Оптимальная маршрутизация при управлении борьбой с лесными пожарами

• Автор: Фадеенков, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1 Текущее состояние вопроса

1.1 Лесные пожары в Российской Федерации.

1.2 Математическое моделирование процессов распространения лесных пожаров.

1.3 Системы управления борьбой с лесными пожарами

Выводы.

Глава 2 Специальное математическое обеспечение задач

локализационного управления лесных пожаров.

2.1 Математическая постановка задачи оптимальной локализации лесного пожара.

2.2 Примеры решения задач локализационного управления по критерию минимизации обобщенных затрат на управление.
Выводы.
Глава 3 Решения поставленных задач управления методами теории графов
3.1 Построение оптимального маршрута.
3.1.1 Метод нахождения кратчайшего пути по алгоритму ФордаБелмана.
3.1.2 Алгоритм Ли волновой алгоритм.
3.1.3 Модифицированный алгоритм фронта волны МАФВ.
3.1.4 Двухволновая модификация волнового алгоритма ДМВА
3.2 Построения областей достижимости.
3.3 Построения траекторий локализации процесса распространения
3.4 Визуализация данных
3.4.1 Локальная модель освещения
3.4.2 Модели затенения
3.4.3 Алгоритм обратной трассировки лучей
3.4.2 Алгоритм создания трехмерной сцены
3.5 Методологии разработки и проектирования
3.5.1 Методология I0.
3.5.2 Объектноориентированная методология
3.5.3 Методология .
Глава 4 описания структуры и функций информационной системы поддержки принятия решений для задач управления борьбой с лесными пожарами.
4.1 Общие технические характеристики.
4.2 Функциональная модель системы
4.3 Модуль расчета оптимального маршрута.
4.3.1 Общее описание
4.3.2 Обзор возможных ситуаций при построении маршрута
4.4 Модуль расчета областей достижимости.
4.5 Модуль расчета оптимальной траектории локализации
4.6 Модуль трехмерной визуализации.
Заключение.
Список литературы


Использование трехмерной графики при представлении результатов расчетов маршрутов движения по местности с различным рельефом позволяет более адекватно оценивать особенности предполагаемого маршрута движения наиболее естественным для человека способом. Модуль трехмерной визуализации обеспечивает вывод результатов расчетов на трехмерной карте местности. Поддерживается масштабирование изображения, для детализации отдельных участков маршрута или охвата всей карты целиком. Для лучшей интеграции с вышеописанными модулями, установка точек начала и конца требуемого маршрута для модуля расчета оптимальной траектории движения, или задание момента времени для модуля расчета областей достижимости, также возможна с помощью мыши. Основные результаты по главе 4 опубликованы в [,]. Получено 3 свидетельства авторского права [-1]. Результаты диссертационной работы приняты к использованию в ФГУ «ВНИИПОМЛесхоз» г. Красноярска при выполнении расчетов при разработке нормативно-технической документации по оперативной доставке сил и средств тушения на пожар; созданию и размещению объектов противопожарного устройства на территории лесного фонда. Полученные в работе результаты используются в Сибирском государственном технологическом университете в учебном процессе по дисциплинам «Теория системного анализа и принятия решений», «Методы оптимизации». Общая площадь земли, покрытая бореальными лесами и другими лесными массивами в пределах бореальной зоны, составляет 1. Этот показатель соответствует % всей площади земли, покрытой лесными массивами и % площади, занятой хвойными лесами. Примерно 0 млн. Экспортная стоимость продукции лесного хозяйства от эксплуатации бореальных лесов составляет примерно % от общемирового уровня []. Преобладающее большинство бореальных лесных угодий Евразии площадью около 0 млн. Российский лесной фонд. Площадь бореальных лесов в Российской Федерации находится в пределах 0-0 млн. Это количество составляет -% всей площади земли, занятой сомкнутыми бореальными лесами [1,]. Пожары, вызванные природными причинами, являются важным экологическим фактором образования и устойчивого существования бореальных лесов [, , , 5]. Несмотря на то, что термин "бореальный лес" довольно распространен, он не имеет однозначного толкования. Есть целый ряд определений. Например, к бореальным лесам относят лес, расположенный севернее параллели градусов северной широты. В то же время все лесные массивы Сибири принято счетать бореальными и тем самым к бореальным относят часть леса, расположенная южнее широты градусов. В истории евразийских бореальных лесов, пожары использовались как способ расчистки местности, ведения сельского хозяйства, охоты и животноводства. Лесные пожары являются исторически постоянным фактором их формирования [,5, 1]. В начале XX в. Однако, несмотря на сокращение масштабов традиционного применения палов, люди по прежнему являются основным источником возникновения пожаров на природоохранных территориях. В среднем в России только % пожаров в охраняемых лесах возникает вследствие природных причин [,]. Несмотря на то, что в прошлом веке было отмечено сокращение природных пожаров в западной части Евразии (Норвегия, Швеция, Финляндия), частота возникновения пожаров увеличилась в евразийской части России. Официальные статистические данные свидетельствуют о том, что в России ежегодно возникает от 0 до 0 пожаров, которые поражают 2-3 млн. Использование спутниковых систем МООА/АУНШ1 (радиометр очень высокого разрешения), ЕМУАТ/МЕ1И8 (инфракрасный спектрометр среднего разрешения), позволило значительно улучшить эффективность обнаружения действующих пожаров, а также оценки пройденных огнем площадей и последствий пожаров []. Например, до -х годов прошлого века считалось, что в среднем ежегодно огнем проходилось 1,5 млн. СССР. Однако анализ изображений полученных из космоса, показал, что масштаб воздействия лесных пожаров недооценивался. Исследования, проведенные с помощью дистанционных датчиков, подтвердили, что в бореальной зоне ежегодно было пройдено огнем в среднем по 8 миллионов га.