Одним из наиболее эффективных и важных приложений информационной технологии является создание автоматизированных систем в разных отраслях, в частности в области мониторинга объектов окружающей среды. Информационные системы (ИС) позволяют оптимальным образом совместить базы данных (БД) с разнообразным аналитическим инструментарием атрибутивных данных [1]. Такие системы базируются на интеграции функциональных возможностей, обеспечиваемых общими технологиями информационных систем, со специфическими методами моделирования данных [2]. Сложность и разнообразие представления данных предъявляет своеобразные и повышенные требования к системе управления базами данных (СУБД) по сравнению с традиционной формой их использования [3,4].

Целью работы является разработка информационной системы оценки и прогнозирования пожарной опасности территории с использованием метеорологических данных на основе показателей пожарной опасности, предложенных В. Г. Нестеровым [5].

Для оценки и прогнозирования пожарной опасности создана информационная система, состоящая из БД и функциональных модулей. Модули позволяют рассчитывать критерии пожарной опасности, выводятся корреляционные уравнения. На основе анализа зависимости между рассчитанными критериями и метеорологическими данными в различные временные интервалы пожароопасных периодов, составляются кратко- и долгосрочные прогнозы, определяется их достоверность. Хранение метеоданных производится в СУБД Oracle Mysql 5, доступ и обработка  в разработанных модулях, написанных  в среде программирования RADStudioDelphi 2010.

Логическая структура БД представляет собой многомерную реляционную модель, которая представлена двумя типами таблиц: фактов и измерений. Первые из них содержат  метеорологические данные по пожароопасным месяцам: апрель … октябрь, а последняя таблица содержит уникальные идентификаторы метеостанций (idметеостанция), которые являются тематическими ключами отношения: метеостанция – пожароопасный месяц (рис.1). Тематические ключи  предназначены  для создания сложных отчетов с использованием агрегирующих функций, и используется для расчета показателей пожарной опасности территории по условиям погоды (КП, КЧ, КПО).

Рис. 1.Логическая структура БД «Метеорологические параметры».

Система включает следующие функциональные модули: «Исходные данные», «Проверка данных», «Прогностические уравнения», «Метрологические характеристики», «Краткосрочный прогноз», «Долгосрочный прогноз», «Пространственный анализ».

Модуль “Исходные данные” содержит основные элементы управления для ввода, вывода и редактирования данных. Для выполнения действий необходимо указать год и месяц. Программа отразит список записей, содержащих сведения о метеорологических данных выбранной метеостанции.

Модуль “Прогностические уравнения”, интерфейс которого изображен на рис. 2, рассчитывает показатели пожарной опасности территории, выводит корреляционные уравнения на основе анализа зависимость между рассчитанными критериями и метеорологическими данными в различные временные интервалы сухих периодов.

Рис. 2.  Интерфейс модуля «Прогностические уравнения».

Модуль “Метрологические характеристики” производит расчет характеристик на основе ранее  рассчитанных корреляционных уравнений в модуле “Прогностические уравнения”. На каждый день рассчитывается среднее квадратичное отклонение изменения прогнозируемой величины за период заблаговременности прогноза σ_∆i, допустимая погрешность прогноза d_доп.i, средняя квадратичная погрешность проверочных прогнозов S, оправдываемость прогнозов ρ.

Модуль “Краткосрочный прогноз” позволяет прогнозировать пожароопасность в течение трех дней на основе фактических и прогнозируемых метеоданных:  средней дневной температуре и прогнозируемым осадкам (например, дождь, сильный дождь, без осадков).

Модуль “Долгосрочный прогноз” (климатологический аналоговый, и инерционный)  производит прогноз показателей пожарной опасности по средним многолетним климатическим, по году-аналогу, или с учетом инерции погодных условий на каждый день пожароопасного сезона.

По разработанной программе составлены проверочные прогнозы в течение пожароопасного сезона 2010 г. на Среднем Приамурье (метеостанции Биробиджан, Хабаровск). За фактическую пожароопасность, по которой оценивался прогноз, принимались значения КЧ Нестерова (уравнение 1). Оценка эффективности прогноза выполнена на примере особо опасных сухих дней. На каждый прогнозный день рассчитана своя допустимая погрешность прогноза d_доп. Оценочные параметры рассчитывались по [6,7] (пример приведен в табл. 1). Они позволяют считать используемую методику удовлетворительной согласно существующим критериям прогнозирования гидрометеорологических явлений на 3-5 дней [8].

Таблица 1. Метрологические характеристики методики краткосрочного (на 1-3 дня) прогноза пожарной опасности на территории Среднего Приамурья  по метеостанции «Биробиджан»

Таким образом, разработанная ИС  позволяет оценить пожарную  опасность, проводить кратко – и долгосрочные прогнозы, выявлять территориальную динамику пожарной опасности в различные периоды, определять районы максимальной и минимальной горимости растительности, разрабатывать оптимальные схемы противопожарного мониторинга.

1. Баженов Р.И., Гринкруг Л.С. Информационная система по расчету и распределению нагрузки профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО «Приамурский государственный университет им. Шолом-Алейхема». Информатизация и связь. 2012. № 5. С. 75-78.
2. Системы баз данных: пер. с англ./ Гарсиа-Молина. Г., Ульман Д., Уидом. Д. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2003. 1088 с.
3. Баженов Р.И., Гринкруг Л.С. Информационная система абитуриент-деканат ФГБОУ ВПО «Приамурский государственный университет им. Шолом-Алейхема». Информатизация и связь. 2013. № 2. С. 97-99.
4. Баженов Р.И., Лопатин Д.К. О применении современных технологий в разработке интеллектуальных систем. Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2014. № 3 (93). С. 263-264.
5. Глаголев В.А. , Коган Р. М., Соколова Г. В., Методика автоматизированного прогноза пожарной опасности Приамурья и оценка ее эффективности // Метеорология и гидрология. 2006 № 12. С 45 – 53.
6. Наставление по службе прогнозов. Прогнозы режима вод суши. – Л. : Центральный институт прогнозов. Ч. 1. 1962. 157 с.
7. Упражнения и методические разработки по гидрологическим прогнозам / Бефани Н. Ф. – Л. : Гидрометеоиздат, 1965. 439 с.
8. Руководство по гидрологическим прогнозам. Прогнозы ледовых явлений на реках и водохранилищах. – Л. : Гидрометеоиздат, Вып. 3. 1989. 290 с.

Все статьи автора «retrosopka»