CC BY
274
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАРТ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
Валерий Васильевич Ничепорчук
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Россия, г. Красноярск, е-mail: vaera@icm.krasn.ru
Описаны проблемы использования геоинформационных систем и картографического материала в территориальных органах управления МЧС России. Предложен метод оценки и картографирования рисков ЧС на основе показателей опасности, уязвимости и защищённости, имеющих пространственную привязку. Приведена классификация карт риска, используемых для управления комплексной безопасностью территорий.
Ключевые слова: оценка рисков ЧС, методы картографирования рисков, атласы риска ЧС, комплексный мониторинг обстановки.
MAPS APPLICATION FOR PROCESSES MANAGEMENT AND PREVENTION AND ELIMINATION OF EMERGENCY SITUATIONS
Valery V. Nitchepotchuk
Institute of Computer Modeling, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences, Russia, Krasnoyarsk, е-mail: vaera@icm.krasn.ru
The problems of GIS- and cartographic materials application by the territorial bodies of the Ministry for Emergency Situations are considered. The technique for emergency risks estimation and mapping is offered. It is based on the spatially referenced danger-, vulnerability- and security indices. The classification of risk maps used for integrated territory security management is presented.
Key words: emergency risks estimation, risks mapping techniques, emergency risk atlases, integrated monitoring of situation.
Использование карт для анализа состояния безопасности территорий и информационной поддержке управления мероприятиями по предупреждению и ликвидации ЧС началось задолго до появления ГИС-технологий. Однако с распространением методов картографического анализа, созданием банков пространственных данных сфера применения карт значительно увеличилась. Различные картографические, аналитические материалы используются в настоящее время не только для разработки атласов риска, оперативных карт обстановки, но и для отображения результатов моделирования действий поражающих факторов чрезвычайных ситуаций (ЧС), данных мониторинга обстановки и т.д.
На основе мелкомасштабных карт субъектов России разработаны Атласы риска ЧС, описывающие все виды ЧС, возможные на данной территории (субъекта или федерального округа) [0]. Среднемасштабные карты используются для оперативного формирования графических документов в случае ЧС, а также при планировании и проведении учений, тренировок,
мероприятий по предупреждению ЧС. Крупномасштабные карты и планы населенных пунктов необходимы для управления ликвидацией техногенных аварий, ситуаций, связанных с затоплением территорий [2]. Однако до сих пор в органах управления МЧС России множество топографических карт, планов, космических снимков и другого материала представлено в неструктурированном виде. Разнообразие способов использования карт приводит к необходимости стандартизации представления объектов и их описания, применяемых технологий, создания и использования банков пространственных данных, решения ряда других проблем.
Одной из важных задач территориального управления является картографирование риска. Разработка такого рода карт регламентируется документами Госстроя России, МЧС, Минприроды и ряд других ведомств. В работах по созданию Федеральных атласов рисков ЧС [1, 3] предпринята попытка однозначного толкования понятий «риск» и «карты риска» для интеграции исследований по картографированию рисков ЧС.
В приведенном в [3] определении «Риск возникновения чрезвычайной ситуации это вероятность или частота возникновения источника ЧС, определяемая показателями риска, можно выделить две составляющих. Во -первых, вероятность ЧС, определяемая по статистическим данным и на основе анализа опасностей. Во-вторых - набор показателей риска ЧС, определение которых является отдельной научной задачей.
Представим риск возникновения ЧС Я(8) как функции опасности, уязвимости и защищенности территорий:
Я(8) = Опасность х Уязвимость х Защищенность (1)
или
Я(8) = Вероятность х Уязвимость х Защищенность х Потери (2)
При этом принимается, что опасность - это явления, процессы, действия или условия, характеризующиеся наличием некоторого потенциала (как правило, это вещество, энергия или информация), который может нанести вред здоровью людей, привести к их гибели, нанести ущерб окружающей среде, привести к потере сохранности материальных объектов [4]. Данные о проявлениях опасностей получают как на основе анализа данных мониторинга, так и на основе натурных обследований территорий.
Уязвимость территории характеризует чувствительность объекта или территории к воздействию определенного риск-фактора или группы риск-факторов. Уязвимость определяется через степень урбанизации территории (плотность населения, плотность дорожной сети, количество промышленных и инженерных объектов и другие показатели).
Защищенность территории характеризует обеспеченность системы ресурсами для противодействия внешним и внутренним риск-факторам, а также для локализации и ликвидации ущербов и потерь. Она выражается через показатель готовности сил и средств предупреждения и ликвидации ЧС, а также как объём проведённых предупредительных мероприятий.
Переход от определения риска ЧС к его оценке и картографированию представлен на рис. 1.
Рис. 1. Методы оценки и картографирования рисков ЧС
При этом используются показатели риска, количественно выразить которые удаётся из характеристик территории, инфраструктуры, демографии, социальной сферы и т.п.
С использованием данного алгоритма рассмотрена статистика ЧС и выполнены оценки отдельных компонент риска на территории Красноярского края. Построено более 20 обзорных карт распределения опасностей, индивидуальных и комплексных рисков, состояния защищённости территорий
[5].
Опишем подробнее методы картографирования риска. Будем придерживаться классификации, предложенной И.Ф. Петровой в работах [ 6, 7].
Картографирование вероятности возникновения неблагоприятного процесса. По данным статистики чрезвычайных ситуаций и происшествий, ландшафтных и техногенных пожаров, затоплений территорий созданы картограммы повторяемости событий, индивидуального риска гибели, плотности распределения для территорий (субъектов РФ, муниципальных районов, насёленных пунктов). При этом основой построения являются как полные базы всех событий, так и выборки по определённым критериям (например, вероятность возникновения крупных лесных пожаров, заторных паводков, возгораний в домах повышенной этажности, аварий на системах ЖКХ и т.д.). Использование длинных рядов наблюдений осложняется законодательным
изменением критериев чрезвычайных событий, что приводит к неравномерности распределения событий на фоне постоянства естественных причин.
Поскольку практически все базы данных содержат информацию о последствиях чрезвычайных событий, выраженную в денежном эквиваленте (ущербы), то аналогично картам вероятности и повторяемости процесса или явления строятся карты распределения ущербов от ЧС и других событий.
Карты риска как возможности возникновения неблагоприятного процесса или явления строятся обычно на непродолжительное время (сезон, неделю и менее) как иллюстрация средне- и краткосрочных прогнозов. Например, по распределению запасов воды в снеге, толщины льда на реках и фонового прогноза температур определяются максимальные уровни воды при прохождении весеннего половодья. Интеграция гидрологических прогнозов с данными по инфраструктуре территории (расположением населённых пунктов, дорог, ЛЭП и других объектов в поймах рек или с нижних бьефах аварийных гидротехнических сооружений) даёт карты распределения рисков затопления территорий и предварительную оценку ущербов. Аналогично на основе композита данных дистанционного зондирования Земли и наземных метеостанций по температурам воздуха и осадкам строятся карты классов пожарной опасности (от 1 до 5), а в сочетании с распределением сухих гроз и местами вероятного нахождения людей в лесу строятся карты рисков возникновения ландшафтных пожаров.
В качестве примера карт риска активности, интенсивности и категории неблагоприятного процесса и явления можно привести карты сейсморайонирования (ОСР-2012 А, B, О), карты участков водохранилищ ГЭС, подвергающихся берегопереработке и оползневым процессам, эрозии, засоления, заболачивания сельскохозяйственных земель.
Карты риска как доли негативного компонента от общего и усреднённого показателя_строятся для потенциально опасных или социально значимых объектов по характеристикам их технического состояния, данных обследования и т.п. Примеры: карта риска образования волны прорыва в результате аварии на гидротехническом сооружении (ГТС) строится на основе данных о состоянии ГТС, результатов расчётов параметров волны прорыва при реализации различных сценариев аварийных ситуаций, обеспеченности половодья, приводящего к переполнению водоёма или повышенным расходам водотока и инициирующего аварию. Карты рисков аварий на системах ЖКХ возможно построить на основе данных об износе теплоисточников и сетей. Кроме того, можно использовать интегральные величины, например данные об износе воздушных линий электропередач и повторяемости сильных ветров и шквалов в районе исследований.
Карты риска как превышения заранее заданной величины строятся, в основном, для иллюстрации экологической ситуации. Такие карты строятся на основании данных мониторинга загрязнения воздуха, воды, почвы химическими и радиоактивными веществами и сопоставления средних и максимальных разовых концентраций с нормативными показателями.
Разработка карт на основе количественных показателей техногенного риска, указанных в нормативных документах [8]. Если предыдущие карты строятся, в основном, в мелком и среднем масштабах (М1:5 000 000 - М1:50 000), то карты распределения риска в пределах санитарно -защитной зоны потенциально опасного объекта строятся на крупномасштабных планах местности (М1:2000 - М1:500). При этом оценивается вероятность поражения человека в каждой точки пространства при реализации наиболее вероятного и наиболее тяжелого сценариев для всех видов аварий, возможных на данном объекте (индивидуальный риск). Граница зоны, где вероятность поражения превышает нормативно установленную, показывает величину социального риска.
Картограммы интегрированных оценок риска разрабатываются на основе совокупности параметров. Например, при учёте рисков неестественной гибели людей учитывается статистика ЧС, ДТП, пожаров, а также медицинские данные по ранней смертности населения.
Картограммы балльной оценки территорий___________строятся на основе
нормирования большого числа показателей к единой шкале. Обычно выделяются три составляющих: опасность, уязвимость и защищённость
территории. Балльные оценки используются для ранжирования крупных площадных объектов - муниципальных образований, технологических площадей добычи ресурсов, территорий реализации инвестиционных проектов. Количественная оценка, выраженная в баллах, достаточно субъективна, поскольку зависит от выбранных исследователями параметров, способов их математической обработки [9].
Пример динамические карты комплексного мониторинга оперативной обстановки _приведён на рис. 2. Для её построения задействовано несколько технологий:
- консолидации данных разнородных источников (систем мониторинга);
- интегрированных хранилищ данных для представления первичной и агрегированной информации;
- OLAP - анализа для оперативного выявления опасностей, чрезвычайных ситуаций и их предвестников;
- Web-визуализации оперативных данных на общедоступной картографической основе [10].
Работы по оценке и картографированию рисков ЧС проводятся с целью повышения эффективности территориального управления, снижения затрат на ликвидацию последствий ЧС и компенсацию ущербов. Помимо контроля и надзора в области техносферы, проведения инженерно -технических мероприятий по повышению устойчивости объектов и инфраструктуры, должна быть усовершенствована нормативно-правовая база. Это касается и показателей приемлемого риска для различных сфер, и механизмов страхования рисков для особо опасных объектов и территорий.
Ещё одна важная сфера применения карт рисков - разработка обоснования инвестиционных проектов в области добычи и переработки природных ресурсов, энергетики, транспорта. Картографический материал используется для оценки возможных риски для новых объектов техносферы, степень
воздействия таких объектов на окружающую среду и население, а также синергетические эффекты природных и техногенных опасностей.
Разработка карт согласно приведённой классификации, использование web и других информационных технологий для публикации карт, развитие банков данных об опасностях и систем комплексного мониторинга территорий позволит проводить более обоснованные мероприятия по управлению рисками ЧС. Учёт опасностей, снижения их до нормативных значений необходим при долгосрочном планировании развития регионов и страны в целом.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Анисимова Т.Б. Плотникова Т.В. Атлас природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации (под ред. Шойгу С.К.), М. 2004. - 272 с.
2. Рекомендации по картографическому обеспечению МЧС России/ Нормативно -методические документы по вопросам организации выполнения НИОКР. - М.: ВНИИ ГОЧС, 2008.-69 с.
3. Российская Федерация. Атлас природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций. Под общей редакцией С.К. Шойгу. - М.: «Феория». - 2011 г. - 576 с.
4. Махутов Н.А., Ахметханов Р.С. Системный подход к оценке и управлению рисками // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. - 2012. - №4. - с. 56-69.
5. Лепихин А.М., Москвичев В.В., Ничепорчук В.В., Тридворнов А.В. Оценка и районирование риска чрезвычайных ситуаций для территории Красноярского края // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. - 2007. - №5- С. 124-133.
6. Петрова И.Ф. Проблемы отображения понятия «риск» на экологических картах // Экология урбанизированных территорий. - 2009. №2. - С. 77-81.
7. Петрова И.Ф. Проблемы отображения понятия «опасность» на экологических картах // Известия РАН. Серия географическая, 2008, №5. - с. 126-131.
8. РД 03-418-01. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов. М.: Госгортехнадзор России. 2001. - 18 с.
9. Shokin Yu.I., Moskvichev V.V., Nonhenkova L.F., Nicheporchuk V.V The using of crisis database for management of territorial risks // Computational Technologies. - 2011. V.16. - №6. -P. 115-126.
10. Ноженкова Л.Ф., Ничепорчук В.В., Бадмаева К.В., Пенькова Т.Г., Коробко А.В., Евсюков А.А., Ноженков А.И., Марков А.А., Морозов Р.В., Есавкин С.Е. Система консолидации и анализа данных мониторинга чрезвычайных ситуаций в Красноярском крае // Проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. - 2012. - №4. - С. 63-73.
© В.В. Ничепорчук, 2013
