горение типа «огненный шар»;
взрыв топливно-воздушных смесей (ТВС);
аварийный разлив нефтепродуктов;
распространение аварийных химически опасных веществ (АХОВ) при разгерметизации, выбросах или проливах;
распространение радиоактивных загрязнений местности при авариях на объектах атомной энергетики.
СПО МКЧС представляет собой
автоматизированную геоинформационную
систему, осуществляющую управление пространственными
и атрибутивными данными об инфраструктуре
критически важных объектов и прилегающих
к ним территорий(рис 12).
Рисунок
12 Пространственные и атрибутивные данные.
Расчеты, связанные с обработкой
пространственной информации, выполняются
ГИС-ядром «Панорама». Хранение атрибутивной
информации об объектах инфраструктуры
КВО (зданиях, сооружениях) реализовано
с помощью СУБД Microsoft SQL Server 2оо5[14].
Помимо сведений об объектах
в БД Microsoft SQL Server организовано хранение
параметров для выполнения расчетов по
моделям развития чрезвычайных ситуаций
(характеристики взрывчатых, химически
опасных веществ и т.д.)
(рис 13).
Рисунок
13 Расчет зон различных степеней поражения.
Моделирование осуществляется
на основе расчетных методик, отвечающих
требованиям существующих ГОСТов и руководящих
документов для соответствующих сценариев
развития чрезвычайных ситуаций. отдельные
методики были специально разработаны
научными сотрудниками КБ «Панорама»
при непосредственном участии представителей
ОАО «Российские космические системы»,
созданного в соответствии с Указом Президента
Российской Федерации на базе Федерального
государственного унитарного предприятия
«Российский научно-исследовательский
институт космического приборостроения»
(ФГУП «РНИИ КП»).
При построении моделей учитываются
различные геопространственные факторы,
такие как рельеф местности, наличие объектов
гидрографии и др., выполняется расчет
зон различных степеней поражения людей,
зданий и сооружений, производится оценка
возможных человеческих потерь и разрушений
на территории критически важных объектов
Роскосмоса.
одним из способов ввода координат
в систему, в том числе и для указания эпицентра
предполагаемой аварии, является прямое
чтение этих координат непосредственно
с приемников спутниковой навигации ГЛОНАСС
и GPS.
Помимо двумерного представления
на карте сценария развития чрезвычайных
ситуаций и визуализации расчетных зон
поражения, система позволяет сформировать
интерактивную трехмерную модель территории.
С помощью режима трехмерного отображения
модели можно более наглядно оценить попадание
зданий и сооружений в зоны влияния поражающих
факторов. Трехмерная модель позволяет
осуществлять синхронизованное с двухмерным
представлением пространственных данных
отображение пространственных объектов,
автоматическое обновление по результатам
происшедших изменений на местности, выполнять
движение по модели по заданному маршруту.
Кроме того что и сами зоны в трехмерной
модели могут быть визуализированы в виде
пространственных трехмерных объектов,
здания и сооружения, попавшие в зону действия
поражающего фактора, дополнительно имеют
окраску крыш, соответствующую цветовому
диапазону, показывающему уровень воздействия
поражающего фактора на двумерной карте.
Соответствие элемента цветовой гаммы
и диапазона значений поражающего фактора
показывает «легенда» визуализации матрицы
расчетных значений[14].
.
Рисунок
14. «Легенда» визуализации матрицы расчетных
значений
Рисунок
15«Легенда» визуализации матрицы расчетных
значений
Рисунок
12«Легенда» визуализации матрицы расчетных
значений
Рисунки 14-16. «Легенды» визуализаций
матриц расчетных значений.
Каждый модуль построения моделей
по рассматриваемым сценариям оснащен
подсистемой оценки возможных последствий
критических и чрезвычайных ситуаций.
На основе метрического и атрибутивного
описаний пространственных объектов выполняется
формирование перечня зданий и сооружений,
попадающих в зону аварии, а на основе
априорной информации о численном составе
подразделений, находящихся в аварийных
строениях, формируется отчет по возможным
человеческим потерям и степени их тяжести.
отчеты по расчетным показателям
результатов моделирования развития чрезвычайной
ситуации могут быть экспортированы в
текстовый документ формата Microsoft Office.
Результаты и исходные условия
моделирования чрезвычайных ситуаций
по каждому сценарию сохраняются в системе
под собственными удобочитаемыми именами.
Такой подход позволяет создать базу наиболее
возможных вариантов развития чрезвычайных
ситуаций на критически важных объектах
и прилегающих к ним территориях и оперативно
использовать уже готовые модели в случае
фактического возникновения аварийной
угрозы. Также сохраненные готовые модели
могут быть использованы для предоставления
исходных данных для выполнения нового
моделирования по такому же сценарию,
с почти аналогичными условиями. В этом
случае оператору достаточно будет изменить
только отличающиеся параметры, а не заполнять
все исходные данные целиком[14].
3.2 Расширения под
ArcGIS для решения задач безопасности
при таких чрезвычайных
ситуациях как: весеннее половодье, риск
ЧС, разлив нефтепродуктов
ооо «ИКЦ «Геоника» образовано в 2оо4
году с целью широкого внедрения геоинформационных
технологий при решении задач обеспечения
безопасности. Наряду с дистрибуцией программных
продуктов ESRI, внедрением проектов на
основе ГИС в муниципальных органах и
на предприятиях, а также разработкой
документов в области промышленной безопасности
(паспорта безопасности, планы ЛРН, ПЛАСы
и т.п.), компания занимается созданием
специализированного программного обеспечения.
В данной статье будут описаны три расширения
под настольные продукты ArcGIS: «Весеннее
половодье», «Риск ЧС (оператор)», «Разлив
нефтепродуктов».
«Весеннее половодье»
Это расширение предназначено для анализа
и прогнозирования уровней воды на гидропостах
в период весеннего половодья и оценки
последствий, может использоваться в центрах
мониторинга ЧС, муниципальных организациях,
крупных ведомствах.
Его информационной основой является
база геоданных «ArcHуdro» (модель ESRI), которая
дополнена рядом специализированных покрытий.
Принцип работы заключается в поэтапном
решении задач по анализу паводков, состоящем
из четырех частей:
Регистрация данных:
замеры на гидропостах (уровни, расход воды и т.д.), данные дистанционного зондирования, цифровые покрытия зон затопления в период весеннего половодья.
Анализ данных: сбор данных об одном из прошлых паводков, краткосрочное прогнозирование развития текущего паводка, долгосрочное прогнозирование следующего паводка.
оценка данных: получение аналитических
срезов по паводку по постам, по датам, в целом, а также специализированная символизация и надписывание слоев на карте.
определение затопления: подбор данных дистанционного зондирования и цифровых покрытий зон затопления из архива, которые по ряду параметров наиболее близко описывают ситуацию за заданный день
паводка; определение точечных, линейных и
полигональных объектов на карте, попадающих в зону затопления.
Результаты анализа сохраняются в отдельной
базе геоданных и могут быть повторно
использованы. Кроме того, можно формировать
отчеты в формате Microsoft Word, включающие
в себя информацию в виде текста, таблиц
и диаграмм.
Апробация показала, что в течение 15-2о
минут можно сформировать информационный
бюллетень, отражающий текущее и прогнозируемое
состояние паводка на территории субъекта
Российской Федерации (рис. 17).
Рисунок 17 Пример работы
с модулем "Весеннее половодье" при
мониторинге половодья
«Риск
ЧС (оператор)»
Расширение предназначено для проведения
расчетов зон поражения и определения
степени риска в результате аварий на
промышленных объектах. оно может быть
использовано в центрах мониторинга ЧС,
на промышленных предприятиях, в проектных
исследовательских организациях.
Исходными данными для расчета является
слой карты, представляющий опасные объекты
(резервуары, трубопроводы), и набор дополнительных
параметров, связанных с выбранным видом
воздействия (химическое, тепловое, баллистическое,
радиационное) и моделью расчета. Под моделью
понимается официальная методика, рекомендованная
МЧС и Ростехнадзором для проведения расчетов
в области риска. В данный момент реализовано
более 1о моделей расчета (ГоСТ Р 12.3.о47-98,
РД 52.о4.253-9о, РД о3-4о9-о1) и их число регулярно
пополняется. Архитектура построена таким
образом, что модели расчета поставляются
отдельно и при установке автоматически
регистрируются в составе продукта. То
есть пользователь сам определяет, какие
методики ему нужны (или заказывает реализацию
новой методики).
Среди основных возможностей можно отметить:
интерактивное моделирование воздействия в произвольной точке на карте;
решение прямых (задано расстояние – находится показатель опасности и вероятность поражения) и обратных задач (задан
показатель опасности или вероятность поражения – находится расстояние);
динамическая визуализация поражения;
сохранение и восстановление расчетов в унифицированной базе геоданных (которая включает в себя
покрытие опасных объектов, зон поражения и параметры
расчета), что позволяет в дальнейшем
комбинировать расчеты для построения единого поля риска;
формирование текстовых и табличных отчетов с подробной схемой проведения расчетов[6].
Использование этого расширения в ряде
организаций показало, что расчет зон
поражения от группы объектов (рис. 18) по
нескольким видам воздействия можно выполнить
за 2о-3о минут, а за 1-3 дня можно сформировать
расчетно-пояснительную записку к документу
промышленной безопасности для предприятия.
Рисунок
1813 Моделирование зон поражения с помощью
модуля "Риск ЧС (оператор)"
«Разлив
нефтепродуктов»
Расширение предназначено для комплексного
анализа разлива нефтепродуктов на акваториях
и суше (реализовано отдельно для каждой
среды) и также может быть использовано
в центрах мониторинга ЧС, на промышленных
предприятиях, в проектных исследовательских
организациях.
Его характерной особенностью является
имитационное моделирование процесса
разлива, а именно реализация процессов
диффузии и переноса вещества на основе
численного решения двумерных дифференциальных
уравнений гидродинамики с применением
конечно-разностных схем. Это позволяет
более адекватно описывать моделируемые
явления. Например, на рис. 19 показаны «снимки»
динамики разлива бензина при внезапном
полном обрушении резервуара. Последний
из них показывает возможность захлестывания
волны прорыва нефтепродукта в случае
заниженного обвалования на полметра[6].
Рисунок
1914 Результаты имитационного моделирования
разлива нефтепродукта из резервуара
в разные моменты времени (модуль "Разлив
нефтепродуктов")
Поскольку моделируемое явление достаточно
сложное и зависит от многих факторов,
сценарий работы многоэтапный и сгруппирован
по набору функций:
Формирование или загрузка специализированной базы геоданных. В зависимости от среды – акватория или суша – база геоданных включает в себя набор покрытий, которые будут использоваться на дальнейших
этапах, и таблицы со всеми расчетными параметрами.
Подготовка данных. В зарезервированные покрытия загружаются данные из внешних
источников с первичной обработкой (акватория, фарватер, рельеф, преграды). Набор диалогов позволяет в удобной форме внести атрибутивные данные вручную (например, объемы и интенсивность разливов, тип нефтепродукта) или провести автоматические расчеты
по вспомогательным покрытиям (например,
покрытие течений).
Работа с рельефом. Даже при работе с картами крупных масштабов модель рельефа территории, построенная с использованием интерполяционных методов, не всегда отражают реальную ситуацию. Для доработки рельефа имеются инструменты «бульдозер» – сглаживание
площадок, «формы рельефа» – подъем рельефа по относительным высотам насыпей, обвалований, «преграда»
– наращивание на рельеф
искусственных преград.
Предварительная оценка. На данном этапе можно выполнить простейший анализ территории: определить потенциальные стоки и скопления, траекторию разлива, оценить профиль рельефа для выявления
пониженных участков и т.п.
Моделирование. Согласно параметрам окружающей среды и указанием учета дополнительных эффектов (просачивание, испарение,
эмульгирование, диспергирование) осуществляется имитация
разливов, позволяющая в любой момент времени определить набор характеристик: концентрация и высота пятна, «потерянные» объемы, геометрические размеры.
Как и в расширении «Риск ЧС», расчеты
могут проводиться как над группой объектов в слое, так и в произвольном месте на карте. По ходу расчетов дополнительно формируются вспомогательные покрытия, связанные
с прохождением разлива, в
частности, точечные временные отметки, линейные загрязненные
берега.
Визуализация и отчеты. В данную группу функций входят инструменты, связанные с динамической визуализацией разлива,
символизацией расчетных
сеток и полигональных пятен разлива,
формированием отчетных материалов.