Прогнозирование состояния сложных систем на основе обработки ретроспективных и текущих данных : на примере паводковой ситуации

• Автор: Колоденкова, Анна Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 183 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ПОДХОДОВ К ПРОГНОЗИРОВАНИЮ

СОСТОЯНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

1.1 Анализ особенностей управления сложными объектами

на основе прогнозных оценок их состояний.

1.2 Анализ подходов к прогнозированию состояния сложных

объектов на основе математикостатистических методов.

1.3 Анализ методов прогнозирования уровней воды на постах

контроля в период прохождения паводка

1.4 Цели и задачи исследований

Выводы по главе 1.
ГЛАВА 2. СТАТИСТИЧЕСКОЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЕ.
ПАВОДКОВОЙ СИТУАЦИИ.
2.1 Структурнофункциональная модель системы предупреждения
негативных последствий паводка.
2.2 Прогнозирование уровней воды на основе непарамстрического оценивания функциональных зависимостей по выборочным
данным.
2.3 Исследование точности непарамстрического оценивания нелинейных функциональных зависимостей при различных
законах распределения случайного аргумента.
Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА НЕИАРАМЕТРИЧЕСКОГО ОЦЕНИВАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
ЗАВИСИМОСТЕЙ
3.1 Анализ влияния объемов выборочных данных на качество непараметрического оценивания функциональных зависимостей
3.2 Анализ влияния ошибок в регистрации исходных данных на качество непараметрического оценивания функциональных
зависимостей.
3.3 Инженерная методика непараметрического оценивания функциональных зависимостей по выборочным значениям
независимой и зависимой случайных величин
Выводы но главе 3
ГЛАВА 4 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПАВОДКОВОЙ СИТУАЦИИ
НА ОСЮВЕ ОБРАБОТКИ СТАТИСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ
4.1 Предварительная обработка и дескриптивный статистический
анализ данных.
4.2 Краткосрочное прогнозирование уровней воды на основе
непараметрических функциональных зависимостей
4.3 Перспективы использования непараметрического метода оценивания функциональных зависимостей для исследования
технических систем
Выводы по главе 4.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Одной из серьезных проблем, связанных с получением надежных прогнозных оценок состояния окружающей среды и внутреннего состояния объекта управления является малый объем и низкая точность исходных данных. Одной из задач управления сложными объектами, имеющей важное экономическое и социальное значение является предупреждение негативных последствий паводков. Паводок представляет собой сложное явление, определяющееся целым комплексом взаимосвязанных во времени и пространстве природных и антропогенных процессов: поступлением воды на поверхность бассейна за счет таяния снега и осадков, процессом поглощения талых вод, задержанием их на поверхности водосбора, запасом воды в снеге, ледяной корке и т. Паводок протекает на больших территориях в условиях многообразия географической среды. Трудности, связанные с предупреждением негативных последствий паводков обусловлены низким качеством и раниченпым объемом исходных данных, необходимых для анализа природных процессов; уникальностью протекания паводка на различных участках территории; недостаточной изученностью механизмов, определяющих динамику изменения уровней воды. Малые объемы исходных данных обусловлен! I, во-первых, достаточно динамичным изменением природных ландшафтов в результате хозяйственной деятельности; во-вторых, трудностью организации сбора данных; в-третьих, со сложностью получения данных на некоммерческой основе []. Задача разработки прогноза практически всегда решается в условиях неполноты информации. В процессе производства прогноза неполнота информации компенсируется с помощью различных методов оперирования с архивными и текущими данными: либо с помощью логического анализа, либо путем эвристических рассуждений, либо теоретико-вероятностными или теоретико-групповыми методами и т. При разработке прогнозов возникают ряд сложностей, которые связаны с тем, что паводок - уникальное явление, т. В силу того, что механизмы, определяющие характер протекания паводка недостаточно изучены и на каждой территории различны, для решения задач прогнозирования целесообразно использовать подходы, основанные на функциональной парадигме. Методологической основой функциональной парадигмы является тезис о том, что практически вся информация об изучаемой экосистеме заключена в экспертных данных и исследователю остается только умело ее извлечь []. Одним из классов методов, реализованных в рамках функциональной парадигмы, являются статистические и математико-статистические методы. Основным условием использования математико-статистических методов является однородность наблюдаемых данных. Как было указано выше данные, отнесенные к различным участкам территории, в силу уникальности различных участков территории не могут быть однородными. Однако данные, отнесенные к определенному участку территории, являются однородными, так как получаются одними средствами измерения; механизмы формирования данных за ограниченный период наблюдения (порядка - лет) остаются практически неизменными; многие природные явления, в том числе паводок, протекают в одно и то же время. На рис. Предупреждением негативных последствий паводка занимаются на разных уровнях (федеральный, субъект Российской Федерации, муниципальное образование). Принятие управленческих решений и реализация мероприятий, направленных на снижение негативных последствий паводка, требует наличие развитой системы информационного обеспечения. Особенностью разрабатываемых в настоящей работе подходов является их ориентация на задачи, решаемые на уровне субъекта Российской Федерации. На рис. Республики Башкортостан (РБ) по выполнению комплекса противопаводковых мероприятий []. Рис. Цель планирования - создать план, который может иметь различную форму представления, например, форму диаграммы, таблицы с цифрами, графика или последовательности действий. Цель - выработать опережающие управленческие решения, связанные с прохождением паводка. Цель - контролировать текущую паводковую обстановку. Данные мероприятия проводятся с целью снижения риска возникновения негативных последствий в период прохождения паводка.