CC BY
24
УДК 658.567.1.001.57 Д.С. Гончаров
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В РЕШЕНИИ ЗАДАЧИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ОПТИМАЛЬНОМУ РАЗМЕЩЕНИЮ ОТХОДОВ ГОРНОПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА НА ТЕРРИТОРИИ ДАРАСУНСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ
Семинар № 14
Сложность процесса принятия решений по оптимальному размещению отходов горнопромышленного производства приводит в настоящее время к отсутствию единого подхода к моделированию. Существует множество слабо сочетаемых моделей, описывающих взаимодействие системы «человек - отходы - окружающая природная среда». В данной статье предложены основные принципы построения комплексной информационной модели принятия решений на базе ГИС. Такая «полимодель» позволит объединить разнородные данные и модели на единой географической основе, определить их взаимовлияние; исследовать функционирование, развитие под влиянием человеческой деятельности определенных пространственных систем (геосистем).
Исследования показали [1], что в большинстве пакетов прикладных программ, решающих экологические задачи, ГИС-компоненты используются лишь для отображения результатов модельных расчетов («Г арант-Уни-версал», «Э0Ё-2000», ЕН1Р5). Этого недостаточно при решении задачи принятия обоснованных решений, реализации современных требованиях к проведению экологического мо-
ниторинга и разработки природоохранных мероприятий. Необходимо использовать интерактивную работу с тематическими картами на основе:
- осуществления пространственных запросов и операций над объектами карты;
- обеспечения доступа к БД атрибутивной информации по свойствам объектов;
- реализации анализа эффективности технических решений на основе патентной документации и критериев качества модели и др.
Таким образом, развитие геоин-формационного моделирования как метода отражения и исследования геосистем на базе технологий ГИС является одним из наиболее перспективных направлений.
Под геоинформационным моделированием будем понимаем особый вид моделирования, сочетающий пространственное моделирование с обработкой и анализом нетопографических тематических данных. ГИС используется здесь как основа построения «полимодели» необходимой для адекватного отображения сложного процесса (рассмотрение распространения загрязнений с разных сторон). Банк моделей и База пространственных объектов как основные компо-
ненты ГИС позволяют создавать открытые, гибкие, наращиваемые структуры для накопления данных и знаний о предметной области, моделирования и прогнозирования.
Под моделью-процессом будем понимать условный образ реального процесса, создаваемый с помощью взаимосвязанных между собой компьютерных модулей и отображающий структуру и взаимосвязи между компонентами процесса, правила изменения характеристик самого процесса, а также изменения характеристик объектов, участвующих в этом процессе. Моделью-объектом назовем условный образ реального объекта или системы объектов, описанный с помощью взаимосвязанных компьютерных модулей и отображающий структуру, взаимосвязи реального объекта (системы) или его элементов, а также правила изменения его характеристик.
Известно, что использование имитационного моделирования позволяет реализовать динамику экологических процессов, поэтому в качестве инновационного подхода в состав основной геоинформационной модели была интегрирована имитационная модель принятия решений, построенная путем объединения ГИС-технологий и технологии параллельных экспертных систем. Такая модель позволяет учесть динамику воздействия отходов на компоненты природной среды и дает возможность построения карт (планов) оптимального размещения объектов горнопромышленного производства в пространстве и времени.
Структура имитационной ГИС-модели показана на рис. 1. Внутренняя модель здесь обеспечивает взаимодействие моделей-процессов (соответствующих этап*ам процесса распространения загрязнений); внешняя
- определяет правила взаимодействия (интерфейс) с внешним миром, осуществляет контроль и управление обработкой данных. К основным особенностям разработанной ГИС-моде-ли можно отнести следующее:
- для реализации внутренней модели были использованы методы оптимизации на основе экологических и социально-экономических критериев [2];
- в основу разработки ГИС-модели была положена объектно-ориентированной методологии, которая позволила реализовать свойства открытости, масштабируемости, совместимости с другими моделями. Таким образом, выбор конкретных моделей-процессов не является константой, одни модели-модули можно заменить на другие, более подходящие для использования в заданном регионе и заданных условиях;
- реализация технических решений и природоохранных мероприятий строится на основе банка данных патентной документации с рассчитанными эколого-экономическими показателями. В основе построения банка данных лежит принцип универсальности и масштабируемости: эксперт, работающий с ГИС на стадии предпро-ектных решений, имеет возможность пополнять и модифицировать заложенные технические решения;
- визуальная обработка данных сформирована на основе электронных карт горнопромышленного региона с выделением дополнительных тематических объектов, необходимых для создания ГИС-модели загрязнения («Зоны размещения отходов», «Точечные источники», «Экологически значимые зоны» и др.).
В основе механизма принятия решения предложено использовании модель параллельной статической экспертной системы (рис. 2) [3].
—Я
Файлы данных инициализации^ статистической информации
Рис. 1. Структура ГИС с интеграцией имитационной модели на основе экспертным систем
Рис. 2. Модель параллельной статической экспертной системы
В общем случае механизм прямого логического вывода содержит три основных модуля:
1. Модуль сбора фактов - обеспечивает интерфейс с пользователем.
2. Модуль поиска применимых правил - выполняет операцию по поиску набора применимых правил в каждом цикле.
3. Модуль выполнения (запуска правил) - модуль запуска отобранных правил, так же определяет правила, которые будут проверены в следующем цикле.
Параллелизм метода прямого логического уровня разделяется на пять уровней: уровень правил, уровень условий, уровень действий, уровень применимых правил и, наконец, уровень сравнения и проверки.
Рассматриваемая модель содержит следующие основные модули:
1. Модуль интерфейса с пользователем (и1): основная задача модуля -это общение с пользователем для на-
копления фактов, необходимых системе при поиске решения.
2. Модуль инициализации списка правил (ILR): этот модуль проводит инициализацию и создание массива для списка применимых правил.
3. Модуль инициализации флагов (IF): инициализирует флаги каждой предпосылки в «левой» части (части условий) каждого правила в базе знаний.
4. Модуль поиска применимых правил (FAR): определяет применимость правил в базе знаний и добавляет их в набор применимых правил 5 вместе с некоторой другой полезной информацией.
5. Модуль применения правил (SF): этот модуль выбирает правила, для выполнения после каждого цикла.
6. Модуль обновления флагов (UF): главная задача этого модуля состоит в том, чтобы обновлять значения флагов в наборе правил, на которые воздействуют применяемые правила.
7. Модуль прямого логического вывода (FC): организует и управляет всеми процессами логического вывода, так же управляет работой еще трех модулей (FAR, SF, и UF), он решает, когда остановить консультацию и выдать результат.
Апробацию предложенной геоин-формационной модели планируется провести с использованием данных по образованию отходов горнопромышленного производства на территории Дарасунского рудного поля (Читинская область). Источниками атрибутивной информации, использованной при создании карт, являются документация по оценке воздействия на окружающую среду при реконструкции горно-обогатительного производства, лимиты на размещение отходов, экологические паспорта предприятий, а также различные формы статистической отчетности.
1. Шек В.М., Филиппова А.А. Модели-
рование экологических аспектов горного предприятия: практика и перспективы. // Г орный информационно-аналитический
бюллетень. - 2002. - № 2. - С. 168-171.
2. Мязин В.П., Гончаров Д. С. Анализ обобщенного экономического критерия в решении задачи оптимизации размещения
Важно отметить, что имитационная модель на базе ГИС-технологий позволяет отобразить изменение загрязнений в пространстве и времени, т.е. у эксперта, принимающего решения, появляется возможность наглядно оценить развитие экологической ситуации. Кроме того, поля критериальной оптимальности размещения отходов, наложенные на карту поверхности, могут быть использованы:
- при проектировании природоохранных мероприятий (планировании границ санитарно-защитных зон, территорий, участков рекультивации и т.д.);
- для анализа взаимосвязей между различными факторами производства и состоянием окружающей природной среды.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
отходов горнопромышленных предприятий // Обогащение руд. Леоновские чтения. -Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004.
3. Галимов Р.К. Модель параллельной статической экспертной системы // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2004. - № 4. - С. 174. ЕШЗ
— Коротко об авторах----------------------------
Гончаров Денис Сергеевич - ст. преподаватель ЧитГУ.
