Інформаційна технологія інтегрування математичних моделей у геоінформаційні системи моніторингу поверхневих вод - Автореферат

Важливою задачею сьогодення є моделювання та прогнозування стану поверхневих вод, що дозволяє розробляти науково-обґрунтовані рекомендації щодо покращення стану поверхневих вод. Для використання даних ГІС під час ідентифікації математичної моделі, як правило, або вручну роблять вибірку даних, яку потім підключають як вхідні дані в пакети Matlab, Maple, Mathcad тощо, або розробляють свою програму на основі ГІС-інструментарію, яка реалізовує математичні алгоритми та працює з даними ГІС. Безпосередньо автоматизацією інтеграції математичних моделей та ГІС екологічного моніторингу займаються вчені Інституту проблем математичних машин і систем НАН України (М. Однак, більш актуальним є розробка технології інтегрування математичних моделей екологічних процесів у геоінформаційні системи моніторингу поверхневих вод, яка передбачає формалізацію та здійснення розрахунків за моделями у спеціалізованих математичних пакетах MS Excel, Matlab, Maple, Mathcad, Mathematica, тощо з подальшою візуалізацією результатів у ГІС. Вперше розроблено інформаційну технологію інтегрування математичних моделей у геоінформаційні системи (ГІС) моніторингу поверхневих вод, яка на відміну від існуючих, використовує нові підходи щодо проведення аналогії між формалізованим описом математичних моделей та описом просторових обєктів і баз даних ГІС, що дозволяє прискорити їх інтегрування та розширити аналітичні можливості ГІС за рахунок спеціалізованих обчислювальних пакетів, куди автоматизовано передаються дані ГІС та обробляються згідно відповідних математичних моделей.Здійснено аналіз найбільш поширених детермінованих математичних моделей зміни якості поверхневих вод, котрий показав, що існує достатня кількість математичних моделей, які можуть бути успішно застосовані для моделювання за даними геоінформаційних систем моніторингу поверхневих вод. Проаналізовано спеціалізовані математичні обчислювальні пакети, сучасні пакети для роботи з геоінформаційними системами екосистем та функціонуючих в Україні інформаційних систем екологічного моніторингу загальнодержавного та міжрегіонального рівня та виявлено, що існує чимало математичних обчислювальних пакетів, котрі можуть бути використані для формалізації математичних моделей екологічних процесів у поверхневих водах та здійснення розрахунків за ними, але більшість з них не має власних можливостей для інтеграції з ГІС. Також, проаналізовано відомі підходи до застосування математичного моделювання стану поверхневих вод у геоінформаційних екологічних системах та доведено, що ці підходи мають суттєві обмеження для автоматизації процесу інтеграції різних математичних моделей екологічних процесів у ГІС поверхневих вод. У другому розділі розроблено теоретичні основи формалізації математичних моделей та геоінформаційних систем моніторингу поверхневих вод та методів їх інтегрування. Будь-яка математична модель містить вхідні та вихідні (результуючі) змінні, іншими словами математична модель є перетворенням вхідних даних у вихідну інформацію з урахуванням певних закономірностей.

Основний зміст роботи

1. Крижановський Є. М. Новий підхід до створення уніфікованої інформаційно-довідкової підсистеми ГІС моніторингу довкілля / В. Б. Мокін, Є. М. Крижановський, Ю. М. Коновалюк, Д. Ю. Кульомін // Наукові праці Вінницького національного технічного університету. - 2007.- № 1. - Режим доступу до журн: http://www.nbuv.gov.ua/e-journals/VNTU/2007-1/ukr/07mvbfem.pdf.

2. Крижановський Є. М. Автоматизована ідентифікація геоінформаційних моделей обєктів моніторингу поверхневих вод області / В. Б. Мокін, Є. М. Крижановський, Ю. М. Коновалюк // Оптико-електронні інформаційно-енергетичні технології. - 2005.- № 2. - С. 187-192.

3. Крижановський Є. М. Новий метод синтезу геоінформаційних моделей природних систем за математичними моделями процесів у них / В. Б. Мокін, Є. М. Крижановський // Вісник Вінницького політехнічного інституту.

4. Крижановський Є. М. Автоматизація візуалізації результатів моделювання природних процесів у геоінформаційних системах / В. Б. Мокін, Є. М. Крижановський // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2008.- № 6. - С. 51-54.

5. Крижановський Є. М. Геоінформаційна система басейну річки Південний Буг та її роль у прийнятті управлінських рішень / О. В. Дезірон, В. Б. Мокін, Є. М. Крижановський // Водне господарство України. - 2006.- № 4.

6. Крижановський Є. М. Інформаційна система для оптимального управління попусками каскаду водосховищ басейну Південний Буг / В. Б. Мокін, Є. М. Крижановський, В. П. Лепеха // «Вплив руйнівних повеней, паводків, небезпечних геологічних процесів на функціонування інженерних мереж та безпеку життєдіяльності»: пята науково-практична конференція, 23-27 лютого 2009 р.: матер. конф. - м. Яремче Івано-Франківської обл., НПЦ „Екологія наука техніка”. - 2009. - С. 60-62.

7. Крижановський Є. М. Синтез геоінформаційних моделей природних систем по математичних моделях процесів у них / В. Б. Мокін, Є. М. Крижановський //«Системний аналіз та інформаційні технології»: X Міжнародна науково-технічна конференція, 20-24.05.2008 р.: матеріали конференції. - К.: 2008. - С. 384.

8. Крижановський Є. М. Інформаційна технологія автоматизованого інтегрування математичних моделей у геоінформаційні системи моніторингу поверхневих вод / Є. М. Крижановський, В. Б. Мокін // Збірник наукових статей ІІ Всеукраїнського зїзду екологів з міжнародною участю. - 23-26.09.2009. - Вінниця: Вінницький національний технічний університет, 2009. - С. 154- 157.

9. Крижановський Є. М. Геоінформаційна аналітична система державного моніторингу довкілля Вінницької області. Ч.І. Моніторинг поверхневих вод. - Методичний посібник / В. Б. Мокін, О. Г. Яворська, Є. М. Крижановський та ін. - Вінниця : УНІВЕРСУМ-Вінниця, - 2005. - 79 с.

10. Крижановський Є. М. Система підтримки прийняття рішень з моніторингу та управління станом вод басейну річки Дністер з використанням геоінформаційних технологій. - Методичний посібник / В. Б. Мокін, М. Я. Бабич, О. Г. Лисюк, І. І. Лосік, Є. М. Крижановський та ін. // Під ред. В. Б. Мокіна : УНІВЕРСУМ-Вінниця, - 2009. - 252 с.

11. Крижановський Є. М. Система підтримки прийняття рішень з моніторингу та управління водними ресурсами Львівської області. - Методичний посібник / В .Б. Мокін, Б. І. Мокін, В. А. Сташук, М. Я. Бабич, Є. М. Крижановський та ін. // Під ред. В.Б. Мокіна: УНІВЕРСУМ-Вінниця,- 2009. - 236 с.

12. Крижановський Є. М. Система підтримки прийняття управлінських рішень керівниками водогосподарських організацій для басейну річки Припять з використанням геоінформаційних технологій. - Методичний посібник / В. Б. Мокін, В. А. Сташук, О. В. Дезірон, М. Я. Бабич, Є. М. Крижановський та ін. // Під ред. В. Б. Мокіна: УНІВЕРСУМ-Вінниця, - 2009. - 236 с.

13. Крижановський Є. М. Система підтримки прийняття управлінських рішень керівниками водогосподарських організацій для басейну річки Південний Буг з використанням геоінформаційних технологій. - Методичний посібник / В. Б. Мокін, В. А. Сташук, О. В. Дезірон, М. Я. Бабич, Є. М. Крижановський та ін. // Під ред. В. Б. Мокіна: УНІВЕРСУМ-Вінниця, - 2009. - 244 с.

14. Крижановський Є. М. Система підтримки прийняття управлінських рішень керівниками водогосподарських організацій для басейну річки Сіверський Донець з використанням геоінформаційних технологій. - Методичний посібник / В. Б. Мокін, М. Я. Бабич, В. Є. Антоненко, Н. О. Білоцерківська, Є. М. Крижановський та ін.// Під ред. В. Б. Мокіна: УНІВЕРСУМ-Вінниця, - 2009. - 352 с.

15. Крижановський Є. М. Геоінформаційна система каталогу-класифікатора з паспортними даними та даними моніторингу стану водних обєктів р. Кальміус. - Методичний посібник / В. Б. Мокін, С. В. Третьяков, М. Г. Задорожна, В. Є. Антоненко, Н. О. Білоцерківська, Є. М. Крижановський та ін. // Під ред. В. Б. Мокіна: УНІВЕРСУМ-Вінниця, - 2009. - 284 с.

16. Крижановський Є. М. Геоінформаційна аналітична система моніторингу якості і використання водних ресурсів та стану водогосподарських обєктів річки Тиса у Закарпатській області. - Методичний посібник / В. Б. Мокін, В. П. Чіпак, Р. Є. Федів, В. М. Дуркот, Є. М. Крижановський та ін. // Під ред. В. Б. Мокіна: УНІВЕРСУМ-Вінниця, - 2009. - 228 с.