Вопрос этот находится вне компетенции автора. Но ответ на него наверняка поможет дать разработка, созданная в Белорусском научно-исследовательском институте мелиорации и луговодства. Одна из ее основных задач как раз и состоит в определении перспективности сельскохозяйственных работ в тех или иных районах, и не только.

Проект этот разрабатывается в институте уже двадцать лет и представляет собой даже не программный комплекс, а целое направление исследований, направленное на решение проблем урожайности, мелиорации, экологии. И, конечно, имеет уникальное значение для хозяйства республики.

Руководитель разработки, кандидат технических наук, заместитель директора и заведующий лабораторией мониторинга и моделирования природных систем Научно-исследовательского института мелиорации и луговодства НАН Беларуси Николай Вахонин рассказал, что корни проекта уходят в семидесятые годы.

Широкомасштабная мелиорация, проведенная в республике, породила множество вопросов, связанных с ее влиянием на экологию. А профиль института как раз охватывает и эти проблемы. Для того, чтобы исследовать влияние мелиорации на природу, ведущими учеными института, специалистами различных направлений (Афанасик Г.И., Закржевский П.И., Карловский В.Ф., Корчоха Ю.М., Окулик Н.В., Шебеко В.Ф. и др.) была разработана идея создания стационара, на котором должен осуществляться сравнительный мониторинг характеристик природной среды на мелиорированных и немелиорированных землях. Место его расположения было выбрано на водоразделе бассейнов Балтийского и Черного морей в Пружанском районе Брестской области. Объект получил название "Пружанский стационар". Он находится в верховьях рек Нарева и Ясельды и охватывает наблюдениями площадь примерно в пятьдесят тысяч гектаров.

Вначале ученые взялись за сравнительную оценку двух бассейнов рек. На этом примере они смогли уточнить результаты мелиорации, которые позволили дать рекомендации по совершенствованию мелиоративных систем, в том числе и по экологическим показателям.

Еще в конце восьмидесятых результаты мониторинговых наблюдений включали в себя сотни тысяч цифр, а многолетние данные представляли собой целые тома, которые затруднительно было не только проанализировать, но даже просмотреть! Стало очевидно, что ручные технологии обработки данных мониторинга при таких объемах совершенно неприемлемы.

В то время на вооружении ученых уже были ЭВМ, хотя и не слишком совершенные. Впрочем, это не помешало на начальном этапе приспособить их для хранения собранной информации.

Но группа Вахонина пошла дальше. Осуществив системный анализ комплекса агро-экологических проблем, специалисты решили разработать автоматизированную информационную систему для оценки, прогнозирования и принятия решений на мелиорированных водосборах. Идея закономерно вытекала из глубоких теоретических проработок, итогов многолетнего мониторинга и вычислительных возможностей современных ЭВМ. Тем более, что одной из областей, в которой работал сам Вахонин, было как раз моделирование, связанное с динамикой воды в мелиоративных водотоках, открытых руслах, дренаже и грунте для оптимизации параметров мелиоративных систем.

Разработка системы принятия решений по экономико-экологически сбалансированному агропроизводству - вот конечная задача, поставленная учеными. Это потребовало разработки комплекса проблем, которые были разделены на две основные составляющие: создание моделей принятия решений и структуры их информационного обеспечения.

Моделирование динамики грунтовых и поверхностных вод, лежащее в основе функционирования мелиоративных систем, описывается сложными дифференциальными уравнениями с распределенными параметрами, соответственно, параболического и гиперболического типов. Была разработана модель, адекватная существующей природе, описывающая совместное формирование уровней грунтовых вод под воздействием мелиоративной сети и водного режима в самой сети, основанная на совместном решении упоминавшихся выше уравнений. Параллельно шло создание программных средств для моделирования.

В настоящее время модель реализована на С++, позволяет осуществлять многовариантное проектирование мелиоративных систем при реконструкции: оценивать их параметры, и в случае неудовлетворительного состояния подбирать оптимальные их значения, при которых эффективно используются средства и минимизируется влияние мелиорации на водный режим окружающей территории.

Неопределенность погодно-климатических условий обыгрывается при помощи имитационных моделей, основанных на так называемом методе "Монте-Карло", используя который, разыгрываются случайные процессы, используемые в моделях динамики воды.

Для прогнозных и оптимизационных расчетов необходимо получить все нужные коэффициенты, идентифицировать модель, для чего требуется соответствующее информационное обеспечение. Помимо этого, для решения вышеуказанной проблемы в лаборатории мониторинга реализуются модели и других типов: с сосредоточенными параметрами, стохастические, нейросетевые. С учетом этого в основу разработки информационного обеспечения различных моделей положена единая для всех особенность - результаты мониторинга представляют значения показателей различных процессов в почве, воде, атмосфере и т.п., протекающих в четырехмерном пространстве-времени. При этом для одних показателей с малыми характерными временами изменения, к примеру, температуры воздуха, измеряемой несколько раз в сутки, временная компонента играет решающую роль. Для других расчетов, например, мощности почвенных горизонтов, характерным временем протекания являются годы и десятилетия, и главную роль играет пространственная изменчивость.

В соответствии с этим компоновалось информационное обеспечение. Для хранения быстроизменяющихся показателей была разработана специализированная база данных мониторинговых наблюдений.

Сейчас разработки ведутся уже с использованием специфических пакетов баз данных - Interbase. Но сегодня платформа - уже не главное: задача масштабируема и переводима на другие среды. Поэтому усилия направлены на решение локальных задач.

Главное достоинство клиентской части системы состоит, пожалуй, в удобстве ввода первичной информации. Ведь обычные агрономы, гидрологи, которые ходят по полю с рулеткой и собирают первичную информацию, с компьютером могут быть незнакомы. И разработчики пошли им навстречу, создав интерфейс, один в один повторяющий обычную "книгу полевода", в которую ранее труженики полей ручкой или карандашом заносили все собранные цифры.

В базе данных временных рядов, куда в конечном итоге попадает информация, формализованы все мыслимые структуры данных, которые могут понадобиться для разных типов моделей. Языком запроса можно легко сформировать любой необходимый их набор. Это позволяет сейчас в течение долей секунд получить, например, среднюю температуру воздуха на каком-нибудь участке за интересующие годы. Можно посчитать сезонные, месячные и декадные изменения и многое другое.

База данных дает возможность проводить межтабличные, балансовые вычисления, интерполирование для восстановления пропущенных наблюдений и другие операции.

Но это далеко не все.

Другая часть системы основана на использовании стандартных геоинформационных программных комплексов, которые позволяют хранить и обобщать пространственные изменения, выводить их в виде карт на экране дисплея или распечатывать. В них детально проработана пространственная компонента.

Это различные продукты компании ESRI, являющиеся стандартом в области разработки геоинформационных систем, хотя могут использоваться ГИС и других производителей. Но и здесь белорусские ученые не ограничились простым использованием пакета. Они объединили собственную информационную среду с комплексом ESRI, в результате чего появилась полноценная пространственно-временная среда для хранения и использования результатов мониторинга различных процессов.

Этот симбиоз представляет собой сложную и в то же время удобную геореляционную структуру хранения данных, позволяющую получать временные срезы наблюдений по различным показателям на больших пространствах с возможностью их зонирования по площадям с изменением во времени. Сейчас в ней накоплено несколько миллионов цифр, созданы различные тематические слои геоинформационных данных.

Практический результат всей этой деятельности - возможность прогнозировать вероятность урожаев и прибыли от их реализации в отдельных хозяйствах, на отдельных мелиорированных полях при различном водном режиме и дозах удобрений. Косвенно результаты обработки данных мониторинга могут дать ответ и на вопрос, как оптимально распределить государственные средства между отдельными хозяйствами и даже различными полями, чтобы получить максимальную отдачу от их использования.

Возможности геореляционной пространственно-временной структуры информационного обеспечения этим не ограничиваются. Информационный комплекс универсален и может быть использован везде, где ведется непрерывный мониторинг каких-либо показателей - в метеорологии, гидрологии, экологии, а также в медицине, промышленности и т.д. Данные, полученные путем наблюдений, надо только регулярно вносить в систему, а модели доработать под специфические условия. При этом комплекс легко масштабируем и может быть развернут и для отдельного объекта, и, к примеру, для системы мониторинга характеристик природной (природно-антропогенной) среды республики, в целом.

К сожалению, полномасштабный мониторинг, необходимый для решения комплекса задач аграрного сектора с учетом экологии, - удовольствие достаточно дорогое. Для республики повсеместное его внедрение на данном этапе повлечет неоправданные расходы.

Николай Вахонин считает, например, что было бы неплохо иметь в Беларуси хотя бы две-три точки постоянного наблюдения, расположенные в различных зонах. По ним можно было бы рассчитывать природную ситуацию в других, сходных районах. При этом хранение всех этих данных целесообразно организовать на основе разработанной в институте информационной системы.

Впрочем, у ученых-мелиораторов есть разработка, которая может быть использована без больших затрат уже сегодня. Это автоматизированная книга истории полей севооборота. Она включает минимум наблюдений, который необходимо вести в колхозе или совхозе, прежде всего, по продуктивности полей. Ведь и по сей день четкой хронологии того, что происходило и происходит в окружающей природе и на полях, у большинства хозяйств нет. А неоценима эта информация, прежде всего, для самих сельхозпредприятий. Используя ее, ученые института могут рассчитывать эффективность вложения средств в каждое из полей севооборота.

Важность работы минских ученых переоценить трудно. В зависимости от уровня, на который рассчитаны подобные разработки, в мире они оцениваются в десятки тысяч и миллионы, как говорят у нас, условных единиц. Вахонин, частый участник международных симпозиумов и форумов по данной теме, рассказал о проекте для Бразилии, в рамках которого специалисты смоделировали динамику движения воды в одной из тамошних рек. Заказчикам проект обошелся в один миллион долларов. Причем они получили не саму модель, а лишь результаты имитационного моделирования для заданных условий. Что ж, бизнес есть бизнес.

О подобных деньгах институт мелиорации и луговодства пока может только мечтать. Но мониторинговые наблюдения при поддержке Академии наук все же расширяются и совершенствуются. Их результатами интересуется Голландия, Германия и, прежде всего, соседние Украина и Польша - государства с развитым сельскохозяйственным сектором. На выделенные Академией наук средства для совершенствования приборной базы исследований закуплена и установлена на Пружанском стационаре пока, правда, одна автоматическая станция наблюдения за температурными и другими характеристиками. Ученые не стали покупать для нее программное обеспечение - дорого. Написали свой конвертор. Станция может передавать данные наблюдений по модему. Однако в наших условиях в поле модем может не простоять и дня. Поэтому раз в месяц местный сотрудник стационара заменяет диски в записывающем устройстве, упрятанном от "лихих" людей в железном сейфе, перегоняет информацию на компьютер, установленный на стационаре, а затем отправляет данные через Internet в базу данных на сервер, в столицу. Измеряемые вручную показатели также вносятся в компьютер непосредственно на стационаре и аналогичным образом передаются в Минск. Возможно, со временем появятся и другие аналогичные автоматические станции. Прогресс-то не стоит на месте.

Глядишь, и узнаем когда-нибудь, стоило ли давать колхозам деньги?

Эдуард ТРОШИН