CC BY
39
Федеральный центр науки и высоких технологий «Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций»
УДК 002.55/.56:303.64:614.8:910:911(084.30)
Р.И. Аглиуллин (Военный институт (инженерных войск) Общевойсковой академии Вооруженных сил РФ) ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ИНЖЕНЕРНОЙ ОБСТАНОВКИ
R.I.Agliullin (Millitary institute engineering troops, Combined arms Academy) USE OF GEOGRAPHIC INFORMATIONAL ANALYTIC SYSTEM FOR DEFINING MAIN INDEXES OF ENGINEERING SITUATION
Статья посвящена применению географической информационно-аналитической системы при планировании мероприятий гражданской обороны и защиты населения.
На примере географической информационно-аналитической системы города отнесенного к группе по гражданской обороне показана возможность применения специального расчетного модуля «УДАР» и расчетной матрицы для определения степени разрушения зданий в зависимости от интенсивности воздействия воздушной ударной волны.
Article is about geographic informational analytic system in planning civil defense and population protection measures. For example is taken geographic informational analytic system of the city and shown possibilities of using special calculation module «Strike» and calculation matrix for defining destruction rate of building depending on intensity of air blast.
0
VO
а р
ro
а р
е и к
с е
T
и н
х
£
1
о н
T
^ Р.И. Аглиуллин
В основу математических моделей прогнозирования последствий
чрезвычайных ситуаций мирного и военного времени положена
причинно-следственная связь двух процессов воздействия поражающих факторов на объект и сопротивления самого объекта этому воздействию.
Процесс сопротивления воздействию описывается законами разрушения и поражения.
Законы разрушения характеризуют уязвимость сооружений, а законы поражения — уязвимость людей в зонах ЧС. Эти термины являются основными при прогнозировании последствий ЧС.
Под законами разрушения сооружения понимают зависимость между вероятностью его повреждения и расстоянием до сооружения или интенсивностью проявления поражающего фактора.
Если эта зависимость от расстояния, то закон называют координатным законом разрушения. В случае, когда зависимость получают от поражающего фактора, закон называют параметрическим законом разрушения.
Законы разрушения сооружений получают на основе анализа и обобщения статистических материалов по разрушению жилых, общественных и промышленных зданий от воздействий поражающих факторов. Если статические материалы по разрушению отдельных типов сооружений отсутствуют, то законы разрушения могут быть получены расчетными методами.
В настоящее время законы разрушения получены для защитных сооружений и зданий различных типов на воздействие ядерных взрывов и воздействие взрывов техногенного характера, а также для зданий различной сейсмостойкости на воздействие землетрясения.
Задача по прогнозированию последствий применения противником ядерного оружия, а также крупных аварий и катастроф в больших населённых пунктах решается следующим образом.
Город (населённый пункт) разбивается на элементарные площадки, а их координаты представляются точками, расположенными в центрах площадок. Шаг сетки назначается в зависимости от точности расчёта.
Для каждой площадки подготавливаются исходные данные, включающие:
— конструкцию зданий;
— характеристику застройки;
— численность людей.
Задача по определению последствий в малых населённых пунктах региона решается аналогично. При этом населённый пункт в целом рассматривается в виде одной элементарной площадки, а её координаты представляются точкой в центре населённого пункта.
В случае если интенсивность и координаты места аварии или катастрофы заблаговременно заданы или задаются по фактическим данным, принимается что в пределах рассматриваемой площадки, здания размещаются с определенной плотностью (количество зданий, приходящихся на единицу площадки). Тогда количество зданий в пределах площадки определяется произведением плотности застройки на размеры принятой площадки. Математическое ожидание числа зданий, получивших заданную степень повреждения в пределах площадки при заданной интенсивности поражающего фактора определяется вероятностью получения зданиями заданной степени повреждения при обусловленной интенсивности поражающего фактора. Вероятность повреждения определяется из законов разрушения. Суммируя число повреждённых зданий по каждой площадке и переходя к пределу, получают математическое ожидание числа зданий с заданной степенью повреждения в пределах всего города.
Представленная выше методика, основанная на законах разрушения зданий и сооружений, математическом ожидании числа разрушенных зданий, является оперативной. Ее сущность сводится к заключению, что в зоне с избыточным давлением во фронте воздушной ударной волны (ВУВ) взрыва (ДРф) 0,3 кгс/ кв. см и более — 40% зданий и сооружений получат полные разрушения и 60% сильные разрушения. При таком подходе невозможно определить конкретные степени разрушения зданий и сооружений, исключена возможность получения точной модели разрушения городской застройки.
Вместе с тем применение географической информационно-аналитической системы и ее техноло-
Рис. 1. Результат выявления возможной обстановки после нанесения противником ядерного удара
гии геообработки позволяет перейти от оперативных методов оценки обстановки к точным.
Специальный расчетный модуль «Удар», разработанный на факультете гражданской обороны ОВА ВС РФ на основе «Справочника по поражающему действию ядерного оружия» (часть 1 и 2), позволяет рассчитывать:
• размеры радиусов с заданным значением избыточного давления во фронте воздушной ударной волны, км — Ш;
• размеры радиусов, в пределах которых возможно возникновение пожаров в городах и сельских населенных пунктах, км — Rпож;
• линейные значения (длина и ширина) зон радиоактивного заражения местности с подветренной стороны, км — А, Б, В и Г;
• радиусы зон радиоактивного заражения местности с наветренной стороны;
• площадные значения зон с заданным значением ДРф, зон возникновения пожаров и зон радиоактивного заражения местности.
При интеграции специального расчетного модуля «Удар» в географическую информационно-аналитическую систему города отнесенного к группе по гражданской обороне, была смоделирована (выявлена) обстановка в случае нанесения по городу ядерного удара (рис. 1).
При воздействии ударной волны ядерного взрыва с конкретным значением избыточного давления во фронте ВУВ, что моделирует расчетный модуль «УДАР» (6 зон), здания, сооружения или технологической оборудование может быть не разрушенным (не поврежденным) или получить различную степень разрушения (слабую, среднюю, сильную,
полную). Численные значения избыточных давлений, при которых могут быть получены различные степени разрушения, получены экспериментальным путем на основе натурных испытания ядерного оружия.
Для определения степени разрушения различных объектов, разработана расчетная матрица. Предлагаемая технология применения расчетной матрицы заключается в следующем. В шейп-файл, базы данных ГИАС города, в котором содержатся объекты, подлежащие оценке вносится код степени разрушения исходя их характеристики объекта (конструктивные особенности, материал стен и т.д.).
о
ю
а р
го
а р
к
с е
т
и н
х
£ I
о н
т
у
а
I
Рис. 2. Характеристика степени разрушения элементов городской застройки после применения противником ядерного оружия
Сама расчетная матрица реализована в виде таблицы Access или таблицы ArcGIS, что позволяет реализовать связи объектов, то есть подключение и перенос данных. В дальнейшем в режиме редактирования расчетная матрица подключается к семантической таблице обрабатываемого шейп-файла и после осуществления пространственных запросов (выборок) соответствующие значения полей матрицы копируются в поле «Разрушения» семантической таблицы шейп-файла. После выполнения процедур геообработки расчетная матрица может быть отключена от шейп-файла.
Применение предложенной технологии «Расчетной матрицы» позволяет проводить геообработку практически неограниченного числа объектов и одновременно обрабатывать несколько шейп-файлов, скорость обработки практически не зависит от числа объектов.
Расчетная матрица реализована как отдельный объект информационных технологий, может перемещаться с применение различных носителей информации или посредством вычислительных сетей, такая реализация позволяет использовать этот информационный блок не только для подключения к многим шейп-файлам одного проекта, но и использовать его в различных проектах и на многих АРМ.
Для определения степени разрушения зданий и сооружений разработан алгоритм геообработки, применение которого позволяет оценить сложившуюся обстановку и смоделировать ее в проекте ГИАС города (рис. 2).
Как результат приме -нения функции геообработки определены степени разрушения зданий и сооружений, содержащихся в шейп-файле «здания», в зависимости от воздействия избыточного давления во фронте ВУВ. Полученные характеристики разрушений внесены в семантическую таблицу шейп-файла. В тематической компоновке проекта «Удар» здания и сооружения отражены различными символами, в зависимости от полученной степени разрушения. Полученные результаты с численными значениями количества зданий получивших заданную степень разрушения могут быть сформированы в виде отчета, как в формате текстового документа, так и в виде тематической карты.
Предлагаемая методика определения основных показателей инженерной обстановки позволяет перейти от оперативных методов расчета к точным, при условии сохранения оперативности управленческой деятельности органов управления РСЧС.
Литература
1. Буланенков С.А., Воронов С.И., Губченко П.П. и др. Защита населения и территорий от чрезвычайных ситуаций / Под общ. ред. М.И. Фалеева. — Калуга: ГУП «Облиздат», 2001. — 480 с.
2. Обеспечение мероприятий и действий сил ликвидации чрезвычайных ситуаций/ Под общей редакцией С.К. Шойгу. Часть 2. Инженерное обеспечение мероприятий и действий сил ликвидации чрезвычайных ситуаций. к. 2. Оперативное прогнозирование инженерной обстановки в чрезвычайных ситуациях. — М.: ЗАО «Фирма» ПАПИРУС», 1998. - 176 с.
