Введение к работе
Актуальность проблемы
Тема, выбранная для исследования, является актуальной для дальнейшего развития Информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров (ИСДМ-Рослесхоз), созданной для поддержки работ по борьбе с лесными пожарами и их последствиями.
Существенное расширение возможностей дистанционного мониторинга, которое произошло в последнее десятилетие, привело к разработке новых подходов и методов сбора, хранения, представления и анализа данных для реализации возможностей эффективного использования спутниковых технологий в задачах управления лесных хозяйством.
Цель работы и задачи исследования
Основной целью работы является разработка архитектуры
построения распределенной подсистемы оперативного сбора,
организации хранения, а также алгоритмов обработки и
оперативного представления данных пользователям
Информационной системы дистанционного мониторинга Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ-Рослесхоз).
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решаются следующие основные задачи:
-
Анализ существующих подходов к построению систем дистанционного мониторинга лесных пожаров.
-
Оценка объемов информации, используемой в Информационной системе дистанционного мониторинга.
-
Разработка архитектуры построения распределенной подсистемы оперативного сбора и организации хранения Информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ-Рослесхоз).
-
Разработка архитектуры подсистемы оперативного представления данных Информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства (ИСДМ-Рослесхоз) для принятия управленческих решений, связанных с организацией мониторинга и тушения лесных пожаров, а также с работами по борьбе с последствиями лесных пожаров.
-
Разработка алгоритмов анализа данных для информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров, в том числе:
-. многокритериального подхода для обеспечения принятия управленческих решений;
алгоритма интерполяции многомерных табличных функций для использования в подсистеме поддержки принятия решений ИСДМ-Рослесхоз;
экспресс-прогноза прироста площади лесного пожара с использованием возможностей нейронных сетей.
6. Разработка методик анализа информации дистанционного
мониторинга для принятия управленческих решений при
организации тушения пожаров и оценки их последствий, в
том числе:
комплексного анализа информации, полученной различными средствами дистанционного мониторинга для подтверждения факта действия природных пожаров и оценки их характеристик;
методики автоматизированной проверки информации, предоставляемой региональными службами наблюдений по идентификации пожаров, зарегистрированных на основе данных дистанционного наблюдения для оценки качества и эффективности работы региональных служб;
методики комплексного анализа информации о крупных пожарах, полученной на основе данных наземных и авиационных наблюдений.
Методы исследования
Исследования базируются на использовании методов и средств проектирования информационных систем, теории реляционных баз данных, теории принятия решений.
Научная новизна
-
Разработаны новые методы анализа информации, получаемой на основе данных дистанционных наблюдений для решения задач мониторинга лесных пожаров.
-
Разработана архитектура организации сбора и архивации данных и архитектура организации системы представления данных.
-
Предложен новый подход к проектированию распределенной системы мониторинга пожаров, обеспечивающий получение однородной сопоставимой информации по всей территории Российской Федерации.
Основные результаты, выносимые на защиту
-
Требования к информационному обеспечению дистанционного мониторинга лесных пожаров.
-
Архитектура подсистемы оперативного сбора и организации хранения данных для ИСДМ-Рослесхоз.
-
Архитектура подсистемы оперативного представления данных для ИСДМ-Рослесхоз.
-
Алгоритмы экспресс - прогноза прироста площади лесного пожара с использованием возможностей нейронных сетей.
-
Метод классификации лесных пожаров по прогнозируемым последствиям.
-
Методики использования данных ИСДМ-Рослесхоз для мониторинга лесных пожаров.
Практическая ценность
Разработанные архитектура подсистем и методы обработки и анализа данных дистанционного мониторинга были использованы при построении и развитии Информационной системы дистанционного мониторинга лесных пожаров, и позволили повысить эффективность ее использования для решения задач мониторинга лесных пожаров и оценки их последствий.
Внедрение результатов работы
Научные результаты внедрены в процессе разработки системы ИСДМ-Рослесхоз в ИКИ РАН, ООО "ИНКОМ", а также в процессе эксплуатации системы в ФГУ "Авиалесоохрана".
Научные результаты использованы в учебном процессе при подготовке операторов ИСДМ-Рослесхоз в Авиационном учебном центре ФГУ "Авиалесоохрана", а также на курсах при Департаментах лесного хозяйства федеральных округов.
Часть разделов указанной темы разрабатывалась автором в рамках научно-исследовательских работ, проводимых в ФГУ "Авиалесоохрана" и ЦЭПЛ РАН.
Их результаты вошли в отчеты по НИР (НИОКР) по темам:
"Разработка методов прогнозирования природных пожаров и их последствий на основе геоинформационных технологий", в рамках государственного контракта №Р-9К-09/1 от 02.06.2009 между ФГУ «Рослесресурс» и ФГУ "Авиалесоохрана";
"Научные исследования по развитию методов и технологий системы лесопожарного и лесопатологического мониторинга для оценки состояния лесов и регистрации текущих изменений в лесах", в рамках государственного контракта № Р-7К-10/11 от «13» августа 2010 г. между ФГУ «Рослесресурс» и ЦЭПЛ РАН.
Апробация работы
Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на следующих всероссийских и международных конференциях:
II, V, VII и VIII Всероссийских открытых ежегодных конференциях "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". Москва. 16-18 ноября 2004 года, 12-16 ноября 2007 года, 16-20 ноября 2009 года и 15-19 ноября 2010 года;
IV Международная конференция "Аэрокосмические методы и геоинформационные технологии в лесоведении и лесном хозяйстве". Москва 17-19 апреля 2007 года;
V Научно-практическая конференция. "Проблемы прогнозирования чрезвычайных ситуаций". Москва. 15-16 ноября 2005 года;
- Международная конференция "Кибернетика и технологии XXI век". Воронеж 2000 года.
Публикации
По теме диссертации опубликовано более 35 научных работ, в том числе 19 в журналах, входящих в список рекомендованных изданий ВАК РФ.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Работа изложена на 133 страницах, содержит 28 рисунков и список литературы из 75 наименований.
