Модель территориальной системы в условиях чрезвычайных ситуаций природного характера

Abstract

RU: Актуальность. В статье рассматривается динамическая пространственная модель территориальной системы в условиях чрезвычайных ситуаций природного характера, предназначенная для решения задач поддержки принятия решений и представляющая собой модель сложной динамической системы. Анализ литературных источников показал, что применение устоявшихся подходов для рассматриваемого класса сложных динамических систем не обеспечивает требуемого быстродействия и приемлемой эффективности систем поддержки принятия решений. Это обуславливает актуальность дальнейшего поиска нетрадиционных моделей и методов поддержки принятия решений, способных обеспечить выполнение предъявляемых к подобным системам требований по быстродействию и эффективности. Цель. Целью исследования является уменьшение убытков от чрезвычайных ситуаций природного характера за счет повышения качества и своевременности прогнозирования динамики территориальных систем в условиях чрезвычайных ситуаций природного характера. Метод. Концепция территориальной системы в условиях чрезвычайных ситуаций природного характера представлена в виде наложения статических и динамических топологических пространств, порожденных отношением неразличимости, каждое из которых позволяет представлять географическую и атрибутивную информацию о природных условиях, о требующих защиты ценных объектах, а также о динамике чрезвычайных ситуаций природного характера. Модель динамики чрезвычайных ситуаций природного характера построена на основе дискретизации пространства сеткой равновеликих квадратных ячеек и представлена в виде нечеткого динамического топологического пространства во множестве ячеек. Результаты. На основе разработанной концепции и модели создана географическая веб-ориентированная система поддержки принятия решений. Были проведены эксперименты, которые показали, что предложенная модель чрезвычайных ситуаций природного характера может обеспечить приемлемые характеристики по точности и быстродействию при дискретизации пространства (местности) с размерами ячеек от 8 м до 18 м. Выводы. Впервые разработана концепция представления территориальных систем в условиях чрезвычайных ситуаций природного характера в виде наложения статических и динамических топологических пространств. Впервые разработана формальная модель динамики чрезвычайных ситуаций природного характера в виде движения граничной области нечетко-приближенного множества, что позволило снизить вычислительную сложность и обеспечить приспособление к условиям неполной и неточной информации. Разработано программное обеспечение, реализующее предложенную концепцию и метод, на основе которого решена практическая задача поддержки принятия решений в условиях чрезвычайных ситуаций природного характера. UK: Актуальність. У статті розглядається динамічна просторова модель територіальної системи в умовах надзвичайних ситуацій природного характеру, що призначена для вирішення задач підтримки прийняття рішень і представляє собою модель складної динамічної системи. Аналіз літературних джерел показав, що застосування усталених підходів для розглянутого класу складних динамічних систем не забезпечує необхідної швидкодії та необхідної ефективності систем підтримки прийняття рішень. Це обумовлює актуальність подальшого пошуку нетрадиційних моделей і методів підтримки прийняття рішень, здатних забезпечити виконання пропонованих до подібних систем вимог щодо швидкодії та ефективності. Мета. Метою дослідження є зменшення збитків від надзвичайних ситуацій природного характеру за рахунок підвищення якості та своєчасності прогнозування динаміки територіальних систем в умовах надзвичайних ситуацій природного характеру. Метод. Концепція територіальної системи в умовах надзвичайних ситуацій природного характеру представлена у вигляді накладення статичних і динамічних топологічних просторів, породжених відношенням нерозрізненості, кожний з яких дозволяє представляти географічну і атрибутивну інформацію про природні умови, про цінні об’єкти, які потребують захисту, а також про динаміку надзвичайних ситуацій природного характеру. Модель динаміки надзвичайних ситуацій природного характеру побудована на основі дискретизації простору сіткою рівновеликих квадратних комірок і представлена у вигляді нечіткого динамічного топологічного простору в множині комірок. Результати. На основі розробленої концепції і моделі створена географічна веб-орієнтована система підтримки прийняття рішень. Були проведені експерименти, які показали, що запропонована модель надзвичайних ситуацій природного характеру може забезпечити необхідні характеристики щодо точності і швидкодії за умови дискретизації простору (місцевості) з розмірами комірок від 8 м до 18 м. Висновки. Вперше розроблена концепція представлення територіальних систем в умовах надзвичай-чайних ситуацій природного характеру у вигляді накладення статичних і динамічних топологічних просторів. Вперше розроблена формальна модель динаміки надзвичайних ситуацій природного характеру у вигляді руху граничної області нечітко-наближеної множини, що дозволило знизити обчислювальну складність і забезпечити пристосування до умов неповної та неточної інформації. Розроблено програмне забезпечення, що реалізує запропоновану концепцію і метод, на основі якого вирішена практична задача підтримки прийняття рішень в умовах надзвичайних ситуацій природного характеру. EN: Context. The spatial model of territorial system in natural emergency conditions dedicated to decision support tasks solving and represented as the model of complex dynamic system is described in the paper. The literature data analysis has shown that applying the established approaches to the class of complex dynamic systems under consideration doesn’t provide the required calculation speed and efficiency of decision support system. This determines the timeliness of the further searching of nontraditional models and methods of decision support, which provide the fulfillment of calculation speed and efficiency requirements applicable to such systems. Objective. The goal of research is decreasing the damage from the natural emergency by means of improving the quality and timeless of forecasting the territorial system dynamics in the natural emergency conditions Method. The concept of territorial system in natural emergency conditions is represented in the form of overlaying static and dynamic topological spaces induced by indiscernibility relation, each of which allows representing geographical and attributive information about nature conditions, value objects demanding protection against natural emergency, as well as about natural emergency dynamics. The model of natural emergency dynamics is based on the discretization of the space by the grid of square cells of equal area and represented in the form of fuzzy dynamic topological space in the set of cells. Results. The web-oriented decision support system is created on the base of developed concept and model. The experiments have been conducted, which have shown that the proposed natural emergency model can provide reasonable characteristics in terms of accuracy and speed providing that the space is discretized with the size of cell being from 8 m to 18 m. Conclusions. The concept of territorial system representation in the natural emergency conditions is first developed in the form of overlaying static and dynamic topological spaces. The formal model of the natural emergency dynamics in the form of moving the bounding region of fuzzy-rough set, which has allowed reducing computational complexity and provided adaptation to the conditions of incomplete and inaccurate information is first created. The software for realization of suggested concept and method is developed. The software has allowed performing the practical task of decision support in natural emergency conditions.