Магистерский диплом на тему Разработка программно-технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами в интересах интеллектуальной поддержки управленческих решений в рамках АИУС РСЧС

Содержание:

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 0
Аннотация 1
ВВЕДЕНИЕ 3
1 АНАЛИЗ  ОСОБЕННОСТЕЙ  ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УЩЕРБА ПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ ЛЕСОПОЖАРНЫХ СИТУАЦИЯХ, ВЫЗВАННЫХ КРУПНЫМИ ПЯТНИСТЫМИ ЛЕСНЫМИ ПОЖАРАМИ 7
1.1 Основные особенности возникновения и развития лесных пожаров различных видов 7
1.2 Особенности прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами 13
1.3. Анализ современной методической базы по прогнозированию ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами 16
1.4. Постановка задачи исследований 22
2 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УЩЕРБА ПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ ЛЕСОПОЖАРНЫХ СИТУАЦИЯХ, ВЫЗВАННЫХ КРУПНЫМИ ПЯТНИСТЫМИ ЛЕСНЫМИ ПОЖАРАМИ 24
2.1 Методический подход к прогнозированию последствий чрезвычайных лесопожарных ситуаций, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами 24
2.2 Выбор показателей и исходных данных для прогнозирования ущерба чрезвычайных лесопожарных ситуаций 40
2.3 Обоснование выбора математической модели прогнозирования ущерба чрезвычайных лесопожарных ситуаций, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами 45
2.4 Создание системы взаимосвязанных алгоритмов для  прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами 53
2.5 Описание разработанного программно -технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами 55
3 ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПРОГРАММНО — ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УЩЕРБА ПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ ЛЕСОПОЖАРНЫХ СИТУАЦИЯХ, ВЫЗВАННЫХ КРУПНЫМИ ПЯТНИСТЫМИ ЛЕСНЫМИ ПОЖАРАМИ В ИНТЕРЕСАХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В РАМКАХ АИУС РСЧС 56
3.1 Особенности программно — технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях 56
3.2 Практические рекомендации по применению  программно -технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами в интересах интеллектуальной поддержки управленческих решений в рамках АИУС РСЧС 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 65

Введение:

Крупные пятнистые лесные пожары, являясь наиболее быстро распространяющимися пожарами, наносят существенный ущерб населению, экономике страны, окружающей природной среде. Они являются наиболее опасными в силу большой скорости своего распространения для населенных пунктов, объектов экономики, военных объектов, расположенных на лесной площади. Пятнистые лесные пожары, как правило, являются источниками ЧЛС. Борьба с такими ЛП и ЧЛС требует оперативного принятия управленческих решений, а для этого необходимо прогнозирование динамики самих пятнистых ЛП и ущерба от них. Прогнозирование ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами требует создания программно-технического комплекса для обеспечения оперативности принятия управленческих решений в рамках АИУС РСЧС для борьбы с такими пожарами. Поэтому тема моих магистерских исследований является весьма актуальной.
Объектом исследования являются крупные пятнистые лесные пожары.
Предметом исследования является разработка программно-технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами.
Целью исследований в работе является повышение оперативности принятия управленческих решений при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами в интересах интеллектуальной поддержки в рамках АИУС РСЧС.
Новой задачей исследований в работе является разработка программно-технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами с использованием современных методов исследования.
Для решения задачи исследования потребовалось решение следующих частных задач:
— анализ особенностей прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— анализ современной методической базы по прогнозированию ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— создание методического подхода к прогнозированию последствий чрезвычайных лесопожарных ситуаций, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— обоснование выбора показателей и исходных данных для прогнозирования ущерба ЧЛС;
— обоснование выбора модели для построения прогноза ущерба от ЧЛС, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;;
— разработка системы взаимосвязанных алгоритмов для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— создание программно — технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— разработка практических рекомендаций по применению созданного программно — технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами в интересах интеллектуальной поддержки управленческих решений в рамках АИУС РСЧС.
При выполнении работы использовались следующие современные методы исследования (основные): логического анализа; математического моделирования; математической статистики; исследования операций и др.
Научно- теоретическая значимость работы заключается в:
— выполнении анализа особенностей прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— выполнении анализа современной методической базы по прогнозированию ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— создании методического подхода к прогнозированию последствий чрезвычайных лесопожарных ситуаций, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— обосновании выбора показателей и исходных данных для прогнозирования ущерба чрезвычайных лесопожарных ситуаций;
— обосновании выбора математической модели для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;;
— разработке системы взаимосвязанных алгоритмов прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— создании программно — технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами.
Практическая значимость работы заключается в разработке практических рекомендаций по применению созданного программно — технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами в интересах интеллектуальной поддержки управленческих решений в рамках АИУС РСЧС.
Магистерская диссертация состоит из трех разделов, заключения и списка использованных источников.
В первом разделе выполнен анализ: основных особенностей возникновения и развития лесных пожаров различных видов и особенностей прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами, а также современной методической базы по прогнозированию ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами. Поставлена задачи исследований.
Во втором разделе создан методический подход к прогнозированию последствий чрезвычайных лесопожарных ситуаций, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами; обоснован выбор показателей и исходных данных для прогнозирования ущерба чрезвычайных лесопожарных ситуаций; обоснован выбор математической модели для прогнозирования ущерба чрезвычайных лесопожарных ситуаций, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами; разработана система взаимосвязанных алгоритмов прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами; создан программно — технический комплекс для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами.
В третьем разделе приведены особенности применения программно — технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, а также разработаны практические рекомендации по применению созданного программно — технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами в интересах интеллектуальной поддержки управленческих решений в рамках АИУС РСЧС.

Заключение:

При проведении магистерских исследований в данной работе достигнута цель исследований, заключающаяся в повышении оперативности принятия управленческих решений при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами в интересах интеллектуальной поддержки в рамках АИУС РСЧС.
Решена новая задача исследований, которая заключалась в разработке программно-технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами с использованием современных методов исследования.
В рамках данной работы решены частные задачи исследования:
— выполнен анализ особенностей прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— выполнен анализ современной методической базы по прогнозированию ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— создан методический подход к прогнозированию последствий чрезвычайных лесопожарных ситуаций, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— обоснован выбор показателей и исходных данных для прогнозирования ущерба чрезвычайных лесопожарных ситуаций;
— обоснован выбор математической модели для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуаций, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— разработана система взаимосвязанных алгоритмов для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— создан программно — технический комплекс для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами;
— разработаны практические рекомендации по применению созданного программно — технического комплекса для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных крупными пятнистыми лесными пожарами в интересах интеллектуальной поддержки управленческих решений в рамках АИУС РСЧС.
При проведении дальнейших исследований в интересах интеллектуальной поддержки управленческих решений в рамках АИУС РСЧС целесообразна разработка программно -технических комплексов для прогнозирования ущерба при чрезвычайных лесопожарных ситуациях, вызванных другими крупными лесными пожарами.

Фрагмент текста работы:

1 АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УЩЕРБА ПРИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ ЛЕСОПОЖАРНЫХ СИТУАЦИЯХ, ВЫЗВАННЫХ КРУПНЫМИ ПЯТНИСТЫМИ ЛЕСНЫМИ ПОЖАРАМИ

1.1 Основные особенности возникновения и развития лесных пожаров различных видов

Ландшафтные пожары классифицируются по типу ландшафта, по которому распространяется огонь. Наиболее распространенными видами ландшафтных пожаров в России являются лесные, торфяные (лесоторфяные) и степные пожары.
Лесные пожары
Все лесные пожары представляют собой чрезвычайную опасность, потому что, когда начинают бороться с ними, они, как правило, уже успевают охватить большие лесные площади, а сил и средств для борьбы с ними не хватает. Особенно большую опасность представляют крупные пятнистые пожары, которые происходят в засушливую погоду. При пятнистых пожарах конвекционными потоками поднимаются вверх и переносятся на большие расстояния (порядка 1000 метров, а, иногда и более) горящие частицы различных размеров, часть их успевает сгореть до опускания на землю, но более крупные продолжают гореть и после падения.
При этом многочисленные новые очаги возгорания, возникающие на разных расстояниях от фронта основного пожара, становятся новыми самостоятельными очагами горения, образуя пятна.
Ряд лесных пожаров относят к группе крупных ЛП. Общая площадь таких пожаров составляет более 25 гектаров в лесах с наземной охраной лесов от пожаров и более 200 гектаров в лесах с авиационной охраной. При крупных ЛП существует прямая угроза уничтожения в результате пожаров населенных пунктов и объектов экономики (далее — НП и ОЭ), расположенных в лесах, а также сильного дымового и газового загрязнения крупных населенных пунктов, удаленных от лесов. Следует отметить, что крупные лесные пожары распространяются на значительные лесные территории и что в лесхозах обычно недостаточно сил и оборудования для их тушения. Для этого требуется участие лесной авиации, а зачастую и полномочий и инструментов МЧС России. Такие пожары в большинстве случаев происходят в засушливые периоды, в ветреную погоду и обычно бывают смешанными, т.е. в некоторых районах они распространены вверх и частично имеют характер корнеплодов. Ряд особенностей характерен для крупных пожаров в горных лесах. Обычно они происходят с конца июня и продолжаются до осадков. Весной и осенью они развиваются в травянистых типах сосново-березово-лиственничного леса, а летом при длительной засухе — во всех других типах леса. В плоских территориях интенсивность горения высокая, а на склонах и в верхней части склонов пожары сильнее.
Основной причиной лесных пожаров являются неосторожные или незаконные действия населения. Так в России более 75% пожаров произошло в лесу по вине человеческого фактора.
Наиболее часто очаги ЛП возникают в районах, прилегающих к населенным пунктам и транспортным путям, в первую очередь в районах с наиболее пожароопасными лесными территориями (хвойные леса, сосновые леса, торфяники и т. д.). При этом наиболее опасными лесными площадями с точки зрения пожарной безопасности являются зоны в радиусе 5 — 10 км от границ городов и поселков.
В зависимости от значения показателя в лесах встречаются следующие классы пожарной опасности:
I класс (K до 300) — пожарная опасность отсутствует;
II класс (К от 301 до 1000) — низкая пожарная опасность;
Класс III (К от 1001 до 4000) — средняя пожарная опасность;
IV класс (К от 4001 до 10000 — 12000) — высокая пожарная опасность;
V класс (К более 10000 — 12000) — чрезвычайная пожарная опасность [5].
Лесные пожары делятся на три основные группы: верховые, низовые и подземные. Если пожары распространяются на несколько элементов леса (почвенный покров, подлесок, кроны и т. д.), они являются сложными.
Верховой пожар характеризуется горением крон — полога древостоя.