авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

«МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ Санкт-Петербургский университет ...»

-- [ Страница 4 ] --

630 – Спектральные диапазоны*, нм 690 – 760 – 850 – Радиометрическое разрешение (съемка не хуже 0,005 во всём в надир, высота Солнца 30 град.) диапазоне яркости Разрядность данных, бит. Информационный поток без сжатия, Мбит/с. Максимальное время записи без сжатия, сек. Коэффициент сжатия видеоинформации 2- Энергопотребление, Вт. Габариты ОЭМ, мм. 416 х 345 х Масса суммарная, кг. Основные технические характеристики фотоприёмного устройства (ФУ) Размер элемента, мкм. Число элементов в строке не менее Число каналов в одном ФУ КПМ на частоте Найквиста 0, Основные характеристики оптической системы Тип объектива Зеркальный Фокусное расстояние, мм. Диаметр входного зрачка, мм. 93 Рис. 2 - Схема съемки космического аппарата «Космос-СХ»

Поле зрения в пространстве изображений, мм. 20 х Исполнение оптико-электронной аппаратуры спутника, а значит, Ширина рабочего поля в фокальной плоскости, и схема его съемки могут иметь различные варианты, согласующиеся 98, мм с требованиями заказчика и техническими возможностями аппарата.

126 Система дистанционного мониторинга Система дистанционного мониторинга пожаров и земель агропромышленного комплекса пожаров и земель агропромышленного комплекса Елфимова Марина Владимировна – заместитель начальника кафе Планируется, что в состав данной системы войдут три космических дры общепрофессиональных дисциплин Сибирского филиала Санкт аппарата, обеспечивающие ежесуточное покрытие съемками более Петербургского университета ГПС МЧС России. г. Железногорск, Крас 90% экваториальной зоны Земли и полное покрытие территорий выше ноярского края, ул. Северная,1. к.тел.: 89138386538, эл.адрес:eifimar@ 350 северной широты и ниже 350 южной широты.

mail.ru, индекс Таким образом, создание отечественной спутниковой группи Исакова Алена Сергеевна – магистрант Сибирского Федерального ровки для мониторинга сельскохозяйственных и лесных террито университета, начальник Службы обеспечения переводов ОАО «Ин рий обеспечит России независимость от получения данных дис формационные спутниковые системы» им. академика М.Ф. Решетнева, танционного зондирования Земли из-за рубежа, позволит создать к.тел.: 8 (3919) 76-40-71 г. Железногорск. Красноярского края, индекс уникальную и конкурентоспособную систему мониторинга состоя ния растительности на основе собственного накопленного в стране опыта, а также сохранить земли от воздействий стихий, в первую Валов Михаил Владимирович - аспирант Сибирского государствен очередь пожаров. Будет также создана возможность для экспорта ного аэрокосмического университета, инженер I категории ОАО «Ин разработанных технологий мониторинга и отечественных спутни- формационные спутниковые системы» им. академика М.Ф. Решетнева ковых данных, что обеспечит дополнительную экономическую эф- р.т. 8 (3919) 76-53- фективность системы.

Библиографический список 1. Барталев С.А., Буряков М.Н., Лавров В.И., Лукашин О.А., Лупян Е.А., Назиров Р.Р., Нестеренко А.А., Полянский И.В., Чулков И.В., Яковлев А.В. «Спутниковая система «Космос-СХ»»/, материалы для ИКИ РАН, Москва, 2009 г.

2. http://www.infox.ru/science/planet/2011/04/26/Kosmichyeskiy_ monito.phtml Сведения об авторах:

Тестоедов Николай Алексеевич - доктор технических наук, про фессор, член-корреспондент Российской академии космонавтики име ни К.Э. Циолковского Лауреат Премии Правительства РФ в области на уки и техники, Генеральный конструктор и генеральный директор ОАО «Информационные спутниковые системы» им. акад. М.Ф. Решетнева»

662972 г. Железногорск, Красноярского края, ул. Ленина,52.

Лавров Виктор Иванович - Заместитель генерального конструктора по разработке космических систем, общему проектированию и управ лению космическими аппаратами, Лауреат Премии Правительства РФ в области науки и техники. 662972 г. Железногорск, Красноярского края, ул. Ленина,52.

Двирный Валерий Васильевич - доктор технических наук, профес сор, академик международной академии холода, академический со ветник РИА, член-корреспондент САН ВШ, лауреат премии Правитель ства РФ. г. Железногорск, Красноярского края, ул. Северная,1, индекс 662972, к.т. 3919764786, эл.адрес: dvirnyi@iss-reshetnev.ru 128 Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Оценка параметров крупных лесных пожаров ством Института космических исследований РАН [2], которая исполь зуется ФГУ «Авиалесоохрана». Кроме того, использовались доступные по данным космического мониторинга данные о характеристиках леса в месте пожара, а также комплексы метеоданных.

Доррер Г. А., Мельник А. А., Якимов С. П.

Ранее авторами были рассмотрены различные методы прогнозиро Центр НИОКР Сибирского института пожарной безопасности - вания распространения лесных пожаров на основе спутниковой ин филиала Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России формации [3,4]. Были исследованы статистические данные о пожа рах, использованы методы OLAP и нейросетевого прогнозирования;

разработана программа для преобразования данных, а также ГИС ориентированное приложение для визуализации результатов прогноза.

Введение Было показано, что при имеющемся уровне информационного обеспе Прогнозирование параметров крупных лесных пожаров и оценка чения наиболее эффективным инструментом прогнозирования пара их последствий на основе информации, хранящейся в системах спут- метров крупных (свыше 200 га) лесных пожаров являются нейросете никового мониторинга открывает значительные возможности для вые технологии. Предложены и верифицированы для ряда регионов улучшения процессов управления пожарной ситуацией. Однако до сих Восточной Сибири и Дальнего Востока нейросетевые модели прогнози пор эта проблема не решена, несмотря на ее важность с точки зрения рования суточного прироста площади, пройденной пожаром.

обеспечения пожарной безопасности на территории России. Трудность Настоящая работа является продолжением этих исследований, она решения этой проблемы определяется несколькими факторами:

посвящена более глубокой обработке имеющейся информации. Рас • сложный характер и изменчивость поведения крупных много- смотрены методы прогнозирования конфигурации пожара на основе дневных лесных пожаров, которые развиваются на большой площади информации о приросте площадей пожаров, полученной путем ней в изменяющихся природных и погодных условиях;

росетевой обработки данных, хранящихся в системах спутникового мониторинга, и карт лесной растительности. На основе динамики при • недостаточная или неточная информация о характеристиках роста площади пожара произведена оценка момента начала борьбы с леса, топографии местности, локальных метеоданных;

пожаром и интенсивности этой борьбы.

• малая разрешающая способность имеющихся космических Следует отметить, что в силу отмеченных выше обстоятельств мо снимков пожаров;

дели динамики пожаров получаются сравнительно грубыми, ориенти • не всегда достоверная отчетная информация, поступающая с мест;

рованными в основном на получение качественных оценок процесса • организационная сложность, состоящая в том, что при борьбе распространения пожара в наиболее неблагоприятных случаях. Тем не лесными пожарами вблизи населенных пунктов и других объектов менее, по отзывам специалистов, такая информация оказывается по экономики возникают проблемы взаимодействия противопожарных лезной при принятии решений по борьбе с пожарами. Попытки полу сил различных ведомств: МЧС, служб охраны леса, муниципальных и чения более точных прогнозов динамики пожаров предпринятые, на сельских образований. пример, разработчиками системы Behave (США) [5] при максимально Из сказанного следует, что эффективного управления борьбой с лес- подробном учете доступных данных об условиях горения показали, что ными пожарами необходимо провести исследование и оценку различ- даже для небольших пожаров погрешности составляют порядка 30% ных методов прогнозирования параметров пожаров на основе спут- по площади и до 50% по геометрическим размерам. Кроме того, точ никовых данных с привлечением, где это возможно, дополнительной ность прогнозирования сильно зависит от квалификации пожарного информации. В настоящей работе рассматриваются такие методы для аналитика. Аналогичные результаты получены сотрудниками Инсти пожаров, находящихся под воздействием противопожарных сил. тута леса СО РАН [6], Указанные погрешности, помимо прочего, об условлены тем, что невозможно достаточно точно спрогнозировать ме Исходной информацией для работы явились данные о лесных по теоусловия в районе пожара, а они оказывают решающее влияние на жарах, хранящиеся в двух информационных системах: в Региональ его распространение. Сказанное в особенности касается прогнозов на ной системе спутникового мониторинга ГО и ЧС (г. Красноярск) [1] и длительный период.

системе ИСДМ-Рослесхоз, созданной рядом организаций под руковод 130 Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга 1. Базовая модель динамики площади лесного пожара. Используемая в работе модель основана на следующих предпосылках. По непосредствен ным данным мониторинга пожаров, либо по вычисленному с помощью нейроимитатора приросту площади пожара [3, 4] строится модель динами ки площади пожара. На этой основе производится дальнейшая обработка:

1) вычисляется скорость фронта и скорость увеличения длины кромки пожара;

2) на основе данных о скорости и направлении ветра в районе по жара. оценивается возможная конфигурация пожара;

3) определяется момент начала борьбы с пожаром и производитель Рисунок ность противопожарных сил. Были приняты следующие допущения.

Динамика изменения площади свободно развивающегося пожара В свою очередь, нормальная скорость связана с полной скоростью определяется выражением соотношением S(t) = k0(t - t0)a, (1), (4) где t – текущее время, t0 –момент возникновения пожара, сутки, k - постоянный коэффициент имеющий размерность га/сут, a – пока затель скорости роста площади. Как ясно из геометрических соображе ний, с показателем a связано изменение скорости фронта пожара: при Отсюда a = 2 эта скорость постоянна, при a 2 скорость фронта со временем. (5) уменьшается, а при a 2 скорость фронта возрастает.

Скорость фронта пожара представляется как Приращение площади по всем направлениям распространения:

v(,t) = v0(t)(), (2) где v0(t) зависящая от времени максимальная скорость распростра.

нения фронта пожара (например, в направлении ветра);

(), (||1) – индикатриса полной скорости фронта, определяющая конфигурацию Скорость прироста всей площади пожара:

пожара в соответствии с принципом Гюйгенса, – направление рас пространения (0 2).

3. Индикатриса определяется скоростью ветра w и его направлени ем, она принимается неизменной в расчетный период времени, Угол а динамика общей площади примет вид в приведенных ниже формулах отсчитывается от направления ветра (6) по часовой стрелке.

Для упрощения формул в данном разделе положим t0=0. Рассмотрим Будем искать функцию v0(t) в виде v0St, где величины и v0S под элементарное приращение площади пожара dS. На рисунке 1 показана лежат определению. Тогда кромка пожара в два близких момента времени t и t=dt. Из рисунка следует, что dS = vndtdl, где vn– нормальная скорость фронта, dl – при-.

, ращение длины контура, которое вычисляется по формуле, в данном случае имеющей вид [7] С другой стороны, из первоначального предположения S(t) = k0ta следует, (3), откуда получаем уравнение. (7) где v(,t) – полная скорость фронта.

132 Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Приравняв показатели степени при t, получим 2+1 = a-1, откуда P( w) = 0 2 ( )d = exp(2a ( w) exp(2a ( w) cos( ) d, (14) (8) a 4 ( w) Далее, приравняв множители при t, определим величину v0S: Q( w) = 0 2 ( ) + 2 ( )d = 0 ( ) 1 + sin (2 )d (15), (9) Вычисленные величины этих интегралов для некоторых значений скорости ветра приведены в таблице 1.

Таблица где.

w. м /сек 0 0,1 0,2 0,5 1,0 2,0 3, a(w) 0 0.078 0.155 0.378 0.725 1.33 1. На основе формулы (3) можно вычислить также периметр горящей P(w) 3,142 2,705 2,361 1,1695 1,178 0,818 0, кромки пожара. В частном случае, когда пожар развивается из круго Q(w) 3.142 2.911 2.708 2.234 1.758 1.455 1. вого очага малого радиуса Эллиптическая индикатриса. (10) 1 e( w) ( ) =, (16) Формула для скорости прироста периметра пожара примет вид: 1 e( w) cos( ) (11) где e(w) – эксцентриситет эллипса, зависящий от скорости ветра.

Для оценки зависимости эксцентриситета эллиптической индикатри сы от скорости ветра были аппроксимированы эллипсами графики где. индикатрис, приведенные в работе Ф. Альбини [8] для большого диапа Рассмотрим некоторые частные случаи. зона скоростей ветра, указанных в первой строке таблицы 2, и вычис лены соответствующие эксцентриситеты. Была получена следующая При a=2 =0 и скорость фронта постоянна: (12) аппроксимация зависимости индикатрисы от скорости ветра:

e( w) = 1 exp(0.4 w). (17) k0, При круговом распространении иv = ( ) 1, 0 2 ( )d = Затем были вычислены значения интегралов P(w) и Q(w), которые 0S приведены в таблице 2.

Таблица что непосредственно вытекает из формулы, определяющей площадь w. м /сек 0 1,25 2,5 5 10 S = (v0 S t ) 2 = k 0 t 2.

расширяющегося круга:

e(w) 0 0,393 0,632 0,865 0,982 0, Рассмотрим конкретные выражения для индикатрис [7]. 3,142 1,469 0,782 0,588 0,539 0, P(w) 1. Экспоненциальная индикатриса 3.142 2.151 1.60 1.424 1.379 1. Q(w) ( ) = exp(a( w)(cos( ) 1), (13) Сравнивая таблицы 1 и 2, можно увидеть, что значения функции P(w) и Q(w) для обеих индикатрис заметно различаются при близких где коэффициент a(w) зависит от скорости ветра и оценивается скоростях ветра. Здесь следует учитывать, что в первом случае ско формулой: a(w) = 0.785w–0.06w2, которая справедлива при условиях:

рость ветра вычислялась на высоте двух метров от земли, а во втором 0 w 3 м/сек.

– на высоте десяти метров, и этим также объясняется более вытянутая Тогда интегралы, стоящие в выражениях (9) и (11) примут вид форма эллиптической индикатрисы.

134 Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Оценим погрешность предлагаемой методики. Понятно, что все ис ходные данные вносят погрешность в конечный результат. Однако мы на данном этапе ограничимся простейшим расчетом погрешностей, вызванных оценкой погрешности площади пожара и его суточного прироста. Пусть погрешность определения площади пожара составля ет S га, тогда погрешность оценки коэффициента k0 составит в соот ветствии с формулой k0 = S/t2 5) Пример. Зарегистрированный в системе ИСДМ-Рослесхоз пожар К-1491 действовал в Долгомостовском лесничестве Красноярского края с 15.05.2008 по 18.05.2008 г. Пожар был зарегистрирован на пло щади 27 га, площадь ликвидации 1526 га. Температура воздуха была 16,7o C, скорость ветра по данным ближайшей метеостанции – 4 м/сек, Рисунок 2. Прогнозные контуры пожара К-1491.

направление ветра, отсчитанное от направления на север, – 100 град.

Обозначения:1 – начальный контур, 2 – 5 – прогноз контура на 1 – 4 сутки Примем, что погрешность определения площади составляет S =100 га.

Вычислим коэффициент k0 и его погрешность в модели:

2. Оценка времени начала тушения пожара и скорости туше k0 = t2 = 1499/9 = 166.5 га/сут2, k0 =100/9 = 1.1 га/сут2.

ния по данным мониторинга Принимаем показатель скорости роста площади пожа Идея изложенного ниже метода состоит в том, что на графике роста ра a=2, т.е. предполагаем, что скорость фронта пожара посто площади пожара обнаруживается точка перегиба, и по изменению на янны. Поскольку скорость ветра достаточно велика, восполь клона кривой оценивается момент начала и интенсивность противо зуемся эллиптической индикатрисой. Для скорости ветра w = пожарных мероприятий. Предположим, что по данным мониторинга 4 м/сек определяем эксцентриситет e = 0.789 и множители P(w) = 0.585, зарегистрирована площадь пожара в n последовательных моментов Q=1.422.

времени:

В соответствии с формулой (12), переведя гектары в квадратные ме S1 = S(t1), S2 = (t2),..., Sn = S(tn), t1t2...tn.

тры, получим:

Вычислим приращение площади пожара за каждый промежуток времени (первую разность):

(18) S(ti) = S(ti) – S(ti-1), i = 2,3,...,n га/сут, (19) а также приращение приращения (вторую разность):

С учетом возможной погрешности k величина скорости фронта бу дет находиться в следующем диапазоне: 2195 vOS 2217 м/сут. 2S(ti) = S(ti) – S(ti-1), i = 2,3,...,n га/сут. (20) По формуле (3.23) можно оценить скорость прироста периметра по- Анализ величин S(ti) и S(ti) позволяет сделать следующие выводы.

жара: Величины S(ti) всегда положительны (или равны нулю, когда пожар локализован).

Величины 2S(ti) положительны при свободном распространении по жара, становятся отрицательными при тушении пожара и обращаются Полученная оценка скорости фронта пожара в сочетании с выбран в нуль при завершении его локализации.

ной индикатрисой распространения позволяет строить прогнозные оценки контура пожара через заданные промежутки времени. Проиллюстрируем эти выводы на примере.

Прогноз контуров рассматриваемого пожара на 4 суток с шагом в Пример. По данным Красноярской базы охраны лесов лесной по одни сутки, полученный расчетом по методу подвижных сеток [7], при- жар в Туранском лесничестве был зарегистрирован 21.04.08 и разви веден на рисунке 2. вался следующим образом (в таблице 3 месяц и год не указаны).

136 Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Таблица 3 с пожаром идет путем уменьшения длины горящей кромки пожара.

Однако мы рассмотрим две модели этого процесса: упрощенную, осно Приращение Вторая Площадь Состояние ванную на гипотезе о снижении скорости прироста площади пожара Дата ti площади разность пожара S(ti), га пожара со временем, и более точную, основанную на подсчете длины локализо S(ti), га/сут 2S(ti),га/сут ванной кромки пожара.

21 60 - - Свободно распр.

3.1 Упрощенная модель. Будем считать, что противопожарные 22 75 15 - Свободно распр.

силы, начиная с момента начала тушения уменьшают скорость при 23 220 145 130 Свободно распр.

роста площади пожара, т.е уменьшают значение коэффициента k0 в 24 275 55 -90 Тушение формуле (1). В простейшем случае можно принять линейный закон:

25 320 45 -10 Тушение k0 = k0(t) = k1-k2(t-ts), tts. (21) 26 320 0 -45 Тушение 27 320 0 0 Локализован где ts – время начала тушения пожара, k2, га/сутa+1 – скорость из менения коэффициента k0;

при t=ts коэффициент k0= k Соответствующий график приведен на рисунке 3.

Тогда скорость прироста площади в соответствии с (1) и (21) опре Анализ таблицы и графика свидетельствует о том, что с 21 по делится формулой число пожар развивался свободно, а с 24 по 26 числа производилось тушение, причем наибольшие усилия по тушению пришлись на 24-е (22) число. 27 апреля пожар локализован.

k При значении времени t F = t S + 1 и t tF скорость прироста площа k ди R(tF)=0, что означает локализацию (остановку распространения) пожара. При этом S(t) = S(tF) при t tF.

Общая площадь, пройденная огнем к моменту tF t tS (23) В случае, когда известны коэффициент k1, моменты начала и окон чания локализации tS и tF, а также S(tF), можно оценить коэффициент Рисунок 3. Динамика изменения площади пожара k2, характеризующий интенсивность тушения:

в Туранском лесничестве 21-28.04.2008 г.

k1t F S (t F ) k2 = га/сутa+1 (24) 3. Динамика пожара, находящегося под воздействием проти- +1 +1 (t F tS ) tS (t F tS ) вопожарных сил и средств + Следует подчеркнуть, что в данном разделе речь идет о локализации Пример. Подсчитаем площадь рассмотренного выше пожара в мо пожара, а не о его ликвидации. Согласно принятым методикам рас чета необходимой производительности противопожарных сил, борьба мент его локализации.

138 Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Положим tS – t0 = 3 cут, tF – t0 = 7 cут, a=2.15, k1=10.23 га/сут2,15, S(7) =320 га,тогда по формулам (28) и (29) получаем k2= 2.771 га/сут3.15.

Отметим, что непосредственно по формуле (26) получается несколь ко другое значение этого коэффициента:

Разница значений объясняется влиянием погрешности величины t0 – момента возникновения пожара и нелинейным характером роста площади пожара во времени.

3.2. Модель процесса локализации при двустороннем охвате пожа ра. Как уже было отмечено, при локализации лесного пожара наземные силы чаще всего воздействуют на горящую кромку, продвигаясь вдоль нее и производя тушение до полной остановки пожара. При этом в за висимости от наличных сил и средств, а также от особенностей пожа ра может быть выбрана различная тактика локализации пожара. Фор мально тактика определяется так называемой схемой локализации [7], Рис. 4. Схема локализации пожара которая указывает количество противопожарных команд, их стартовое расположение и направление движения при локализации пожара. В Здесь (t–ts) – угол, на который противопожарные команды обогнули данной работе мы рассмотрим один типичный частный случай схемы очаг горения к моменту tts Из рисунка 2 видно:

локализации, когда имеются две команды, которые начинают процесс v (t tS ) v (t tS ) (t tS ) =.

= локализации с головной части пожара, охватывая его с двух сторон, и (26) (t ) v0t 2 ( ) + 2 ( ) движутся до встречи в тыловой части пожара.

Приняв, что пожар имеет симметричную относительно направле Общая площадь, пройденная огнем с учетом процесса локализации ния ветра конфигурацию, которая может быть описана рассмотрен к моменту tts:

ной выше геометрической моделью, мы получим схему, изображенную t на рисунке 4. По сравнению с рисунком 1 здесь добавлена скорость S (t ) = S0 + 2v0 t ( )d, 2 d локализации vЛ, с которой происходит движение команд. Процесс ло кализации начинается в момент t=ts. В силу симметричности процесса (t t S ) tS (27) относительно оси y мы рассматриваем «половину» процесса 0. S0 = 2v0 t S 2 ( )d.

Из рисунка 4 по аналогии с п. 1 следует:

dS = dpdl;

dp = vn()dt;

Время локализации пожара tЛ определяется из условия (tЛ)=. Из формулы (26) следует:

v (t t S ) =, откуда В дальнейшем для упрощения выкладок положим, что скорость v0t 2 ( ) + 2 ( ) фронта пожара постоянна во времени, т.е. v0=const.

Тогда кольцевое приращение площади при tts t S vtS t =, = (28) (25) ( ) v v0 ( ) + ( ) 2 140 Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга По формуле (32) определим скорость фронта свободно развивающе v = где - отношение скоростей локализации и фронта пожара. гося пожара:

v S В формуле (28) величина ’()=0 в силу гладкости индикатрисы и ее v0 = 2 = 197 м/сутки, симметричности относительно оси y. tS Из формулы (33) следует условие локализуемости пожара: (t + tS ) S SS По формуле (31) вычислим коэффициент : = = 6,4.

vЛ v0 (), или (). (29) v0 (t tS ) t t S Площадь пожара в момент окончания локализации Скорость локализации кромки пожара каждой командой t vЛ = v0 = 1229 м/сутки.

( )d. (30) S (t ) = S0 + 2v0 t 2 d Заключение (t t S ) tS Приведенные в работе математические модели и примеры расчетов Рассмотрим частные случаи.

говорят, на наш взгляд, о принципиальной возможности производить 1. Пусть ()1, т.е. происходит круговое распространение пожара.

более глубокую обработку данных о динамике лесных пожаров – как Тогда время локализации составит t = tS, свободно распространяющихся, так и находящихся под воздействи ем противопожарных сил и средств – по сравнению с существующим уровнем обработки, принятым в упомянутых выше системах мони угол охвата кромки пожара при tsttЛ:

торинга лесных пожаров. Авторами создан и успешно испытан про v (t tS ) t tS (t ) = =, граммный модуль нейросетевого прогнозирования параметров лесных v0t t пожаров на основе спутниковой информации. В настоящее время ве дется разработка подсистемы прогнозирования лесных пожаров с бо площадь, пройденная пожаром к моменту tЛ (после некоторых пре лее широкими функциями. Следует надеяться, что по мере накопления образований):

опыта качество прогнозирования параметров лесных пожаров и оцен t t ки эффективности противопожарных мероприятий будет возрастать.

S (t ) = S0 + 2v0 t d = S0 + 2v0 td d = 2 d t t S (t t S ) tS tS (31) Список литературы t t 1. Sukhinin A.I., Kashkin V.B., Ponomarev E.I. Monitoring Forest Fiers t tS )d = S0 + v0 (t t S )[( ) t + t S ) + 2t S ], = S0 + 2v0 t ( 2 ( in Eastern Siberia from Space // Proc. of SPIE. – Vol. 3983. – P. 206.

t tS 2. Барталев С.А. Информационная система дистанционного мони торинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяй S0 = 2v0 tS (32) 2 ства РФ (состояние и перспективы развития) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса – Мо 2. Снова рассмотрим пожар в Туранском лесничестве 21- сква: Институт космических исследований РАН. – 2008. - Т.5., ч.

04.2008 г. Приняв, что пожар распространялся равномерно по всем направлениям, т.е. что индикатриса ()1, и что использовалась рас- II. – С. 419-429.

смотренная выше тактика двустороннего охвата, оценим скорость 3. Отчет по теме «Тестирование моделей поведения лесных пожаров локализации пожара. и методики прогнозирования распространения лесного пожара для оценки возможности использования их в ИСДМ – Рослесхоз». (От Нам известны время начала и окончания процесса локализации ts=3 сутки и tЛ=7 сутки, а также площадь в момент начала локализации чет по договору №221/99 от 01.07.09 с ИЛ СО РАН) / Красноярск:

S0=220 га и конечная площадь SЛ=320 га. СибГТУ, 2009. – 57 с.

142 Оценка параметров крупных лесных пожаров по данным космического мониторинга Разработка базы данных в задаче монторинга и прогнозирования наводнений Разработка базы данных в задаче монторинга 4. Берестенькова М.В., Р.С. Акинфеев, Коморовский В.С.. Примене ние нейронных сетей с учителем для прогнозирования прироста и прогнозирования наводнений площади лесного пожара на основе данных ИСДМ-Рослесхоз // Мат. 11-й Всерос. науч.-практ. конф. «Проблемы информатизации А.А. Бурцев региона». – Красноярск, 2009. – с. 165 – 167.

Сибирский федеральный университета, 5. Andrews, Patricia L.;

Bevins, Collin D.;

Seli, Robert C. 2008. Behave Сибирский региональный центр МЧС России Plus fire modeling system, version 4.0: User’s Guide. Gen. Tech. Rep.

RMRS-GTR-106WWW Revised. Ogden, UT: Department of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station. - 116 p.

6. Отчет по государственному контракту №82 «Разработка систем Представлены основы, структура и архитектура построения специ управления пожарами в Красноярском крае для повышения эф- ализированной базы данных в задаче мониторинга и прогнозирования фективности охраны лесов» // Институт леса СО РАН, Красноярск, наводнений. Особенностями базы данных являются: распределенность 2009. – 131 с. ресурсов, направленность на использование в ГИС-технологиях и экс пертных системах поддержки принятия решений. Основы ее построе 7. Доррер Г.А. Динамика лесных пожаров. - Новосибирск: Изд-во СО ния учитывают задачи, стоящие перед системой мониторинга, лабора РАН, 2008. - 404 с.

торного контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций.

8. Albini, F.A. Estimating wildfire behavior and effects / USDA Forest Service. Gen. Tec. Rep. INT – 30. Ogden, USA, 1976. – 72 p.

Использование специализированных баз данных для предупреж дения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС), обусловленных па водковой опасностью, оправдано цикличностью возникновения источ ников опасности и позволяет существенно повысить эффективность функционирования системы мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций (СМП ЧС) за счет повыше ния оперативности сбора, передачи и обработки информации. Рассмо трим методические основы и принципы построения специализирован ной такой базы данных.

Методические основы использования баз данных в целях моделиро вания риска ЧС, обусловленных наводнениями.

Специализированная база данных представляет собой единую систему учета, регистрации, хранения и предоставления информа ции о гидрологической обстановке и реагировании на угрозы ЧС.

Информация, содержащаяся в базе в формализованном виде, может использоваться при применении статистических методов и друго го математического аппарата для анализа и выявления закономер ностей возникновения ЧС. База данных необходима для создания архивов и накопления сведений о произошедших ЧС, материальном ущербе, мероприятиях по их предупреждению и ликвидации, коли честве задействованных сил и средств. Это требуется при проведе нии анализа эффективности работы РСЧС и выборе направлений развития системы. На основе таких баз данных в дальнейшем воз можно создание баз знаний [1].

144 Разработка базы данных в задаче монторинга и прогнозирования наводнений Разработка базы данных в задаче монторинга и прогнозирования наводнений лучили наибольшее распространение и имеют наиболее проработанные Итак, цель создания специализированной базы данных в задаче СУБД. Они сочетают наглядность представления информации с отно оперативной оценки риска ЧС, обусловленных паводковой опасностью, сительной простотой реализации своей концепции.

– обобщение и анализ показателей гидрологической обстановки для по следующего прогнозирования ее развития, принятия решений по про- Описание структуры предлагаемой базы данных и архитектуры ведению мероприятий предупреждения и ликвидации ЧС и оценки их СУБД. Определившись с моделью представления данных, перейдем к эффективности. Разработка базы данных позволит систематизировать процессу ее проектирования.

информацию о гидрологической обстановке в зоне ответственности, Концептуальное проектирование. В системе мониторинга и прогно преобразовать ее в форматы, пригодные для анализа риска.

зирования ЧС, обусловленных наводнениями, производится монито ринг текущей гидрологической обстановки, оперативное, краткосроч Основными прикладными задачами оперативной оценки опасно ное, среднесрочное и долгосрочное прогнозирование ЧС. Предметная сти, при решении которых требуется информация специализированной область – процесс развития гидрологической обстановки.

базы данных, являются:

- определение мест возможного проявления источников ЧС (зон по- Для осуществления текущего мониторинга гидрологической обста тенциальной опасности);

новки и прогнозирования ее развития на краткосрочный период пред лагается использовать следующие основные таблицы.

- оценка временных и амплитудных параметров возможных ЧС, а также их последствий;

Таблица гидропостов. Сущностями или записями являются ха - оперативная подготовка предложений по реагированию на ЧС. рактеристики гидрологических постов, расположенных на террито рии. Атрибутами каждой сущности или полями таблицы являются:

Сфера применения предлагаемой базы данных – система монито ключевое поле, идентифицирующее отдельный гидропост (далее для ринга, лабораторного контроля и прогнозирования ЧС природного и краткости такие поля будем называть «ключами», например, в дан техногенного характера в Сибирском федеральном округе. В данной ном случае – ключ гидропоста);

ключ реки или водоема, где находится системе используются следующие основные виды информации:

гидропост;

код населенного пункта из таблицы ГИС (таблицы, свя - гидрометеорологического характера и информация, характеризу зывающей данный код населенного пункта с его названием, геогра ющая уровень природного риска возникновения паводковых ЧС;

фическими координатами для отображения на электронных картах и - организационного характера (сведения о руководящем составе ор другими характеристиками: численностью населения, его качествен ганов управления, организационные данные по гидропостам и т.д.);

ным составом и т.д.);

географические координаты;

ключ муниципаль - характеристика местности (отметки рельефа, характеристики ного района (и группы районов), где расположен гидропост;

рассто грунтов, особенности поведения рек на данной территории и т.д.);

яние до устья реки;

уровень выхода воды на пойму (уровень начала - характеристики населенных пунктов, попадающих в зону затопле неблагоприятного явления) и уровень начала затопления населенного ния (количество проживающего населения, его качественный состав, пункта (уровень начала опасного явления);

характеристика, отража количество жилых домов и объектов инфраструктуры и т.д.);

ющая является гидропост временным или постоянным;

номер теле - характеристики объектов, попадающих в зону затопления (мате- фона дежурного сотрудника.

риал постройки, состояние строений, сведения о собственниках, коли Таблица гидрологических уровней. Динамическая таблица, сущ чество проживающего населения и т.д.);

ностями которой являются гидрологические уровни на гидропостах.

- данные о силах и средствах для предупреждения и ликвидации ЧС;

Атрибуты сущности – ключ гидропоста;

дата и время наблюдения;

те - данные о мероприятиях по предупреждению и ликвидации ЧС;

кущий уровень;

расход реки;

температура воды;

толщина льда;

ледо - данные о наблюдаемых случаях наводнений. вые явления (в холодное время года).

Таблица метеорологических условий. Динамическая таблица, подоб Большие объемы информации и оперативность ее обработки требу ная таблице гидрологических уровней, сущностями которой являются ют применения информационных технологий анализа данных, созда метеоусловия, наблюдающиеся на территории на конкретную дату.

ния баз данных и систем управления ими.

Территориальные органы Росгидромета в своих документах ис В качестве модели представления информации предлагается ис пользуют понятие «группы районов», являющееся основной простран пользовать реляционные базы данных, которые в настоящее время по 146 Разработка базы данных в задаче монторинга и прогнозирования наводнений Разработка базы данных в задаче монторинга и прогнозирования наводнений ственной единицей, для которой прогнозируются или описываются ги- объектов, попадающих в зону затопления, имеет смысл связать табли дрометеорологические условия. В состав группы районов включаются цы, содержащие информацию об их собственниках;

количестве на территории муниципальных районов в соответствии с административ- ходящегося на объекте персонала или населения;

степени стойкости но-территориальным делением субъекта РФ. к опасному природному явлению;

закрепленных пунктах временного размещения людей и т.д. С таблицей ГТС целесообразно связать та Поэтому сущностями таблицы метеорологических условий являют блицу, содержащую информацию об имевшихся на них аварийных ся метеорологические характеристики, наблюдающиеся на территории ситуациях. При этом база данных станет более полной и качествен определенной группы районов на конкретную дату. Атрибуты сущности ной. Кроме того, не рассматривались вспомогательные таблицы. На – ключ группы районов;

дата и время наблюдения;

средняя температура пример, таблица муниципальных районов, полями которой являются воздуха;

направление и скорость ветра;

количество атмосферных осад ключ района, его название и основные характеристики (площадь тер ков и их вид;

погодные явления;

высота и плотность снежного покрова ритории, численность населения, информация о главе администрации, (в зимний период года). Представляется целесообразным данную табли председателе КЧС и ПБ и т.д.). Можно также добавить дополнительные цу разделить на две: базу данных фактически наблюдавшихся метеоус атрибуты в указанные таблицы, например, в таблицу по ГТС целесо ловий и базу данных прогнозируемых метеоусловий, что может помочь образно добавить поля, характеризующие наличие документации на при проведении исследований по повышению точности прогнозов.

объекте, необходимость проведения предупредительных мероприятий Таблица объектов, попадающих в зону наводнения. Сущностями и их виды и т.д. Здесь представлены только основные таблицы (и их данной таблицы являются объекты, попадающие в зону затопления в поля), без которых не имеет смысла говорить о специализированной зависимости от текущего уровня по гидропосту. Атрибуты сущности – базе данных. Кроме того, практика показывает, что представленных ключ объекта;

ключ муниципального района (и группы районов), где таблиц достаточно для мониторинга текущей гидрологической обста он расположен;

ключ ближайшего гидропоста;

уровень начала подто новки, оперативного ее прогнозирования на краткосрочный период и пления объекта;

его функциональное назначение;

материал постройки;

разработки рекомендаций по реагированию на возможные риски.

техническое состояние.

Необходимо отметить, что оперативность работы с базами данных и Таблица ГТС. Сущности этой таблицы – ГТС, расположенные на тер эффективность их использования многократно повышается, если в рам ритории. Атрибуты сущности – ключ ГТС;

ключ муниципального рай ках системы мониторинга, лабораторного контроля и прогнозирования она (и группы районов), где он расположен;

ключ реки или водоема;

ЧС используется единая распределенная база данных. Например, когда координаты привязки;

информация о собственнике;

об эксплуатиру в территориальных органах Росгидромета заполняется база данных по ющей организации;

функциональное предназначение;

идентификаци уровням рек и метеорологическим условиям, а территориальные органы онный код ГТС в российском регистре (при наличии);

класс опасности;

МЧС России, за которым закреплена функция координатора системы, материал постройки;

технические характеристики;

параметры водо имели бы доступ к данной информации в режиме реального времени.

хранилища (если имеется);

ключ государственного органа, осуществля Для осуществления среднесрочного и долгосрочного прогнозирования ющего надзор за безопасностью;

информация об аварийных ситуациях наводнений целесообразно использовать следующие таблицы данных.

(имелись или нет);

показатель, характеризующий опасность ГТС.

Таблица случаев наводнений. Сущностями данной таблицы, как Таблица сил и средств для реагирования на ЧС. Сущностями этой та ясно из названия, являются имевшие место наводнения. Атрибуты – блицы являются аварийно-спасательные формирования для проведения ключевое поле таблицы, ключ субъекта РФ (для базы данных федераль АСДНР на определенной территории. Атрибуты – ключ аварийно-спаса ного уровня или уровня федерального округа);

ключ муниципального тельного формирования;

ключ муниципального района и код населенного района (и группы районов), где произошло наводнение;

ключ гидро пункта, где территориально размещается формирование;

его организа поста;

код населенного пункта;

ключ реки или водоема;

ключ причи ционно-штатная характеристика (штатное или нештатное);

специали ны наводнения;

дата начала и окончания наводнения;

уровень начала зация;

ведомственная или муниципальная принадлежность;

количество затопления (уровень опасного явления);

максимальный зафиксирован личного состава;

единиц техники;

информация о руководителе;

степень ный уровень воды. С таблицей через ключевое поле, идентифициру готовности;

дата проведения проверки готовности или аттестации.

ющее случай наводнения, связана таблица ущербов от наводнений, Указанные таблицы можно детализировать. Например, с таблицей в которой фиксируется численность пострадавшего населения;

пло 148 Разработка базы данных в задаче монторинга и прогнозирования наводнений Разработка базы данных в задаче монторинга и прогнозирования наводнений щадь затопленных сельскохозяйственных угодий;

лугов;

численность Сервер для управления реляционными базами данных обычно на сельскохозяйственных животных, попавших в зону наводнения;

ко- зывают SQL- сервером. SQL является стандартным языком для работы личество затопленных жилых домов;

объектов промышленности, ин- с реляционными базами данных. Среди самых распространенных в на фраструктуры;

данные об ущербе в материальном выражении. Также стоящее время SQL- серверов наибольшие возможности имеют про с таблицей по случаям наводнений целесообразно связать таблицу, в граммные продукты Oracle Database и Microsoft SQL Server [3].

которой фиксируется информация о проводимых мероприятиях по Наилучшая эффективность работы предлагаемой СУБД достигается ликвидации ЧС;

ответственных руководителях ими;

численности при- при возможности ее программного сопряжения и едином формате ис влекавшихся сил и средств и их эффективности. пользуемых баз данных в системах вышестоящего, нижестоящего ие Таблица физических параметров перед началом половодья. Сущно- рархического уровня, а также в системах одного уровня иерархии по стями данной таблицы являются физические параметры перед началом горизонтали. Платформы используемых СУБД должны быть едиными половодья для групп районов в различные годы. Предлагается использо- на всех уровнях вертикали системы управления: федеральном, межре вать следующие физические параметры, оказывающие наибольшее вли- гиональном, региональном, муниципальном и (возможно) объектовом, яние на процесс развития половодья: запас воды в снежном покрове, – в этом случае обеспечиваются оптимальные характеристики и про атмосферные осадки в период снеготаяния, осенне-зимнее увлажнение изводительность системы. В данном вопросе важно взаимодействие почвы и глубина ее промерзания, наличие ледяной корки на почве, ин- органов управления различного уровня и разных ведомств. В системе тенсивность снеготаяния, сочетание волн половодья крупных притоков антикризисного управления в Сибирском федеральном округе давно бассейна [2]. Кроме этих параметров могут применяться и другие, опро- назрела задача создания полнофункциональной системы, позволяю бованные на соответствующих моделях для конкретных гидропостов. щей консолидировать данные на сервере и представлять их в пользо Ведение данной таблицы позволит оперативно проводить оценку павод- вание многим потребителям, выполняющим различные задачи по ана ковой опасности перед началом снеготаяния и определять год-аналог, лизу информации.

например, с помощью аппарата логических решающих функций. Включение распределенной базы данных в единую геоинформа ционную систему анализа риска наводнений. Для эффективного ре Общая схема структуры рассматриваемой базы данных представлена на рисунке. шения проблемы защиты населения и территорий от ЧС необходимо оперативное создание и использование комплексного картографи Логическое проектирование. Архитектура предлагаемой СУБД. В це ческого обеспечения, основанного на современных информацион лях полноценного использования предлагаемой базы данных требуется ных технологиях и базах картографических данных. Картографиче применение распределенных серверных СУБД [3]. Необходимо, чтобы ская информация для оценки риска паводковых ЧС предоставляет база данных находилась на отдельной машине, обладающей большой колоссальные возможности для прогнозирования места, времени и производительностью, – сервере. С помощью системы администрирова масштабов предполагаемых негативных воздействий и способству ния, распределения прав среди пользователей СУБД (клиентов) осущест ет оперативному проведению аварийно-спасательных мероприятий.

вляется управление ведением базы данных. Для повышения оператив Важнейшая роль ГИС-технологий заключается в проведении различ ности введения информации целесообразно автоматизировать процесс ных исследований пространственного анализа. ГИС объединяют тра заполнения базы данных на основе формализованных документов.

диционные операции при работе с базами данных, такими как запрос Предлагается «трехзвенная» архитектура СУБД: сервер баз данных – и статистический анализ, с преимуществами визуализации и геогра сервер приложений – клиент. Такая архитектура позволит переложить фического анализа, которые предоставляют цифровые карты. Приме всю функциональность программы с машины клиента на отдельную нение ГИС в задаче оценки риска ЧС, обусловленных наводнениями, машину (сервер приложений), оставив клиенту только интерфейсную особенно актуально в связи с пространственной распределенностью часть, что разгрузит клиента и сервер баз данных от вычислений [1].

объектов мониторинга. Современные ГИС-технологии позволяют ав При большом количестве пользователей возможно использование не томатизировать проведение вычислительных процедур, оперативно сколько серверов приложений. Для распределения нагрузки возможно производить моделирование и расчет зон затопления, их площадей, кэширование на сервере приложений часто используемых таблиц для количества пострадавшего населения и т.д.

ускорения доступа к ним.

150 Разработка базы данных в задаче монторинга и прогнозирования наводнений Разработка базы данных в задаче монторинга и прогнозирования наводнений Изучение отечественного и мирового рынка программного обеспе чения в области ГИС показало, что целесообразнее всего использовать платформу фирмы ESRI.


Эта компания выпустила и успешно разви попавших в зону наводнения Площадь затопленных лугов Ключ привлекавшихся АСФ Количество личного состава Количество личного состава Численность пострадавшего Численность с/х животных, Объекты промышленности Таблица реагирования Объекты инфраструктуры Площадь затопленных с/х Организационно-штатная Степень готовности АСФ Дата последней проверки вает ArcGIS – единое семейство программных ГИС- продуктов, обеспе Количество затопленных Таблица аварийно Код населенного пункта Таблица ущербов Оценка эффективности Ключ муниципального формирований на наводнения от наводнений Материальный ущерб спасательных чивающих широкие возможности масштабирования приложений от Количество техники Количество техники Ключ наводнения Ключ наводнения Код мероприятия Принадлежность однопользовательских рабочих мест до развитой корпоративной систе характеристика Виды техники Руководитель Руководитель жилых домов мероприятия мы, работающей по архитектуре «клиент – сервер». ArcGIS предостав Ключ АСФ населения ляет мощные возможности построения распределенной системы и ее угодий района синхронизации с подсистемами региональных подразделений.

В качестве серверного решения может быть выбран ArcGIS Server Standart Workgroup, который поддерживает одновременную работу не Общая схема структуры специализированной базы данных Технические характеристики Географические координаты Дата окончания наводнения менее 15 клиентов. В работу будет включаться также сервер с СУБД Параметры водохранилища Ключ причины наводнения Идентификационный код в Характеристика опасности зафиксированный уровень российском регистре ГТС Ключ надзорного органа Дата начала наводнения Ключ реки или водоема Ключ реки или водоема Таблица случаев Oracle либо Microsoft SQL Server, на котором предлагается хранить Ключ муниципального Ключ муниципального Ключ группы районов Таблица ГТС Аварийные ситуации наводнений Материал постройки Ключ субъекта РФ Населенный пункт распределенную базу данных по источникам ЧС. В общую структуру Эксплуатирующая Ключ наводнения Ключ гидропоста Функциональное Класс опасности предназначение Максимальный серверов может быть включен и Web-сервер, обеспечивающий рабо Собственник организация Уровень ОЯ Ключ ГТС ту с картографическими данными «легким» клиентам, в качестве про района района граммного обеспечения использующими ArcExplorer либо любой стан дартный Web browser, например, Internet Explorer. Через Web-сервер может производиться обмен информацией с оперативными группами в зоне ЧС и оперативными штабами или организациями системы мо ниторинга и прогнозирования ЧС.

Разработка на основе предлагаемых баз данных баз знаний в обла Уровень начала подтопления Функциональное назначение Ключ муниципального района сти мониторинга и прогнозирования ЧС. Целесообразно уже на этапе Таблица гидропостов Географические координаты Номер телефона дежурного попадающих в зону Таблица объектов, Техническое состояние Ключ муниципального Расстояние до устья реки проектирования и создания распределенной базы данных позаботить Ключ группы районов Код населенного пункта Ключ реки или водоема Гидропост постоянный наводнения Материал постройки Ключ группы районов Ключ ближайшего ся о возможности ее преобразования в полнофункциональную базу Ключ гидропоста Ключ объекта знаний. База знаний – это особого рода база данных, разработанная (временный) гидропоста Уровень НЯ Уровень ОЯ сотрудника для управления знаниями, то есть сбора, хранения, поиска и выдачи района знаний [1, 4]. Наиболее важный параметр базы знаний – качество со держащихся знаний. Лучшие базы знаний включают самую современ ную информацию, имеют совершенные системы поиска, тщательно продуманную структуру и формат знаний.

База знаний – важный компонент интеллектуальной системы. Наи Глубина промерзания почвы Таблица гидрологических Интенсивность снеготаяния Осенне-зимнее увлажнение более известный класс таких систем – экспертные системы. Они пред Сочетание волн половодья Таблица физических метеорологических Наличие ледяной корки назначены для построения способа решения специализированных Ключ группы районов Ключ группы районов Запас воды в снежном Температура воздуха параметров Количество осадков Направление ветра Время наблюдения условий Таблица уровней Погодные явления крупных притоков Температура воды проблем, основываясь на записях баз знаний и на пользовательском Дата наблюдения Текущий уровень Ключ гидропоста Дата наблюдения Ледовые явления Осадки в период Скорость ветра Толщина льда описании ситуаций.

Вид осадков снеготаяния Расход реки покрове Предлагаемая специализированная база данных позволяет создать почвы Дата на ее основе базу знаний для использования в экспертных системах под держки принятия решений в условиях ЧС. Создание таких систем явля ется одним из перспективных направлений, с помощью которого можно значительно повысить эффективность функционирования системы мо ниторинга и прогнозирования ЧС, обусловленных наводнениями.

152 Разработка регламента выполнения противопожарных мероприятий Разработка базы данных в задаче монторинга и прогнозирования наводнений в зависимости от прогнозируемой пожарной опасности Разработка регламента выполнения Библиографический список противопожарных мероприятий в зависимости 1. Доррер Г.А., Ничепорчук В.В. Распределенные информационные системы экологического мониторинга. – Новосибирск: Издатель от прогнозируемой пожарной опасности ство СО РАН, 2011. – 232 с.

А.Н. Батуро, Н.В. Мартинович, А.А. Мельник 2. Нежиховский Р.А. Наводнения на реках и озерах. – Л.: Гидромете оиздат, 1988. – 184 с.

Центр НИОКР института пожарной безопасности 3. Дейтел Х.М., Дейтел П.Дж., Чофнес Д.Р. Операционные системы.

Сибирского филиала Санкт-Петербургского университета Часть 2. Распределенные системы, сети, безопасность. – М.: Бином ГПС МЧС России Пресс, 2009. – 704 с.

4. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. – СПб.: Питер, 2000. – 384 с.

В статье описано решение задачи разработки регламента выполне ния противопожарных мероприятий в зависимости от прогнозируемой Сведения об авторе пожарной опасности. Работа проводилась в рамках проекта по созда Бурцев Андрей Александрович, аспирант Сибирского федераль нию универсальной методики прогнозирования количества техноген ного университета, главный специалист отдела территориальной поли ных пожаров в различных регионах России. Приведены результаты тики Сибирского регионального центра МЧС России (660074, г. Крас обработки экспертных оценок по различным аспектам противопожар ноярск, ул. Ленинградская, 42), моб. тел.: 8-913-509-40-43, e-mail:

ных мероприятий BurtsevAndrey@mail.ru.

Предупреждение пожаров и надзорная деятельность должны про водиться в сезонном режиме – зимнем (октябрь-апрель) и летнем (май-сентябрь). Летний сезон в свою очередь делится на два периода:

весенне-летний (май-июнь) и летне-осенний (июль-сентябрь). Направ ленность, содержание и формы работы должны соответствовать сезо нам и периодам.

В зимний сезон основное внимание следует уделять предупреждению пожаров в связи с отопительным сезоном, необходимо также учитывать, что в это время наблюдается наибольшее число случаев гибели людей.

В весенний период летнего сезона работа выполняется в особом противопожарном режиме, особенно в сельской местности. Основное направление деятельности – предупреждение пожаров вне зданий из за палов, разведения костров и сжигания мусора. В связи с тем, что уровень этой области пожарной опасности определяется погодно-кли матическими условиями конкретной территории - интенсивность ме роприятий и сроки их реализации должны рассчитываться с учетом специальных критериев пожарной опасности по условиям погоды.

На летне-осенний период времени, в связи с его наименьшей на пряженностью, следует планировать анализ деятельности органов ГПС за прошедшие осенне-зимний и весенний периоды, какие-то другие плановые мероприятия, которые не требуют быстрого оперативного ре шения, отпуска государственных инспекторов и др.

154 Разработка регламента выполнения противопожарных мероприятий Разработка регламента выполнения противопожарных мероприятий в зависимости от прогнозируемой пожарной опасности в зависимости от прогнозируемой пожарной опасности Как показали выполненные исследования, значительное влияние Разработанные авторами модели оценки рисков пожаров с исполь на обстановку с пожарами оказывает погодно-климатический фактор. зованием эмпирических данных и методов математической статисти Поэтому одним из специальных критериев (показателей) для введения ки позволяют моделировать обстановку с пожарами на 3-5-дневный особого противопожарного режима должен быть специальный пока- период времени (время доступного среднесрочного метеопрогноза) и затель пожарной опасности в связи с погодными условиями. Однако, более (при наличии долгосрочного метеопрогноза) на уровне админи в настоящее время такого показателя в системе ГПС не существует. стративных районов и крупных населенных пунктов и прогнозировать По результатам выполненных исследований предлагается следующая следующие показатели, позволяющие принимать адекватные склады шкала пожарной опасности по условиям погоды (табл. 1). вающейся обстановке оперативные управленческие решения:


• вероятное количество пожаров по техногенным, социальным и Таблица 1. Шкала пожарной опасности прочим причинам;

по температуре окружающей среды • возможное число случаев травмирования и гибели людей при пожарах;

Среднесуточная температура окружающего воздуха • вероятное распределение числа пожаров, случаев травмирования Уровень пожарной и гибели людей в течение суток.

опасности зимний сезон летний сезон Анкетирование является наиболее эффективным и самым распро I - умеренный до -20 С до + 20оС о страненным видом опроса, позволяющим наилучшим образом соче тать информационное обеспечение экспертов с их самостоятельным II - высокий -20 … -30оС +20 … +30оС творчеством. Для этих целей была составлена анкета, состоящая из III - чрезвычайный более -30оС более +30оС двух блоков:

1. Перечень основных мероприятий которые необходимо выпол В весенне-летний период (май-июнь) при скорости ветра более 10 нить в условии обстановки повышенной опасности.

м/с и положительной температуре окружающего воздуха уровень по Задача эксперта заключалась в определении очередности того или жарной опасности повышается на одну ступень.

иного мероприятия и выставлении ему условного ранга (1-в первую Приведение во взаимосвязанную систему предложений и дополне- очередь, 2-во вторую очередь, 3-в последнюю очередь). При этом экс ний с учетом влияния природно-климатических факторов риска мо- перту предоставлялось право дополнить перечень мероприятием, не жет быть осуществлено посредством разработки порядка (регламента) отраженным в приведенном списке.

работы ГПС в зависимости от изменения погодных условий.

2. Целесообразность основных противопожарных работ. Блок раз Внедрение в практику предложенного порядка противопожарных бит на три раздела по условным показателям пожарной опасности. Для работ позволит повысить оперативность реагирования органов ГПС на каждого раздела представлен перечень основных мероприятий, кото изменение обстановки с пожарами и, следовательно, повысить эффек- рые возможно выполнить в условии обстановки пожарной опасности.

тивность надзорной деятельности и пожаротушения. Задача экспертов заключалась в оценке целесообразности каждого из предложенного мероприятия при конкретной пожарной опасности Порядок проведения противопожарных мероприятий направлен (1-целесообразно, 2- нецелесообразно). При этом эксперту предоставля главным образом на предупреждение пожаров по двум группам причин:

лось право дополнить перечень мероприятием, не отраженным в при • техногенным;

веденном списке.

• социальным.

Информация, представленная в анкетах, заносится в матрицу опро В первую очередь это касается предупреждения пожаров вне зда са размерностью n строк на m столбцов. Коэффициент конкордации ний из-за сжигания мусора, прошлогодней травы, сельхозпалов, не (согласованности) Кендалла предназначен для исследования согласо осторожного курения, детских шалостей, а также пожаров, связанных ванности мнений экспертов. Вычисление коэффициента конкордации с использованием бытовых электронагревательных приборов, печей производится по формуле:

и других теплогенерирующих установок. В общей сложности по этим причинам возникает до 90 % пожаров.

156 Разработка регламента выполнения противопожарных мероприятий Разработка регламента выполнения противопожарных мероприятий в зависимости от прогнозируемой пожарной опасности в зависимости от прогнозируемой пожарной опасности • положительно полуопределенные.

Для таких матриц все собственные значения неотрицательны, в (1) силу чего все собственные вектора действительные.

Собственный вектор p размером n, соответствующий максимально му собственному числу матрицы PPT, может быть интерпретирован в где Bi – поправки на объединение рангов в оценках экспертов, вы- качестве вектора групповой оценки (весовых коэффициентов объектов) числяемые по формуле: и представлен в таблицах 19 - 22.

Собственный вектор v размером m, соответствующий максималь (2) ному собственному числу матрицы PTP, может быть интерпретирован в качестве вектора компетентности экспертов (весовых коэффициентов где k – число групп объединенных рангов в данной экспертной компетентности).

оценке;

Медиана Кемени (медиана Кемени-Снелла), точнее, медианная ва xi- число рангов в i-ой группе, рианта Кемени, представляет собой выбор согласованного мнения группы экспертов.

элементы pij, i=1..n, j=1..m, где n - количество критериев, m - количе ство экспертов, матрицы опроса являющиеся численными значениями Запишем заданное множество ранжировок как {P1, P2, …Pm}.

(весами, приписанными экспертами данным критериям).

Пусть d (P, Pi) - расстояние между произвольной ранжировкой P Оценивается значимость вычисленного показателя на том основа- и ранжиров-кой Pi. Тогда некоторая ранжировка P, принадлежащая нии, что величина W распределена как x2 с числом степеней свободы, множеству заданных ранжировок и удовлетворяющая выражению (3) равном (n-1). называется медианой Кемени.

Результаты проведенных расчетов представлены в таблице 2. m M {P, P2,...Pm } = arg min d ( P, Pi ) (3) Таблица 2. Показатель согласованности мнений экспертов p i = Расстояние между ранжировками определяется по формуле (4) Наименование раздела Коэффициент конкордации Величина значения Р n n Часть 1 0.3561 1.76210 - d ( Pk, Pi ) = pijk pijl, (4) Часть 2.1 0.2533 1.84310-18 i =1 j = Часть 2.2 0.2108 2.30910-14 где p(k)ij, p(l)ij – элементы матриц отношений частичного порядка ран Часть 2.3 0.3373 1.25410-21 жировок k и l, соответственно.

Малая величина вычисленного значения асимптотической значи- По определению, медиана Кемени ищется только среди ранжиро мости означает хорошую согласованность представленных экспертами вок, заданных анализируемой матрицей опроса. Решением, таким об оценок, что говорит об относительно едином мнении экспертов. разом, будет ранжировка, представленная одним из экспертов.

На следующем этапе, на основании матрицы опроса, используя ме Анализ результатов исследования экспертных оценок тод группового оценивания определим для каждого блока:

Определим очередность основных мероприятий которые необходи • вектор групповой оценки;

мо выполнить в условии обстановки повышенной пожарной опасности, • вектор компетентности.

основываясь на мнениях экспертной оценки. На основании данных по Пусть P(n,m) - матрица опроса, квадратные матрицы PPT и PTP об- лученных при проведении исследований результатов оценок экспертов ладают следующими основными свойствами: раздела №1 анкеты, сгруппируем мероприятия по очередности их про • симметрические;

ведения в зависимости от средних рангов (табл. 3).

• действительные;

158 Разработка регламента выполнения противопожарных мероприятий Разработка регламента выполнения противопожарных мероприятий в зависимости от прогнозируемой пожарной опасности в зависимости от прогнозируемой пожарной опасности Таблица 3. Ранжировка мероприятий Подготовка для возможного использования имею в зависимости от средних рангов 19 щейся, приспособленной для целей пожаротуше- 19 3 0. ния, техники Медиана Средний Привлечение других оперативных служб к профи Кемени Вектор 20 20 3 0. ранг лактике пожаров № Мероприятие гр.

Проверка наличия, исправности и достаточности оценки 21 21 3 0. пожарной техники Проведение внеплановых инструктажей с ответ 1 1 1 0. При этом как видно из таблицы 3 распределение очередности, ос ственными лицами нованное на определении медианы Кемени, и использование метода 2 Вручение памяток о мерах пожарной безопасности 2 1 0. группового оценивания позволяет разбить мероприятия на 3 группы.

Информирование населения о прогнозе и опера 3 3 1 0. тивной обстановке с пожарами На основании данных полученных при проведении исследований Проведение дополнительного инструктажа с ис- результатов оценок экспертов раздела № 2 анкеты, сгруппируем меро 4 полнителями и ответственными при проведении 4 1 0.156167 приятия в зависимости от определенного уровня условной пожарной пожароопасных работ опасности (табл. 4).

Проведение патрулирования пожароопасных 5 5 1 0. районов Таблица 4. Мероприятия при умеренной пожарной опасности Разработка и издание средств наглядной агитации, 6 6 1 0. специальной литературы и рекламной продукции Медиана Средний Кемени Вектор Частичный запрет на проведение пожароопасных ранг 7 7 1 0.160576 № Мероприятие гр.

работ оценки Увеличение численности личного состава оператив 8 8 1 0. ных подразделений (вызов из отпусков, отгулов) 1 Вручение памяток о мерах пожарной безопасности 2 1 0. Усиление мониторинга за произошедшими Разработка и издание средств наглядной агитации, 9 9 1 0. 2 1 1 0. пожарами специальной литературы и рекламной продукции Создание дополнительного резерва личного состава Методическое обеспечение лиц проводящих 10 10 1 0. 3 3.5 1 0. находящегося в режиме повышенной готовности инструктажи на предприятиях Методическое обеспечение лиц проводящих Информирование населения о прогнозе и опера 11 11 2 0. 4 5 1 0. инструктажи на предприятиях тивной обстановке с пожарами Усиление контроля за запретом разведения Проведение внеплановых инструктажей с ответ 12 12 2 0. 5 7 1 0. костров, сжигания мусора, травы и т.д.

ственными лицами Запрет на проведение пожароопасных работ (за ис Запрет на проведение пожароопасных работ (за ис 13 13 2 0. 6 13.5 2 0. ключением неотложных работ при авариях и т.д.) ключением неотложных работ при авариях и т.д.) Привлечение общественных организаций к про Частичный запрет на проведение пожароопасных 14 14 2 0. 7 16.5 2 0. филактике пожаров работ Проверка наличия, исправности и достаточности Проведение дополнительного инструктажа 15 15 3 0. средств противопожарной защиты объектов 8 с исполнителями и ответственными при проведе- 6 2 0. Соблюдение дополнительных мер пожарной без- нии пожароопасных работ 16 16 3 0. опасности при проведении пожароопасных работ Соблюдение дополнительных мер пожарной без 9 8.5 2 0. Организация дежурства граждан и работников опасности при проведении пожароопасных работ 17 предприятий в помощь членам добровольной по- 17 3 0. Усиление контроля за запретом разведения 10 10.5 2 0. жарной дружины костров, сжигания мусора, травы и т.д.

18 Создание дополнительного резерва техники 18 3 0. 160 Разработка регламента выполнения противопожарных мероприятий Разработка регламента выполнения противопожарных мероприятий в зависимости от прогнозируемой пожарной опасности в зависимости от прогнозируемой пожарной опасности Подготовка для возможного использования Проведение дополнительного инструктажа с ис 11 имеющейся, приспособленной для целей 19.5 2 0.251055 5 полнителями и ответственными при проведении 5 1 0. пожаротушения, техники пожароопасных работ Проверка наличия, исправности и достаточности Увеличение численности личного состава оператив 12 13.5 2 0.236049 6 6 2 0. средств противопожарной защиты объектов ных подразделений (вызов из отпусков, отгулов) Проведение патрулирования пожароопасных Проверка наличия, исправности и достаточности 13 8.5 2 0.215979 7 3.5 1 0. районов средств противопожарной защиты объектов Организация дежурства граждан и работников При этом, учитывая данные анализа раздела 1 анкеты, указанные 14 предприятий в помощь членам добровольной по- 16.5 2 0. мероприятия, с учетом средних рангов, целесообразно выполнять в жарной дружины очередности, приведенной в табл. 6. При повышенной пожарной опас Привлечение общественных организаций к про 15 3.5 1 0. ности имеет смысл выполнение мероприятий, указанных в табл. 7.

филактике пожаров Привлечение других оперативных служб к профи 16 16.5 2 0. Таблица 6. Очередность мероприятий лактике пожаров при умеренной пожарной опасности Усиление мониторинга за произошедшими 17 10.5 2 0. пожарами Очередность 18 Создание дополнительного резерва техники 21 2 0.255467 № Мероприятие мероприятия Увеличение численности личного состава опе Проведение внеплановых инструктажей 19 ративных подразделений (вызов из отпусков, 19.5 2 0.251144 1 с ответственными лицами отгулов) 2 Вручение памяток о мерах пожарной безопасности Создание дополнительного резерва личного соста Информирование населения о прогнозе и оперативной 20 ва находящегося в режиме повышенной готов- 16.5 2 0. 3 обстановке с пожарами ности Проведение дополнительного инструктажа Проверка наличия, исправности и достаточности 21 12 2 0. 4 с исполнителями и ответственными при проведении пожарной техники пожароопасных работ На основании анализа данных определения медианы Кемени, при 5 Проведение патрулирования пожароопасных районов умеренной пожарной опасности, целесообразно применение мероприя- Увеличение численности личного состава оперативных 6 тий № 1, 2, 3, 4, 5, 15, а так же, основываясь на показателях значений подразделений (вызов из отпусков, отгулов) средних рангов и вектора групповой оценки, целесообразно применение Проверка наличия, исправности и достаточности средств 7 мероприятия №8 во вторую очередь (табл. 5). противопожарной защиты объектов Таблица 7. Мероприятия при повышенной пожарной опасности Таблица 5. Мероприятия при умеренной пожарной опасности Медиана Средний Медиана Средний Кемени Кемени Вектор Вектор ранг ранг № Мероприятие гр. № Мероприятие гр.

оценки оценки Проведение внеплановых инструктажей с ответ- 1 Вручение памяток о мерах пожарной безопасности 3 1 0. 1 2 1 0. ственными лицами Разработка и издание средств наглядной агита 2 Вручение памяток о мерах пожарной безопасности 1 1 0.155065 2 ции, специальной литературы и рекламной про- 1.5 1 0. Информирование населения о прогнозе и оператив- дукции 3 3.5 1 0. ной обстановке с пожарами Методическое обеспечение лиц проводящих 3 1.5 1 0. 4 Проведение патрулирования пожароопасных районов 7 1 0.206155 инструктажи на предприятиях 162 Разработка регламента выполнения противопожарных мероприятий Разработка регламента выполнения противопожарных мероприятий в зависимости от прогнозируемой пожарной опасности в зависимости от прогнозируемой пожарной опасности На основании анализа данных определения медианы Кемени, при Информирование населения о прогнозе и опера 4 5 1 0.184110 повышенной пожарной опасности, целесообразно применение меро тивной обстановке с пожарами приятий № 1, 2, 3, 4, 8, 10, 11, 13, 15, 16, 20, а так же, основываясь Проведение внеплановых инструктажей с ответ 5 5 2 0.179402 на показателях значений средних рангов и вектора групповой оценки, ственными лицами целесообразно применение мероприятий № 5, 7 во вторую очередь.

Запрет на проведение пожароопасных работ 6 (за исключением неотложных работ при авариях 14 2 0. Результаты работы и выводы и т.д.) С целью совершенствования процесса принятия оперативных Частичный запрет на проведение пожароопасных 7 11 2 0. управленческих решений по обеспечению пожарной безопасности для работ органов МЧС разработан проект регламента (порядка) выполнения Проведение дополнительного инструктажа с ис противопожарных мероприятий в зависимости от прогнозируемой по 8 полнителями и ответственными при проведении 7 1 0. жарной опасности. Этот порядок, в зависимости от уровня пожарной пожароопасных работ опасности по условиям погоды, уровня урбанизации, сезона и периода Соблюдение дополнительных мер пожарной без 9 15.5 2 0. года (по лесным пожарам дополнительно день недели), определяет ин опасности при проведении пожароопасных работ тенсивность и, в ряде случаев, время и место выполнения некоторых Усиление контроля за запретом разведения 10 8.5 1 0. видов противопожарных работ.

костров, сжигания мусора, травы и т.д.

Подготовка для возможного использования имею 11 щейся, приспособленной для целей пожаротуше- 11 1 0. ния, техники Проверка наличия, исправности и достаточности 12 15.5 2 0. средств противопожарной защиты объектов Проведение патрулирования пожароопасных 13 8.5 1 0. районов Организация дежурства граждан и работников 14 предприятий в помощь членам добровольной по- 18 2 0. жарной дружины Привлечение общественных организаций к про 15 5 1 0. филактике пожаров Привлечение других оперативных служб к профи 16 13 1 0. лактике пожаров Усиление мониторинга за произошедшими по 17 18 2 0. жарами 18 Создание дополнительного резерва техники 20 2 0. Увеличение численности личного состава опе 19 ративных подразделений (вызов из отпусков, 21 2 0. отгулов) Создание дополнительного резерва личного соста 20 ва находящегося в режиме повышенной готов- 11 1 0. ности Проверка наличия, исправности и достаточности 21 18 2 0. пожарной техники 164 Для заметок: Научное издание МОНИТОРИНГ, ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПАСНЫХ ПРИРОДНЫХ ЯВЛЕНИЙ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ Материалы научно-практического семинара 15 июня 2011 года СОСТАВИТЕЛИ:

МЕЛЬНИК Антон Анатольевич, кандидат технических наук, доцент;

ДОМРАЧЕВ Александр Анатольевич, кандидат медицинских наук, с.н.с., академик МАНЭБ;

КАЛЮЖИНА Жанна Сергеевна г. Железногорск, 2011 г.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.