Теленков О. С.
Региональное информационное хранилище и ресурсный центр для обеспечения фундаментальных исследований в области геологии и минералогии
Основными проблемами, решение которых предлагается в данной работе, являются:
– с одной стороны, огромные затраты на проведение геолого-минералогических исследований, связанных с проведением полевых, камеральных и лабораторных работ. С другой стороны, отсутствие регламентов и технологических решений для согласованного накопления, хранения и коллективного использования первичных данных, получаемых на всех этапах проведения исследований геологических объектов;
– в районах интенсивной добычи полезных ископаемых происходит уничтожение и исчезновение большого пласта особо интересной и важной геологической информации. Это обуславливает невозможность производства научно-исследовательских работ на новом методологическом и технологическом уровне на участках, прилегающих к отработанным месторождениям.
Вместе с тем, современный уровень развития информационно-телекоммуникационных технологий позволяет удаленно организовывать и использовать супербольшие базы данных. В частности, в Уральском отделении РАН реализуется многолетняя целевая программа создания и развития региональной информационно-вычислительной сети, в результате функционирования которой уже сегодня возможна организация коллективной работы по формированию централизованного хранилища первичных данных по геологическим объектам с предоставлением доступа к ним широкому кругу научной общественности в сети интернет.
Все большее распространение получают технологии удаленного доступа к программному обеспечению для обработки данных через Web-интерфейс. Наиболее ярким примером этому является геоинформационный проект Google Earth (http://earth.google.com/). Практически все современные программные продукты сопровождаются собственными SDK (Software Development Kit) или изначально создаются в модульном виде, пригодном для использования в сети интернет в составе самых разнообразных прикладных систем обработки данных. Например, победителем последнего конкурса Intel Cup для разработчиков программного обеспечения стал разрабатываемый в Южно-Уральском государственном университете проект «K2.SimKernel» (http://model.susu.ru/k2/doc/index.htm) – открытое математическое ядро, распространяющееся в сети Интернет и обслуживающие динамические модели, встроенные в html-страницы.
В процессе геолого-минералогических исследований происходит накопление огромного количества геологической информации в виде каменного материала (образцы горных пород и руд, керн буровых скважин, полировки, дубликаты аналитических проб и т.п.). В Уральском регионе, организация хранения и доступа к каменному материалу, получаемому в процессе геолого-разведочных работ и научных исследований, находится на весьма низком уровне. И, если в системе МПР России хотя бы предпринимаются попытки изменить эту ситуацию (федеральная программа «Керн России», ужесточение требований по передаче каменного материала на постоянное хранение), то в академических институтах практически отсутствует регламентация этого вида работ. Интересным представляется опыт Карелии, где реализуется совместный (Территориальное агентство по недропользованию МПР России и Институт геологии КарНЦ РАН) проект формирования регионального хранилища каменного материала.
Важной составляющей является создание системы центров коллективного пользования приборной базой научных исследований. В мировой практике не является новинкой организация удаленного доступа к приборам для научных исследований с использованием интернет-технологий. Наибольшее развитие это направление получило в телемедицине и образовательных технологиях. Консультации врачей, диагностика заболеваний, доступ к телескопам (http://www.faulkes-telescope.com/) и, даже, осуществление хирургических операций – неполный перечень того, что сегодня интенсивно внедряется в повседневную практику. В области геолого-минералогических исследований удаленный доступ к приборной базе сегодня используется лишь эпизодически и связан, в основном, со случаями использования уникальных дорогостоящих приборов (в микрозондовых измерениях, например).
Таким образом, представляется перспективным совмещение трех составляющих (информационно-аналитическая система, фонд каменного материала и приборная база) в рамках единого информационно-ресурсного центра. В случае реализации такого проекта, научная общественность получит не только удаленный доступ к уже имеющимся результатам и первичным данным исследований с возможностью их обработки, но и возможность получения новых данных на основе исследования фондов каменного материала с использованием современных методов исследований вещества.
С этой целью предлагается проект создания регионального информационного хранилища и ресурсного центра для обеспечения фундаментальных исследований в области геологии и минералогии на базе Института минералогии и Ильменского государственного заповедника УрО РАН. Предполагаемые к решению в рамках такого проекта задачи:
– создание web-портала для сбора, хранения и обработки данных геолого-минералогических исследований на технологической базе ИМин УрО РАН;
– формирование фонда научных коллекций при естественно-научном музее Ильменского государственного заповедника УрО РАН;
– разработка и внедрение регламентов передачи в региональное хранилище первичных данных и каменного материала по результатам научных исследований;
– организация системы приема заказов, выполнения и представления результатов аналитических измерений в режиме удаленного доступа в сети интернет, в соответствии с возможностями центра коллективного пользования.
Возможность реализации такого проекта обеспечивается существующей кадровой и материально-технической базой:
– ИМин УрО РАН, являясь координатором целевой программы по созданию и развитию региональной информационно-вычислительной сети УрО РАН, имеет необходимую программно-техническую базу для размещения в сети интернет портала проекта. Функционирование сетевого узла в Институте минералогии поддерживается специалистами отдела геоинформационных технологий в составе 6 человек (руководитель, системные администраторы, программисты);
– Естественно-научный музей Ильменского государственного заповедника укомплектован специалистами в области формирования музейных фондов;
– Южно-Уральский центр коллективного пользования по исследованию минерального вещества на базе Института минералогии УрО РАН оснащен следующим оборудованием: рентгеновский микроанализатор Superprobe 733 с энергодисперсионной системой Inca Energy 200; электронный сканирующий микроскоп РЭММА-202М с энергодисперсионной приставкой; инфракрасный Фурье-спектрометр NEXUS-870 с ИК-микроскопом Continuum; высокотемпературная установка по спектроскопии комбинационного рассеяния света на базе ДФС-24 с импульсным лазером ЛТИ-701; cпектрометр комбинационного рассеяния MicroDil-28; изотопный спектрометр Delta+ Advantadge; мессбауровский спектрометр МС-2201; атомно-абсорбционный спектрофотометр Perkin Elmer-3110; атомно-абсорбционный спектрофотометр 300; рентгеновский дифрактометр ДРОН-2.0; спектрофотометр ультрафиолетового и видимого диапазона СФ-56; спектрометр вакуумного ультрафиолета ВМР-2; катодолюминесцентный анализатор КЛАВИ-Р.
Особо хотелось бы остановиться на организации хранения научных коллекций каменного материала. Региональное хранилище потребует больших площадей для размещения образцов, керна скважин, дубликатов проб и препаратов. При этом, долговременное хранение возможно лишь в условиях закрытого помещения с поддержкой постоянного температурного режима и влажности, определяя тем самым высокую стоимость содержания такого хранилища, построенного на поверхности. Не сомневаясь, что эти затраты были бы оправданы преследуемыми целями, предлагается рассмотреть вариант подземного хранения в штольне, сооруженной в непосредственной близости от комплекса зданий лабораторного корпуса Института минералогии и естественно-научного музея Ильменского заповедника.
Совершенно очевидно, что большая, по сравнению с наземным вариантом, стоимость строительства подземного хранилища окупится в процессе его эксплуатации. Дополнительными аргументами такого варианта могут явиться сопутствующие, не менее значимые, результаты, которые могут быть при этом достигнуты.
Во-первых, невозможно переоценить вклад в минералогические исследования Ильменских гор по результатам документации и опробования подземных горных выработок. Дополнительно, возможна организация подземного глубокого бурения, которое невозможно осуществить в таких объемах с поверхности в условиях заповедной территории.
Во-вторых, на территории Ильменского заповедника располагается научно-производственная база, используемая для организации геологических практик для студентов ведущих ВУЗов России (МГУ, СПбГУ, ВГУ и др.). Проходка штольни позволит проводить дополнительно рудничные практики для студентов-геологов. Сам процесс проходки можно организовать как учебный, в плане подготовки специалистов горных специальностей.
В третьих, с целью развития естественно-научного музея, представляется весьма интересным организация подземных экспозиций, демонстрирующих «изнутри» все минералогическое великолепие пегматитов Ильменских гор.
Реализация проекта с последующим наполнением информационного хранилища и развитием ресурсной базы центра коллективного пользования сможет обеспечить качественно новый уровень использования интернет-технологий для получения новых знаний о геологических объектах в режиме удаленного доступа. Результаты работ по проекту могут быть использованы для практического применения в системе МПР России, а также для ускорения внедрения новых методик исследований геологических объектов в практику геолого-разведочных работ. Возможно использование результатов работ в образовательных целях для студентов ВУЗов геологических специальностей.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ, грант № 04-07-96004-р2004урал_в «ГИС недропользование Челябинской области».