CC BY
26
Koshyrets S.I., Grytsyuk Yu.I., Dendyuk M. V. The Study of the Effect of Ellipticity of Crosscut of Softwood Log End on the Effectiveness of Edge-grained Lumber Output
A single-factor dispersion analysis of the effectiveness of edge-grained lumber output during cutting softwood logs by segment sawing for various size groups of log diameter at various ratios of crosscut log ellipticity is made. Such qualitative factors as curvature and length of the log are considered. The results of the research conducted show that with increase of size group of the logs diameter, crosscut ellipticity change increasingly affects the output of edge-grained lumber downward.
Keywords: dispersion analysis, qualitative factor, log sawing into lumber, crosscut log ellipticity, the efficiency of the output of edge-grained lumber.
УДК 711.1 Докторант, доц. А.В. Гоблик1, канд. техн. наук -
Кшвський НУ будiвництва i архтектури
ТЕХНОЛОГ1Я МОДЕЛЮВАННЯ ПОЛЯ ГРАД16НТА 1НТЕНСИВНОСТ1 ТЯЖ1ННЯ НАСЕЛЕННЯ ДО ОБ'£КТ1В ГРОМАДСЬКОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ
Дослщжено проблему створення шструменту анашу та розрахунку просторових napaMeipiB зон з шдвищеною актившстю культурно-побутових зв'язюв. Саме в цих зонах формуеться контингент населенна, що ютотно впливае на розрахункову мютюсть установи обслуговування та умови ii розмщення у планувальнш структурi мюта. Роз-роблено технологвд комп'ютерноi вiзуалiзацii даних розподшу поля штенсивност тя-жiння населення (1ТН) до установ торгово-побутового обслуговування в середовищi ArcGIS та MATLAB на основi експериментально установленого закону 1ТН. Наведено результати моделювання векторного поля гращента 1ТН, яке демонструе швидкiсть змь ни величин iнтенсивностi тяжшня населення в певнш точцi мiстобудiвного простору до об'екта торгiвлi.
Ключовi слова: поле градiента iнтенсивностi тяжiння населення, об'ект громадсь-кого обслуговування, комп'ютерна модель, польова модель, мiсто.
Вступ. Початок третього тисячолтя ознаменувався, з одного боку, стршким розвитком високих технологiй, а з iншого - прискореним зростанням народонаселения та штенсивним освоениям природно-географiчного простору, що спричинило iстотне загострення проблем, пов'язаних з оргашзащею простору у мктах - мiсцях кооперацп людей та 1хньо1 дiяльностi. Тому особливо!' актуальное набули завдання пiдвищения рiвня комфортностi мiського середови-ща для мешканщв i гостей мiста.
Саме поняття "комфортностi мiського середовища" е предметом досль дження багатьох наук, в кожнш з яких воно уточнюеться, збагачуеться i набу-вае нового змкту. Для прикладу, компашя Ericsson ConsumerLab, один iз свгго-вих розробникш iнформацiйних комунiкацiйних технологш, за результатами сво'х останнiх дослщжень, проведених у тринадцяти найбiльших мегаполках свiту, з'ясувала, що ршень "комфортносп мiського середовища" для респонден-тав залежить вiд такого параметру як яккть забезпечення населення послугами стшьникового зв'язку [12].
1 Наук. консультант: проф. М.М. Дьомш, д-р архггектури
У науковш лiтературi поняття комфортностi MicbKoro середовища трак-тують досить широко: деят автори визначають комфортнiсть "як найбшьш сприятливi умови життeдiяльностi людей, сукупнкть побутових вигод, упоря-дженостi i екологiчноí безпеки" [5, с. 271], iншi автори, визначаючи ршень ком-фортностi мiського середовища, дослiджують вплив медико-бiологiчних та со-цiально-психологiчних факторш на умови проживания [7, 8].
Близьким за змiстом до поняття комфортносп мiського середовища е поняття якосп мiського середовища [4, 9, 11]. П1д цим поняттям потрiбно розумь ти здатнiсть мкького середовища задовольняти об'ективнi потреби мешканщв мiста вiдповiдно до загальноприйнятих на даний момент часу норм i стандартiв життедiяльностi. 1ншими словами, яккть мiського середовища проживання виз-начае привабливкть мiста за спектром соцiально-економiчних параметров1.
З мiстобудiвного погляду, ршень комфортностi мiського середовища мо-же визначатися такими параметрами: транспортною доступнктю (рiвнем роз-витку мiськоí транспортно! i вулично-дорожньо! мережi); наявнiстю достатньо! кiлькостi та рацiональним розмiщениям у мкп об'ектш громадського обслуго-вування населення; наявнiстю достатньо! кiлькостi громадських просторов; ра-цiональною територiально-планувальною оргашзащею мiста; естетикою мiсь-кого ландшафту тощо.
Отже, питання комфортностi мiського середовища можливо розглядати далi в контекстi проблеми створення та розвитку рацiональноí з погляду тери-торiально-планувальноí органiзацií та транспортно-шшохщно! доступностi ме-режi об'ектiв громадського обслуговування населення мiста. Зауважимо, що ця проблема е не новою для теорц та практики мктобудування, але протягом три-валого часу залишаеться актуальною у зв'язку iз постiйним i часто неконтрольо-ваним територiальним зростанням мiст.
Одним iз методов вирiшения цiеí проблеми е комп'ютерне моделювання та виявлення зон з шдвищеною активнiстю культурно-побутових зв'язкш, ос-кiльки саме тут формуеться контингент населення, що iстотно впливае на роз-рахункову мiсткiсть установи обслуговування та умови ii розмщення в плану-вальнiй структурi мкта. Розроблення такого методу мае базуватися на результатах експериментальних до^джень, отримання яких представляе окрему трудо-мiстку задачу.
У 1990-х роках група фахiвцiв тд керiвництвом проф. М.М. Дьомша здайснила унiкальне за своши масштабами експериментальне дослiджения у ни-зцi великих мiст Украши, в рамках якого вивчили штенсивнкть потошв покуп-цiв з ввдалених населених пунктов областi у наперед визначеш центральнi мкь-кi универмаги, якi е центрами масового тяшння iногороднiх покупцiв, i як насль док вiдкрито закон iнтенсивностi тяжшня населення (1ТН) до об'ектш громадського обслуговування I(r), де r - радiальна просторова координата [3, с. 48].
Ввдкритий закон представляе значний науковий i практичний iнтерес, оскiльки його можна покласти в основу створення комп'ютерних польових моделей 1ТН до об'екпв громадського обслуговування i внаслiдок отримати ш-
1 https://ш.wikipedia.org/wiki/Качество_roродской_среды_обитания
струмент визначення просторових napaMeTpiB зон з шдвищеною активнiстю культурно-побутових зв'язюв. Особливо шформативними е результати вiзуaлi-зацп на основi цього закону швидкостi змши величин iнтенсивностi тяжiння населения в певнш точцi мiстобудiвного простору до об'екта торпвл^ якi отриму-ють у вигляд векторного поля грaдiентa скалярно' функцй' I(x, y, z).
Метою роботи е розроблення технологй' побудови поля грaдiентa штен-сивностi тяжiиня населения до об'ектш громадського обслуговувания засобами комп'ютерного моделювання з використаниям ПС-технологiй та пакету ком-п'ютерно' математики MATLAB.
Анамз останшх дослщжень i публiкацiй. Проблема ращонального роз-мiщеиия у плаиувальнш структурi мiстa та забезпечеиня транспортно-шшохвд-но' доступностi об'ектiв громадського обслуговування, комфортностi мiського середовища протягом тривалого iсторичного перiоду викликае iнтерес серед фь лософiв, соцiологiв, географш, економкпв, aрхiтекторiв, урбaнiстiв. Так, у 1902 р. аиглшський соцiолог Е. Говард розробив концепцiю групувания населе-них пунктш однакового типу у вигляда федерацй' з шести мкт-садш, що розта-шовaнi довкола мкцевого культурного i громадського центру, реaлiзaцiя яко' мала б забезпечити баланс мiж комфортом проживания у сшьськш мiсцевостi та можливостями культурно-громадського обслуговування.
У багатьох роботах розроблено математичш моделi, що описують розмь щения торгових зaклaдiв, мiсць прикладання прaцi або фокусiв тяжiиня населения мiстa з урахуваниям умови доступносп [10]. Окремим блоком видшяють-ся теоретичнi роботи геогрaфiв французько' i шмецько1 шкiл, в яких в основу моделювання рiзномaнiтних просторово-економiчних та просторово-соцiaльних явищ покладено вдею магнетизму або Закон всесвiтнього тяжiння [6].
У предстaвленiй робоп пропонуемо в основу створения польових моделей 1ТН покласти закон М. Дьомша [3, с. 48], оскшьки вiн вiдобрaжaе кiлькiснi зaкономiрностi, отримaнi на основi результaтiв реальних експериментальних дослiджеиь. У роботi [2] на основi aнaлiзу та узагальнення експериментальних зaкономiрностей iнтенсивностi потокiв покупщв з вiддaлених населених пун-кпв у наперед визнaченi центрaльнi шдприемства торгiвлi обласного центру зроблено висновок, що отримаш зaкономiрностi з високою точнктю описують-ся функцiею Гауса. Завдяки знайденому aнaлiтичному запису функцй' Гауса в системi MATLAB побудовано графши, якi з високою точнктю збкаються з ек-спериментальними графжами роботи [3, с. 48] i якi описують зaлежнiсть шген-сивносп потокiв покупцiв у торговi центри рiзних рiвнiв вiд дaльностi по'здки (г) з мiсия постiйного проживания (рис. 1). Дaлi на основi функцiонaльноí за-лежностi скалярно!' величини 1(г) в пaкетi MATLAB створено комп'ютерну модель розподiлу поля штенсивносп тяжiния для випадку однаково!' рaдiaльноí (по прямiй лiнií) просторово-часово!' доступностi, тобто без врахувания впливу конфiгурaцií дорiг i таким чином частково виртено проблему створения польових моделей 1ТН (рис. 2).
Виклад основного мaтерiaлу. Пiд поияттям градкнта потрiбно розумь ти векториу величину, яка визначае в кожнiй точщ простору не лише швидкiсть змiни, а й напрямок найшвидшо' змши функцй', що залежить вiд координат.
1(г)
°0 20 40 60 80
крива ITH, отримана експериментальним методом
крив! ITH, отриман1 з використанням функцп Гауса
0.В
0.6
А
100 120
Рис. 1. ГрафЫи функцП Гауса, що описують величину I(r) - ITH
(ктьккть погздок на 1 тис. жит.)
•1 -1
Рис. 2. Просторовий розподЫ поля ITH до цеHmpie громадського обслуговування
Якщо кожнш точщ простору стввщнести певну скалярну величину, то кажуть, що задане скалярне поле, яке описуеться вщповщною математичною моделлю в аналiтичному, графiчному або табличному виглядi [1, с. 5]. У нашо-му випадку таким скалярним полем е просторовий розподш 1ТН, який також описуеться вщповщною математичною моделлю, а його об'емний графж мае назву польово'' моделi 1ТН.
Градiентом скалярного поля е вектор, проекц1ями якого на координатш осi е частиннi похiднi функцп, яка описуе дане поле. Практичне тлумачення по-лягае в тому, що вш визначае напрямом, у якому задане скалярне поле змь нюеться найшвидше [1, с. 9]. У рамках поставлено'' задачi отримане поле гра-дiента скалярно'1 функцп I(x, y, z) значно покращить якiсть вiзуалiзацií результата моделювання швидкостi змiни величин штенсивносп тяжiння населення в певнiй точщ мiстобудiвного простору до об'екта торпвль
Розглянемо далi етапи технологи моделювання поля градiента штенсив-ностi тяжшня населення до об'ектiв громадського обслуговування засобами Г1С-технологш та пакету комп'ютерно'' математики MATLAB на демонстра-цшному прикладi. Вихiднi данi для демонстрацшного прикладу, а саме картог-рафiчну основу з транспортною мережею та нанесеними об'ектами торпвл^ придатну для використання в середовищi Г1С, отримано iз вiдкритих джерел -некомерцшного веб-картографiчного ресурсу OpenStreetMap.
Реалiзацiя задачi моделювання поля градiента 1ТН стала можливою зав-дяки тому, що у попередшх роботах [2, 3] на основi функцiональноí залежностi скалярно'' величини I(r) (див. рис. 1) побудовано в MATLAB польову модель 1ТН до об'еклв громадського обслуговування (див. рис. 2) для випадку однако-во' радiальноí (по прямiй лiнií) просторово-часово'' доступностi.
Наступний етап моделювання передбачае розрахунок зон транспортно'' доступносп або зон обслуговування торгового центра, контури яких характеризуют просторовий розподiл показника 1ТН. З цiею метою в системi MATLAB для заданих з певним штервалом величин iнтенсивностi тяжiння розраховано кшьюсш значення вiдповiдних вiдстаней до об'екта торгiвлi (табл.).
Табл. Розрахунок показникгв eidcmarn до об'екта mopzieni (по ociX)
заумови заданих величин iHmeHcueHocmi тяжтня населення (eicb Y)
№ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1ТН 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
км CD »л (N о\ 5 (N СП 5 (N VO 5 (N о\ 5 t^, 12 5 2, ,4 2 5 t^ vo 2 5 OO 2 5 (N 13 5 t^, СП 3 5 (N VO 3 5 сч oT 3 5 t^, 14 5 ^ 4 5 сч 00 4 5 (4 5 5 7, ,7 5 5 ^ 6 5 cs о 8
Дат, з використанням модуля ArcGIS - Network Analyst та його функцп розрахунку розм1р1в i конф^урацп зон обслуговування (Service area) довкола заданих цен^в з урахуванням особливостей транспортно'1 мережi та розрахова-них величин вiдстаней (див. табл. 1) можливо отримати контури зон транспортно'1 доступност для вщповщних значень 1ТН. Результатом процедури розрахунку зон обслуговування е картографiчний шар iзолiнiй, який характеризуе просторовий розподiл деякого параметра Z, а саме параметра 1ТН.
Дат, на основi отриманого shape-файлу набору iзолiнiй, що характери-зують просторовий розподш параметра 1ТН, будуеться за допомогою шстру-менту Surface (Поверхня) модуля Spatial Analyst - штерпольована растрова по-верхня. Отримана штерпольована растрова поверхня е польовою моделлю, кож-на точка поверхнi яко'1 вiдображае скалярну величину 1ТН до об'еклв громадсь-кого обслуговування. Отриману польову модель можливо далi iмпортувати у виглядi shape-файлу у MATLAB (рис. 3), попередньо визначивши значення ш-терпольованого растру у точках.
На завершальному етапi в системi MATLAB, в якiй е реатзована фун-кцiя "gradient", будуеться векторне поле градiента скалярно'1 функцп I(x,y,z), що значно пiдвищуе iнформативнiсть отриманих польових моделей та покра-щуе якiсть вiзуалiзацií результатiв моделювання швидкостi змiни величин ш-тенсивностi тяжiння населення в певнш точцi мiстобудiвного простору до об'екта торпвль Графiк поля градiента наведено на рис. 4.
Рис. 3. Польова модель 1ТН з урахуванням кoнфizуpацii дорожшх мереж
Рис. 4. Векторне поле zpадieнmа скалярно'1 функци I(x, y, z)
Висновки. Новизна роботи полягае у тому, що вперше розроблено метод комп'ютерно'1 вiзуалiзацií даних розподшу поля 1ТН в середовищi ArcGIS та MATLAB на основi експериментально установленого закону iнтенсивностi тя-жiння населення до установ торгово-побутового обслуговування. Отримане ве-
кторне поле градieнта скалярно!' функцй' I(x, y, z) значно покращуе якiсть Bi3y-алiзацií результатов моделювання швидкостi змши величин iнтенсивностi тя-жiння населения в певнш точщ мiстобyдiвного простору до об'екта торгiвлi.
Науковий штерес представляють також дослiдженi в робоп М.М. Дьомь на [3] закономiрностi формування контингенту студештв вишш та середшх спе-щальних навчальних закладав залежно вiд вiдстанi. За сво'м характером отрима-нi графши, що описують змiнy питомо!' ваги студештв залежно вiд вщсташ, наб-лижеш до графшв, що описують просторовий розподш торгових тяжiнь i так само на перший погляд можуть описуватися функщею Гауса. Однак для комп'ю-терного моделювання просторового розподшу питомо!' ваги yчнiв i створення вiдповiдних польових моделей необхщно уточнити аналiтичний вираз функцй' Гауса та калiбрyвати вiдповiднi коефiиieнти. Комп'ютерне моделювання характеру просторового розподшу контингенту студентов мае важливе науково-прак-тичне значення, оскшьки надае додаткову шформащю, необхiднy для вирiшения шфраструктурних проблем та формування мiського середовища з урахуванням перебування в ньому студентсько!' молодi i забезпечення ii потреб.
Лiтература
1. Чинаев П.И. Высшая математика. Специальные главы : учеб. пособ. [для студ. ВУЗов] / П.И. Чинаев, Н.А. Минин, А.Ю. Перевозников, А.А. Черенков; под ред. П.И. Чинаева. - Изд. 2-ое, [перераб. и доп.]. - К. : Изд-во "Вища шк.", Головное изд-во, 1981. - 368 с.
2. Гоблик А.В. О моделировании распределения поля интенсивности тяготения населения к объекту общественного обслуживания / А.В. Гоблик, Н.М. Дёмин // Сучасш проблеми архтек-тури та м1стобудування : зб. наук. праць. - 2014. - № 36. - С. 303-313.
3. Демин Н.М. Управление развитием градостроительных систем / Н.М. Демин. - К. : Изд-во "Будивэльнык", 1991. - 184 с.
4. Катаева Ю.В. Формирование методического подхода к интегральной оценке качества городской среды / Ю.В. Катаева, А.В. Лапин // Вестник Пермского университета. - Сер.: Экономика. - 2014. - № 3. - С. 31-39.
5. Маслов Н.В. Градостроительная экология : учеб. пособ. [для студ. ВУЗов] / Н.В. Маслов; под ред. М.С. Шумилова. - М. : Изд-во "Высш. шк.", 2003. - 284 с.
6. Мерлен П. Город: количественные методы изучения : пер. с франц. / Пьер Мерлен; под ред. Ю.В. Медведкова. - М. : Изд-во "Прогресс", 1977. - 261 с.
7. Механизмы повышения комфортности проживания населения крупных городов в условиях глобализации (на примере г. Москвы): Отчет по мероприятию "Создание и внедрение инновационной образовательной программы "Мониторинг и управление глобальными процессами в больших городах" / МГУ им. М.В. Ломоносова. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://www.msu.ru/projects/amv/doc/h1_1_1_5_nim_3.pdf
8. Пасхина М.В. Современные подходы к оценке комфортности городских территорий / М.В. Пасхина // Ярославский педагогический вестник. - Сер.: Естественные науки. - 2011. - № 2, т. III. - С. 148-153.
9. Русанова 1.В. Диференщацш мюьких територш за оцшкою якост середовища / 1.В. Русанова // М1стобудування та територ1альне планування : зб. наук. праць. - 2005. - Вип. 21.
- С. 281-287.
10. Сосновский В.А. Прикладные методы градостроительных исследований : учеб. пособ. / В. А. Сосновский, Н.С. Русакова. - М. : Изд-во "Архитектура-С", 2006. - 112 с.
11. Чуев О.С. Оцшка просторово! диференцдаци благоустрою територи Харкова за допомо-гою Г1С-засоб1в / О.С. Чуев. [Електронний ресурс]. - Доступний з http://gis-forum.org.ua/files/ 2015/contest/chuev.pdf
12. An Ericsson Consumer Insight Summary Report (May 2012) / Ericsson. [Electronic resource].
- Mode of access http://www.ericsson.com/res/docs/2012/city_life.pdf
Гоблик А.В. Технология моделирования поля градиента интенсивности тяготения населения к объектам общественного обслуживания
Исследована проблема создания инструмента анализа и расчета пространственных параметров зон с повышенной активностью культурно-бытовых связей. Именно в этих зонах формируется контингент населения, существенно влияющего на расчетную вместимость учреждения обслуживания и условия его размещения в планировочной структуре города. Разработана технология компьютерной визуализации данных распределения поля интенсивности тяготения населения (ИТН) к объектам торгово-бытового обслуживания в среде ArcGIS и MATLAB на основе экспериментально установленного закона ИТН. Представлены результаты моделирования векторного поля градиента ИТН, которое отражает скорость изменения величин интенсивности тяготения населения в некоторой точке градостроительного пространства к объекту торговли.
Ключевые слова: поле градиента интенсивности тяготения населения, объект общественного обслуживания, компьютерная модель, полевая модель, город.
HoblykA.V. Technology of Simulation of the Gradient Field of Intensity of Gravitation Pull on Population to Public Service Facilities
The article is devoted to the instrument design for analysis and calculation of spatial parameters of zones with excessive activity of cultural and social connections. In these areas the contingent of the population is formed, which significantly affects the estimated capacity of the service object and its conditions of location in the city planning structure. We represent the technique of data visualization of the distribution of the field of intensity of gravitational pull on population (IGP) to the objects of trade and consumer services in the ArcGIS and MATLAB software and are based on the law IGP, which is experimentally established. The main result of the work is the simulation results of the vector field of the gradient IGP, which reflects the rate of change of the intensity of gravitational pull on population at some point in urban space to the retail outlet.
Keywords: gradient field of intensity of gravitational pull on population, retail outlet, field model, computer model, city.
УДК 614.843(075.32) Докторант О.М. Коваль, канд. техн. наук - НУ цивильного захисту Украти; проф. Е.М. Гулгда, д-р техн. наук - Льв1вський ДУБЖД
МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ВИБОРУ ОПТИМАЛЬНО! ТАКТИКИ ГАС1ННЯ ПОЖЕЖ НА СКЛАДАХ Л1СОМАТЕР1АЛ1В ДЕРЕВООБРОБНИХ ПЩПРИ6МСТВ
Розроблено математичну модель, блок-схеми алгоритму та програмне забезпечен-ня для оптишзаци вибору тактики локалiзацil та гасшня пожеж на вщкритих складах лiсоматерiалiв деревообробних шдприемств. Модель мютить ум необхщш залежност для встановлення оптимального часу локалiзацil та гасшня пожежi з урахуванням впли-ву швидкост та напряму ди в^у, що призводить до змши швидкост розповсюдження полум'я пожеж^ О^м цього, математична модель дае змогу обгрунтовано визначати оптимальней варiант тактики i тривалост локалiзацil та гасшня пожежi з необхщною при цьому кшьюстю сил i засобiв та необхщними для лшвщацп пожежi газодимозахис-ним спорядженням i термозахисним одягом. Наукова новизна полягае в тому, що впер-ше за допомогою оптишзацшно! математично! моделi розглянуто та обгрунтовано основы положения тактичних дш системи пожежогасшня на вщкритих складах люомате-рiалiв деревообробних шдприемств.
Ключовi слова: математична модель, тактика локалiзацil та гасшня пожеж^ по-жежний ствол, теплова радiацiя.
Постановка проблеми. Пожежi на ввдкритих складах лiсоматерiалiв е найбiльш небезпечними пожежами. Такi пожежi переважно мають вигляд масо-во1 пожежi. Вивчення цих пожеж i способiв 1х гасiння на вiдкритих складах т-
