Применение геоинформационных систем и технологий в мониторинге и предупреждении чрезвычайных ситуаций

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Февраля 2015 в 21:07, курсовая работа

Описание работы

В последнее десятилетие крупные аварии и катастрофы оказали существенное влияние на развитие общества и отношение государства к проблемам, связанным с чрезвычайными ситуациями. Были созданы специальные структуры, оснащаемые современным оборудованием, ведется подготовка квалифицированных кадров, разрабатываются и постепенно внедряются прогрессивные методы мониторинга, предупреждения и реагирования. В этой многогранной деятельности информационная вооруженность имеет первостепенное значение.

Содержание работы

Введение 4
Глава 1 Использование ГИС в современном обществе. 5
1.1 Понятие геоинформационной системы (ГИС). 5
1.2 Этапы развития геоинформационной системы. 8
1.3 основные направления и использование ГИС в современном обществе. 13
Глава 2 Геоинформационные технологии в мониторинге
чрезвычайных ситуаций. 16
2.1 Направления развития геоинформационного обеспечения в области защиты населения и территорий в чрезвычайных ситуациях. 16
2.2 Современные ГИС технологии для мониторинга и прогнозирования ЧС. 26
2.3 Использование геоинформационных технологий для мониторинга и оценки последствий чрезвычайных ситуаций. 33
Глава 3 Реализация геоинформационных систем в чрезвычайных ситуациях. 38
3.1 Программные продукты «Панорама» для моделирования развития кризисных ситуаций на критически важных объектах и прилегающих к ним территориях с использованием ГЛоНАСС/GPS технологий. 4
3.2 Расширения под ArcGIS для решения задач безопасности при таких чрезвычайных ситуациях как: весеннее половодье, риск ЧС, разлив нефтепродуктов. 45
3.3 Расширения модуля ArcView для прогнозирования и мониторинга лесных пожаров. 51
Заключение 56
Библиографический список 58

Файлы: 1 файл

курсавая ГИС итог.docx

— 4.30 Мб (Скачать файл)

В конце 6ох годов в США сформировалось мнение о необходимости использования ГИС - технологий для обработки и представления данных Национальных Переписей Населения.

Потребовалась методика, обеспечивающая корректную географическую "привязку" данных переписи. основной проблемой стала необходимость конвертирования адресов проживания населения, присутствовавших в анкетах переписи, в географические координаты таким образом, чтобы результаты переписи можно было бы оформлять в виде карт по территориальным участкам и зонам Национальной переписи. Был разработан специальный формат представления картографических данных DIME, для которого были определены прямоугольные координаты перекрестков, разбивающих улицы всех населенных пунктов США на отдельные сегменты. Таким образом, в этой разработке впервые был широко использован топологический подход к организации управления географической информацией, содержащий математический способ описания пространственных взаимосвязей между объектами.

 Создание, государственная поддержка и обновление DIME-файлов стимулировали также развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям:

    • автоматизированные системы навигации;
    • системы вывоза городских отходов и мусора;
    • движение транспортных средств в чрезвычайных ситуациях и т.д.

одновременно на основе этой информации была создана серия атласов крупных городов, содержащих результаты переписи 197о года, а также большое количество упрощенных компьютерных карт для маркетинга, планирования розничной торговли и т.д.

Пользовательский период поздние 198о-настоящее время. Этот период пример нового отношения к пользователям показали разработчики и владельцы геоинформационного программного продукта GRASS для рабочих станций, созданного американскими военными специалистами для задач планирования природопользования и землеустройства. они открыли GRASS для бесплатного пользования, включая снятие авторских прав на исходные тексты программ. В результате, пользователи и программисты могут создавать собственные приложения, интегрирую GRASS с другими программными продуктами. Насыщение рынка программных средств для ГИС, в особенности, предназначенных для персональных компьютеров резко увеличило область применения ГИС-технологий.

Это потребовало существенных наборов цифровых геоданных, а также необходимости формирования системы профессиональной подготовки и обучения специалистов по ГИС [15].

Современному обществу без ГИС-технологий не обойтись. Без них невозможно построение экономики и ведение современного хозяйства. Тенденции в мире таковы, что необходима возможность во времени управлять огромной базой пространственных данных, а для этого необходимы ГИС. До недавнего времени эту задачу было сложно решить, т.к. был малый банк данных, ограничивался доступ получения пространственных данных о земле (космоснимки). Но в последние несколько лет ситуация изменилась в лучшую сторону и с появлением новых технологий, ГИС поднимаются на ступень выше. Это позволяет внедрять ГИС в новые сферы жизнедеятельности общества.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Основные направления и использование ГИС в современном обществе

Пространственный объект может быть определен как цифровое представление объекта реальности, иначе цифровая модель объекта местности, содержащая его координаты и набор свойств, характеристик, атрибутов, или сам этот объект. Термин «картографический объект» встречается и в англоязычной литературе по цифровой картографии и ГИС: картографируемый объект местам (Cartographic entitу (real world)), его цифровое представление (Cartographic object (digital storage)) и обобщающего понятия картографических объектов (Cartographic feature), которое применимо и к объектам реальности, и к их цифровым представлениям, описаниям, моделям.

объект - представление в цифровом виде всей и части сущности ее характеристиками, геометрией и связями с другими предметами.

Картографический объект - графический объект, необходимый для обеспечения определенных требований представления информации. Атрибуты картографического объекта обеспечивают дополнительные указания по воспроизведению[16].

Пространственный объект - как цифровая модель объекта так и сам объект «реальности», или «местности». Распространен синоним термина «пространственный объект» - географический объект, или «геообъект».

Представление пространственных объектов реальной действительности основано на следующих допущениях:

    • пространственные данные состоят из цифровых представлений реально существующих дискретных пространственных объектов;
    • свойства, показанные на карте, например, озера, здания, контуры должны пониматься как дискретные объекты;
    • содержание карты может быть зафиксировано в базе данных путем превращения свойств карты в пространственные объекты;
    • многие свойства, которые показаны на карте, на самом деле виртуальны.

 Множество цифровых данных о пространственных объектах образует пространственные данные. Пространственные данные состоят из двух взаимосвязанных частей: позиционной и непозиционной составляющей данных, иначе говоря, описания пространственного положения и тематического содержания данных. При этом выделяются соответственно тополого-геометрические и атрибутивные данные. В самом общем виде в пространственных данных следует различать и выделять три составные части: топологическую, геометрическую и атрибутивную. В настоящее время сформировалось два различных подхода к определению понятия «пространственные данные» [4]. В первом случае под пространственными данными понимаются цифровые данные об объектах реальности (местности, территории, акватории и т.п.), которыми оперируют при создании геоинформационной системы.[11] Во втором случае термин «пространственные данные» понимается в более широком смысле слова, включая в себя не только данные в первом значении, но все «пространственно-координированные данные»[9] Термин «пространственные данные» имеет несколько синонимов, употребляемых в обоих значениях. Первый из них - «географические данные» - может претендовать на роль стандартизованного, наряду с «пространственными данными». К менее распространенным относятся «геоданные», «геоинформационные данные» и «геопространственные данные».

Перечень элементарных пространственных объектов (основные метрические и тополого-геометрические примитивы), которыми оперируют современные ГИС, выглядит следующим образом:

точка син. точечный объект;

линия син. линейный объект;

полигон син. полигональный объект,

многоугольник, контурный объект, область;

поверхность син. Рельеф; Тело;

пиксел син. пиксель, пэл;

ячейка (регулярной сети).

Выбор способа организации данных в ГИС, и, в первую очередь, модели данных, т.е. способы цифрового описания пространственных объектов, значительно важнее, чем выбор программного продукта, поскольку напрямую определяет функциональные возможности создаваемой ГИС и применимость или иных технологий ввода информации.

от типа модели данных зависит как пространственная точность представления графической части информации, так и возможность получения качественного картографического материала и организации контроля карт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2 Геоинформационные технологии в мониторинге чрезвычайных

ситуаций

2.1 Направления развития геоинформационного обеспечения в области защиты населения и территорий в чрезвычайных ситуациях

Для решения задач по обеспечению безопасности населения и территорий от чрезвычайных ситуаций необходимо использование информационного обеспечения поддержки принятия управленческих решений с помощью специальной географической информационной системы. В современном мире опасность возникновения чрезвычайных ситуаций носит комплексный характер и для эффективного решения проблем защиты населения и территорий необходимо использование современных геоинформационных технологий.

особенно актуальна эта проблема для крупных населенных пунктов, где большая часть территории находится в зоне повышенного риска. Возникает необходимость создания специального геоинформационного обеспечения, которое позволит проводить сбор, систематизацию и анализ информации. На основании имеющихся данных возможно осуществление моделирования различных типов и видов аварий, мониторинг и прогнозирование развития параметров чрезвычайных ситуаций до опасных и критических значений.

Интегрированная информация предоставляет возможность прогнозирования места, времени и масштаба предполагаемого негативного воздействий чрезвычайных ситуаций различного характера. Применение соответствующего геоинформационного обеспечения для информационной поддержки принятия управленческих решений, связанных с чрезвычайными ситуациями, в настоящее время ограничено из-за недостаточного научного обоснования в данной области.

Существующее геоинформационное обеспечение позволяет получать оперативные, достоверные и полные данные о потенциально опасных объектах и системах жизнеобеспечения. Кроме того, использование прогнозного модуля позволит отображать характер и размеры возможной угрозы, используя пространственный аспект в информации о чрезвычайных ситуациях и основываясь на картографическом способе представления информации.

При разработке специализированного геоинформационного обеспечения для оперативного управления в условиях чрезвычайных ситуаций необходимо решить следующие основные задачи:

    • выполнить анализ существующих видов безопасности жизнедеятельности населения и определить тип чрезвычайных ситуаций, характерный для населенных пунктов, а также провести формализацию содержания рассматриваемой предметной области с целью применения в геоинформационном обеспечении;
    • разработать технологические схемы создания и оперативного функционирования геоинформационного обеспечения для оперативного принятия управленческих решений и моделирования ситуаций, а также для мониторинга и прогнозирования ЧС;
    • обосновать уровень геоинформационного обеспечения и разработать серии электронных карт для использования в различных условиях;
    • обосновать виды электронных карт и их содержание, необходимое для решения задач в области обеспечения безопасности;
    • разработать информационную модель интегрированной территориальной базы данных о потенциально опасных объектах, системах жизнеобеспечения населения и возможных чрезвычайных ситуациях;
    • разработать рациональный пользовательский интерфейс для взаимодействия оперативного дежурного и оперативно-диспетчерской службы с геоинформационным картографическим обеспечением;
    • создать базу данных о потенциально опасных объектах и системах жизнеобеспечения населения;
    • разработать специализированную ГИС, предназначенную для обеспечения безопасности населения и территорий крупных промышленных центров в условиях ЧС;
    • апробировать предложенные технологии геоинформационного обеспечения;
    • исследования и разработки в данной области должны базироваться на задачах, решаемых городскими Управлениями по делам Го и ЧС с применением системного подхода, основных на принципах теории картографии и геоинформатики, основах теории моделирования, мониторинга и прогнозирования ЧС.

Применение геоинформационного обеспечения позволяет разработать специализированную ГИС, которая на начальном этапе должна реализовывать следующие задачи:

  • осуществлять поиск объектов по типу, названию, адресу;
  • осуществлять поиск улицы по названию, зданий по адресу из адресной базы данных;
  • Производить выбор типов возможных аварий;
  • осуществлять выбор характера ЧС (техногенный, природный, социально-политический, военный) или группы объектов аварии;
  • определять зоны обслуживания центральных тепловых пунктов (ЦТП) по номеру ЦТП и его принадлежности к району, а также определять принадлежность объекта к ЦТП (по адресу или его названия);
  • Применять созданную библиотеку условных знаков для разработки типовых рабочих карт обстановки;
  • Автоматизировано наносить на электронную карту условный знак в зависимости от типа аварии;
  • Производить маршрутизацию транспортировки опасных грузов;
  • Производить прогнозирование распространения лесных пожаров;

Созданная для обеспечения безопасности ГИС должна проводить полный цикл обработки информационных данных и выдавать продукцию в форме донесений по факту ЧС или новых интеграционных электронных карт.

Учитывая данные обстоятельства, возникает задача создания проблемно-ориентированного геоинформационного картографического обеспечения и ГИС, направленных на повышение эффективности функционирования органов управления, снижению риска возникновения ЧС, оперативному реагированию и смягчению последствий.

На следующем этапе развития геоинформационного обеспечения необходимо планировать расширение сервисных функций разработанной системы, в том числе в подсистеме поиска информации, представления информации, скорости принятия решения в условия ЧС, создания экспертных систем и банков знаний.

Геоинформационная система, созданная для обеспечения функциональной деятельности администраций и структур МЧС, позволяет решать основные задачи по отображению территорий с опасными объектами и оперативно управлять в кризисных ситуациях. однако появляются новые задачи и проблемы, которые диктуют необходимость принимать радикальные меры по усилению общественной безопасности. Создание обновленной и усовершенствованной версии геоинформационного обеспечения позволит перенести центр тяжести государственной политики с мероприятий по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на их предупреждение.

Информация о работе Применение геоинформационных систем и технологий в мониторинге и предупреждении чрезвычайных ситуаций