Введение к работе
Актуальность темы. Явление цунами заключается в возникновении в океанах и морях длиннопериодных волн вследствие подводных землетрясений, извержений подводных или островных вулканов и оползней больших масс земных пород.
Цунами оказывают разрушительное воздействие на население и хозяйственную инфраструктуру в наиболее развитых и плотно заселенных частях суши, какими во многих странах являются участки морского побережья. Кроме того, развитие индустрии туризма приводит к тому, что прибрежные территории во многих странах превращаются в сплмшгую курортную зону, которую посещают десятки миллионов людей в год.
Цунами являются редкими событиями, но наносимый ими ущерб может быть очень большим, он усиливается полной внезапностью, быстротечностью, разрушениями и гибелью людей. Предотвращение или смягчение последствий цунами осложняется близостью очагов многих цунами к побережью, поэтому время прихода первой волны к берегу составляет не более 20-30 мин.
Для планирования и организации выполнения мер по обеспечению безопасности населения, хозяйственной деятельности и уменьшения возможного ущерба от цунами создаются специализированные службы предупреждения об угрозе цунами (СПЦ). Однако надежный анализ складывающейся ситуации осуществляется в условиях недостатка времени на основе математігческого моделирования, требующего вычислений значительного объема, и невозможен без применения современных компьютерных технологий.
С этой целью для СПЦ разрабатываются компьютерные системы, реализующие следующие задачи:
осуществить анализ быстро меняющейся ситуации на основе прогноза и фактических данных;
оценить степень угрозы возникновения цунами и масштаб вероятного воздействия цунами на защищаемую территорию;
принять решение об объявлении тревоги цунами,
принять решения по организации мер, обеспечивающих безопасность населения и уменьшение возможного ущерба от цунами, а также оценить их эффективность;
принять решения в процессе ликвидации последствий воздействия цунами и осуществить контроль их реализации.
Решение перечисленных задач осуществляется, как правило, в условиях острого недостатка времени, неопределенности и недостаточности информации о складывающейся ситуации генерации и распространения волн цунами.
Таким образом, разработка компьютерных систем поддержки принятия решений при ликвидации последствий воздействия цунами на береговую зону является актуальной задачей, решение которой позволит резко повысить надежность и эффективность функционирования Российской системы предупреждения о цунами.
Цель работы. Повышение качества функционирования службы предупреждения о цунами на основе разработки и внедрения компьютерной технологии поддержки принятия решений при ликвидации последствий воздействия цунами на береговую зону.
Основные задачи диссертационной работы:
-
Исследование и разработка методов, алгоритмов и программных средств системы поддержки принятия решений в чрезвычайных ситуациях, связанных с возникновением цунами.
-
Создание на их основе компьютерной системы генерации и согласования решений, связанных с реализацией действий по обеспечению безопасности населения в прибрежных районах и уменьшению возможного ущерба от цунами.
-
Исследование на практике эффективности созданной компьютерной системы, а также эффективности заложенных в ней методов, алгоритмов и программ поддержки принятия решений.
Научная новизна работы заключается:
-
В исследовании и разработке теоретических и методических основ для построения компьютерных систем поддержки принятия согласованных решений в чрезвычайных ситуациях, связанных с воздействием воли цунами, позволяющих осуществлять функционально-структурное проектирование и тестирование процессов поддержки принятия согласованных решений;
-
В генерации возможных решений по порядку объявления тревоги цунами и её отмены на основе компьютерного моделирования и оперативно поступающей информации;
-
В оценке последствий воздействия волн цунами на население и инфраструктуру защищаемых пунктов;
-
В исследовании и разработке алгоритмов и программ, реализующих процесс поддержки принятия согласованных решений по обеспечению безопасности населения и хозяйственной деятельности в прибрежных районах и уменьшения возможного ущерба от цунами;
Достоверность научных положений, выводов и практических результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждена:
-
результатами практической проверки методов, алгоритмов и программного обеспечения на примере реальных событий цунами,
-
сопоставлением с результатами, полученными с помощью существующих аналитических решений и специально разработанных тестов на основе существующих методик,
-
корректным обоснованием и анализом, а также результатами использования разработанных в диссертации алгоритмических и программных методов и средств.
Теоретическая и научная значимость работы.
-
Исследованы и разработаны алгоритм и программное обеспечение для построения прогноза распространения волны цунами и генерации на его основе возможных действий по объявлению тревоги цунами.
-
Исследована и разработана интерактивная система обнаружения аномальных изменений уровня моря по данным автоматизированных постов.
-
Разработана экспертная процедура компьютерного прогнозирования последствий повреждения систем жизнеобеспечения при воздействия волн цунами на береговую зону.
Внедрение и реализация результатов работы.
На основе полученных результатов работы создана и внедрена автоматизированная информационно-управляющая система в Центрах цунами ГУ «Камчатское УГМС», ГУ «Сахалинское УГМС», ГУ «Приморское УГМС».
Защищаемые положения:
-
Разработка алгоритмов и систем программ генерации решений по объявлению тревоги цунами на основе данных о землетрясении и прогноза распространения волн цунами.
-
Разработка адаптивного алгоритма и программного обеспечения для непрерывного анализа поступающих данных об уровне моря с целью автоматического обнаружения волны цунами и оценки её характеристик.
-
Разработка алгоритмов и программ прогнозирования повреждений систем жизнеобеспечения при воздействии волн цунами на береговую зону на основе экспертных данных
-
Разработка компьютерной системы поддержки принятия решений по снижению последствий воздействия цунами на береговую зону.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались па:
-
Международной конференции «24-th International Tsunami Symposium, July 14-17 2009, Novosibirsk, Russia»;
-
II Международной конференции «Геоинформатика: технологии, научные проекты», г. Барнаул, 20 - 25 сентября 2010 г.
-
X научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций. Оценка рисков возникновения чрезвычайных ситуаций», Московская область, пос. Быково, 5-6 октября 2010 г.
Публикация работ. Основные результаты диссертации опубликованы в 6 научных публикациях, в том числе в издания, рекомендованных ВАК, - 2 статьи.
Личный вклад автора. Во всех публикация автору принадлежит участие в постановках задач и интерпретации результатов.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 105 страницах машинописного текста, содержит 20 рисунков 17 таблиц. Список литературы содержит 32 источника.
