CC BY
107
/ V sbomike: Povyshenie kachestva obrazovanija, sovremennye innovacii v nauke i proizvod-stve. Sbomik trudov Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferen-cii. Prokop'evsk, 2015. S. 120-122.
УДК 504.4 (07)
АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ ВЕРОЯТНОСТИ РАЗВИТИЯ ОПАСНЫХ
ПРИРОДНЫХ ЯВЛЕНИЙ В ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
С.А. Куролап, Н.В. Яковенко, И.В.Комов
Наблюдается интенсивное развитие технологий мониторинга и прогнозирования опасных природных явлений. Весьма эффективно подобные задачи решаются в среде геоинформационных систем (ГИС). В статье представлен разработанный авторами алгоритм оценки вероятности развития опасных природных явлений в Воронежской области на основе использования информационных технологий. Для региона опасные природные явления выступают немаловажным фактором социально-экологического благополучия населения. И в этом ракурсе решение проблемы оценки влияния опасных природных явлений на населения является востребованным и актуальным.
Ключевые слова: опасные природные явления, мониторинг, геоинформационные системы, база данных.
Введение
Опасные природные явления (ОПЯ) представляют собой один из основных источников чрезвычайных ситуаций природного характера. По мере развития современного общества опасность воздействия стихийных процессов и масштабы связанных с ними людских и материальных потерь увеличиваются. Это обусловлено рядом объективных причин. В частности увеличением численности населения, когда человеку приходится осваивать новые территории, где природные условия и процессы значительно менее благоприятны для жизнедеятельности, а также глобальным изменением климата, обуславливающим увеличение частоты и интенсивности многих стихийных процессов и опасных явлений в природной среде.
Основное изложение материала.
Рост количества опасных природных явлений и их наиболее частое проявления на фоне расширения сферы техногенного освоения обусловливает значительное повышение вероятности того, что в зоне развития этих процессов окажутся территории, насыщенные сложными инженерными сооружениями. Особенно уязвимы в этом отношении города, где любое стихийное бедствие природного характера способно вызвать целую серию
техногенных аварий (пожаров, взрывов, выбросов химических веществ и т.д.). Результаты их воздействия снижают уровни экономического, социального и экологического потенциалов региона.
История развития земной цивилизации неразрывно связана со стихийными бедствиями и катастрофами. Одни из них были причиной заката цивилизации и государств, другие послужили толчком в развитии народов и регионов. Стихийные бедствия, вызванные опасными природными процессами, частота, масштабность и разрушительность которых значительно возросли в последние годы, представляют серьёзную угрозу для жизнедеятельности человека. Они не только наносят ущерб окружающей среде и экономике государства, но и нередко сопровождаются человеческими жертвами. На территории России, обладающей чрезвычайно большим разнообразием геологических, климатических и ландшафтных условий, встречается более 30 опасных природных явлений. Анализ тенденций развития основных природных опасностей и угроз, их прогноз на перспективу показывают, что на территории России в ближайшие годы будет сохраняться высокая степень риска возникновения крупномасштабных чрезвычайных ситуаций природного характера. Следует отметить, что общей характерной особенностью природных опасностей и угроз на современном этапе является их взаимосвязанный комплексный характер, выражающийся в том, что одно возникающее бедствие может вызывать целую цепочку других порою более катастрофических процессов.
В настоящее время существует множество в разной степени разработанных перечней и классификаций природных опасностей. Данные классификации, как правило, охватывают только отдельные группы опасностей: геологические, экологические, биологические, гидрометеорологические и др. Они строятся с учетом определенных признаков выделения: среда развития, генезис, механизмы развития опасных процессов, масштабы проявлений, характер воздействия и др. В целом опасные природные процессы и явления носят ярко выраженный геоэкологический характер, поскольку являются фактором развития не только природных, но природ-но-антропогенных систем [3, 5, 6, 9].
Классификации опасных природных процессов посвящено много работ. Практически все они опираются на генетические типы опасных природных процессов. А поскольку они построены на множестве частично независимых переменных, то результатом таких классификаций всегда является иерархия объектов. Значит, отображение явлений природы через классификацию можно рассматривать как метод исследований. А через созданные в классификации образы можно представить как дискретное, так и континуальное пространство, в данном случае - видов природной опасности. Разные сообщества людей относятся к одним и тем же природным явлениям по-разному, в зависимости от местных (географических)условий.
При этом руководящим импульсом территориального развития является не инстинкт или разум, а нечто среднее - обычаи и традиции[7]. Именно они помогают многим этносам спокойно развиваться в условиях природной опасности, сознательно и планомерно жертвовать частью своего благосостояния, жизнью отдельных представителей, чтобы получить нечто большее, ценное для всего социума из того, что приносит с собой опасное природное явление [1].
Для каждого региона проявление опасных природных явлений (ОПЯ) имеет свои особенности. Являясь крупным территориальным образованием, Воронежская область обладает достаточно развитой производственной и социальной инфраструктурой, которая определяет социально-экономический потенциал региона. Лимитирующим фактором условий безопасности населения и эколого-экономического развития области является отдельное и комплексное проявление опасных явлений природного характера. Среди которых: весеннее половодье, сильные дожди и снегопады, природные пожары, сильные ветра, экстремальные значения температур воздуха, природно-очаговые заболевания и др.В связи с этим становится актуальным вопрос выявления закономерностей проявления опасных природных явлений и оценки их влияния на окружающую среду региона и жизнедеятельности населения.
И в этом случае ГИС-технологии могут выступить наиболее адекватным инструментарием в оценке развития опасных природных явлений на территории региона. Со второй половины 90-х г. XX в., в исследованиях по оценке проявления опасных природных явлений стали активно внедряться методы геоинформационных систем (ГИС). Они позволили расширить возможности использования географической информации. В общем виде современные ГИС представляют собой программно-аппаратный комплекс для сбора, проверки, хранения, интеграции, манипуляции, анализа и визуализации пространственной и связанной с ней атрибутивной информации, которая является неотъемлемой частью ландшафтно-географического исследования. Принципиальным отличием ГИС от всех других видов информационных технологий является возможность интеграции графической (цифровые карты) и атрибутивной информации (электронные таблицы). При этом все данные, введенные в ГИС, имеют географическую привязку к системе координат, что позволяет проводить весь спектр работ по анализу пространственного распространения показателей. В исследованиях по оценке опасных природных явлений ГИС позволяют эффективно создавать базы данных (представленные в объективной форме совокупности самостоятельных материалов, систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью компьютера) [2].
При проведении комплексных геоэкологических исследований по изучению опасных природных явлений серьезные затруднения возникают при поиске и интеграции разнородной тематической информации. Это обусловливает необходимость создания комплексных информационных систем. Ниже приводится разработанный авторами алгоритм оценки вероятности развития опасных природных явлений в Воронежской области на основе использования информационных технологий. На основе этого алгоритма авторами будут организованы полевые исследования по сбору и анализу информации об опасных природных явлениях (рисунок).
Решение указанных задач практически невозможно при использовании традиционных технологий. Получение картографических и статистических материалов высокого качества возможно только при использовании возможностей анализа данных, которые предоставляют современные геоинформационные системы, которые позволяют не только изготавливать картографические произведения, но и проводить практически весь спектр работ по анализу пространственного распределения статистических показателей. При этом если в некоторых регионах работа по составлению ГИС-проектов областного (республиканского) уровня находится в стадии пополнения (Москва, Санкт-Петербург, Чеченская республика, Калужская область, Тюменская область и др.), то в других она еще только начинается.
Понятно, что региональный уровень, на котором, собственно, принимаются конкретные управленческие решения, как правило, ГИС-проектами не обеспечен. Соответственно, накопленные исследователями материалы остаются не востребованными из-за слабой информационной обеспеченности заинтересованных учреждений и организаций [4, 8].
Заключение.
Создание тематической ГИС является основой региональной спра-вочно-информационной системы, позволяющей получать доступ к краеведческой информации большому количеству пользователей. Необходимо отметить, что существующие на сегодня разработки ГИС, созданные для управления городским хозяйством, малопригодны для использования в краеведческих исследованиях. Связано это, прежде всего, с тем, что если они и существуют, то хранятся в администрациях муниципальных образований и имеют соответствующий гриф «для служебного использования», а получение доступа к ним заинтересованных лиц ограничено. Единственным решением данной проблемы является создание ГИС на основе топографических карт и данных дистанционного зондирования (космических снимков высокого разрешения), которые можно легально использовать для любых видов деятельности.
Сбор данных об опасных природных явлениях
Геоинформационные материалы / Историко-картографические материалы ✓ Архивные и фондовые материалы у Фактические данные полевых исследований /
/ Анализ информации.
Блок сбора фактической информации о потенциале материальной и духовной культуры озерко-болотных ландшафтов
Разработка маршрута полевых исследований, анализ картографической информации
Подготовка материалов и оборудования, разработка анкет
Сбор историко-географической информации, анализ публикации по изучаемым объектам, на которых проявляются опасные природные явления /
Проведение полевых исследований, сбор фактической информации о современном состоянии опасные природные явления /
Первичная обработка собранных материалов
Камеральная обработка собранных материалов
Аналитический модуль собранной в экспедиции геоэкологической информации о проявлении опасных природных явлений на территории Воронежской области
Географически непривязанные данные (текстовые описания, таблицы, фотографии, статьи, публикации и дрЛ-
Алгоритм оценки вероятности развития опасных природных явлений в Воронежской области на основе использования информационных
технологий [10]
Таким образом, в XXI в. человечество оказалось перед лицом глобальных угроз, среди которых наиболее сложной является стремительный рост числа и масштабов опасных природных явлений, а также материального и морального ущерба от них. И в этом случае разработанный алгоритм для анализа опасных процессов и явлений на основе разработанного алгоритма с использованием ГИС-технологий позволит:
организовать ведение мониторинга опасных процессов и явлений (в том числе аэрокосмического) за районами, где они протекают наиболее часто;
при проектировании и строительстве объектов инфраструктуры учитывать очаги ОППЯ и частоту их проявления для минимизации их негативных воздействий;
на основе полученного картографического материала провести подробное геоэкологическое районирование территории региона для минимизации рисков.
Пространственное распределение мест приложения и значений силы поражающих факторов можно имитировать с использованием цифровых моделей местности и статистических моделей источников опасности. Действие силы разрушения на элемент риска будет имитироваться с использованием функций уязвимости, определенных для каждого класса элементов риска методом анализа статистических данных.
Статья подготовлена в рамках грантаРФФИ № 16-45-360486 р_а.
Список литературы
1. Григорьев А.А., Кондратьев К.Я. Природные и антропогенные экологические катастрофы: проблема риска //Известия РГО. 1998. Т. 130. Вып. 4. С. 1-9.
2. Комов И.В., Яковенко Н.В. Информационно-аналитическая компетентность как профессиональный компонент подготовки экологов-инженеров в условиях педагогического ВУЗа// Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2016. № 1. С. 75-79.
3. Кропоткин М.П., Миронюк С.Г. Теория риска и проблема устойчивого развития общества // Проблемы региональной экологии. 1999. № 3. С. 96-101.
4. Марков Д.С., Туркина Е.П., Яковенко Н.В. ГИС-обеспечение создания природоохранной документации на озерно-болотные рекреационные ландшафты// Академический журнал Западной Сибири. 2014.№4(53). Т. 10. С. 48- 49.
5. Осипов В.И. Природные катастрофы на рубеже XXI века //Вестник РАН. 2001. № 4. С. 291- 302.
6. Рянский Ф.Н., Коркин С.Е., Аитов И.С. Анализ природных и антропогенных факторов возникновения чрезвычайных ситуаций. Нижневартовск: НГГУ, 2005. 98 с.
7. Шупер В. А. О природе импульсов территориального развития // Известия РАН. Серия географическая. 1998. № 4. С. 16-24.
8. Яковенко Н.В., Марков Д.С., Туркина Е.П. ГИС-технологии как эффективный инструмент исследования водно-озерных объектов// Современные проблемы науки и образования. 2014. № 5; URL: www.science-education.ru/119-15150 (дата обращения: 2.09.2016).
9. Posner R.A. Catastrophe: risk and response. Oxford: Oxford University Press, 2004. 332 p.
10. Yakovenko N.V, Markov D.S., Turkina E.P. The Experience of Creating the Geo Information Systems for Water-Lake Landscapes of the Ivanovo Region// Ecology, Environment and Conservation Paper. 2015. Vol. 21. P.111-119.
Куролап Семен Александрович, д-р географ. наук, проф., зав. кафедрой, skurolap@mail.ru, Россия, Воронеж, Воронежский государственный университет,
Яковенко Наталия Владимировна, д-р географ. наук, проф., зав. кафедрой, n.v.yakovenko71@gmail.com, Россия, Воронеж, Воронежский государственный университет,
Комов Игорь Владимирович, канд. географ. наук, доц., igrkom@bk.ru, Россия, Воронеж, Воронежский государственный университет
ALGORITHM FOR ESTIMATING THE PROBABILITY OF NATURAL HAZARDS IN THE VORONEZH REGION ON THE BASIS OF THE USE OF INFORMATION
TECHNOLOGIES
S.A. Kurolap, N.V.Yakovenko, I.V.Komov
At the present time, there is an intensive development of technologies for monitoring and prediction of natural hazards. These problems are solved effectively in the field of geographic information systems (GIS). In the article the authors developed an algorithm estimating the probability of natural hazards in the Voronezh region on the basis of the use of information technologies.The natural hazards are the important factor of social and ecological well-being of the population in the region. And in this perspective, solution of the problem of assessment of the natural hazards impact on population is needed and important.
Key words: Natural hazards; monitoring;geoinformation systems; database.
Kurolap Semen Aleksandrovich, Doctor of Geographical Sciences, Professor, Head of Department, skurolap@mail.ru, Russia, Voronezh, Voronezh State University,
Yakovenko NataliyaVladimirovna, Doctor of Geographical Sciences, Professor, Head of Department, n.v.yakovenko71@gmail.som, Russia, Voronezh, Voronezh State University,
Komov Igor Vladimirovich, candidate of Geographical Sciences, Associate professor, Igrkom@bk.ru, Russia, Voronezh, Voronezh State University
Reference
1. Grigor'ev A.A., Kondrat'ev K.Ja. Prirodnye i antropogennye jekologicheskie katastrofy: problema riska //Izvestija RGO. 1998. T. 130. Vyp. 4. S. 1-9.
2. Komov I.V., Jakovenko N.V. Informacionno-analiticheskaja kompetentnost' kak professional'nyj komponent podgotovki jekologov-inzhenerov v uslovijah peda-gogicheskogo VUZa// Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Serija: Geografija. Geojekologija. 2016. № 1. S. 75-79.
3. Kropotkin M.P., Mironjuk S.G. Teorija riska i problema ustojchivogo razvitija obshhestva // Problemy regional'noj jekologii. 1999. № 3. S. 96-101.
4. Markov D.S., Turkina E.P., Jakovenko N.V. GIS-obespechenie sozdanija pri-rodoohrannoj dokumentacii na ozerno-bolotnye rekrea-cionnye landshafty// Akademicheskij zhurnal Zapadnoj Sibiri. 2014.№4(53). T. 10. S. 48- 49.
5. Osipov V.I. Prirodnye katastrofy na rubezhe XXI veka //Vestnik RAN. 2001. № 4. S. 291- 302.
6. RjanskijF.N., KorkinS.E., AitovI.S. Analiz prirodnyh i an-tropogennyh fak-torov vozniknovenija chrezvychajnyh situacij. Nizhne-vartovsk: NGGU, 2005. 98 s.
7. Shuper V.A. O prirode impul'sov territorial'nogo razvitija // Izvestija RAN. Serija geograficheskaja. 1998. № 4. S. 16-24.
8. Jakovenko N.V., Markov D.S., Turkina E.P. GIS-tehnologii kak jeffektivnyj instrument issledovanija vodno-ozernyh ob#ektov// Sovremennye problemy nauki i obra-zovanija. 2014. № 5; URL: www.science-education.ru/119-15150 (data obrashhenija: 2.09.2016).
9. Posner R.A. Catastrophe: risk and response. Oxford: Oxford Uni-versity Press, 2004. 332 p.
10. Yakovenko N.V, Markov D.S., Turkina E.P. The Experience of Creating the Geo Information Systems for Water-Lake Landscapes of the Ivanovo Region// Ecology, Environment and Conservation Paper. 2015. Vol. 21. P.111-119.
