Введение к работе
Актуальность теяы. Развиваемые в настоящее время метода гео-экоинформационного мониторинга связаны с комплексным системным подходом к изучению природных и антропогенных объектов. Имеется большое число таких исследований в области гидрофизического мониторинга , рассматриваемого как фрагмент комплексного мониторинга. При этом одной из важных его задач является оценка роли динамики водных ресурсов территории в формировании ее экологических и геохимических показателей. Так для территории СРВ, где системы мониторинга окружающей среды не созданы , оценка и прогнозирование состояния почв непосредственно связано с влиянием водного баланса территории на урожайность сельско - хозяйственных культур , поскольку значительные обрабатываемые площади находятся в дельтах крупных рек или в зоне влияния приливно-отливных процессов Южно-Китайского моря.
Задачи гидрофизического эксперимента охватывают широкий спектр теоретических и прикладных вопросов оценки состояния и динамики изменчивого объекта. Динамичность водной среды требует создания сложных алгоритмов обработки данных наблюдений и моделей, дающих возможность по отрывочным и эпизодическим данным востанавливать полный образ исследуемого объекта. Разработанные к настоящему времени методы обработки данных гидрофизического эксперимента в большинстве случаев рассчитаны на рассмотрение точечных или близких к ним водных объектов. Переход к большим пространственно-распределенным водным системам приводит к необходимости развития комплексных подходов к анализу данных и привлечению методов вычислительного эксперимента.
Одним из эффективных подходов к синтезу систем автоматизации обработки данных о параметрах окружающей среды является развитая в последние годы технология геоинформационного мониторинга (ГИМС-технология) Эта технология предусматривает объединение дистанционых и наземных измерений с алгоритмическими и модельными разработками в единную систему операций по сбору, анализу, обра-
ботке и прогнозирован» данных о параметрах изучаемого природного объекта. Наиболее сложным этапом создания такой системы является типизация изучаемых объектов и выбор эффективных алгоритмов обработки данных. В этом смысле гидрофизические объекты представляют класс подсистем окружающей среды, описание которого возможно типовым набором параметрических представлений и, следовательно, можно синтезировать единую автоматизированную систему для обработки данных в гидрофизическом эксперименте, именно в этом плане и проведено исследование в рассматриваемой диссертации.
Цель работы. Целью данной работы является анализ задач гидрофизического эксперимента с учетом соотношения пространственных и временных машстйбов и выбор на этой основе алгоритмов обработки данных, обеспечивающих многоплановое представление изучаемых закономерностей параметров, а также создание необходимого программного продукта. В качестве конкретных объектов исследования эффективности алгоритмического обеспечения выбраны некоторые водные объекты СРВ.
Степень новизна результатов:
-
Впервые предложен интерфейс между множеством моделей гидрофизических процессов и базой данных, обеспечивающий параметрическое согласование модели с режимом мониторинга и дающий возможность автоматизировать обработку данных гидрофизического эксперимента.
-
Разработаны новые вычислительные схемы для анализа динамических процессов в гидрофизическом эксперименте и получены теоретические оценки точности эти схем.
-
На основе вычислительных экспериментов для климатических, физико-географических и экологических условий территории Вьетнама впервые оценены зависимости уровней загрязнения ряда гидрофизических объектов и показана возможность создания эффективных систем обработки данных в национальном экологическом мониторинге.
-
В ходе вычислительных экспериментов впервые оценена роль приливно-отливных процессов в формировании уровней солености воды в прибрежных водоемах. Показано, что с помощью предложенной модели
возможно планирование этого уровня.
Практическая значимость результатов работы. Диссертация выполнялась в рамках договора о научно-техническом сотрудничестве между ИРЭ РАН и институтом прикладной механики НЦНИ СРВ, в соответствии с программой "Экологическая безопасность России" (проект 5.4.8.3), по заказам ВНИПИморнефтегаз и ВЦ РАН. Положения выносимые на защити:
-
Предложенная типовая модель гидрологического режима ограниченной территории обеспечивает расчет элементов водного баланса и оценку качества вода с учетом пространственных неоднородно-стей в распределении гидрофизических и геофизических параметров.
-
Развитая методика адаптации моделей гидрофизических объектов с помощью формирования множества пространственных и предметных идентификаторов, как верхнего уровня базы данных, позволяет формировать управляемый информационный пользовательский интерфейс и создает условия для реализации сценариев в вычислительном гидрофизическом эксперименте.
-
Алгоритм расчета характеристик ламинарной ультрафильтрации в осесимметричных каналах обеспечивает оценку параметров ультрафильтрационных устройств с учетом влияния гидрофизических параметров.
-
Результаты применения развитых моделей и алгоритмов анализа и обработки данных гидрофизического мониторинга для изучения состояния водных объектов различного пространственного масштаба на территории Южного Вьетнама показывают их эффективность при оценке динамических параметров объектов.
Апробация работы. Результаты диссертации обсуждались на российско-вьетнамских научных семинарах в г.Хошимине в ноябре 1992г., в г.Москве в ноябре 1994г., на научных семинарах секции кибернетики НТОР и ЭС им. А.С.Попова в мае 1994г. и отдела информатики ИРЭ РАН в марте 1995г., докладывались на 2-м международном симпозиуме по проблемам экоинформатики в ноябре 1994г..
Публикации. По теме диссертации опубликовано Є работ.
Стриктура и объем роботи. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка, 14 таблиц и список использованных литературных источников из 74 наименований.
