Введение к работе
Актуальность работы.
Системы автоматизированного проектирования (САПР) на текущий момент используются практически во всех сферах деятельности человека - в машиностроении, энергетике, электронике, архитектурно-строительной отрасли, строительстве дорог, медицине и даже правовой деятельности В одних областях САПР уже имеют широкое распространение и успешно применяются, а в других их использование только начинается
Одной из таких областей, где САПР еще практически не используются, является прогнозирование землетрясений А ведь каждый год на земном шаре происходят несколько сотен тысяч землетрясений, и около ста из них - разрушительные, несущие гибель людям и целым городам.
Причина малого использования САПР в такой важной области заключается в том, что различные возможности и границы применения вычислительной техники для автоматизации проектирования определяются уровнем формализации научно-технических знаний в конкретной отрасли Чем глубже разработана теория того или иного класса технических систем, тем большие возможности объективно существуют для автоматизации процесса их проектирования А до недавнего -времени не сущеегвовало теоретических методов, позволяющих сделать краткосрочный прогноз землетрясения, который бы с высокой долей вероятности реализовывался, а, следовательно, не существовало и основы создания САПР
На данный момент достаточно высокая вероятность реализации достигнута только для долгосрочных и среднесрочных прогнозов Краткосрочные же прогнозы пока имеют небольшую вероятность реализации
В последние 10-15 лет интенсивно изучаются ультранизкочастотные (УНЧ) электромагнитные возмущения, связанные с процессами подготовки сильных землетрясений Исследования особенностей поведения градиентов и фазовых скоростей УНЧ вариаций в сейсмоактивных зонах показали, что задолго до первого форшока, при помощи магнитных градиентометров можно на большом расстоянии (до нескольких сотен километров) определять локальные области аномальной проводимости в земной коре,
которые приурочены к очагу предстоящего сильного землетрясения Поэтому' фазово-градиентные методы исследования УНЧ электромагнитных предвестников могут быть положены в основу алгоритмического и программного обеспечения (ПО) для краткосрочного прогноза разрушительных землетрясений
Таким образом, задача проектирования и реализации автоматизированной системы обнаружения краткосрочных предвестников сильных землетрясений является актуальной
Цель и задачи диссертационной работы.
Целью данной работы является проектирование и разработка ПО автоматизированных систем сбора и обработки геофизической информации для выявления электромагнитных краткосрочных предвестников сильных (магнитуда М > 5) землетрясений
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи
Анализ состояния современных систем краткосрочного прогнозирования сильных землетрясений, с целью выявления преимуществ и недостатков существующих принципов и методов прогнозирования
Разработка математического и алгоритмического обеспечения автоматизированной системы краткосрочного прогнозирования сильных землетрясений
Разработка и анализ алгоритма определения вектора градиентов и фазовых скоростей распространения ультранизкочастотных электромагнитных возмущений вдоль земной поверхности.
Проектирование, разработка и тестирование ПО автоматизированной системы краткосрочного прогнозирования сильных землетрясений
Методы исследования.
В ходе работы над диссертацией использовались методы теории автоматизированного проектирования, математический аппарат теории обработки сигналов, математической статистики, вычислительной геометрии, вычислительной математики, математического программирования, теории алгоритмов и дискретной математики Научные положения, выносимые на защиту: методы проектирования ПО автоматизированной системы краткосрочного прогноза сильных землетрясений,
автоматизированные методы сбора и обработки геофизической информации для выявления электромагнитных краткосрочных предвестников сильных землетрясений,
алгоритм определения вектора градиентов и фазовых скоростей распространения УНЧ электромагнитных возмущений вдоль земной поверхности;
методы определения района прогнозируемого землетрясения по результатам работы ПО
Научная новизна работы.
Разработана методика проектирования автоматизированной системы сбора и обработки геофизической информации для выявления электромагнитных краткосрочных предвестников сильных землетрясений в реальном масштабе времени
Разработан алгоритм, позволяющий по данным о геомагнитных вариациях, полученным в трех точках на земной поверхности определить вектора градиентов и фазовых скоростей распространения УНЧ электромагнитных возмущений вдоль земной поверхности
Практическая ценность.
Разработано ПО автоматизированной системы сбора и обработки геофизической информации для выявления электромагнитных краткосрочных предвестников сильных землетрясений
Предложены методы определения' района прогнозируемого землетрясения по результатам работы разработанного ПО
Внедрение результатов работы.
Разработанное в диссертационной работе ПО используется в составе автоматизированной системы сбора и обработки геофизической информации для выявления электромагнитных краткосрочных предвестников сильных землетрясений в СПбФ ИЗМИРАН, что подтверждено соответствующим актом
Апробация работы.
Обсуждения и доклады производились на
международной научно-технической конференции
«Интеллектуальные системы (IEEE AIS'05)» и
«Интеллектуальные САПР (CAD-2005)»,2005 г
III межвузовской конференции молодых ученых, 2006 г
международной научно-технической конференции
«Интеллектуальные системы (IEEE AIS'06)» и
«Интеллектуальные САПР (CAD-2006)», 2006г. IV межвузовской конференции молодых ученых, 2007 г
По теме диссертации был выигран грант в конкурсе для студентов и аспирантов вузов и академических институтов Санкт-Петербурга в 2007 году Публикации.
Основные положения диссертации изложены в 6 печатных работах, в том числе входящие в список рекомендованных ВАК для защиты кандидатских диссертаций
Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа изложена на 108 страницах машинописного текста, иллюстрируется 17-ю рисунками, 2-мя таблицами, и состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержащего 82 наименования
