К моделированию распространения природных пожаров с использованием ГИС-технологий

Авторы

  • Гладской И.Б. Кубанский государственный университет, Краснодар, Российская Федерация
  • Павлова А.В. Кубанский государственный университет, Краснодар, Российская Федерация
  • Рубцов С.Е. Кубанский государственный университет, Краснодар, Российская Федерация

УДК

510.67:528:554

DOI:

https://doi.org/10.31429/vestnik-16-4-13-21

Аннотация

При моделировании пожарных ситуаций весьма эффективными инструментами являются дискретные клеточно-автоматные подходы, а также геоинформационные системы (ГИС), обладающие возможностями хранения и визуализации пространственной информации. В работе описаны методы клеточно-автоматного моделирования, позволяющего расширить возможности изучения процессов, связанных с распространение фронта пожара. С целью использования ГИС в качестве средства картографической визуализации результатов моделирования выполнено построение цифровой модели рельефа (ЦМР) местности для горных и прибрежных районов территории Краснодарского края и разработана технология создания 3D модели рельефа этих территорий. Для модельного описания реальных расчетных областей в настоящей работе построена цифровая модель местности территории Краснодарского края. Выполнено редактирование топоосновы, охватывающей территорию Краснодарского края и состоящей из 29 листов неспроектированных (в географических координатах) цифровых данных в формате покрытий ArcInfo масштаба 1:200000. Картографическое представление в ArcView территории Краснодарского края, построенное по этим данным в проекции Гаусса-Крюгера, было разбито на участки размером 10x10 км. Средств ArcView использованы для получения TIN и GRID представления рельефа местности.
Комбинация функций, реализованных в авторских алгоритмах, с функциями ГИС обработки атрибутивных и графических пространственных данных позволит получить эффективные решения моделирования пространственно распределенного процесса.

Ключевые слова:

триангуляция, композиционный клеточный автомат, распространение фронта огня, ГИС, цифровая модель рельефа

Информация о финансировании

Работа выполнена при поддержке РФФИ и администрации Краснодарского края (19-41-230005)

Информация об авторах

  • Игорь Борисович Гладской

    канд. физ.-мат. наук, директор Центра информационной безопасности (ЦИБ) Кубанского государственного университета

  • Алла Владимировна Павлова

    д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры математического моделирования Кубанского государственного университета

  • Сергей Евгеньевич Рубцов

    канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры математического моделирования Кубанского государственного университета

Библиографические ссылки

  1. Kourtz P.H., O'Regan W.G. A model for a small forest fire to simulate burned andburning areas for use in a detection model // Forest Science. 1971. Vol. 17, Iss. 2. P.163–169.
  2. Перминов В.А. Математическое моделирование возникновения и распространения верховых лесных пожаров в осредненной постановке // Журнал технической физики. 2015. Т. 85. Вып. 2. С. 24–30. [Perminov, V.A. Matematicheskoe modelirovanie vozniknoveniya i rasprostraneniya verhovyh lesnyh pozharov v osrednennoj postanovke [Mathematical modeling of the occurrence and propagation of high forest fires in an averaged setting]. ZHurnal tekhnicheskoj fiziki [J. of Technical Physics], 2015, vol. 85, iss. 2, pp. 24–30. (In Russian)]
  3. Асылбаев Н.А. Математическое моделирование распространения степного пожара // Компьютерные исследования и моделирование 2010. Т. 2. № 4. С. 377–384. [Asylbaev, N.A. Matematicheskoe modelirovanie rasprostraneniya stepnogo pozhara [Mathematical modeling of the spread of the steppe fire]. Komp'yuternye issledovaniya i modelirovanie [Computer Research and Modeling], 2010, vol. 2, no. 4, pp. 377–384. (In Russian)]
  4. Мышецкая Е.Е. Математическое моделирование лесных пожаров с применением многопроцессорных ЭВМ // Математическое моделирование. 2008. Т. 20. №1 1. С. 28–34. [Mysheckaya, E.E. Matematicheskoe modelirovanie lesnyh pozharov s primeneniem mnogoprocessornyh EVM [Mathematical modeling of forest fires using multiprocessor computers]. Matematicheskoe modelirovanie [Mathematical modeling], 2008, vol. 20, no. 11, pp. 28–34. (In Russian)]
  5. Баровик Д.В., Таранчук В.Б. Алгоритмические основы построения компьютерной модели прогноза распространения лесных пожаров // Фундаментальные науки. Информатика. 2011. № 12. С. 51–56. [Barovik, D.V., Taranchuk, V.B. Algoritmicheskie osnovy postroeniya komp'yuternoj modeli prognoza rasprostraneniya lesnyh pozharov [Algorithmic basis for constructing a computer model for forecasting the spread of forest fires]. Fundamental'nye nauki. Informatika [Fundamental Sciences. Computer science], 2011, no. 12, pp. 51–56. (In Russian)]
  6. Кузык А.Д., Карабын О.А. Математическое моделирование распространения лесного пожара с учетом ветра и рельефа // Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza. 2013. Vol. 32. Iss. 4. P. 107–113. [Kuzyk, A.D., Karabyn, O.A. Matematicheskoe modelirovanie rasprostraneniya lesnogo pozhara s uchetom vetra i rel'efa [Mathematical modeling of the spread of a forest fire taking into account wind and topography]. Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza, 2013, vol. 32, iss. 4. pp. 107–113. (In Russian)]
  7. Рубцов С.Е., Павлова А.В. Клеточно-автоматные модели диффузионно-реакционных процессов многокомпонентных примесей // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2017. № 6. С. 55–60. [Rubtsov, S.E., Pavlova, A.V. Kletochno-avtomatnye modeli diffuzionno-reakcionnyh processov mnogokomponentnyh primesej [Cellular automaton models of diffusion-reaction processes of multicomponent impurities]. Zashchita okruzhayushchej sredy v neftegazovom komplekse [Environmental Protection in the Oil and Gas Complex], 2017, no. 6, pp. 55–60. (In Russian)]
  8. Рубцов С.Е., Павлова А.В., Олейников А.С. Клеточно-автоматное моделирование диффузии многокомпонентной примеси // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2017. № 4. Вып. 1. С. 86–93. [Rubtsov, S.E., Pavlova, A.V., Olejnikov, A.S. Kletochno-avtomatnoe modelirovanie diffuzii mnogokomponentnoj primesi [Cellular automaton modeling of diffusion of a multicomponent admixture]. Ekologicheskij vestnik nauchnyh centrov Chernomorskogo ekonomicheskogo sotrudnichestva [Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation],2017, no. 4, pt. 1, pp. 86–93. (In Russian)]
  9. Павлова А.В., Родионов П.Р., Рубцов С.Е. К клеточно-автоматным моделям пожаров // Экология. Экономика. Информатика. Серия: Системный анализ и моделирование экономических и экологических систем. Вып. 4. Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН, 2019. С. 245–251. [Pavlova, A.V., Rodionov, P.R., Rubtsov, S.E. K kletochno-avtomatnym modelyam pozharov [To cellular-automaton models of fires]. In Ekologiya. Ekonomika. Informatika. Seriya: Sistemnyj analiz i modelirovanie ekonomicheskih i ekologicheskih system [Ecology. Economy. Computer science. Series: System analysis and modeling of economic and ecological systems], vol. 4. Izd-vo YUNC RAN, Rostov n/D, 2019, pp. 245–251. (In Russian)]
  10. Митакович С.А. Прогнозирование распространения лесного пожара в ArcGIS // ГИС: теория и практика. ArcGIS 10.1. 2012. № 3 (62). https://www.esri-cis.ru/news/arcreview/ detail.php?ID=7818&SECTION_ID=252 [Mitakovich, S.A. Prognozirovanie rasprostraneniya lesnogo pozhara v ArcGIS [Predicting the spread of forest fires in ArcGIS]. GIS: teoriya i praktika. ArcGIS 10.1 [GIS: theory and practice. ArcGIS 10.1] 2012. no. 3 (62). https://www.esri-cis.ru/news/arcreview/detail.php?ID=7818&SECTION_ID=252. (In Russian)]
  11. Finney M.A. FARSITE: Fire Area Simulator // Model Development and Evaluation. USDA For. Serv. Res. Pap. RMRS-RP-4. 1989.
  12. Toffolli T., Margolus N. Cellular Automata Machines. MIT Press, 1987. 279 p.
  13. Bandman O. Comparative Study of Cellular automata Diffusion Models // Lecture Notes in Computer Science. 1999. Vol. 1662. P. 395–399.
  14. Евсеев А.А., Нечаева О.И. Клеточно-автоматное моделирование диффузионных процессов на триангуляционных сетках // Прикладная дискретная математика. 2009. № 4. С. 72–83. [Evseev, A.A., Nechaeva, O.I. Kletochno-avtomatnoe modelirovanie diffuzionnyh processov na triangulyacionnyh setkah [Cellular automaton modeling of diffusion processes on triangulation grids]. Prikladnaya diskretnaya matematika [Applied Discrete Mathematics], 2009, no. 4, pp. 72–83. (In Russian)]

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Загрузки

Выпуск

Том 16 № 4 (2019)

Страницы

13-21

Раздел

Механика

Даты

Поступление

28 ноября 2019

После доработки

4 декабря 2019

Публикация

11 декабря 2019

Как цитировать

[1]
Гладской, И.Б., Павлова, А.В., Рубцов, С.Е., К моделированию распространения природных пожаров с использованием ГИС-технологий. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2019, т. 16, № 4, pp. 13–21. DOI: 10.31429/vestnik-16-4-13-21

Лицензия

Copyright (c) 2019 Гладской И.Б., Павлова А.В., Рубцов С.Е.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Похожие статьи

1-10 из 184

Вы также можете начать расширенный поиск похожих статей для этой статьи.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

<< < 1 2 3 4 5 6