycznej analizy i dostarczenia gotowych produktów w postaci usług dostępnych dla operatorów systemu. Usługi takie powinny dostarczać prostej i czytelnej informacji, pozwalającej na szybkie podejmowanie decyzji i powinny być dostosowane do szczególnych wymagań związanych z działaniem operacyjnym służb regionalnych. W chwili obecnej istnieje wiele mechanizmów pozwalających na udostępnianie danych i technologie tworzenia i dostarczania usług przez sieć Internet. Platformą, która jest desygnowana do tworzenia takiego systemu, jest inicjatywa GMES (Global Monitoring for Environement and Security), podjęta przez Unię Europejską dla rozwoju systemów monitoringu występowania niebezpieczeństw i stanu środowiska. Odpowiednikiem GMES na poziomie ogólnoświatowym jest system GEO (Group on Earth Observation). Brak jest jednak jednolitej, dostępnej na poziomie Europy, infrastruktury dostępu do danych i dostarczania usług dla zarządzania ryzykiem i zarządzania w sytuacjach kryzysowych w środowisku morskim i strefie przybrzeżnej.

2 2. Cele projektu InterRisk Odpowiedzią na problem postawiony we wstępie jest projekt InterRisk. Podstawowym celem projektu jest utworzenie platformy umożliwiającej swobodną wymianę danych pozyskiwanych z modeli numerycznych i platform pomiarowych, przetwarzanie ich, a następnie dostarczanie ich w postaci produktów-usług, dostępnych za pośrednictwem portali internetowych. Ponieważ zadanie wymaga podejmowania działań w wielu dziedzinach, począwszy od rozwiązania problemów komunikacji pomiędzy różnymi zbiorami danych, wyspecyfikowania wymagań użytkowników odnośnie dostarczanych produktów, aż po zaprogramowanie interfejsów dostarczających usługi, cele projektu zostały zdefiniowane następująco[1]: Opracowanie architektury zintegrowanego systemu usług GMES dla zarządzania ryzykiem w środowisku, likwidowania sytuacji kryzysowych, szacowania degradacji środowiska przy wykorzystaniu powszechnie dostępnych standardów usług i standardów sieciowych. Stworzenie systemu ontologii i schematów aplikacji potrzebnych dla usług InterRisk. Zbudowanie komponentów usług zgodnych ze specyfikacją SSE (Service Support Environment) i OGC (Open Geospatial Consortium), w szczególności modelowanie rozlewów olejowych, toksycznych zakwitów alg, eutrofizacji i degradacji środowiska w wybranych obszarach testowych. Rozwinięcie usług składowania danych używanych do monitorowania i prognozowania rozlewów olejowych, toksycznych zakwitów alg, eutrofizacji i degradacji środowiska. Zintegrowanie opracowanych usług i dostarczenie produktów dostosowanych dla potrzeb poszczególnych użytkowników w większości europejskich obszarów morskich i brzegowych poprzez sieć usług InterRisk. Ciągły rozwój systemu poprzez szacowanie wartości użytkowej i przydatności produktów i usług dostarczonych przez InterRisk użytkownikom. Udostępnianie produktów i usług uczestnikom projektów GMES i innym użytkownikom odpowiedzialnym za zarządzanie środowiskiem i sytuacjami kryzysowymi w strefach brzegowych. Rysunek 1: Dystrybucja geoprzestrzenna regionów operacyjnych projektu InterRisk W celu dopasowania systemu do indywidualnych potrzeb użytkowników, często wynikających z regionalnych uwarunkowań prawnych i środowiskowych, dokonano podziału obszaru

3 obejmowanego przez system na regiony operacyjne. W pięciu wybranych regionach europejskich: Włochy, Francja, Irlandia i Wielka Brytania, Norwegia, Niemcy i Polska (dystrybucja geoprzestrzenna regionów została przedstawiona na Rys.1) opracowywane są poszczególne elementy systemu, przy jednoczesnej dostępności wszystkich danych, pozyskiwanych we wszystkich regionach operacyjnych, na potrzeby integracji i działania produktów systemu. 3. Struktura projektu Dekompozycja zadań projektu przebiega w dwóch płaszczyznach. Projekt został podzielany na etapy realizacji, które są przedstawione w Tabeli 1. WP100 Wymagania systemowe: identyfikacja optymalnego systemu i architektury wspierającej usługi GMES na poziomie paneuropejskim, identyfikacja użytkowników usług i pozyskanie wymagań dla usług monitoringu, zapobiegania i eliminowania sytuacji kryzysowych, gwarantująca sukces wdrożenia i eksploatacji systemu WP200 Projekt architektury systemu: Zaprojektowanie otwartej, wydajnej i skalowalnej architektury rozproszonego systemu InterRisk WP300 Ontologie i schematy aplikacji: Analiza istniejących schematów i ontologii, metainformacji i schematów aplikacji w oparciu o GML, zaprojektowanie ontologii dla dziedziny projektu InterRisk (rozlewy olejowe, toksyczne zakwity alg, eutrofizacja), opracowanie profilu metainformacji dla danych brzegowych i morskich, zdefiniowanie schematów aplikacji GML w dziedzinie projektu InterRisk WP400 Usługa repozytorium danych: opracowanie usług repozytoriów, implementacja interfejsów WxS standardu OGC i OPeNDAP dla wymiany danych, zdefiniowanie procesów przetwarzania danych, integeracja serwisów z SSE. Komponenty usług SSE: Wdrożenie infrastruktury usług SSE, w skład której wchodzą aplikacje klientów WFS i WCS, wspierające użycie serii czasowych danych, edytor i baza danych ontologii, serwisy katalogowe OGC Usługa dystrybucji danych: analiza dostępnych rozwiązań Open Source w zakresie implementacji usług OGC i OPeNDAP i implementacja tych rozwiązań u regionalnych dostawców danych. WP500 Implementacja usług InterRisk: zestaw działań obejmujących wdrożenie w regionach operacyjnych usług dostarczających dane archiwalne, NRT i informacje o stanie środowiska, oraz dane satelitarne dla wybranych użytkowników WP600 Walidacja, ewaluacja i ocena efektów wdrożenia systemu: dokonanie walidacji działania i oceny efektów wdrożenia systemu WP700 Upowszechnianie i eksploatacja: propagowanie rezultatów projektu za pośrednictwem różnych kanałów komunikacyjnych, przekazywanie informacji na temat systemu usług GMES użytkownikom i dostawcom danych, opracowanie planów eksploatacji systemu po zakończeniu projektu InterRisk Tabela 1. Struktura projektu InterRisk Niezależnie od harmonogramu realizacji projektu, zadania są równolegle realizowane w regionach operacyjnych projektu. Serwisy, opracowane dla poszczególnych regionów według szczegółowych wymagań zidentyfikowanych użytkowników jako moduły systemu, są następnie integrowane na platformie SSE (Service Support Environment). W projekcie duży nacisk położony jest na identyfikację potencjalnych użytkowników systemu, w szczególności użytkowników, z którymi przeprowadzona zostanie walidacja systemu, opracowanie specyfikacji wymagań we współpracy z użytkownikami, weryfikację postępów projektu i walidację opracowanych serwisów. Istotne jest również prowadzenie działań mających na celu upowszechnianie rezultatów działania projektu i propagowanie wiedzy o możliwościach systemu, a w szczególności przekazywanie rekomendacji odnośnie możliwości, produktów i usług dostępnych w ramach GMES, wśród potencjalnych użytkowników i instytucji dostarczających dane na których oparte jest działanie systemu.

4 Utrwalenie rezultatów projektu ma zagwarantować opracowanie planu eksploatacji i rozwoju systemu po zakończeniu projektu. 4. Efekty działania systemu InterRisk Poza elementami systemu wytworzonymi w czasie życia projektu i dostarczonymi jako wskaźniki jego realizacji, spodziewane są pewne efekty długofalowe, rozwijające się w czasie eksploatacji systemu. Oczekuje się, że: Efektem działania projektu InterRisk będą usługi bazujące na danych satelitarnych i zdjęciach lotniczych, pomiarach in situ oraz danych otrzymywanych z operacyjnych modeli numerycznych, dostępne powszechnie dla różnych grup użytkowników. InterRisk dostarczy użytkownikom usługi za pośrednictwem platformy SSE budowanego przez Europejską Agencją Kosmiczną, wprowadzając nowy standard dostępu do usług Użytkownicy systemu będą mieli do dyspozycji jednolitą platformę integrującą usługi dla zarządzania środowiskiem i rozwiązywania sytuacji kryzysowych, ułatwiającą korzystanie i minimalizującą koszty eksploatacji. Niezależnie od wyartykułowanych efektów oczekiwanych, wdrożenie takiej platformy zmieni w przyszłości metody pracy w związku z dostępnością informacji. 5. Usługi udostępniane w systemie InterRisk Kluczowym elementem systemu, który decyduje o powodzeniu jego eksploatacji, jest jakość usług udostępnianych użytkownikom. Podstawowym zadaniem systemu jest dostarczanie operatorom systemu w możliwie najkrótszym czasie (w czasie rzeczywistym) rzetelnej informacji o parametrach morza i atmosfery (stan morza, pola wiatrowe, pola temperatury, poziom morza, prądy) mających istotny wpływ na rozwój sytuacji w przypadku wystąpienia rozlewu olejowego lub zakwitów. Rysunek 2: Zdjęcie satelitarne regionu Bałtyku oraz temperatura powierzchni morza (SST) z ekstrpolacją dla obszarów pokrytych chmurami materiały z serwisu DESAMBEM[2] Na rysunku 2 przedstawione są przykładowe rezultaty, które mogą być dostarczane przez system. W lewej części rysunku przedstawiony jest obraz satelitarny, powstały ze złożenia trzech kanałów odpowiadających barwom światła widzialnego (Quasi true color image). Na obrazie część akwenu Bałtyku pokryta jest chmurami. W prawej części widoczny jest obraz temperatury powierzchni morza (Sea Surface Temperature), z ekstrapolowanymi wartościami temperatury dla obszarów pokrytych przez chmury. Jednym z celów projektu jest zunifikowanie platformy dostępu do usług. Takich możliwości dostarcza platforma SSE. Usługi dostarczane w ramach systemu są rejestrowane na platformie udostępnianej przez ESA (European Space Agency) w portalu eoportal, którego celem jest udostępnianie zasobów uzyskanych

5 z systemów obserwacji Ziemi. Usługi udostępniane za pośrednictwem portalu mogą mieć charakter prosty (pole temperatury), lub złożony (wymagający zaangażowania obliczeń modeli operacyjnych). Część usług dostępna jest jedynie w wersji demonstracyjnej, a pełna wersja jest dostępna odpłatnie. Pozostałe usługi dostępne są dla zarejestrowanych użytkowników. Rysunek 3. Usługa SSE udostępniana w postaci WMS w portalu Europejskiej Agencji Kosmicznej Na rysunku 3 przedstawiony jest interfejs usługi zarejestrowanej w portalu SSE services. Użytkownik ma możliwość wybrania parametrów i warstw, które mają zostać zagregowane na mapie[3]. 6. Podsumowanie i wnioski Przedstawiony sposób realizacji projektu, w odróżnieniu od innych realizowanych projektów z tej dziedziny, z założenia jest zorientowany na potrzeby użytkowników. Użytkownicy mają do swojej dyspozycji jednolity system dostępu do danych i usług. Takie rozwiązanie maksymalizuje szanse powodzenie projektu, zmniejszając jednocześnie całkowite koszty wdrożenia i eksploatacji systemu po stronie użytkownika. Bibliografia: 1. Steve Groom, Torill Hamre, Stein Sandven, Éamonn ÓTuama: Interoperable GMES services for environmental risk management in marine and coastal areas. Interrisk GMES UK meeting, Jerzy Olszewski, Mirosław Darecki: Kolor morza jako wskaźnik stanu środowiska: algorytmy zdalnej oceny zawartości chlorofilu i żółtych substancji w powierzchniowych wodach Bałtyku, Hajo Kraseman, Gisbert Breitbach: Integrating Real Time Data on North Sea and Baltic Waters as Web-Services for Monitoring and Risk Assessment. IMDIS 2008 proceedings, 2008.