ГЕОИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА «ЭКСТРЕМУМ» КАК СРЕДСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

А.С. Смолѐнов, курсант,

А.Н. Зайцев, доцент, к.п.н

. Воронежский институт ГПС МЧС России

      Многим экстремальным природным и техногенным явлениям присущи пространственные и временные закономерности. Землетрясения происходят, как правило, на месте стыка тектонических плит и влияют на жизнь целых регионов. Паводки возникают либо от весеннего снеготаяния, либо от проливных дождей, после чего сотни рек выходят из берегов и затапливают огромные территории. Во время засух природные пожары ежегодно уничтожают миллионы гектаров лесных массивов по всему земному шару. К самым тяжелым последствиям приводят аварии на опасных объектах, вызванные землетрясениями, пожарами и наводнениями.  Техногенный терроризм направлен на нанесение максимального ущерба в густозаселенных кварталах мегаполисов. В этих условиях геоинформационные технологии являются самым эффективным инструментом для создания системы прогнозирования и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС). В настоящее время в структуре МЧС создана специализированная геоинформационная система (ГИС) «Экстремум» - комплексное программное средство, включающее картографические и атрибутивные базы данных, модели для прогнозирования чрезвычайных ситуаций (ЧС) и их последствий, сценарии реагирования при землетрясениях, природных пожарах, наводнениях, техногенных катастрофах. ГИС «Экстремум» работает в двух режимах: исследовательском и оперативном.

   Первый предназначен для решения научно-практических задач, по заблаговременной оценке, рисков; изучения различных факторов, влияющих на уровень риска; оценки эффективности мероприятий по его снижению и управлению им. Оперативный режим служит для определения эффективных мероприятий по немедленному реагированию на ЧС. В базах данных ГИС хранится как постоянная, так и периодически обновляемая информация, которая группируется в несколько информационных массивов: 1. Группа баз данных цифровых топографических карт масштабов 1:5000000, 1:1000000, 1:100000, 1:10000 и 1:2000. Мелкомасштабные карты дают общую информацию о топографии района. Крупномасштабные позволяют описывать структуру городов, населенных пунктов и отдельных объектов. Карты разломов и инженерно-геологических условий дают геологическую характеристику среды. Эта информация дополняется детальными гидрографическими данными. Структура массива соответствует российским стандартам для электронных карт. 2. Базы данных о населении и застройке по всему земному шару (около двух миллионов населенных пунктов). Города представляются в векторном виде как с детализацией до отдельного здания с набором параметров (тип сооружения, материал и дата постройки, количество этажей и т.д.), так и в описании обобщенных данных. Например, распределение разных типов зданий в пределах города или микрорайонов; а также информация о нахождении людей в зданиях и городе в течение суток. 3. Данные об инфраструктуре и системах жизнеобеспечения, в том числе о железных дорогах, автомагистралях, аэродромах, о силах и средствах, которые могут быть задействованы в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Параметры законов разрушения зданий, поражения людей, а также параметры моделей для определения перечня мероприятий по снижению рисков и оперативному реагированию.  Кроме того, ГИС содержит информацию о факторах техногенного риска: о химически, пожаро- и взрывоопасных объектах, атомных электростанциях (АЭС) и гидроэлектростанциях (ГЭС), о плотинах, магистральных нефте- и газопроводах и др. В базы данных включен каталог всех известных сильных землетрясений.  Также в ГИС имеются данные мониторинга: сейсмологические, геофизические, GPS-наблюдения, инженерно-сейсмометрические и гидрологические наблюдения, космические снимки и пр.  Все группы информационных массивов связаны единым координатным пространством и единой системой мер. Вся информация в системе представлена в формате MS Access (MDB) и может быть обработана при помощи любого языка программирования, поддерживающего этот формат. Предусмотрены и варианты экспорта/импорта данных в другие форматы (DBF, MIF-MID, Excel). На основе разработанных методик созданы математические модели прогнозирования ЧС, планирования мероприятий по смягчению их последствий и оперативному реагированию на них. Эти модели позволяют получить: распределение интенсивностей землетрясений, значения максимальных ускорений колебаний грунта и их повторяемость; поля поражающих факторов в случае аварий на опасных объектах; законы разрушения зданий различных типов, характерных для рассматриваемого региона; законы поражения людей, учитывающие специфику территории; оценки последствий землетрясений, вторичных природных и техногенных процессов; оценки последствий на пожаро- и взрывоопасных, радиационно- и химически опасных объектах; оценки индивидуальных сейсмических рисков, инженерных, экономических и комплексных рисков. Блок программ, разработанных в среде MS Access на языке Visual Basic, позволяет оценивать последствия и индивидуальные риски при землетрясениях, наводнениях, пожарах в случае аварий на опасных объектах. Модели внутри блока подразделяются на следующие группы: модели воздействий; модели, описывающие сопротивления объектов воздействию; модели оценки рисков. Комплексное применение этих моделей дает возможность оценить последствия первичного и вторичного воздействий опасных факторов, включая медицинскую, инженерную, пожарную и химическую обстановку, а также спрогнозировать индивидуальный риск населения.

     В настоящее время в Российской Федерации насчитывается около 45 тысяч потенциально опасных объектов различного типа и ведомственной подчиненности. В зонах непосредственной угрозы жизни и здоровью людей (в случае техногенных ЧС) проживает около 80 млн. человек, то есть 55% населения страны. При оценке индивидуальных рисков от техногенных аварий с помощью специального модуля ГИС осуществляется:

выбор источников опасности и уточнение их характеристик;

построение поля поражающих факторов;

выделение объектов, попадающих в зону влияния этих факторов;

выбор характеристик уязвимости элементов риска из базы данных;

оценка степени поражения элементов риска, величина социального и материального ущерба;

расчет показателей индивидуального риска.

Для реализации приведенной последовательности действий создан ГИСпроект, включающий три уровня детальности информации о возможных источниках опасности, элементах риска и местности.

Список использованной литературы:

1. Котляревский В.А., Ларионов В.И., Сущев С.П. Энциклопедия безопасности: строительство, промышленность, экология: в 3 т. М.: Наука, 2005. Т.1: Аварийный риск. Взрывные и ударные воздействия, 2005. 696 с.
2. Аварии и катастрофы. Предупреждение и ликвидация последствий / под ред. В.А. Котляревского. М.: Изд-во АСВ, 2003. Кн. 6. 408 стр.
3. Методика моделирования аварийных разливов нефти на суше с применением ГИС-технологий: сборник методических документов, применяемых для независимой оценки рисков в области пожарной безопасности, гражданской обороны и защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. М.: ООО «Типография Полима», 2008.