Никто в мире со стопроцентной вероятностью не способен предсказывать погоду на ближайшее будущее, и 75-процентный уровень вероятности -- это хорошая норма.

Метеорология -- наука точная. Все, что в атмосфере происходит и будет происходить, она объясняет математическими формулами. В первые сутки формулы точны на 92 %, во вторые -- на 89 %. Строить прогнозы можно всего на шесть дней. За пределами семи суток эти уравнения уже «не работают», у человечества не хватает знаний, чтобы описать столь протяженную во времени трансформацию частиц воздуха.

Чтобы дать прогноз на четвертые -- седьмые сутки, необходима информация со всего мира. Поэтому обмен метеоинформацией существовал всегда, независимо от политической обстановки. Особенно остро метеорологическое сообщество прочувствовало это неразрывное единство после распада СССР.

Американцы были неприятно удивлены, когда, несмотря на лучшие в мире наблюдательную сеть и оборудование, качество прогноза погоды на пятый день у них существенно ухудшилось. Оказалось, что всю картину им испортили наши метеорологи, выполняя план зондирования атмосферы всего на 30--50 %. Особенно плохо дела обстояли в Сибири. Для прогнозирования погоды важно знать направление перемещения воздушных частиц на высотах 5--15 км. Но эти аэрологические наблюдения в толще атмосферы весьма дороги.

В России может работать около 120 аэрологических станций. Стоимость запуска одного зонда -- примерно 100 долларов. В сутки с одной станции надо запускать хотя бы два зонда. Суммы в итоге получаются огромные. Государство сейчас не может позволить себе «пускать на ветер», даже для пользы дела, такие деньги.

По словам руководителя Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Александра Бедрицкого, в России еще в 1987 году наблюдательная сеть была самой большой в мире -- 7 332 пункта наблюдений. К 2000 году сеть сократилась на 45 %. Многие станции ликвидировали только потому, что опустели поселки, в которых они базировались.

Поддерживать станцию в безлюдной местности гораздо накладнее. К тому же станции отключают от электричества за долги, а на отдаленные острова бог знает сколько времени не приходят корабли с продовольствием. И вместо наблюдений за погодой метеорологи подчас борются за простое выживание. Исходная информация у всех метеорологов одинаковая, поэтому качество прогноза зависит от того, как считать. Самой лучшей признана методика Европейского центра краткосрочных прогнозов, созданного на кооперативных началах членами ЕС. Далее следуют Америка, Великобритания, Франция. Россия занимает 7--8-е место. Любая метеорологическая служба для составления прогноза ежедневно использует не только данные наблюдений о состоянии атмосферы над своей территорией, но и над другими странами. Для этого необходимо, чтобы наблюдения проводились одновременно в единые сроки и были сопоставимы между собой. Кроме того, они должны быть правильно закодированы в стандартные форматы и быстро переданы в центры обработки данных для подготовки прогнозов.

Использование современных моделей требует очень мощной вычислительной техники и полной автоматизации процесса получения данных, их контроля, объективного анализа и расчета. Поэтому подготовка прогнозов сейчас немыслима без функционирования вычислительных центров, оборудованных современными ЭВМ. В распоряжении прогнозиста имеется также целый набор объективных расчетов методов прогноза элементов и явлений погоды, позволяющих провести расчеты либо самому, либо на ЭВМ. Эти методы, наряду с общими закономерностями развития атмосферных процессов, учитывают региональные и даже локальные особенности. На основе расчетных методов осуществляется в настоящее время прогнозирование большей части явлений погоды с заблаговременностью 24--36 часов. В последнее время создаются также комплексные системы слежения за текущей погодой с использованием спутниковой и радиолокационной информации, а также данных обычных метеорологических наблюдений. Использование таких систем позволяет постоянно уточнять предварительные расчеты и предупреждать о возникновении опасных локальных явлений. Долгосрочные прогнозы погоды выпускаются лишь в некоторых странах. Для этого используются, как правило, статистические методы или сочетание статистических и численных методов. Имеются также обнадеживающие результаты в использовании сопряженных гидродинамических моделей «океан--атмосфера».

В системе Росгидромета выпускаются все виды прогнозов. Основной цикл выпуска краткосрочных гидродинамических прогнозов составляет 12 часов. Выпуск гидродинамических среднесрочных прогнозов осуществляется 1 раз в сутки. Сверхкраткосрочные прогнозы выпускаются по мере необходимости для предупреждения организаций о явлениях погоды, представляющих опасность для населения или той или иной хозяйственной деятельности. Долгосрочные прогнозы, как правило, выпускаются один раз в месяц или сезон. Из долгосрочных прогнозов стока наиболее важными для практики и наиболее физически обоснованными являются прогнозы стока рек и притока в водохранилища в период формирования весеннего половодья. Методы долгосрочного прогнозирования представляют собой линейные или нелинейные физико-статистические зависимости объема весеннего стока от определяющих факторов, вытекающих из уравнения водного баланса за период половодья. Точность прогнозов в значительной степени зависит от точности определения запасов влаги в снежном покрове и характеристик водопоглотительной способности почв бассейна, определяющих потери стока.

Весьма сложной задачей является задача прогнозирования наступления периодов внезапной интенсификации тропических циклонов и зон охвата береговых территорий в Приморье. Эта задача усугубляется и сокращением числа квалифицированных специалистов, занимающихся этим вопросом, и практической ликвидацией флота научно-исследовательских судов на Дальнем Востоке, и резким сокращением числа наблюдательных станций гидрометеорологической сети, и чрезвычайно скудным финансированием научных исследований.

Таким образом, поскольку задача борьбы с ЧС такими как затопление очень сложная, то необходима серьезная и постоянная подготовкаю

Выводы

1. Паводковые ситуации и наводнения являются самыми массовыми и сложными ЧС. Они требуют совершенствования работы всех структур местных органов МЧС России.

2. Прогноз такого рода ЧС должен проводиться на базе долговременных постоянных исследований и совершенствования методик.

3. Решать задачи противостоянию подобным ЧС должны специалисты оснащенные современными средствами борьбы и управления.

II. Исследование информационных систем поддержки принятия решения и геоинформационных систем

2.1 Система поддержки принятия решений

Система поддержки принятия решений- система, включающая человеко-машинные объекты, которые позволяют лицам, принимающим решения, использовать данные, знания, объективного и субъективногохарактера для решениязадач.

Распределенными СППР - называют системы распределенные по пространству и функциям.

Особо распространен иерархический класс СППР, которые расположены в узлах вычислительных сетей (ЛВС, РВС, ГВС). При этом СППР в узлах не равноправны, т.к. в разных уровнях иерархии узла решаются разные задачи.

Распределенные СППР целесообразно использовать когда ЛПР пространственно распределены, или процесс связан с высокой степенью функциональной специализации.

Классификация СППР представлена на рис. 7

Традиционные СППР как видно из рис. 10 состоят из следующих компонентов:

База данных;

Система управления базами данных;

База знаний;

Система управления базами знаний;

Модуль расчетов;

Пользовательский интерфейс



База данных создается и поддерживается средствами автоматизированной информационной системой органа управления. Она используется в СППР в качестве внешнего источника данных и содержит информацию о состоянии дел как в самом органе управления, так и за его пределами. Внутренняя информация касается оперативных вопросов, повседневной жизнедеятельности, финансов, запасов МТС, кадров и т.д. Она достаточно точна и находится в обязательной отчетности.

Внешняя информация отражает состояние дел во внешней сфере и касается потенциально опасных объектов, соседних и взаимодействующих органов управления, вышестоящего органа управления. Источниками этой информации являются приказы распоряжения, сводки отчеты, донесения.

Система управления базами данных (СУБД)необходима для накопления данных и манипулирования ими. СУБД может быть собственной, т.е. входящей только в состав СППР, но может быть общей с АИС. Как правило применяется общая с АИС СУБД, так как используется общая для этих систем база данных.

Основные функции СУБД:

Создание и изменение структуры файлов;

Обновление и корректировка данных;

Обработка данных;

Обеспечение выдачи информации по запросам пользователей.

База знанийсодержит модели принятия решений, ориентированных на вполне конкретную область. Наиболее распространенными формами отражения знаний человека в базе являются:

Дерево целей, снабженное формулами расчета

Дерево вывода.

Система управления базами знаний (СУБЗ) представляет собой совокупность программных средств со следующими функциями:

Создание деревьев целей;

Создание деревьев вывода;

Их обновление и изменение;

Инициирование запросов к базе знаний и выдача ответов.

Система управления базой знаний должна обеспечивать:

Простоту создания и использования моделей баз знаний;

Оценку соответствия результатов применения баз знаний целям системы управления.

Для этого система управления базами знаний должна содержать:

Язык моделирования для структурирования проблемы, описания целей и определения данных, необходимых для формирования моделей;

Командный язык для управления моделями;

Язык для манипулирования моделью в процессе решения задачи.

Модуль расчетов и выводовпредназначен для построения матрицы решения и оценки сгенерированных вариантов с помощью заранее определенного критерия.

Пользовательский интерфейс является диалоговым компонентом системы и представляет собой программные и аппаратные средства, которые обеспечивают взаимодействие пользователя с системой.

Необходимо отметить, что СППР может лишь предложить вариант (варианты) решения, но не может его принять. Ответственность за принятие решения несет лицо, принимающее решение, поэтому оно должно взвесить все последствия принимаемых решений.

2.2 Геоинформационная система в работе органа управления

Существенная часть деятельности органов МЧС связана со сбором и систематизацией информации об источниках возможных опасностей, их воздействии на население и территорию. Это направление особенно важно в условиях смещения акцентов в деятельности МЧС от решения задач ликвидации последствий ЧС к решению задач предупреждения ЧС. Концепция анализа и управления рисками предусматривает получение и обработку большого количества пространственной информации и отображение на картах территорий зон различного (в первую очередь - повышенного) риска.

При этом важно выявить комплекс наиболее важных задач, решение которых позволит практически подойти к оценке рисков и их планомерному снижению. Примерный, но далеко не исчерпывающий, перечень решаемых задач может выглядеть следующим образом:

· определение местоположения и характеристик потенциальных опасностей;

· оперативный поиск и выдача подробной информации о потенциально опасных объектах (ПОО);

· оценка возможных сценариев развития ЧС по каждому ПОО;

· отслеживание динамики развития ЧС и прогнозирование дальнейшего развития событий (разлива АХОВ, взрывов, пожаров, наводнений и паводков, разливов нефти и нефтепродуктов);

· оперативный поиск и выдача информации по объектам народнохозяйственного значения, попадающим в опасные зоны;

· оперативный поиск сил и средств, привлекаемых в процессе ликвидации последствий аварий;

· оперативный поиск и выдача подробной разноаспектной информации о защитных сооружениях;

· космический мониторинг состояния территории;

· оценка возможных последствий при строительстве крупных гидротехнических сооружений;

· формирование и издание государственного доклада о защите населения и территории от ЧС природного и техногенного характера;

· разработка типовых рабочих карт обстановки.

Для решения этих задач применяются ГИС-технологии.

2.2.1 ГИС «Интеграция»

ГИС «Интеграция» позволяет решать различного рода статистические и расчетные задачи, выполнять оверлейные операции с использованием данных, полученных с электронной карты, представленной в виде векторной, растровой или матричной электронной карты, а также в виде совокупности перечисленных данных.

Для этой цели в ГИС «Интеграция» существует встроенная система выполнения расчетов с использованием электронной карты, которая активизируется при выборе пункта Расчеты по карте в меню Задачи

Система выполнения расчетовупpaвляется с помощью панели, которая размещена в правой части главного окна системы.

Панель управления

- Построение зоны вокруг объекта;

- Построение зоны вокруг выделенных объектов карты;

- Создание объектов пересечением выделенных и выбранного объектов карты;

- Вспомогательная панель Работа с выделенными объектами;

- Определение площади объекта;

- Справка о площади однотипных объектов;

- Определение площади многоугольника;

- Вспомогательная панель Длина и расстояние;

- Вспомогательная панель Работа с матрицей высот;

- Расчет координат;

- Отображение результатов.

Главная панель расчетов по карте включает в себя набор кнопок-пиктограмм, каждая из которых соответствует отдельному режиму или целой группе режимов выполнения расчетов.

При нажатии на кнопку, соответствующую отдельному режиму обработки, происходит активизация данного режима.

При нажатии на кнопку, соответствующую группе режимов, на экране появляется вспомогательная панель управления с набором кнопок-режимов.

Рассмотрим некоторые режимы.

Определение площади объекта

Данным режимом обpaбaтывaются только площaдные объекты.

После выбоpa объектa в окно pезультaтов выводится его площадь без учетa площaди подобъектов.

Статистическая справка по объектам одного типа

Данный режим предназначен для получения минимальной статистической справки по однотипным объектам электронной карты.

Данным режимом обрабатываются только площадные объекты электронной карты.

Выбор объектов другого типа блокируется программой.

Для указания типа объектов, по которым следует собрать статистическую справку необходимо выбрать объект данного типа на электронной карте. После завершения процесса сбора информации на экране появляется информационное окно с результатом обработки.

Определение площади многоугольника

Дaнныйpежим позволяет опpеделить площaдь многоугольникa, постpоенного опеpaтоpом.

Постpоение многоугольникa пpоизводится путем выбоpa опоpных точек нaжaтием левой клaвиши мыши. Между двумя последовaтельно выбpaнными точкaми стpоится пpямaя. Многоугольник всегдa остaется зaмкнутым. Используя режим редактора Сохранение условного объекта для построенной линии можно выбрать классификационный код (условный знак) и записать как объект карты.

После нaжaтия Левая кнопка мыши - Правая кнопка мыши постpоение многоугольникa считaется зaконченным, его окончaтельнaя длинa выводится в окно pезультaтов.

Для отмены нaчaтого пpоцессa или чтобы погасить построенный многоугольник следует нажать комбинацию клавиш Ctrl-Правая кнопка мыши.

Вспомогательная панель Длина и Расстояние

Определение длины (периметра) объекта

Дaнным pежимом обpaбaтывaются только линейные и площадные объекты.

После выбоpa объектa в окно pезультaтов выводится его длинa (периметр).

Длина произвольной линии

Дaнный pежим позволяет опpеделить длину ломaной линии, постpоенной опеpaтоpом.

Постpоение ломaной пpоизводится путем выбоpa опоpных точек при нaжaтии левой клaвиши мыши. Между двумя последовaтельно выбpaнными точкaми стpоится пpямaя. Нажатие клавиши Backspace приводит к удалению последней введенной точки.

В процессе выбора опорных точек возможно использовать фрагменты существующих объектов карты.

Для этого необходимо нажать правую кнопку мыши и выбрать из появившегося меню пункт: Скопировать участок, не ограниченный узлами. Затем выбрать объект карты и отметить тремя точками фрагмент, включаемый в ломаную линию.

После нaжaтия Левая кнопка мыши - Правая кнопка мыши постpоение ломaной считaется зaконченным, ее длинa выводится в окно pезультaтов. Используя режим редактора Сохранение условного объекта для построенной линии можно выбрать условный знак и записать как объект карты.

Если к карте добавлена матрица высот и линия проходит через нее полностью или частично, то длина построенной ломаной линии определяется с учетом рельефа.

Для отмены нaчaтого пpоцессa следует нажать комбинацию клавиш Ctrl - Правая кнопка мыши.

Длина участка объекта карты

Дaнным pежимом обpaбaтывaются только линейные и площaдные объекты.

После выбоpa объектa пpоизводим выбоp учaсткa по тpем точкaм, если это площадной объект и по двум точкам, если линейный.

После выбоpa тpетьей точки отpезкa измеpяемый отpезок подсвечивaется, в окно pезультaтов выводится его длинa.

Для отмены нaчaтого пpоцессa следует нажать комбинацию клавиш Ctrl - Правая кнопка мыши.

Расстояние до объекта

Данный режим позволяет определить расстояние от заданной точки до выбранного объекта.

После выбора объекта следует отметить любую точку на карте используя левую кнопку мыши.

После нaжaтия левой кнопки мыши расстояние выводится в окно pезультaтов. Для отмены нaчaтого пpоцессa следует нажать комбинацию клавиш CTRL- Правая кнопка мыши.

Расстояние между объектами

Данный режим определяет кратчайшее расстояние между двумя объектами карты и отображает результат в строке сообщений.

В начале работы выбирается основной объект. Затем перебором выбираются дополнительные объекты, до которых необходимо определить кратчайшее расстояние.

Расстояние определяется от существующей точки метрики основного объекта до псевдоточки (не существующей) дополнительного.

Для смены основного объекта необходимо отменить его выбор (комбинация клавиши Ctrl и правой кнопки мыши) и выбрать новый.

Трехмерное изображение местности

В данном окне диалога представлено трехмерное изображение заданного участка местности, определяемое открытыми матрицами высот.

Для отображения трехмерной модели другого участка местности необходимо нажать кнопку Трехмерная матрица в панели Работа с матрицей и выбрать участок местности в окне с картой, содержащей открытые матричные данные. Закрытие диалога при этом необязательно. Изображение динамически меняется при изменении параметров визуализации: высоты модели, угла поворота, угла наблюдения, шага сетки.

Определение длины объекта с учетом рельефа

Данным режимом обрабатываются только линейные и площадные объекты. Выбор объекта возможен, если к карте добавлена матрица высот, либо точки объекта характеризуются координатами на местности и высотой.

Длина объекта определяется с учетом рельефа.

Полученная длина объекта выводится в окно результатов.

Определение площади указанной области с учетом рельефа

Режим производит вычисление площади указанной области

Построение зоны затопления

Данный режим позволяет определить зоны затопления на карте, используя информацию из матрицы высот.

Название матрицы для построения зоны затопления выбирается из списка Матриц высот.

Результаты построения сохраняются в матричной или в пользовательской карте.

Для построения зоны затопления необходимо выбрать объект на карте и указать точки, для которых вводится уровень подъема воды, нажатием левой кнопки мыши.

Координаты указанных точек отображаются в диалоговом окне Построение зоны затопления.

Уровень подъема воды (числовые значения в метрах) должен ввести пользователь.

Построение производится в пределах заданного участка гидрографии. Пользователь выбирает на карте участок реки путем указания двух точек для линейных объектов и трех - для площадных. Если необходимо проанализировать всю реку, состоящую из нескольких объектов карты или несколько взаимосвязанных объектов, то необходимо предварительно создать объединенный объект.

В дальнейшем по матрице качеств можно будет выполнить трехмерную визуализацию, как самостоятельной модели (для оценки уровня затопления), так и совместно с матрицей высот (пространственная оценка) и выполнить динамическую оценку зон затопления, построив матрицы на различные временные срезы. Имея объект местности, показывающий зону затопления, можно провести статистическую оценку объектов, попадающих в зону затопления.

2.3 Разработка методики прогнозирования и мониторинга паводковых ситуаций

Основной величиной, характеризующей половодье в конкретном месте, является максимальный уровень воды в реке. При повышении уровня воды выше критического происходит затопление местности, жилья, объектов, инфраструктуры и пр., что попадает под критерий чрезвычайной ситуации. Чем больше уровень воды относительно критической отметки, тем больше масштаб ЧС, количество пострадавших, затраты на ликвидацию последствий и ущерб от ЧС. Поэтому для планирования мероприятий по защите от паводка важно точно оценить обстановку на основе прогнозов максимальных уровней воды на реках и сопоставления их с критическими отметками.

Как показали исследования, для планирования противопаводковых мероприятий необходима детализация прогнозов, выпускаемых службами Гидромета. На основе статистического анализа данных многолетних наблюдений и географических характеристик сети мониторинга выявлены зависимости максимальных уровней периода весеннего половодья для водомерных постов в пределах гидрологического района. Прогнозирование уровней воды на водомерных постах выше или ниже опорного по течению реки осуществляется по следующему алгоритму.

Подъем уровня воды на опорном посту в метрах по международной Балтийской системе - МБС

M0J= (H0i-Hmin)/100 + G0, (1)

где Go - константа; Нтin- минимальный меженный уровень на опорном посту за все годы наблюдений в сантиметрах; Н0j-- наблюдаемое значение максимального уровня воды периода весеннего ледохода; i --год наблюдений.

Максимальный подъем уровня воды на J-том посту

Мji= (Hji-Hmin)/100 + Gj, (2)

Где j- номер поста. Hmin- минимальный меженный уровень наj-том посту за всю историю наблюдений; Hji-наблюдаемое значение максимального уровня на/том посту в период весеннего ледохода.j=1,2...

Коэффициент уклона половодья для j-того года:

Kj = (Mji- M0j)/L, (3)

где L- расстояние между постами в километрах.

Как показано, значениеК, уменьшается при возрастании М0jи практически не зависит от MJiЭто объясняется тем, что в большой паводок относительный уклон реки (рельеф + уровень воды) уменьшается вдоль течения реки по сравнению с меженью.

Рис 2. Постановка задачи прогнозирования максимальных уровней воды по данным опорных гидропостов

На основе анализа максимальных уровней воды показана однотипность протекания весеннего половодья на реках в пределах одного гидрологического района и устойчивая взаимосвязь основных параметров половодья на некоторых постах, расположенных в разных гидрологических районах, что может быть использовано для оценки риска ЧС на территориях, не охваченных сетью мониторинга.

Построение модели сценариев основано на формализации эпизодов протекания ЧС и использовании специализированной базы данных «Паводковые паспорта населенных пунктов».

Решение задач снижения рисков и уменьшения ущербов от ЧС во многом зависит от правильности оценки текущей ситуации. Наиболее эффективное планирование противопаводковых мероприятий осуществляется на основе представления сценария паводковой ЧС. Сценарий, как средство описания ЧС, должен отражать процесс возникновения и развития, взаимосвязи междуобытиями ЧС в зависимости от временных и пространственных параметров. Он помогает правильно оценить значимость каждого события в процессе принятия решений и оценить опасность воздействия на систему жизнеобеспечения населенных пунктов.

Рис.3.Схема формирования сценария паводковых ЧС

Сценарий представляет собой цепочку ситуаций и событий, называемых эпизодами ЧС: W=((S0,P0), (S1,P1),... (Sn,Pn),)). Ситуация описывается как набор значений параметров, характеризующих состояние угрозы или наступления ЧС:Sk=<Hk, Zk, Ок>, к=1,..,п- индекс точки временного интервала, Нк- уровень воды, при котором наступает событие (точка гидрографа); Zk -площадь зоны затопления, соответствующая уровню Hk; Ок- количество затопленных объектов. События ЧС влияют на значения параметров и таким образом изменяют ситуацию ЧС. Основной характеристикой половодья является гидрограф, или кривая уровней воды на шкале времени. Прогнозирование формы и положения гидрографа в конкретном пункте дает представление о характере протекания половодья не только в отдельно взятом месте, но и в целом по гидрологическому району. Для построения системы поддержки принятия решений необходим не только справочный и картографический материал, но и банк рекомендаций для лиц, принимающих решения с обоснованием эффективности того или иного решения. Рекомендацииполучены путем исследования руководящих документов, докладов оперативных групп с мест ЧС, заключений экспертов.

Уровень воды	Затапливаемый обект	Последствия	Мероприятия	Приоритет
Н1	Водозабор	Подача воды прекращается	Организуется подвоз воды из других источников	2
Н2	Продуктовый склад	Создается дефицит продуктов	Организуется поставка продуктов	2
Н3	Автодорога	Транспортировка невозможна	Перемещение водным транспортом	3
Н4	Жилой массив	Угроза жизни для населения	Организуется эвакуация	1

Используя продукционные правила, по сути представляющие строки в таблице, генерируется план действий ЧС или рекомендации по выполнению мероприятий в складывающейся обстановке. По этой схеме построены планы действий руководящего состава и персонала опасных объектов в случае любой экстраординарной ситуации (технологическая авария, теракт и др.)

Здесь приведены алгоритмы организации превентивных мероприятий, действий в ЧС и ликвидации последствий ЧС, построенные с учетом классификации паводков и наводнений.

Цель построения интегрированной системы - повышение эффективности управления в период непосредственной угрозы паводковых ЧС за счет поддержки решений ЛПР.

Большое количество объектов, разнообразие методов приводят к необходимости разбить систему на насколько подсистем, либо построить общий шаблон объекта с многочисленными свойствами и методами. Для исследования системы применяется декомпозиция. Выделены основные функциональные процессы:

мониторинг (гидрологический и метеорологический, а также состояния объектов);

прогнозирование вероятности, масштабов ЧС, возможных последствий;

планирование мероприятий по защите от ЧС и смягчению их последствий;

выполнение мероприятий и контроль.

Соответственно представлен состав информационной системы и функциональные подсистемы:

- подсистема картографического анализа:

подсистема прогнозирования максимальных уровней воды по данным опорных пунктов;

подсистема генерации сценариев развития обстановки в масштабе населенного пункта и бассейна реки;

блок формирования рекомендаций по действиям сил и средств при ликвидации ЧС;

другие функциональные подсистемы (генерации фрагментов отчетов о ЧС, ведения архивов ЧС, чрезвычайных происшествий, данных мониторинга и т.п.).

Проанализированная информация формализована в виде базы знаний, информация адаптирована к конкретным районам (юг края), произведены предварительные прогнозные расчеты на 2002 год. Работа в режиме отладки выявила зависимость качества прогнозов от полноты и точности введенной информации.

На главной странице информационного сервера работающего в Главном управлении по делам МЧС республики Саха (Якутия), представлена карта паводковой обстановки с выделением потенциально опасных районов. Карта содержит интерактивные ссылки, следуя которым можно получить детальную информацию по району возможных ЧС, затапливаемым населенным пунктам в текстовом и графическом виде. Кроме того, на сервере представлена информация по проводимым и планируемым мероприятиям, данные по уровням воды, долгосрочные и среднесрочные прогнозы паводковой обстановки, информация по затороопасным участкам рек, архивы сводок прошлых лет и другие сведения.

Система функционирует в двух вариантах - серверном и мобильном, одинаковая по смыслу информация представляется в них различными способами. В первом случае используются цифровые карты под управлением Arclms, во втором - цифровые карты подготавливаются в ArcView и затем конвертируются в растровый формат. Поскольку графическая информация мобильной системы представлена на одном компьютере и не передается по каналам связи, отсутствуют жесткие ограничения к физическим размерам изображений, что позволяет использовать качественную графику.

Пространственный анализ выполняется с помощью стандартного пакета Spatial Analyst for Arc View. В системе используются специальные программные модули, написанные на Avenue. Система содержит большое число баз данных, часть из них связана с картографическими базами, остальные имеют самостоятельное значение или являются справочными. Основные базы данных находятся на SQL-сервере, что упрощает процедуры их администрирования, взаимодействия с Web-сервером и ГИС через ODBC. При установке на локальное рабочее место базы данных переводятся в формат MS Access, что также обеспечивает простоту работы с подсистемой.

На рисунке показан фрагмент оперативной карты, иллюстрирующей ЧС в одном из районов. На растровую топооснову наносятся цифровые слои зон затопления с полупрозрачной заливкой. Информация о последствиях подъема воды до определенного уровня и перечень необходимых спасательных мероприятий запрашивается из базы данных. Производится оценка степени риска и генерируется вариант решения ЛПР.



Рис.5 Фрагмент карты затопления центральной части г. Канска

Опыт эксплуатации системы в Главном управлении по делам ГО и ЧС Красноярского края в период подготовки к весеннему половодью и оперативного контроля за обстановкой в период наибольшего риска возникновения ЧС показал эффективность выбранного подхода к обработке и представлению информации, гибкость и мобильность системы. Представляется перспективным развитие предложенных методов для обработки информации и прогнозирования других видов ЧС, а также разработка новой стратегии управления в системе МЧС на основе систем поддержки принятия решений.

Пример построения зоны затопления. ГИС «Интеграция» выбор анализируемого участка гидрографии.



построение зоны затопления

расчет площади затопления

Выводы

1. Информационные технологии СППР и ГИС в настоящее время являются необходимым программным продуктом для решения противопаводковых задач в отдельных районах.

2. Применение информационных технологий позволяет специалисту МЧС России не только в прогнозировании ситуации, но и в решении задач по ликвидации последствий.

III. Внедрение информационных систем поддержки принятия решения

В процессе принятия управленческих решений лицу, принимающему решение (ЛПР), приходится учитывать большое количество показателей, критериев, факторов, влияющих на поставленную в задаче цель. Принятие решения, как правило, есть выбор из списка возможных альтернатив. Принять «правильное» решение значит выбрать такую альтернативу из числа возможных, в которой с учетом всех разнообразных критериев, факторов и требований будет оптимизирована общая ценность, то есть она в максимальной степени будет способствовать достижению поставленной цели. Кроме того, практически в любых управленческих задачах существуют разного рода неопределенности, связанные с противоречивостью критериев, неполнотой знаний о проблеме, невозможностью количественного измерения тех или иных факторов и показателей.

Для эффективного решения подобных задач целесообразно использовать ГИС-системы в совокупности с программными модулями, выполняющими многовариантные сценарные и целевые расчеты на основе оптимизационных, имитационных и целевых моделей с учетом субъективных экспертных предпочтений пользователя. Иначе говоря, системы поддержки принятия решений (СППР). При этом, этапы работы над задачей в совместной среде ГИС и СППР можно упрощенно представить в виде следующей схемы (рис. 12):



Рис. 12. Схема принятия решений с использованием ГИС и СППР.

1. Ввод и предварительная обработка данных в ГИС, увязка баз картографических и фактографических данных.

2. Структурирование, анализ и интерпретация данных в ГИС с использованием встроенных инструментов обработки данных и средств анализа.

3. Формализация задачи в блоке СППР с использованием обработанных ГИС данных и пользовательских экспертных оценок и предпочтений. Обработка данных средствами СППР (моделирование, оценка, ранжирование и т.д.)

4. Анализ и моделирование полученных СППР результатов, их интерпретация в ГИС путем пространственной привязки всей требуемой информации.

5. Принятие окончательного решения, выдача управляющих воздействий на основе ГИС и СППР- анализа.

На определенной территории работа предлагаемой системы выглядит следующим образом:

1.Уровень подъема воды на определенном участке регистрируется датчиком гидропоста;

2. Полученная информация преобразуется в электронный сигнал;

3. Затем либо по проводным линям связи, либо в виде радиосигнала передается на пункт управления и сбора информации;

4. На пункте управления полученный сигнал обрабатывается автоматически с помощью СППР и ГИС систем;

5. Полученная информация сравнивается с информацией, находящейся в базе знаний сервера пункта управления;

6. На основе этих данных составляется сценарий развития и модель ЧС.

7. СППР выводит всю информацию в наглядном виде, где можно увидеть предполагаемый ущерб от развития данной ЧС, и предлагает пути предотвращения дальнейшего развития ЧС.

3.1 Методические рекомендации по внедрению информационной поддержки принятия решения Управления МЧС по республике Саха (Якутия)

Для решения задач определённых выше необходимо выполнять следующие методические рекомендации:

Внести изменения в структуру Управления МЧС по республике Саха (Якутия)., т.е. включить в состав управления отдел мониторинга и прогнозирования.

Подбор и обучение технического персонала для проведения работ при внедрении информационных систем поддержки принятия решения;

Установка телекоммуникационных сетей по всем структурным подразделениям Управления МЧС республики Саха (Якутия);

Создание электронных карт республике Саха (Якутия);

Создание базы данных по республике Саха (Якутия);

Установка автоматизированных рабочих мест (АРМ) по всем структурным подразделениям;

Отладка телекоммуникационных сетей по всем структурным подразделениям;

Запуск телекоммуникационных сетей по всем структурным подразделениям;

Установка информационных систем поддержки принятия решения на АРМ руководителей и в подразделениях;

Обучение руководящего состава работе с информационными системами поддержки принятия решения на АРМ;

3.2 Алгоритм по внедрению информационных систем поддержки принятия решения в работу Управления МЧС по республике Саха (Якутия)

1. Внесение изменений в структуре Управления МЧС по республике Саха (Якутия). Подбор и обучение персонала для ведения соответствующих работ.

2. Создание электронных карт республики Саха (Якутия) для ГИС «Интеграция».

3. Создание базы данных республики Саха (Якутия) (необходимой для прогнозирования или принятия решения при угрозе или возникновении ЧС ПТХ)

4. Создание телекоммуникационных сетей Управления МЧС республики Саха (Якутия).

5. Установка информационных систем поддержки принятия решения на АРМ Управления МЧС республики Саха (Якутия).

6. Обучение работе на АРМ руководящего состава Управления МЧС республики Саха (Якутия).

Вывод

Методические рекомендации по внедрению информационной системы в Управление МЧС республики Саха (Якутия) обеспечат решение задач мониторинга и прогнозирования.

Необходимые изменения в структуре Управления МЧС республики Саха (Якутия), подбор и обучение персонала, создание электронной картографии и базы знаний республики Саха (Якутия) существенно дополнят эффективность работы Управления МЧС республики Саха (Якутия).

Заключение

Паводковые ситуации и наводнения являются самыми массовыми и сложными ЧС. Они требуют совершенствования работы всех структур местных органов МЧС России.

Прогноз такого рода ЧС должен проводиться на основе долговременных постоянных исследований в информационные системы хранения информации типа БД и БЗ и эти структуры должны постоянно совершенствоваться.

Информационные технологии СППР и ГИС в настоящее время являются необходимым программным продуктом для решения противопаводковых задач в разных районах.

Методические рекомендации по внедрению информационной системы в Управление МЧС республики Саха (Якутия) обеспечат решение задач мониторинга и прогнозирования.

Необходимые изменения в структуре Управления МЧС республики Саха (Якутия), подбор и обучение персонала, создание электронной картографии и базы знаний республики Саха (Якутия) существенно дополнят эффективность работы Управления МЧС республики Саха (Якутия).

Список использованной литературы

1. Берлянт А.М., Капралов Е.Г., Кравцова В.И. Цифровое тематическое картографирование в университетах России. - Вестн. Моск. ун-та, сер.5, география,1995,N 6,с.60-67.

2. Королев В.М. Картографирование затоплений по спутниковым снимкам с использованием цифровых средств обработки информации. - Метеорология игидрология, 1991, N 8, с.94-97.

3. Усачев В.Ф. Оценка затоплений Волго-Ахтубинской поймы по аэрокосмическим съемкам. - Метеорология и гидрология, 1991, N 9, с.58-66.

4. Усачев В.Ф., Прокачева В.Г., Бородулин В.В. Оценка динамики озерныхльдов, снежного покрова и речных разливов дистанционными средствами. - Л.:Гидрометеоиздат,1985 - 104 с.

5. Характеристики затопления поймы Оби (на участке от с. Молчаново до устья)./ Усачев В.Ф., Прокачева В.Г., Бурда Н.Ю./ - Гос. гидрол. Институт - СПб.,1996-101 с. /ДЕП в ВИНИТИ.21.06.96,N2060-В 96.

6. Методические и программные средства поддержки принятия решений в паводкоопасных ситуациях. Автореферат. НичепорчукВ. В. 2002 г.

7. Оперативное управление мероприятиями РСЧС, 2002, М.

8. Шебалин Н.В., Родкин М.В, Проблема измерения катастроф, Известия РАН, Серия географическая, 1993, №5.

9. Арефьева Е.В., Мухин В.И. Оценка территориальной безопасности при подтоплении. Монография,-М.: Академия ГПС МЧС России. 2008.

10.Журавлев М.А., Видякин В.В. роль и место ГИС в интегрированных системах регионального геомеханического мониторинга. www.nimf.bsu.unibel.by

11. Бельчиков В.А Прогноз гидрографа дождевых паводков на р. Ингоде. Тр. ГМЦ СССР 1977, вып. 183.

12.Горбунов Ю.В. Модель речной сети и ее применение для расчета паводков. Метеорология и гидрология. 1985. №10.

13.Лисер И. Я. Весенние заторы льда на реках Сибири. Л. : ГИМИЗ, 1967.

14. Прогнозы заторов льда на крупных реках Сибири и Дальнего Востока. ГГИ, 1978, вып 248

15. Попов Е. Г. Вопросы теории и практики прогнозов речного стока. Л.: ГИМИЗ 1963, 242 с.

Размещено на Allbest.ru

...