Распознавание и прогнозирование лесных пожаров на базе ГИС-технологий
Дипломная работа - Экология
Другие дипломы по предмету Экология
пределить возможность возникновения лесного пожара в том или ином месте охраняемой территории.
Эта вероятность определяется из теоремы Байеса, которая получила название оптимальной стратегии. Пусть имеем две гипотезы: Н1- возможен пожар; Н2 - пожар невозможен, тогда априорные вероятности этих гипотез равны Р(Н1)=х и Р(Н2)=у. В результате исследований мы получим информацию о всех факторах, которые оказывают влияние на пожарную опасность в лесу, тогда условные вероятности двух событий равны:
4.3.1.
тогда, что указывает на возможность возникновения лесного пожара в данном районе. Основные факторы, определяющие возможность возникновения пожаров в лесу показаны на рис.4.3.1.
Мы определяем только вероятность возникновения пожара, но не сам факт пожара. Если мы направили команду для тушения пожара в этот район, а его там не оказалось, то потери от этого ошибочного решения обозначим через , тогда средние потери для данного решения равны:
4.3.2.
Минимизация средних потерь должна быть решающим фактором (или правилом) для направления команды пожарных для тушения пожара.
Чтобы решить задачу прогнозирования пожарной опасности в лесу в состав информационно-управляющей системы входит Система регистрации молниевых разрядов (СРМР). В 1998г. была апробирована экспериментальная СРМР, базирующаяся на трех опорных пунктах, расположенных в городах: Иркутск, Красноярск и Новосибирск. Использовалась система единого времени на основе спутниковой системы GPS (NAVSTAR). Базовым элементом аппаратуры Пункта Регистрации (ПР), является аппаратурный модуль пункта регистрации (АМПР) тАЬВериятАЭ. Осуществляет регистрацию и аналого-цифровое преобразование трех компонент электромагнитного поля: вертикальную электрическую Еz и двух горизонтальных магнитных Нх и Ну.
Основные технические характеристики АМПР тАЬВереятАЭ:
- Средняя квадратическая ошибка (СКО) определения координат разрядов тАЬоблако-землятАЭ - 5 км;
- Вероятность правильного обнаружения разрядов тАЬоблако-землятАЭ - не менее 0,8;
- СКО определения времени молниевого разряда (МР) - 5 мкс;
- Инструментальная СКО измерения пеленга менее 1 град;
- Инструментальная СКО измерения времени приема сигнала - менее 0,2 мкс;
- Полоса принимаемых частот - 2...45 кГц;
- Порог регистрации по запуску - 30...15000 мВ/м.
- Разрешающая способность по входу - 2,7мс;
- Пропускная способность - более 10 сигналов/с;
10.Максимальная ошибка синхронизации внутри шкалы времени относительно системы
GPS - менее 1 мкс.
рис. 4.3.6. Упрощенная структурная схема СРМР.
ПР - пункт регистрации;
КС - канал связи;
ОЦ - обрабатывающий центр.
Обработав пожароопасный сезон 1998г., СРМР тАЬВереятАЭ зарекомендовала себя только с лучшей стороны. Информация о грозах имеет высокую достоверность и оказывает существенную информационную помощь в работе диспетчерской службы при планировании авиалесоохранных работ. Учет грозовой обстановки в комплексе с метеоданными, данными о природной пожарной опасности, оперативными данными, позволяет рационально распорядиться ограниченными ресурсами при планировании патрульных полетов и организации борьбы с пожарами. Аппаратура СРМР функционирует в круглосуточном автоматическом режиме и не требует вмешательства обслуживающего персонала.
Объектом управления информационно-управляющей системы является лесной фонд, подлежащий охране. Лесной фонд может находиться в двух состояниях: лесной пожар есть - лесного пожара нет. Каждое состояние объекта характеризуется числовыми параметрами: скоростью прироста периметра пожара (Vпер) и временем его существования (ta). Управляющее воздействие системы (скорость локализации лесного пожара - Vлок) будет входной переменной, а параметры, определяющие состояние объекта (Vпер, tgn) - выходными параметрами.
Для управления объектом используем принцип обратной связи, или регулирования по отклонениям (рис. 4......). Этот принцип представляет собой схему обработки информации о параметрах состояния объекта, в которой коррективы в алгоритм регулирования вносятся по фактическому значению параметров состоянию объекта (лесного пожара). Для этой цели в алгоритм обработки информации вводится элементы для измерения параметров состояния объекта, направленная обратно направлению воздействия основного на объект.
рис. 4.3.7. Схема обработки информации по тушению лесного пожара на основе
системы регулирования с обратной связью.
Принцип обратной связи позволяет следить за изменением параметров состояния объекта, корректировать параметры регулирующего воздействия до полной ликвидации лесного пожара. Определение Vпер пожара необходимо для оценки достаточности выделенных сил и средств на опреденный момент времени.
На основании анализа соответствия Vпер и Vлок можно прогнозировать дальнейшее развитие или корректировать параметры состояния объекта. Если Vлок постоянна, то есть оставляется без корректировки, то увеличение Vпер повлечет за собой девольвацию выделенных ресурсов.
К числу важных параметров системы регулирования относится подготовительное время (tподг), характерезующее её инерционность и включающее объективные и субъективные составляющие. Необходимо прийти к тому, чтобы в tподг входила только объективная составляющая, т.е. информация об изменени