Контроль динамики лесных пожаров с помощью информационных технологий

АРМ Диспетчера включает модули Обновление метеоданных, Обновление данных о пожарах и Подготовка данных для Internet. Модуль Подготовка данных для Internet, помимо подготовки растровых изображений цифровых карт и табличных текстовых форм, передает средствами FTP полный комплект исходных данных текущего дня, необходимых для АРМов пользователей Internet.

АРМ пользователя ЛВС (в настоящее время это Отдел программных разработок Авиалесоохраны) кроме ядра включает модуль Обновление по ЛВС в режиме Сервер-Клиент.

АРМ пользователя Internet содержит один дополнительный модуль - Получение данных по Internet и ранее упомянутые модули Обновление метеоданных, Обновление данных о пожарах. С помощью ArcView, модулей обновления и размещаемых на WWW-Сервере наборов исходных данных текущего дня пользователь на своем рабочем месте может воспроизвести "ГИС_Лесные пожары" в полном объеме.

Кроме того, существует группа Пользователей производных продуктов ГИС. Этим пользователям достаточно иметь стандартное программное обеспечение для работы с Internet и иметь права доступа к WWW-серверу. В настоящее время это Федеральная Служба Лесного Хозяйства, МЧС и МВД.
К составляющим комплекса также следует отнести ряд написанных на Avenue скриптов, которые упрощают интерфейс ArcView и существенно ускоряют работу основного узла-АРМ Диспетчера. За исключением этой части все остальные программы написаны на Delphi.

Модули Обновления метеоданных и обновление данных о пожарах имеют сходный и достаточно упрощенный внешний интерфейс, позволяющий работать как с текущими, так и с архивными данными. При работе с текущими данными программа предварительно обрабатывает поступившие файлы и формирует по ним новые покрытия и атрибутивные базы данных. При работе с архивом пользователем предварительно выбирается нужная дата.

Внутренняя организация модуля Обновление данных о пожарах более сложна. Кроме обращения к архивам, он позволяет вручную редактировать данные по месячным корректировкам предусмотренным службой "Авиалесоохраны". В нем можно редактировать сведения, определяющие местоположение, ведомственную и административную принадлежность крупных лесов по Субъектам Федерации. Но для любой активной записи возможен доступ ко всей информации с помощью обращения к программному комплексу ГИС-СУБД.

Пакет ГИС-СУБД предназначен для работы со сложноорганизованными реляционныцми базами данных и обеспечивает оперативный доступ к информации, рассредоточенной по множеству файлов данных. Пакет реализован в виде трех ЕХЕ-модулей:

1. Оболочка компилятора - текстовый редактор со стандартными 
функциями редактирования и некоторыми дополнительными 
функциями;

2. Непосредственно компилятор-анализ исходного описания связей 
СУБД и генерации матрицы индексных ссылок и файлов 
сопровождения;

3. Редактор экранных форм - реализует функции визуализации и 
оптимального размещения на экране совокупности данных о 
выбранном в ArcView картографическом объекте.

Пакет работает с любой совокупностью файлов данных формата Pbase, связанных ключевыми полями. Принцип его работы следующий.
Создается текстовое описание структурных связей между файлами СУБД по схеме: адрес-файл-поле. Описываются ссылки на справочники и на другие файлы, если такие ссылки существуют. Затем компилятором проверяется синтаксис, наличие описанных элементов и ссылок, а на выходе формируется индексная матрица ссылок и некоторые вспомогательные файлы.

С помощью Редактора экранных форм теперь становится возможными, благодаря матрице ссылок, показать на экране всю информацию, относящуюся к данному объекту. В нашем случае - это картографические объекты: полигоны, дуги, точки. Кроме того, Редактор экранных форм оснащен настройщиком форм. Любую из характеристик, описанную в исходном текстовом файле, можно перенести или удалить из формы и разместить на экране удобным образом. Информация в форме может редактироваться. Цифровые данные редактируются непосредственно, текстовые - путем обращения к соответствующему справочнику. 

Интерфейс АРМ-Диспетчера в среде ArcView-3.0 должен удовлетворять двум основным требованиям - оперативности подготовки выходных документов для WWW-сервера и информационной полноты рабочего пространства.

Пробная эксплуатация показала, что наиболее трудоемкими являются операции формирования растровых изображений для WWW-сервера, что потребовало разработки средствами Avenue пакета скриптов, в десятки раз ускоряющих работу этого звена технологической цепочки.

Для обеспечения информационной полноты рабочего пространства диспетчера из среды ArcView организован доступ к пакету ГИС-СУБД. Специальный скрипт считывает код картографического объекта активной темы и передает управление Редактору экранных форм ГИС-СУБД с двумя параметрами - кодом объекта и условными именем темы. Форма выводит на экран данные, относящиеся к выбранным теме и объекту.

Аналогические запросы для всех актуальных тем организованы в соответствии с особенностями атрибутивных баз данных. Например, темы связанные с горимостью лесов по Субъектам Федерации, содержат большее количество информации, которую сложно разместить на одной экранной форме. Здесь выделено три информационных блока: горимости на текущий день, задействованные на тушении ресурсы и горимость нарастающим итогом от начала сезона. Информационные блоки размещены на страницах экранного блокнота, и обращение к ним осуществляется нажатием на соответствующий ярлычок экранной закладки.
 

2.6. Производные продукты "ГИС-Лесные пожары".
WWW-сервер"Авиалесоохрана". Информация на сервер с группирована в
четырех основных блоках:

- текстовые отчеты о пожарах в ведомственном стандарте "Авиалесоохраны";

- карты горимости лесов - растровые изображения цифровых карт по основным темам пожаров;

- карты пожарной опасности по условиям погоды - растровые изображения цифровых карт по фактической и прогнозной пожарной опасности;

- спутниковые данные.

Сведения о пожарах и метеорологической обстановке представлены на WWW-сервере шестью растровыми изображениями цифровых карт: очаги крупных лесных пожаров; количество действующих лесных пожаров; количество возникших лесных пожаров; прирост пройденной огнем площади за день; фактическая пожарная опасность; прогнозная пожарная опасность.
На WWW-сервере доступно также обзорное изображение облачного покрова на всю территорию страны и снимки высокого разрешения NOAA. Обращение к последним возможно либо выбором в разделе WWW-сервера Мониторинг регионов.

Все вышеперечисленные проектируемые мероприятия, позволят повысить эффективность предупреждения лесных пожаров в различных регионах нашей страны в целом и на территории обслуживаемой Забайкальской базой авиационной охраны лесов в частности.
 

3. Мероприятия по предупреждению пожаров.

Оценка пожарной опасности помещений с радиоэлектронной аппаратурой, также связана с применением электрического тока. Поэтому электрооборудование должна отвечать требованиям ПУЭ. Источниками пожара могут быть короткие замыкания, которые возможны при нарушении изоляции деталей и электропроводов. Кроме того возгорания могут произойти и по вине самых людей, нарушивших правила пожарной безопасности. Одной из причин, влекущей к пожарной ситуации, может быть нарушение правил эксплуатации радиоэлектронной аппаратуры, небрежное отношение к приборам и перегрузка сети.

В связи с этим, в работе проектируются следующие мероприятия и требования по предупреждению возможных загораний:

1. При работе с электроприборами шнуры и детали должны быть покрыты соответствующей изоляцией.

2. Электрооборудование запрещается располагать вблизи отопительных коммуникаций и газового оборудования. Его следует устанавливать на специальные столы или подставки в удобном для работы положении.

3. Во всей системе электроснабжения помещения должны быть две точки выключения тока в сети: на щитке внутри здания и вне его.

4. Не допускать к работе людей, не прошедших инструктаж по технике безопасности.

5. Помещения и места работы электрооборудования оборудовать средствами пожаротушения (ОУ-5) с приложением инструкции пользования и действий в случае пожара.

6. В помещении на случай пожара должна быть разработана инструкция о порядке действия персонала при пожаре.

Исходя из вышеперечисленных мероприятий, проектируемых в разделе

"Охрана труда" можно сделать следующие выводы.

При соблюдении всех правил эксплуатации электрооборудования и инструкций по технике безопасности возможность травматизма обслуживающего персонала, а также возможность произвольного загорания помещений будут сведены к минимуму.

При правильном сочетании труда и отдыха операторов и обслуживающего персонала пункта приема и обработки информации, будут предотвращены профессиональные заболевания. ГОСТ 12.1ю004-96 ССБТ.
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одной из основных особенностей охраны лесов от пожаров в России в целом и в Республике Бурятия в частности, является необходимость наблюдение таких территорий может быть организовано с помощью спутниковых систем NOAA в совокупности с авиалесоохраной.

К основным задачам, предъявляемым к спутниковой системе NOAA относятся: оперативная оценка метеобстановки; система раннего обнаружения очага пожара и оперативной передачи данных на наземный пункт приема и обработки информации; контроль динамики крупных лесных пожаров; прогнозирование появления пожаров на охраняемой территории Бурятии. Всем перечисленным выше требованиям отвечает низкоорбитальная метеорологическая спутниковая система серии NOAA, рассмотренная в данной дипломной работе.

В настоящее время в оперативной работе используются три спутника - NOAA-12, NOAA-14, NOAA-15. Это позволяет получать снимки одного и того же места не реже 4 раз в сутки, с разрешением не хуже 1 км. Со спутников поступает информация в цифровом виде, что значительно повышает помехозащищенность. Телеметрия содержит данные сканера высокого разрешения AVHRR, который имеет 2 видимых и 3 ИК-канала. На широтах России соседние витки спутника "заметают" всю поверхность Земли без пропусков. Для полного покрытия всей России необходимо 5-6 пролетов спутника. Серия спутников NOAA функционирует уже около 20 лет, что говорит об их надежности и NASA планирует запуск новых аппаратов с улучшенными характеристиками. Все вышеперечисленные достоинства спутниковой системы NOAA, Удовлетворяющие требованиям по оперативному обнаружению лесных пожаров, а также экономическая эффективность использования её, в условиях ограниченного финансирования отрасли, послужили обоснованием выбора системы для обнаружения и прогнозирования лесных пожаров на территории республики Бурятия.

Основной проблемой интегрирования спутниковых данных в существующую систему мониторинга лесных пожаров является оперативная доставка данных и результатов их обработки в центр сбора и анализа информации. Это задача решается использованием двух центров приема цифровых данных с метеоспутников серии NOAA, расположенных в Москве (ИКИ РАН) и Иркутске (ИСЗФ СО РАН), а принимаемые в них данные и результаты их обработки получаются и анализируются в Центральной базе авиационной охраны лесов России "Авиалесоохрана" (г.Пушкино Московской обл.). Удобство использования этих двух региональных центров заключается в том, что их зона видимости охватывает почти всю территорию России, за исключением Чукотки. Оба центра имеют доступ к глобальной компьютерной сети и в обоих используются одинаковые программные пакеты, что обеспечивает совместимость данных на уровне форматов.
Сегодня технологии сетей Internet позволяют создавать и поддерживать работу информационных WWW-серверов, к которым в любой момент времени информации заинтересованные удаленные пользователи, такие как Федеральная служба лесного хозяйства России, МИС и МВД.
Данные схема позволяет осуществить оперативный доступ к данным мониторинга на реально существующих коммуникационных возможностях. Она может быть достаточно быстро изменена (при этом сервер легко переносится в любое место сети) и по мере развития центров созданы дополнительные серверы.

Следует отметить также, что высокий уровень автоматизации систем приема и обработки данных позволил для выполнения работ в приемных центрах не привлекать дополнительный персонал, что безусловно снизило себестоимость проводимых работ.

Таким образом, видно, что даже с помощью уже существующих в России глобальных компьютерных сетей можно эффектно организовать оперативный сбор, обработку и доставку спутниковых данных потребителю. Поэтому безусловно предоставляется разумным дальнейшее развитие таких систем в рамках Географической информационной системы (ГИС) мониторинга лесных пожаров, разрабатываемой Международным институтом леса, и уже в значительной мере функционирующей в Центральной авиабазе.

Использование возможностей ГИС - технологий, позволяет проводить комплексный анализ спутниковых изображений и данных и метеорологической обстановке и лесопожарной ситуации на охраняемой территории республики Бурятия.


 

Библиографический список

1. Авдуевский В.С. и др. Критерии эффективности космических комплексов для изучения природных ресурсов Земли. Сб. Исследование Земли из космоса. 1981г. №3 с.89-96.

2. Алиев Т.М., Вигдоров Д.И., Кривошеев В.Т. Системы отображения информации. М.Высшая школа 1988-221с.