ВИЗУАЛИЗАЦИИ ТАКТИЧЕСКОЙ ЛЕСОПОЖАРНОЙ ОБСТАНОВКИ В БОРТОВЫХ И МОБИЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМАХ

 

Котельников Р.В. (ВятГТУ, г. Киров, РФ)

 

In the given work the simplified algorithm of extrapolation of a wood  fire contour optimized for use in mobile and airborne systems is offered. Thus at the minimal computing and hardware expenses it is possible to predict a new position  of a fire contour within sufficient for visualization of conditions accuracy.

 

Несмотря на широкое внедрение информационных технологий в авиалесоохрану, создание различных справочных и диспетчерских систем, управленческие решения на низшем уровне (в полевых условиях) принимаются простым волевым решением, на основании минимума информации и личного опыта.

Появление на вооружении авиационной охраны лесов карманных компьютеров летчика наблюдателя (ККЛН) и бортовых вычислительных машин, установленных непосредственно на лесопатрульных воздушных судах ВС, стало существенным толчком к развитию различных систем поддержки принятия решений.

Предлагаемая ниже программа позволяет существенно облегчить летчику – наблюдателю процесс принятия решения о выборе сил и средств тушения конкретного пожара.

По технологии авиалесоохранных работ ВС ежедневно производит облет каждого крупного лесного пожара. При пролете основных “вершин” их координаты, снятые с помощью систем спутниковой навигации, вводятся в компьютер. Полученный контур отображается на дисплее. На нем же можно отобразить данные о вчерашнем контуре  пожара, о текущем положении самолета, о расположенных у кромки пожара пожарных группах и т.д.  В качестве информации о контуре в предыдущий момент времени можно использовать данные по спутниковым снимкам (например двух или четырех часовой давности). 

Для повышения наглядности представления динамики дальнейшего развития пожара целесообразно отобразить возможное положение кромки пожара  на ближайшие часы.

Создание теоретических основ оперативного прогнозирования контуров лесного пожара – одна из важнейших задач  в проблеме математического моделирования этого явления.  Однако, если вопросу расчета скоростей распространения и горения уделялось много внимания и уже имеются серьезные успехи в этом направлении, то теория развития контуров  еще не поставлена на достаточно строгую математическую основу.  В частности, не разработана связь между уравнением горения и уравнениями, описывающими движение кромки пожара, не разработана геометрическая теория контуров.

         На данный момент существуют два основных численных метода – это метод подвижных сеток и метод, основанный на алгоритме Дэйкстра. Оба  этих метода не только требуют полной информации о лесорастительных и погодных условиях в каждой точке прилежащих к пожару территорий, но и существенных аппаратных затрат, т.е. соответствующей вычислительной техники.  Используемые на данном этапе непосредственно на пожаре мобильные и бортовые вычислительные машины отличаются сравнительно малым объемом памяти.  Предложенный алгоритм позволяет спрогнозировать будущее положение кромки пожара только на основании данных о предыдущем положении. Главное допущение – неизменность лесорастительных условий и соответственно скорости движения каждой кромки пожара. 

Упрощенный алгоритм прогноза положения контура.

1.       Выбрать направление обхода вершин контуров.

2.       Взять следующую внутреннюю грань (найти формулу прямой, проходящей через вершины).

3.       Найти формулы перпендикуляров к выбранной грани, проходящие через вершины внешнего контура.

4.       Составить ряд А точек, начиная от точки пересечения первого перпендикуляра с внешним контуром, далее по направлению обхода все вершины внешнего контура, лежащие между крайними перпендикулярами, затем точка пересечения с контуром крайнего перпендикуляра.

5.       Взять вершину внешнего контура, ближайшую к первому перпендикуляру.

6.       Найти формулу смежной к этой вершине грани, лежащей в направлении обхода.

7.       Найти формулы крайних перпендикуляров к выбранной грани, проходящие через вершины.

8.       Составить ряд Б точек, начиная от точки пересечения первого перпендикуляра с внутренним контуром, далее по направлению обхода все вершины внешнего контура, лежащие между крайними перпендикулярами, затем точка пересечения с контуром крайнего перпендикуляра.

9.       Если количество точек в ряде А больше, чем в ряде Б, то внутренняя грань является базовой, ряд А – определяющим, и необходимо перейти к 11.

10.   Внешняя грань является базовой. Ряд Б - определяющий.

11.   Рассмотреть прямую, проходящую через следующие две точки определяющего ряда.

12.   Определить угол между рассмотренной прямой и базовой гранью.

13.   Спрогнозировать (пропорционально разнице времени снятия координат) угол соответствующей грани будущего контура  См. (1).

14.   Определить расстояние между гранью и отрезком не базового контура, лежащего между перпендикулярами.

15.   Спрогнозировать новое положение соответствующей грани будущего контура (определить формулу прямой, содержащую эту грань). См. (2).

16.   Найти точку пересечения полученной прямой с предыдущей (т.е. найти вершину искомого контура).

17.   Если рассмотрены не все точки определяющего ряда, то к 11.

18.   Если просчитаны не все грани, то к 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,  (1)

.                                                   (2)

Возможность оперативно прогнозировать контур пожара позволит реализовать целый ряд вспомогательных задач поддержки решений. Например, оценку относительной безопасности мест высадки групп, выбор оптимального маршрута и т.д.

Несмотря на невысокую точность прогноза, использование данного алгоритма для визуализации оперативных данных уже в существующих и используемых в авиалесоохране программно-аппаратных комплексах позволит существенно повысит эффективность  принимаемых решений.

Список литературы

1. Доррер Г.А.// Математические модели динамики лесных пожаров. -М.: Лесн.-пром, 1979.-160с.

2. Федоров С.М.// Бортовые информационно управляющие системы. 1994.