CC BY
41
5. Жиглявский A.A. Математическая теория глобального случайного поиска / A.A. Жиглявский. - JI. : Изд-во Ленингр. ун-та, 1985. - 296 с.
6. Хан Г. Статистические модели в инженерных задачах / Г. Хан, С. Шапиро ; пер. с
англ. - М. : Мир, 1969. - 388 с.
8. Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах / Я.З. Цыпкин. - М.
: Наука, 1968. - 400 с.
Барышева Елена Александровна
Студентка кафедры автоматизированных систем управления ТУСУРа Телефон: (3822) 41 90 25 (дом.) Эл. почта: krosovka@nm.ru
Протасов Александр Константинович
Студент факультета управления качеством Западно-Сибирского филиала Российского гос. университета инновационных технологий и предпринимательства Телефон: (3822) 49 11 11, доп. 12 64 Эл. почта: prot@iao.ru
Шестакова Марианна Сергеевна
Аспирантка отделения послевузовского профессионального образования при ТУСУРе и ИОА СО РАН Телефон: (3822) 49 11 И, доп. 12 64 Эл. почта: prot@iao.ru.
Е.A. Barisheva, А.К. Protasov, M.S. Shestakova
A Cluster analysis for determining of structure of land cover geosystems the using results of space monitoring
The algorithm of cluster analysis is developed, which is approximated to the classical statistical interpreting of decomposition of the probability distribution mixtures restored using mixed selections. The algorithm performance is illustrated with solution of an applied problem of structuring the space shots of the Vasugan Bog.
УДК 621.371 С.Г. Госенченко
Описан алгоритм построения и анализа высотного профиля индекса преломления тропосферы по данным специальных малоинерционных датчиков температуры и данным стандартного радиозонда.
Высотный профиль индекса преломления воздуха строится (восстанавливается) путем расчета индекса преломления N на определенных высотах по известной формуле Дебая [1]
где е — упругость водяного пара на соответствующей высоте; Р — атмосферное давление;
I — температура воздуха.
Исходными для расчета в случае стандартного зондирования являются давление на «нулевой» высоте, температура воздуха и относительная влажность 17, полученная по показаниям «сухого» и «смоченного» термометров аэрологического зонда и пересчитываемая в упругость водяного пара по формуле [2]
Алгоритм расчета и анализа тонкой структуры высотной зависимости индекса преломления
1,Ш
е = £70,061 Ю235+?.
Инерционность термометров при скорости подъема стандартного зонда около 5 м/с не позволяет регистрировать изменение индекса преломления на расстояниях (по высоте) в несколько метров. В связи с необходимостью выявления тонкой структуры тропосферы в ОРТС ТУСУРа на базе термоэлементов разработаны малоинерционные датчики температуры (в дальнейшем для краткости называемые МИДТ), позволяющие через 0,1 с делать независимые отсчеты температуры, соответствующей показаниям как «сухого», так и «смоченного» термометров.
Для построения (расчета) высотного хода индекса преломления по данным МИДТ и сравнения его с профилем, полученным стандартным методом аэрологического зондирования, МИДТ монтировались на корпусе зонда типа МАРЗ и запускались на одной оболочке. Данные датчиков передавались по радиоканалу, в точке приема дешифровывались и записывались в файл в виде строк, где в первом столбце указаны моменты опроса датчиков (считая от момента запуска), во втором и третьем — значения температуры, соответствующие показаниям «сухого» и «смоченного» термометров в градусах Цельсия. Имя файла <^дтт(1(188.Ми» (как и всех других, относящихся к конкретному запуску и отличающихся лишь расширением) содержит информацию о дате измерений и типе данных: — последние цифры года;
тт — месяц (от 1 до 12);
<1<1 — дата (число от 1 до 31);
ее — срок (часы) запуска (от 0 до 24).
Расширение .ММ указывает на признак данных МИДТ (две температуры).
Для определения высоты зонда в моменты отсчета МИДТ используются данные, предусмотренные режимом работы сопровождающей радиозонд РЛС «Титан» и организованные в виде файла «££1Шпс1<188.Ы;11». В первую строку файла вносятся время запуска зонда (часы, минуты, секунды), максимальная исследуемая высота, давление у поверхности (на «нулевой высоте») в месте запуска, номер специального зонда, запускаемого со стандартным зондом (для идентификации). Данные вычислительного блока РЛС представлены столбцами, в первом из которых указаны моменты отсчетов (считая от момента запуска), во втором — высота зонда к, в третьем — температура воздуха г, в последнем — относительная влажность и. Расширение .1Л.Ь указывает на содержание файла (время £ и высота Н по данным локатора сопровождения).
Программа расчета высотного профиля индекса преломления предполагает использование как только результатов аэрологического зондирования (расчет по данным в файле с расширением «ДДЬ»), так и данных МИДТ (в файле с расширением «.Ми»), а также сведений о высоте измерений на так называемых опорных уровнях по данным аэрологического зондирования (программа «N_Profil.exe» ).
Алгоритм вычислений аэрологического профиля сводится к циклическому расчету необходимых для формулы Дебая давления и упругости водяного пара на каждом опорном уровне с использованием их значений на предыдущем уровне в соответствии с методикой, изложенной в [2].
Вычисления на 1-м опорном уровне (¿=1, / — номер отсчета параметров, соответствующий определенной высоте над поверхностью, в формулах отражен индексом соответствующего параметра):
7,45^
ег = 0,061^ -Ю235^1, Р1 = Р0ехр(-0,125/г1).
Начальное давление Р0 на «нулевой высоте» берется из аэрологической таблицы ТАЭ (содержится в файле исходных данных).
Вычисление давления на 2-м и последующих опорных уровнях номера I отличается использованием в барометрической формуле
Pl = Pi r ехр
-34,168
71
h¡ ~ К-1.4
)
виртуальной температуры
71 = (273,2 + í)
^1 + 0,378ё
ñ-i
связанной со средней температурой и средней упругостью водяного пара в промежутке между соседними опорными уровнями:
е -
г-1
г =
2 2
Результаты расчетов стандартного аэрологического профиля и использованные исходные данные (для возможности их дальнейшего анализа) записываются в выходной файл « ggmmddss.LhN ».
Расчет тонкой структуры профиля индекса преломления производится с использованием данных МИДТ из файла к^дттсШвз.Ми». При этом высота зонда в момент отсчета МИДТ находится путем сопоставления с моментами отсчета РЛС на опорных уровнях, для чего программа обращается к файлу с аэрологическими данными. Поскольку период опроса МИДТ много меньше периода отсчетов стандартного зонда на опорных уровнях, при оценке высоты отсчетов МИДТ приходится предполагать, что между опорными отсчетами высота зонда (как и давление) меняется пропорционально времени подъема.
Пусть I — номер опорного уровня (на высоте Температуру «сухого» и «смоченного» термометров на опорном уровне в градусах Цельсия обозначим соответственно г и Давление Р и упругость водяного пара е выражены в гектопаскалях, высота К — в километрах. А — психрометрическая постоянная зонда.
Алгоритм вычислений представляет собой циклическое выполнение операций в порядке, указанном ниже, по методике и формулам, заимствованным из [1,2].
1. При уже вычисленных значениях величин к, е и Р на опорном уровне номера I рассчитывается упругость водяного пара на следующем опорном уровне номера г + 1 с использованием давления на предыдущем уровне:
■иг
¿ + 1
и+1) 1 + 0,001Ш№(га)
Здесь
Е = 10т; Е1 = х1 + х2 + хЗ + х4 + х5; х1 = 10,7957
*3 = 1,50475-10
-4
-8,2969/,,. ^ 1_Ю "273,15
V
273,15+ £
( 4,76955{
; х2 = -5,028^
273,15 + гш 273,15
х4 = 0,42873 • 10"
10273Д5+^ = о,78614.
2. Рассчитываются средние температура и упругость водяного пара между опорными уровнями I и г + 1:
+ *
г + 1
е1 + е
¿+1
р 2 ' ср 2 3. Рассчитывается виртуальная температура на этом же участке:
( е.
Гв =(273,15 + *ср)| 1 + 0,378^
4. Рассчитывается давление на уровне г+1:
-34,168 (Д- - Нь_х) Р1+1 = ^ехр----
в
5. В предположении, что высота и давление между опорными уровнями меняются пропорционально времени между соответствующими отсчетами, высота и давление для подуровней (отсчетов МИДТ) в промежутке между соседними опорными уровнями определятся соотношениями:
- Н:
= + 1
х1+1 4
моменты соответствую-
где I — номер опорного уровня; / — номер подуровня над ним; х щих отсчетов.
6. Рассчитывается значение упругости водяного пара на каждом подуровне:
е1+1-Е1+ГАР1+!(11Ч-гш[1Ч)){ 1+ 0,00115^ +
Т. Рассчитывается индекс преломления на каждом подуровне:
Затем расчет повторяется для следующей пары опорных уровней.
Перед вычислением влажности по данным МИДТ программа для исключения быстрых и мелкомасштабных флуктуаций температуры запрашивает временной интервал усреднения отсчетов температуры в окрестности опорного уровня. Интервал задается в зависимости от условий исследования влияния усреднения на результаты вычислений. При средней скорости подъема зонда около 5 м/с интервал 0,5-10 с соответствует интервалу высот 2,0-50 м.
В данной версии программы предусмотрено окончание вычислений при достижении опорного уровня, на котором усредненная в пределах указанного выше интервала температура «сухого» термометра становится отрицательной, что вызывает появление неконтролируемых ошибок измерений при обледенении датчиков.
Измеренные с помощью МИДТ значения температуры и рассчитанные значения высоты, влажности, давления и индекса преломления организуются в виде второго выходного файла с именем «д^ттаскз.еРМ», указывающим на его содержание (данные е, Р и Ы). Файл используется в дальнейшем в системе прогнозирования уровня радиосигнала, для записи в банк данных и для анализа тонкой структуры 7У-профиля и профилей метеоэлементов.
В конце работы программы оба рассчитанных (по данным стандартного и специального зондов) профиля изображаются на дисплее в виде двух графиков для визуального сравнения и оценки их особенностей.
Для анализа ^-профиля на предмет наличия слоистых неоднородностей (повышенной рефракции) и оценки их характеристик создана вторая программа пакета «Sloi_Nh.exe», обрабатывающая данные файла «д£пиш1с188.еР]Ч».
Перед анализом программа производит усреднение каждого десятка соседних значений индекса преломления (по высоте это соответствует интервалу около 5 м), среднее значение приписывается средней высоте интервала. При этом число точек исследуемого профиля уменьшается в 10 раз. Затем находится функция, аппроксимирующая высотную зависимость полученных таким образом отсчетов индекса преломления экспоненциальной зависимостью (по типу стандартного ЛГ-профиля), условно называемая в дальнейшем усредненным высотным А^-профилем
ЩН) = А70 ехр(-Ьк), и производится оценка параметров ]У0 и Ь.
К слоистым неоднородностям повышенной рефракции относятся участки исследуемого ЛГ-профиля, где градиент индекса преломления на некоторую заданную величину меньше градиента, которым обладает на той же высоте усредненный ^-профиль. В данной версии эта величина установлена в 20 Г^-ед/км.
Для исследования влияния быстро флуктуирующих (и, как предполагается, не имеющих большой протяженности в горизонтальном направлении) неоднородностей индекса преломления в программе предусмотрена возможность их фильтрации методом линейного сглаживания (скользящего усреднения) по 5 точкам задаваемое число раз (при соответствующем запросе программы) по алгоритму, заимствованному из [3]:
щп = ХУ - 2) + -1) + ЫУ) + Щ J +1) + АГ(</ + 2)
^ (с/ — 3,4,..., п — 2);
N(1) = + +
— ;
N(2) = 4ЛГ(!) + здг(2) + 2АГ(3) + N(4) Ю ~ ;
_ 1) - ~ 3) + 2м(п ~ 2) + ЗАГ(тг - 1) + 4АГ(я)
— —- .
= -АЧ" - 4) 4- М(п - 2) + 2АТ(п - 1) + 3Щп)
- —-
Оптимальное число сглаживаний должно быть определено в процессе экспериментов. Программа отображает на дисплее усредненный и исследуемый Л^-профили в виде графиков высотной зависимости Ы, выделяет обнаруженные слои (отображая их полосами соответствующей ширины для визуальной оценки их наличия и основных характеристик). Числовые характеристики (высота слоя, его толщина, средний и максимальный градиенты внутри слоя) записываются в выходном файле того же имени с расширением «.ЯЫЧ» с группировкой слоев по величине среднего градиента в слабые, сильные и волноводные. Таким образом, пакет состоит из двух программ:
- программы расчета профиля по сопряженным данным психрометрического и (или)
стандартного зондов;
- программы визуализации и анализа Д^-профиля.
Каждая из программ написана на языке Е(ЖТ11АК-90 в виде основного программного
модуля и вызываемых подпрограмм.
Ниже приводятся примеры графического изображения исследуемого профиля на экране
и записи его характеристик в выходном файле.
h = 600 м Профиль 00101309.ePN
m
\ \ \ \ ч^ \
Ч УЧ. ч.
260 275 290 305 N, N-ед.
Пример изображения профиля по данным МИДТ, результата его «усреднения» и выделенных слоев
Параметры слоев профиля 00100909.ePN
Слои Высота, Мощность, Средний Мини-
м м градиент, мальныи
N-ед/км градиент
Слабые 127,9 2,7 -64,6 -64,6
133,8 2,7 -73,6 -73,4
Сильные 6,9 52,9 -11,5 -136,8
Волноводные - - - —
Литература
1. Бин Б.Р. Радиометеорология / Б.Р. Бин, Е.Дж. Даттон ; пер. с англ. ; под ред. A.A. Семенова. - JI. : Гидрометеоиздат, 1971. - 361 с.
2. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. - JL : Гидрометеоиздат, 1973. - Вып. 4 : Аэрологические наблюдения на станциях, ч. За : Температурно-ветровое зондирование атмосферы системой «Метеорит». - РКЗ. - 256 с.
3. Румшисский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента / JI.3. Рум-шисский. - М. : «Наука», 1971.
Госенченко Сергей Григорьевич
Доцент, канд. техн. наук, ст. науч. сотр. НИИ радиотехнических систем ТУСУРа
Телефон: (3822) 41 38 89
Эл. почта: rwplab@orts.tomsk.ru
S.G. Gosenchenko
Algorithm for calculation and analysing of fine refractive index altitude structure
The algorithm for calculation and analysing of tropospheric refractive index height profile is suggtsted using data from balloon-born radiosonde along with the specific temperature sensors having short relaxation time.
УДК 352.075:519.876.2 A.A. Захарова, A.A. Мицель
Нечеткие модели оценки факторов социально-экономического развития города
Предлагается в зависимости от специфики фактора социально-экономического развития города использовать три модели нечеткой оценки: модель попарных сравнений; модель с использованием статистических данных; модель экспертной оценки параметров стандартных функций. Приводятся примеры использования моделей на данных города Юрги.
Введение
В последнее время органы муниципального управления начинают осознавать важность регулирования процессов социально-экономического развития города. Без стратегического регулирования со стороны государства бессистемная деятельность хозяйствующих субъектов не способна обеспечить сбалансированное и устойчивое развитие. В связи с этим перед муниципалитетами встала проблема принятия обоснованных решений о социально-экономическом развитии муниципальных образований. Этим обусловлена необходимость создания математической и программной базы системы поддержки принятия решений о социально-экономическом развитии города.
Организация процесса принятия управленческих решений должна осуществляться на основе результатов мониторинга и оценки социально-экономического развития города [1]. Поэтому задача оценки факторов развития города имеет большое значение как на этапах анализа и разработки планов развития, так и на этапе их реализации.
Социально-экономическое развитие города можно представить как комплексный процесс изменений его экологической, экономической, социальной, пространственной, политической и духовной сфер, приводящий к их качественным преобразованиям и, в конечном счете, к изменениям условий жизни человека.
Единого подхода к определению уровня социально-экономического развития города, а также классификации показателей не существует. Выделим две группы показателей: социальные и экономические.
Экономические показатели характеризуют развитость промышленности, транспортной инфраструктуры; строительство объектов промышленности и инфраструктуры; состояние местных финансов, нежилой недвижимости и землепользования; инвестиционную деятельность.
Социальные показатели характеризуют развитие города с точки зрения человека, уровня и качества жизни, образа жизнедеятельности. К ним относятся показатели социально-демографической структуры; доходов населения; структуры занятости населения; сферы услуг и городского хозяйства (жилищные условия, коммунальное обслуживание, образование, медицина, охрана общественного порядка, экология, культура, религия, сбытовая и торговая инфраструктура, инфраструктура сферы услуг, благоустройство и др.).
