Введение к работе
Актуальность темы. Геофизический мониторинг является сегодня одним из важнейших средств контроля за состоянием окружающей среды и выявления ее изменения под влиянием природных и техногенных факторов
Все возрастающая зависимость экономики (в первую очередь, технологической инфраструктуры) и экологии (условий жизни и здоровья людей) от состояния окружающей среды предъявляют повышенные требования к состоянию геофизического мониторинга и развитию существующих сетей контроля Развитие геофизических сетей возможно как путем модернизации оборудования на уже существующих станциях, так и созданием новых пунктов, которые будут включены в сеть
Подбор параметров для новой станции или изменение значений для действующей приводят к необходимости постановки и решения оптимизационных задач Анализ работ показывает, что данным вопросам не уделено достаточного внимания, что определяет актуальность диссертационных исследований
Данная работа посвящена разработке методов и алгоритмов решения задачи оптимального расположения станций при развитии сетей геофизического мониторинга
Решение этой задачи невозможно без использования математических методов оценки возможностей геофизических сетей по регистрации источников Эти методы получили в последнее время новый импульс развития, который связан с увеличившимся обменом геофизической информацией Данный обмен обусловлен участием Российской Федерации в целом ряде международных проектов, определенных соответствующими договорами и соглашениями Примерами могут служить Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ДВЗЯИ), подписанный в сентябре 1996 года в результате длительных переговоров и ратифицированный Государственной Думой РФ в 2001 году, а также участие РФ в научно-технических программах и проектах, связанных с обменом сейсмической информацией, в первую очередь по линии Геофизической службы РАН
Цель диссертационной работы. Разработка математических методов и программного обеспечения для подготовки объективной информации с целью выработки проектных решений по вопросам организации сети геофизического мониторинга
Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи 1 Провести анализ существующего состояния геофизического мониторинга, используемого специального программного обеспечения, проблем развития геофизических сетей контроля
Выбрать методы и разработать алгоритмы оценки возможностей сетей геофизического мониторинга по обнаружению источников сигналов
Сформулировать задачу оптимального расположения станций при развитии сетей геофизического мониторинга, определить вид показателя эффективности региональной сети
Разработать модифицированный метод решения с учетом особенностей поставленной задачи оптимального расположения станций
Решить задачу расположения станций как в условиях создания новой сети геофизического мониторинга, так и для развития существующей сети пунктов наблюдения
Методы исследования. В основе выполненных в диссертационной работе исследований лежит использование теории вероятностей, теории нечетких множеств, методов аппроксимации, численного интегрирования, градиентных методов оптимизации
Научная новизна. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной
Впервые математически сформулирована задача оптимального расположения станций геофизического мониторинга при создании новых или развитии существующих сетей
Предложены алгоритмы оценки возможностей сейсмических, акустических и магнитометрических средств мониторинга по обнаружению источников сигналов как для одной станции, так и для сети пунктов наблюдения
Разработаны и опробованы алгоритмы модифицированных методов решения задачи оптимального расположения станций мониторинга
На защиту выносится:
Математическая формулировка задачи оптимального расположения станций геофизического мониторинга при создании новых или развитии существующих сетей
Разработанные алгоритмы оценки возможностей сейсмических, акустических и магнитометрических средств мониторинга по обнаружению источников сигналов
Алгоритмы модифицированных методов решения задачи оптимального расположения станций мониторинга
Практическая ценность.
1 Разработанные алгоритмы оценки возможностей сейсмических, акустических и магнитометрических средств мониторинга по обнаружению источников сигналов позволят снизить затраты на экспериментальные исследования, так как они опираются на априорные оценки возможностей
Алгоритм решения задачи оптимального расположения станций позволяет дорабатывать существующие и использовать новые методы оценки возможностей геофизических средств по обнаружению источников сигналов, что позволит использовать данный алгоритм и в будущем
Программное обеспечение, реализующее алгоритмы оценки возможностей геофизических сетей по регистрации источников сигналов и решению задачи оптимального расположения станций, позволяет провести расчеты и представить полученные результаты в удобном для пользователя виде, включая отображение на географических картах
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на Научных сессиях МИФИ в 2004-2007 годах
Разработанное в ходе работы специальное программное обеспечение показало свою эффективность, что подтверждено актами внедрения
в Федеральной службе по техническому и экспортному контролю (ФСТЭК России),
в закрытом акционерном обществе «ACT»
Публикации. По теме диссертации опубликованы 14 печатных работ, из них одна работа в издании из перечня ВАК
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 79 наименований и пяти приложений Работа изложена на 135 страницах, включая 80 рисунков и 13 таблиц
