CC BY
235
ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА «ЭКСТРЕМУМ» КАК СРЕДСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ
ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
А.С. Смолёнов, курсант, А.Н. Зайцев, доцент, к.п.н.
Воронежский институт ГПС МЧС России
Многим экстремальным природным и техногенным явлениям присущи пространственные и временные закономерности. Землетрясения происходят, как правило, на месте стыка тектонических плит и влияют на жизнь целых регионов. Паводки возникают либо от весеннего снеготаяния, либо от проливных дождей, после чего сотни рек выходят из берегов и затапливают огромные территории. Во время засух природные пожары ежегодно уничтожают миллионы гектаров лесных массивов по всему земному шару. К самым тяжелым последствиям приводят аварии на опасных объектах, вызванные землетрясениями, пожарами и наводнениями.
Техногенный терроризм направлен на нанесение максимального ущерба в густозаселенных кварталах мегаполисов. В этих условиях геоинформационные технологии являются самым эффективным инструментом для создания системы прогнозирования и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС).
В настоящее время в структуре МЧС создана специализированная геоинформационная система (ГИС) «Экстремум» - комплексное программное средство, включающее картографические и атрибутивные базы данных, модели для прогнозирования чрезвычайных ситуаций (ЧС) и их последствий, сценарии реагирования при землетрясениях, природных пожарах, наводнениях, техногенных катастрофах.
ГИС «Экстремум» работает в двух режимах: исследовательском и оперативном. Первый предназначен для решения научно-практических задач по заблаговременной оценке рисков; изучения различных факторов, влияющих на уровень риска; оценки эффективности мероприятий по его снижению и управлению им. Оперативный режим служит для определения эффективных мероприятий по немедленному реагированию на ЧС.
В базах данных ГИС хранится как постоянная, так и периодически обновляемая информация, которая группируется в несколько информационных массивов:
1. Группа баз данных цифровых топографических карт масштабов 1:5000000, 1:1000000, 1:100000, 1:10000 и 1:2000. Мелкомасштабные карты дают общую информацию о топографии района. Крупномасштабные позволяют описывать структуру городов, населенных пунктов и отдельных объектов. Карты разломов и инженерно-геологических условий дают геологическую характеристику среды. Эта информация дополняется детальными гидрографическими данными. Структура массива соответствует российским стандартам для электронных карт.
2. Базы данных о населении и застройке по всему земному шару (около двух миллионов населенных пунктов). Города представляются в векторном виде как с детализацией до отдельного здания с набором параметров (тип соору-
жения, материал и дата постройки, количество этажей и т.д.), так и в описании обобщенных данных. Например, распределение разных типов зданий в пределах города или микрорайонов; а также информация о нахождении людей в зданиях и городе в течение суток.
3. Данные об инфраструктуре и системах жизнеобеспечения, в том числе о железных дорогах, автомагистралях, аэродромах, о силах и средствах, которые могут быть задействованы в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Параметры законов разрушения зданий, поражения людей, а также параметры моделей для определения перечня мероприятий по снижению рисков и оперативному реагированию.
Кроме того, ГИС содержит информацию о факторах техногенного риска: о химически, пожаро- и взрывоопасных объектах, атомных электростанциях (АЭС) и гидроэлектростанциях (ГЭС), о плотинах, магистральных нефте- и газопроводах и др. В базы данных включен каталог всех известных сильных землетрясений.
Также в ГИС имеются данные мониторинга: сейсмологические, геофизические, GPS-наблюдения, инженерно-сейсмометрические и гидрологические наблюдения, космические снимки и пр.
Все группы информационных массивов связаны единым координатным пространством и единой системой мер.
Вся информация в системе представлена в формате MS Access (MDB) и может быть обработана при помощи любого языка программирования, поддерживающего этот формат. Предусмотрены и варианты экспорта/импорта данных в другие форматы (DBF, MIF-MID, Excel).
На основе разработанных методик созданы математические модели прогнозирования ЧС, планирования мероприятий по смягчению их последствий и оперативному реагированию на них. Эти модели позволяют получить:
• распределение интенсивностей землетрясений, значения максимальных ускорений колебаний грунта и их повторяемость;
• поля поражающих факторов в случае аварий на опасных объектах;
• законы разрушения зданий различных типов, характерных для рассматриваемого региона;
• законы поражения людей, учитывающие специфику территории;
• оценки последствий землетрясений, вторичных природных и техногенных процессов;
• оценки последствий на пожаро- и взрывоопасных, радиационно- и химически опасных объектах;
• оценки индивидуальных сейсмических рисков, инженерных, экономических и комплексных рисков.
Блок программ, разработанных в среде MS Access на языке Visual Basic, позволяет оценивать последствия и индивидуальные риски при землетрясениях, наводнениях, пожарах в случае аварий на опасных объектах. Модели внутри блока подразделяются на следующие группы:
• модели воздействий;
• модели, описывающие сопротивления объектов воздействию;
• модели оценки рисков.
Комплексное применение этих моделей дает возможность оценить последствия первичного и вторичного воздействий опасных факторов, включая медицинскую, инженерную, пожарную и химическую обстановку, а также спрогнозировать индивидуальный риск населения.
В настоящее время в Российской Федерации насчитывается около 45 тысяч потенциально опасных объектов различного типа и ведомственной подчиненности. В зонах непосредственной угрозы жизни и здоровью людей (в случае техногенных ЧС) проживает около 80 млн. человек, то есть 55% населения страны. При оценке индивидуальных рисков от техногенных аварий с помощью специального модуля ГИС осуществляется:
• выбор источников опасности и уточнение их характеристик;
• построение поля поражающих факторов;
• выделение объектов, попадающих в зону влияния этих факторов;
• выбор характеристик уязвимости элементов риска из базы данных;
• оценка степени поражения элементов риска, величина социального и материального ущерба;
• расчет показателей индивидуального риска.
Для реализации приведенной последовательности действий создан ГИС -проект, включающий три уровня детальности информации о возможных источниках опасности, элементах риска и местности.
Список использованной литературы:
1. Котляревский В.А., Ларионов В.И., Сущев С.П. Энциклопедия безопасности: строительство, промышленность, экология: в 3 т. М.: Наука, 2005. Т.1: Аварийный риск. Взрывные и ударные воздействия, 2005. 696 с.
2. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий / под ред. В.А. Котляревского. М.: Изд-во АСВ, 2003. Кн. 6. 408 стр.
3. Методика моделирования аварийных разливов нефти на суше с применением ГИС-технологий: сборник методических документов, применяемых для независимой оценки рисков в области пожарной безопасности, гражданской обороны и защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. М.: ООО «Типография Полима», 2008.
