CC BY
58
УДК 528.9
К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА БАЗЕ ГИС
Светлана Сергеевна Янкелевич
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой картографии и геоинформатики, тел. (383)361-06-35, e-mail:ss9573@yandex.ru
Жанна Юрьевна Анохина
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант кафедры картографии и геоинформатики, тел. (383)361-06-35, e-mail: zhanna.anoxina@yandex.ru
Излагается опыт геоинформационного картографирования опасных зон при стихийных бедствиях, рассматривается разработка систем прогнозирования и ликвидации ЧС на базе ГИС.
Ключевые слова: чрезвычайные ситуации, наводнения, ГИС, дистанционное зондирование Земли, мониторинг и прогнозирование ЧС, автоматизированное дешифрирование.
TO THE QUESTION OF DEVELOPMENT OF SYSTEM OF FORECASTING AND LIQUIDATION OF EMERGENCY SITUATIONS BASED ON GIS
Svetlana S. Yankelevich
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., associate Professor, Head of the Department of Cartography and Geoin-formatics, tel. (383)361-06-35, e-mail: ss9573@yandex.ru
Jeanne Yu. Anokhina
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., undergraduate of the Department of Cartography and Geoinformatics, tel. (383)361-06-35, e-mail: zhanna.anoxina@yandex.ru
Presents the experience of the GIS mapping of hazardous areas in case of natural disasters, the development of systems of forecasting and liquidation of emergency situations based on GIS.
Key words: emergencies, floods, GIS, remote sensing, monitoring and forecasting emergency situations, automated interpretation.
В настоящее время самыми перспективными методами обработки и усвоения объемов информации о состоянии компонент природной среды, на сегодняшний день, являются методы, основанные на использовании компьютерных геоинформационных технологий. Использование геоинформационных систем (ГИС), позволяющих проводить одновременный анализ многомерных данных с использованием цифровых карт, упрощает процедуры прогноза и оценки комплексного воздействия природной среды, делает возможным оперативное выявление аномалий и принятие необходимых мер для их устранения [1].
Геоинформационные системы широко используются для решения разных задач. Одним из важнейших факторов эффективного использования ГИС является наличие функциональной системы и простого внедрения.
Анализируя развитие ГИС, можно выделить несколько значимых этапов: переход к многопользовательским системам, существенное сокращение времени на получение и сбор первичной пространственной информации, повсеместный и облегченный доступ к электронным веб- и мобильным картам. Такое развитие привело к появлению таких взаимосвязанных технологий, как «облачные» технологии, обработка «больших данных», прием данных в режиме реального времени, гетерогенные сенсорные сети и др.
Однако задачи прогнозирования и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС), несмотря на характерный пространственный аспект, до сих пор остаются в стороне от бурного развития ГИС-технологий. Специализированные ГИС разрабатываются узкопрофильными специалистами и это привело к тому, что для каждого типа ЧС разработаны отдельные специальные программы.
Современные геоинформационные системы мониторинга и прогнозирования опасных природных событий и их последствий - это многоплановые информационные системы, включающие[2]:
- средства наблюдения за опасными явлениями (сенсорные сети);
- коммуникационные каналы и оборудование;
- мощные базы данных и знаний, содержащие информацию о последствиях различных ЧС;
- математические модели опасных явлений;
- описания состояния и уязвимости элементов риска;
- данные о распределении и возможностях источников опасности;
- связанные между собой вычислительные ресурсы и т. д.
Происходящие в стране природные бедствия, аварии и катастрофы, помимо значительного ущерба и человеческих жертв, приводят и к существенному изменению среды обитания человека. Ежегодно в Российской Федерации в среднем происходит около двух тысяч чрезвычайных ситуаций (по данным МЧС России), в результате которых погибает более пяти тысяч человек [3].
Наряду с прогнозированием и предотвращением катастрофических природных явлений, техногенных аварий и катастроф, одной из главных задач является анализ чрезвычайных ситуаций, вызванных ими.
Вопросы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС) на территории Российской Федерации остаются весьма актуальными. Опасность воздействия ЧС природного характера на население страны обусловлено следующими факторами: увеличение антропогенного воздействия на окружающую среду, провоцирующего или усиливающего негативные последствия опасных природных явлений; нерациональное размещение объектов хозяйственной и промышленной деятельности; расселение людей в зонах потенциальной природной опасности; недостаточная эффективность или отсутствие систем мониторинга окружающей среды; ослабление государственных систем наблюдений за вулканическими, сейсмическими, экзогенными процессами, гидрометеороло-
гическими и гелиофизическими явлениями; невысокая достоверность прогнозирования опасных природных явлений; отсутствие или плохое состояние гидротехнических, противооползневых, противоселевых и др. защитных сооружений, защитных лесонасаждений; недостаточность кадастров потенциально опасных районов (регулярно затапливаемых, сейсмоопасных, селеопасных, лавиноопасных, оползневых, карстовых, цунамиопасных и др.).
Использование данных дистанционного зондирования Земли становится неотъемлемой частью при мониторинге крупных природных чрезвычайных ситуаций, в том числе и наводнений. Анализ космических снимков позволяет не только объективно оценивать масштабы и нанесенный ущерб, но и повысить достоверность прогнозирования чрезвычайных ситуаций.
Оперативная спутниковая съемка местности и своевременный анализ затопленной территории, изменения уровня воды, а также масштабов бедствия является одной из основных задач при мониторинге наводнений [3].
Космическая информация позволяет не только наблюдать развитие паводка или половодья, но и получать оперативный прогноз зон затопления, оценивать принесенный ущерб, решать задачи выбора защитных дамб для сдерживания наводнения, выявлять участки, которым еще угрожает затопление.
Данные дистанционного зондирования Земли широко применяются для изучения водных ресурсов суши. Космический снимок дает пространственную картину состояния водного объекта (реки, озера, водохранилища) на всем его протяжении. Последовательные съемки позволяют проследить изменение этой картины во времени и пространстве. С помощью космических снимков можно оценивать площадь затопления речных пойм, картографировать границы разливов, отслеживать динамику волны половодья. Спектрозональная съемка позволяет выделить воды с различными механическими, химическими и оптическими свойствами, что особенно важно при анализе динамики наводнений [4].
Комбинация спектральных каналов, которую предпочтительнее использовать при дешифрировании наводнений, может быть PED, GPEEn, BLUE, могут быть использованы и панхроматические снимки. Однако наиболее для данной цели подходит комбинация каналов П1Р, PED, GPEEn, поскольку именно в ближнем инфракрасном диапазоне (П1Р) удается наиболее точно провести границу раздела «вода - суша». При анализе сезонных разливов крупных рек в использовании космических снимков высокого разрешения нет острой необходимости, однако, при анализе чрезвычайных ситуаций, вызванных наводнениями, космические снимки высокого разрешения необходимы для точной оценки масштабов бедствия.
Оперативная спутниковая съемка местности и своевременный анализ затопленной территории, изменения уровня воды, а также масштабов бедствия -одна из основных задач при мониторинге наводнений. В ходе анализа снимков изучается динамика поверхностных вод по дешифровочным признакам, долговременные и кратковременные состояния элементов местности, а также развитие наводнения. Проводится оценка уровня подъема воды. Таким образом, ис-
пользование космических снимков позволяет произвести оперативный прогноз зон затопления, оценить масштаб ситуации и нанесенный ущерб.
Геоинформационные системы (ГИС) являются средством накопления, обработки, анализа, представления и отображения геопространственных данных. ГИС позволяет значительно облегчить процесс выбора управленческого решения. В ГИС используется растровая подложка, то есть отсканированная карта или ее фрагменты. Основой эффективного функционирования любой геоинформационной системы является наличие необходимых достоверных исходных данных. Точность и достоверность получаемых ГИС данных зависит от качества исходной картографо-геодезической информации. Сбор данных для наполнения ГИС - самый важный этап создания ГИС. От точности, достоверности и актуальности собранных данных зависит эффективность и качество работы геоинформационной системы. Для получения входных данных для ГИС и для ее обновления нужны геодезические измерения для процесса принятия решений. Принятие решений является важной частью любой управленческой деятельности [3, 5]. ГИС - это не инструмент для выдачи решений, а средство, помогающее ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений, обеспечивающее ответы на запросы и функции анализа пространственных и атрибутивных данных, представления результатов анализа в наглядном и удобном для восприятия виде. При использовании ГИС требуемая для принятия решений информация может быть представлена в лаконичной картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями, графиками и диаграммами.
Наличие доступной для восприятия и обобщения информации позволяет ответственным работникам сосредоточить свои усилия на поиске решения, не тратя значительного времени на сбор и осмысливание разнородных данных. Можно достаточно быстро рассмотреть несколько вариантов решения и выбрать наиболее эффективный. Кроме этого, визуализация с помощью ГИС пространственных данных позволяет оценивать большой объем данных в совокупности [5].
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Опасные природные процессы : учебник / А. В. Баринов, В. А. Седнев, А.Б. Шевчук и др. - М. : Академия ГПС МЧС России, 2009.
2. Журкин И. Г., Шайтура С. В. Геоинформационные системы. - М. : КУДИЦ-ПРЕСС, 2009. - 272 с. ISBN 978-5-91136-065-8
3. Атлас природных и техногенных опасностей и рисков чрезвычайных ситуаций. Российская Федераций / под общ. ред. С. К. Шойгу. - М. : Феория, 2011. - 422 c.
4. Лонский И. И., Назаренко Д. А. Применение ГИС для прогнозирования ситуаций и принятия управленческих решений // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка.- 2005.- № 4. - С. 119-126.
5. Сайт Федерального государственного бюджетного учреждения «Научно-исследовательский центр космической гидрометеорологии «Планета» (ФГБУ «НИЦ «Планета») [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Ы*р://р1апеикр.ри/^ех1.Ыт1 - Загл. с экрана.
© С. С. Янкелевич, Ж. Ю. Анохина, 2017
