Создание и организация взаимодействия комплекса пространственных баз данных для решения задач численного моделирования и оценки радиационной ситуации в системах противоаварийного реагирования

Разработана структура и состав информационного обеспечения, необходимого для численного моделирования и прогноза атмосферного переноса и перераспределения радионуклидов в объектах окружающей среды и оценки радиационной ситуации. Информационное обеспечение состоит из аэросиноптической, радиоэкологиче...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2016
Hauptverfasser: Лев, Т.Д., Пискун, В.Н., Виноградская, В.Д., Тищенко, О.Г.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України 2016
Schriftenreihe:Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
Schlagworte:
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127773
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Создание и организация взаимодействия комплекса пространственных баз данных для решения задач численного моделирования и оценки радиационной ситуации в системах противоаварийного реагирования / Т.Д. Лев, В.Н. Пискун, В.Д. Виноградская, О.Г. Тищенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2016. — Вип. 26. — С. 103-112. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-127773
record_format dspace
spelling irk-123456789-1277732017-12-28T03:03:02Z Создание и организация взаимодействия комплекса пространственных баз данных для решения задач численного моделирования и оценки радиационной ситуации в системах противоаварийного реагирования Лев, Т.Д. Пискун, В.Н. Виноградская, В.Д. Тищенко, О.Г. Проблеми Чорнобиля Разработана структура и состав информационного обеспечения, необходимого для численного моделирования и прогноза атмосферного переноса и перераспределения радионуклидов в объектах окружающей среды и оценки радиационной ситуации. Информационное обеспечение состоит из аэросиноптической, радиоэкологической, картографической, нормативной и расчетной баз данных (БД). На базе текущей метеорологической информации, поступающей по каналам Интернета, создана и формируется аэросиноптическая БД для проведения численных расчетов по модели атмосферного переноса радионуклидов LEDI. Определены состав и структура БД картографической информации для проведения модельных расчетов на разных пространственных масштабах - государственном, региональном и локальном. Для превентивной радиоэкологической оценки территории создается БД радиоэкологических данных, включая карты радиоэкологического районирования и превентивной радиоэкологической критичности территории и оценки радиационной ситуации в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ. Розроблено структуру та склад інформаційного забезпечення, необхідного для чисельного моделювання та прогнозу атмосферного переносу й перерозподілу радіонуклідів в об'єктах навколишнього середовища та оцінки радіаційної ситуації. Інформаційне забезпечення складається з аеросиноптичної, радіоекологічної, картографічної, нормативної та розрахункової баз даних (БД). На базі поточної метеорологічної інформації, що надходить по каналах Інтернету, створена і формується аеросиноптична БД для проведення чисельних розрахунків із використанням моделі атмосферного переносу радіонуклідів LEDI. Визначено склад і структуру БД картографічної інформації для проведення модельних розрахунків на різних просторових масштабах - державному, регіональному та локальному. Для превентивної радіоекологічної оцінки території створюється БД радіоекологічних даних, включаючи карти радіоекологічного районування та превентивної радіоекологічної критичності території та оцінки радіаційної ситуації відповідно до рекомендацій МАГАТЕ. The structure and content of necessary information support for the numerical simulation and prediction of atmospheric transport and redistribution of radionuclides in the environment and assessment of the radiological situation were elaborated. Information support consists of aerosynoptic, radioecological, cartographical, normative and predicted databases. The aerosynoptic database was created and shaped with current meteorological information received by the channels of the Internet for numerical calculations by model of atmospheric transport of radionuclides LEDI. The structure and content of cartographical database were defined for modeling calculations on different spatial scales - state, regional and local. The radioecological database for preventive radioecological assessment of territory was created on datasets and maps of radiological zoning, preventive assessment of radioecological criticality and analysis of the radiation situation of contaminated territory in accordance with the IAEA recommendations. 2016 Article Создание и организация взаимодействия комплекса пространственных баз данных для решения задач численного моделирования и оценки радиационной ситуации в системах противоаварийного реагирования / Т.Д. Лев, В.Н. Пискун, В.Д. Виноградская, О.Г. Тищенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2016. — Вип. 26. — С. 103-112. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1813-3584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127773 004.652.4:912.43 ru Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Проблеми Чорнобиля
Проблеми Чорнобиля
spellingShingle Проблеми Чорнобиля
Проблеми Чорнобиля
Лев, Т.Д.
Пискун, В.Н.
Виноградская, В.Д.
Тищенко, О.Г.
Создание и организация взаимодействия комплекса пространственных баз данных для решения задач численного моделирования и оценки радиационной ситуации в системах противоаварийного реагирования
Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
description Разработана структура и состав информационного обеспечения, необходимого для численного моделирования и прогноза атмосферного переноса и перераспределения радионуклидов в объектах окружающей среды и оценки радиационной ситуации. Информационное обеспечение состоит из аэросиноптической, радиоэкологической, картографической, нормативной и расчетной баз данных (БД). На базе текущей метеорологической информации, поступающей по каналам Интернета, создана и формируется аэросиноптическая БД для проведения численных расчетов по модели атмосферного переноса радионуклидов LEDI. Определены состав и структура БД картографической информации для проведения модельных расчетов на разных пространственных масштабах - государственном, региональном и локальном. Для превентивной радиоэкологической оценки территории создается БД радиоэкологических данных, включая карты радиоэкологического районирования и превентивной радиоэкологической критичности территории и оценки радиационной ситуации в соответствии с рекомендациями МАГАТЭ.
format Article
author Лев, Т.Д.
Пискун, В.Н.
Виноградская, В.Д.
Тищенко, О.Г.
author_facet Лев, Т.Д.
Пискун, В.Н.
Виноградская, В.Д.
Тищенко, О.Г.
author_sort Лев, Т.Д.
title Создание и организация взаимодействия комплекса пространственных баз данных для решения задач численного моделирования и оценки радиационной ситуации в системах противоаварийного реагирования
title_short Создание и организация взаимодействия комплекса пространственных баз данных для решения задач численного моделирования и оценки радиационной ситуации в системах противоаварийного реагирования
title_full Создание и организация взаимодействия комплекса пространственных баз данных для решения задач численного моделирования и оценки радиационной ситуации в системах противоаварийного реагирования
title_fullStr Создание и организация взаимодействия комплекса пространственных баз данных для решения задач численного моделирования и оценки радиационной ситуации в системах противоаварийного реагирования
title_full_unstemmed Создание и организация взаимодействия комплекса пространственных баз данных для решения задач численного моделирования и оценки радиационной ситуации в системах противоаварийного реагирования
title_sort создание и организация взаимодействия комплекса пространственных баз данных для решения задач численного моделирования и оценки радиационной ситуации в системах противоаварийного реагирования
publisher Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
publishDate 2016
topic_facet Проблеми Чорнобиля
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127773
citation_txt Создание и организация взаимодействия комплекса пространственных баз данных для решения задач численного моделирования и оценки радиационной ситуации в системах противоаварийного реагирования / Т.Д. Лев, В.Н. Пискун, В.Д. Виноградская, О.Г. Тищенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2016. — Вип. 26. — С. 103-112. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
work_keys_str_mv AT levtd sozdanieiorganizaciâvzaimodejstviâkompleksaprostranstvennyhbazdannyhdlârešeniâzadaččislennogomodelirovaniâiocenkiradiacionnojsituaciivsistemahprotivoavarijnogoreagirovaniâ
AT piskunvn sozdanieiorganizaciâvzaimodejstviâkompleksaprostranstvennyhbazdannyhdlârešeniâzadaččislennogomodelirovaniâiocenkiradiacionnojsituaciivsistemahprotivoavarijnogoreagirovaniâ
AT vinogradskaâvd sozdanieiorganizaciâvzaimodejstviâkompleksaprostranstvennyhbazdannyhdlârešeniâzadaččislennogomodelirovaniâiocenkiradiacionnojsituaciivsistemahprotivoavarijnogoreagirovaniâ
AT tiŝenkoog sozdanieiorganizaciâvzaimodejstviâkompleksaprostranstvennyhbazdannyhdlârešeniâzadaččislennogomodelirovaniâiocenkiradiacionnojsituaciivsistemahprotivoavarijnogoreagirovaniâ
first_indexed 2025-07-09T07:42:29Z
last_indexed 2025-07-09T07:42:29Z
_version_ 1837154388986036224
fulltext ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 103 УДК 004.652.4:912.43 Т. Д. Лев, В. Н. Пискун, В. Д. Виноградская, О. Г. Тищенко Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, ул. Лысогорская 12, корп. 106, Киев, 03028, Украина СОЗДАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПЛЕКСА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ БАЗ ДАННЫХ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ СИТУАЦИИ В СИСТЕМАХ ПРОТИВОАВАРИЙНОГО РЕАГИРОВАНИЯ Разработана структура и состав информационного обеспечения, необходимого для численного модели- рования и прогноза атмосферного переноса и перераспределения радионуклидов в объектах окружающей среды и оценки радиационной ситуации. Информационное обеспечение состоит из аэросиноптической, радиоэкологи- ческой, картографической, нормативной и расчетной баз данных (БД). На базе текущей метеорологической ин- формации, поступающей по каналам Интернета, создана и формируется аэросиноптическая БД для проведения численных расчетов по модели атмосферного переноса радионуклидов LEDI. Определены состав и структура БД картографической информации для проведения модельных расчетов на разных пространственных масшта- бах - государственном, региональном и локальном. Для превентивной радиоэкологической оценки территории создается БД радиоэкологических данных, включая карты радиоэкологического районирования и превентивной радиоэкологической критичности территории и оценки радиационной ситуации в соответствии с рекомендаци- ями МАГАТЭ. Ключевые слова: радиоэкологическая ситуация, информационные и картографические базы данных, районирование, численное моделирование. Постановка задачи Современные информационно-аналитические системы поддержки принятия решений - евро- пейская система RODOS, система скандинавских стран ARGOS, система RECASS (РФ), NARAC (США), W-SPEEDI (Япония), AERMOD (Канада) [1 - 4] - позволяют оценивать масштабы радиоак- тивного загрязнения территории вследствие уже произошедших крупных радиационных аварий и ре- комендовать защитные мероприятия по снижению последствий аварийной ситуации на основе стан- дартной справочной информации. Основными задачами систем противоаварийного реагирования в острую фазу аварии являются: оценка и прогноз аварийной ситуации, воздействия на персонал станции, население и окру- жающую среду; выдача рекомендаций по организации и проведению противоаварийных и защитных меро- приятий и оценка их эффективности. Существующие системы поддержки принятия решений работают в оперативном режиме с ис- пользованием текущей информации мониторинга. Они разработаны с большим разрешением по про- странству и требуют дополнительной оптимизации программ для учета актуальных локальных при- родно-географических и социально-экономических условий. Создаваемое информационное обеспечение для системы аварийного реагирования направлено не только на оценку радиационной ситуации при аварийных выбросах из АЭС, но и на превентивную радиоэкологическую оценку территории. Это сбор и геостатистическая обработка природно- географической информации на разных пространственных масштабах для выделения специфических условий повышенной миграции радионуклидов по пищевым цепям, проведение радиоэкологического районирования с выделением критически значимых сельскохозяйственных районов, формирующих внутренние дозы у населения. Для прогнозирования радиационной обстановки при выбросах из АЭС на разных простран- ственных масштабах и формирования сети радиационного мониторинга и контроля качества продук- ции в ИПБ АЭС НАН Украины разрабатывается информационная система численного моделирова- ния и прогноза радиационной обстановки в случае аварии на АЭС [5]. Система представляет собой согласованный набор моделей, баз данных и технологических процедур, объединяющих и формиру- ющих потоки информации и выполнение задач прогнозирования и мониторинга радиационной ситу- ации средствами геоинформационных систем и баз данных (БД). В основу создания системы поло- жен принцип унифицированности: анализ и обработка (препроцессирование) информации прово- дится на Т. Д. ЛЕВ, В. Н. ПИСКУН, В. Д. ВИНОГРАДСКАЯ, О. Г. ТИЩЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 104 © Т. Д. Лев, В. Н. Пискун, В. Д. Виноградская, О. Г. Тищенко, 2016 единой организационной и программной основе. Программной основой являются геоинформацион- ные системы (ГИС) Mapinfo 7.21 и ArcGIS 10.22 как интегрирующий и связывающий инструмент при комплексной обработке радиоэкологической информации, а также как средство наиболее наглядного и выразительного отображения анализа и динамики изменений радиоэкологической обстановки в аг- росфере. Для реализации численного моделирования аварийной ситуации с последующим прогнозом и оценкой радиоэкологической ситуации в случае аварии необходимы следующие информационные БД: аэросиноптических данных - БД «Метео»; топографических данных - БД «Топо»; радиоэкологических данных - БД «Оценка территории»; расчетных (модельных) данных - БД «Расчеты»; нормативных данных - БД «Нормативы». БД «Метео» – оперативные аэросиноптические данные (скорость и направление ветра, тем- пература и давлении воздуха, влажность и осадки на 27 уровнях по вертикали атмосферы, параметры пограничного слоя атмосферы) численного прогноза погоды, получаемые с помощью американской модели WRF и оперативных данных с общедоступного сервера (http://nomads.ncdc.noaa.gov)3 с ис- пользованием открытых пакетов серверного программного обеспечения и методологий OPeNDAP и DODS. Средствами WRF-Рortal и программным обеспечением, включающим пакеты обработки, де- кодирования и интерполяции данных, исходные данные объективно анализируются и интерполиру- ются в узлы регулярной сетки с разным пространственным шагом (27, 9 и 3 км) по горизонтали и по вертикали (27 уровней). Расчет прогностических полей метеоэлементов проводится с использованием базовой конфи- гурации модели WRF V 3.1.1с односторонним учетом вложенности сеток, включающей [7,8]: использование данных глобальной численной модели прогноза погоды США "GFS" на мо- мент времени, равный нулю, шаг внешней сетки (dx = dy = 27 км) и шаг внутренней сетки (dx = dy = 9 км), параметризацию процессов подметочных масштабов: длинноволновой радиации (RRTM- Rapid Radiative Transfer Model), коротковолновой радиации (схема Dudhia), пограничного слоя атмо- сферы (ПСА) – схема Monin-Obukhov и Carslon-Boland, поверхностного слоя земли (LSM) - Unified Noah land-surface model, планетарного пограничного слоя - Yonsei University scheme. Результаты расчетов на 6 - 12 ч прогноза метеоэлементов на определенных временных шагах (1 ч) для двух сеток (поля температуры, скорости и направления ветра, параметры пограничного слоя атмосферы, осадки и т.п.) запоминаются в определенном каталоге, а по окончании счета конвертиру- ются в текстовый формат и передаются в БД «Расчеты»для проведения расчетов по модели атмо- сферного переноса радионуклидов LEDI. Данные прогноза сформированы по направлению воздуш- ного переноса для разных физических параметризаций ПСА4 и в разных форматах ("txt", "NetCDF5", "pdf"). Данные прогноза погоды (состояние пограничного слоя атмосферы) передаются в модель LEDI для расчета переноса и осаждения радиоактивных веществ на подстилающую поверхность из АЭС в случае аварии. Выходные результаты в текстовом формате содержат данные для одной из двух областей (территория Украины, тестовая территория) и в названии файла указаны: дата (год, месяц, число) и область расчета. БД «Топо» – содержит информацию о природно-климатических условиях и карты: базовые топографические и созданные тематические картографические слои для тестовой территории РАЭС - ЧАЭС с использованием доступной цифровой растровой карты Украины М 1:100000 и БД административно-территориального деления Украины (БД «АдмТер»6): 1 Mapinfo Professional. User’s Guide. MapInfo Corporation. Troy, New York. May 2002. http://ftp.twaren.net/cpatch/gis/mapinfo/source/mi_ug70.pdf 2 ArcGIS - http://desktop.arcgis.com/ru/desktop/ http://nomads.ncdc.noaa.gov3 Национальный оперативный архив модели и системы распределения данных США (NOMADS - National Opera- tional Model Archive and Distribution System). 4 ПСА - пограничный слой атмосферы. 5 NetCDF - Network Common Data Format. 6 БД « АдмТер» - http://www.isgeo.com.ua http://nomads.ncdc.noaa.gov http://ftp.twaren.net/cpatch/gis/mapinfo/source/mi_ug70.pdf http://desktop.arcgis.com/ru/desktop/ http://nomads.ncdc.noaa.gov http://www.isgeo.com.ua СОЗДАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПЛЕКСА ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 105 границы административных территориальных единиц (областей, районов, сельских советов, населенных пунктов с данными о демографии населения); рельеф местности в виде данных SRTM7 с шагом 900 и 90 м; основные реки с притоками для тестовой территории; типы подстилающей поверхности; почвенные карты М 1:200000, М 1:3500000 [10]; карты растительности и структуры землепользования c использованием данных космической съемки спутника Landsat8 среднего и высокого разрешения, синтезированных в комбинациях средне- го и ближнего инфракрасного, а также видимого спектров излучения с использованием модуля Erdas Imagine9; созданные тематические карты на разных пространственных масштабах: бассейновые карты, созданные с использованием данных рельефа и карт рек; карты шероховатости для четырех сезонов года; карты групп почв, сформированные по радиоэкологическим закономерностям перехода ради- онуклидов из почвы в растения; карты углов склонов; ландшафтные карты, построенные на основе данных о рельефе, углов склонов и типов почв; сценарные карты растительного покрова в зависимости от вегетационного периода. Основные характеристики местности (почва, принадлежность к бассейну реки, тип расти- тельности, высота местности, угол склона, тип ландшафта, комплексная экологическая оценка) со- браны в базовой таблице (регулярная сеть), полученной путем пересечения сетки с шагом 2×2 км (500×500 м, 250×250 м) со всеми указанными картографическими слоями. Объединенная информация в базовых таблицах и в оригинальном виде на трех пространственных уровнях собирается в БД. Это позволяет комплексно анализировать, районировать и критически оценивать территорию по отдель- ным экологическим показателям и по уникальному коду переходить от одного уровня к другому. БД «Оценка территории» – предназначена для проведения комплексного анализа и предва- рительной радиоэкологической оценки территории в случае радиационной аварии на АЭС. Формиру- ется БД на основе методических рекомендаций [11 - 13] и включает в себя: карты радиоэкологического районирования территории с оценкой степени критичности на трех пространственных уровнях; сценарные карты растительности в соответствии со временем года, с типами подстилающей поверхности, типами почв и ландшафтов; карты растительности для локального уровня (М 1:10000), полученные путем дешифрации и классификации космических снимков; таблицы соответствия между коэффициентами перехода радионуклидов из почвы в расти- тельность в зависимости от почвенных групп и видов растительности для аэрального и корневого за- грязнения растений; таблицы, обеспечивающие расчет аэрального (острая фаза аварии) и корневого загрязнения растений (долгосрочное прогнозирование до 10 лет); таблицы, обеспечивающие расчет временного хода коэффициента перехода радионуклидов из почвы в растительность; расчетные карты удельной активности радионуклидов (131I,137Cs, 90Sr) в сельскохозяйствен- ной растительности и основных продуктах питания (молоко, мясо, корнеплоды) при единичном за- грязнении и в случае аварийной ситуации; карты зонирования территории в соответствии с критериями МАГАТЕ (ДУВ1-ДУВ3 по внешней дозе (137Cs, 90Sr, 131J), ДУВ4 – по плотности загрязнения радионуклидами и ДУВ5-ДУВ6 по концентрации отдельных радионуклидов в продуктах питания) и типами аварийной ситуации [13]. БД «Расчеты» – включает в себя наборы расчетных (модельных) данных переноса и осажде- ния радионуклидов (11 элементов) по типам синоптических ситуаций и моделям параметризации по- граничного слоя атмосферы. Таблицы формируются данными о плотности выпадений радионуклидов 7 SRTM - Shuttle Radar Topographic Mission с точностью 16 м.( http://srtm.csi.cgiar.org/) 8 Landsat – http://goto.arcgisonline.com/map/World_Imagery 9 ERDAS Imagen – программный пакет для обработки данных космической съемки. http://srtm.csi.cgiar.org/ http://goto.arcgisonline.com/map/World_Imagery Т. Д. ЛЕВ, В. Н. ПИСКУН, В. Д. ВИНОГРАДСКАЯ, О. Г. ТИЩЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 106 на подстилающую поверхность (растительность), о содержании объемной активности радионуклидов в воздухе и мощности внешней дозы при разных сценариях аварийных ситуаций. БД «Нормативы» – включает в себя как национальные нормативы, так и международные и представляет собой допустимые, контрольные уровни содержания радионуклидов в объектах окру- жающей среды, критерии реагирования в случае ядерной или радиологической аварийной ситуации, контрмеры и защитные мероприятия на разных стадиях развития аварии и т.п. В состав БД "Норма- тивы" входят: классификатор типов подстилающей поверхности национального и регионального масштабов (М 1:200 000 ) с параметрами шероховатости для разных сезонов года; классификаторы группировки типов почв для национального уровня (М 1:3500000), регио- нального (М 1:200000) и локального (М 1:10000); классификаторы почвенных параметров: торфянистость, механический состав, признаки огле- ения, содержание гумуса и т.д.; классификаторы бассейнов для национального и регионального уровней; классификатор типов растительности с фазами вегетационного периода и с коэффициентами пропорциональности для оценки аэрального загрязнения продукции в острый период аварии; классификатор типов растительности и продуктов питания с коэффициентами перехода ради- онуклидов в системе "почва - растение" для долгосрочной оценки корневого загрязнения продукции; справочник населенных пунктов, принадлежащих тестовой территории; классификатор сценариев растительности по группам почв и периодам действия для трех ра- дионуклидов (131I, 137Cs, 90Sr); классификаторы типов землепользования на региональном и локальном уровнях. Информация описанных Баз данных представлена для ячеек регулярной сетки (2×2 км для государственного масштаба, 500х500 м для регионального масштаба и 250×250 м для локального масштаба) и через уникальный номер ячейки сетки, к которому привязывается вся информация обес- печивается взаимосвязь между Базами данных. Взаимодействие БД при моделировании и оценке радиационной ситуации Организация и использование пространственных БД для оценки радиоэкологической ситуа- ции в случае предполагаемой аварии на АЭС представлено на рис.1 – рис.2. Представлена схема вза- имодействия БД, начиная с получения оперативной метеорологической информации, численного прогнозирования параметров пограничного слоя для модели LEDI, моделирования атмосферного пе- реноса и осаждения радионуклидов на подстилающую поверхность, оценки внешней дозы и внутрен- него поступления радионуклидов по пищевым цепям при аэральном и корневом загрязнении продук- ции. Показаны схемы взаимодействия БД при проведении превентивной радиоэкологической оценки территории, которая может попасть под воздействие радиационной аварии, и пространственном ана- лизе радиоэкологической информации. Организация взаимодействия БД для обеспечения работы модели LEDI Модель LEDI для ячеек выбранной регулярной сетки численно прогнозирует атмосферный перенос и осаждение радиоактивных веществ при выбросе из АЭС с использованием оперативной аэросиноптической информации о параметрах переноса (скорость и направление ветра, температура воздуха и давление, влажность и осадки в нижнем и верхнем слоях атмосферы). Для обеспечения LEDI текущей и прогностической аэросиноптической информацией в институте ИПБ АЭС НАНУ была освоена и внедрена американская оперативная модель численного прогноза погоды WRF версия V.3.1. для территории Украины. На рис. 1 показаны информационные потоки текущей и прогности- ческой аэросиноптической информации и состав картографической информации, необходимой для работы модели LEDI. Технология обеспечения программного комплекса LEDI - WRF текущей аэросиноптической информацией включает в себя три этапа: получение оперативных данных через доступные погодные сайты в Интернете; обработка и настройка полученных данных с помощью графического интерфейса WRF- portal10 для запуска подпрограмм численной модели прогноза погоды WRF; 10 WRF-portal - http://wrfportal.org http://wrfportal.org СОЗДАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПЛЕКСА ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 107 препроцессирование данных с помощью программы WPS (раскодирование и горизонтальная интерполяция данных в узлы регулярной сетки) и расчет прогноза по моделям Real (анализ и интер- поляция данных по вертикали атмосферы) и WRF (прогноз по времени) с односторонним влиянием (учет боковых граничных условий) вложенных сеток по программе NDOWN. Настройка и обработка данных и программ осуществляется с помощью графического интер- фейса WRF-portal, установленного на локальном компьютере и запускаемого через ОС Linux с офи- циального сайта проекта для удаленной настройки параметров модели и области счета и получения необходимой информации в виде данных анализа и прогноза метеорологических элементов через каждые 6 часов. Модель LEDI распространения и осаждения PA Модель численного прогноза погоды WRF Карта синоптической ситуации (поля давления, температуры и ветра) (NCL/NCARG) Поля метеоэлементов, данные ПСА Тип подстилающей поверхности Параметр шероховатости Рельеф (SRTM V.4.1) Аэросиноптические данные NCEP в коде GRIB и GRIB2 (*.grb, *.grb2) Конвертация и обработка данных WRF-portal Конвертация в БД Тип растительности Техническая инструкция Техническая инструкция Техническая инструкция Коммуникационный файловый сервер Аэросиноптические данные шаг сетки - 3 км Географические данные шаг сетки 2 км, 500 м, 250 м БД "Топо" БД "Расчеты" Расчетные данные шаг сетки 2 км, 500м, 250 м Рис. 1. Схема информационных потоков, обеспечивающих работу модели LEDI (РА – радиоактивные аэрозоли). Взаимодействие осуществляется через защищенное соединение SSH с указанием имени ма- шины, каталога, где установлена система препроцессирования метеоданных (WPS), географическая БД (GeoData) и каталог сформированных областей с параметрами модели и счетных областей. Выби- раются параметры области интегрирования с помощью WRF-portal. Настраиваются параметры моде- ли, указываются директория и имена исходных файлов и запускаются задачи препроцессирования WPS: geogrid (формирование географических данных для двух областей в двоичном формате NetCDF), ungrib (конвертация метеоданных в обменный формат NetCDF), metgrid (горизонтальная интерполяция метеоданных в узлы регулярной сетки). По окончании работы программы WRF-portal Т. Д. ЛЕВ, В. Н. ПИСКУН, В. Д. ВИНОГРАДСКАЯ, О. Г. ТИЩЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 108 выводятся и сохраняются характеристики сеток (размеры, количество точек, длина шага сетки, си- стема координат и т.п.): для территории Украины область счета - количество точек 100×70, ∆х = 27 км; для тестовой территории РАЭС - ЧАЭС область счета - количество точек 64×49, ∆х = 9 км. С помощью запросов из архива или в режиме реального времени через существующие инфра- структуры Интернета получаем доступ к данным модели и наблюдений. Полученные данные посту- пают в систему обработки и препроцессирования данных WPS, а затем в модельный блок WRF для расчета прогностических полей метеоэлементов на 12 - 24 ч вперед с выдачей прогностических дан- ных через каждый час по времени на выделенных изобарических поверхностях и детально для погра- ничного слоя атмосферы с соответствующими характеристиками. Прогностические данные для ячеек сетки с шагом 9 или 3 км в виде текстового файла пере- даются на вход модели атмосферного переноса LEDI. В качестве географических данных использу- ются построенные для выбранной сетки рельеф, параметр шероховатости для четырех времен года, тип подстилающей поверхности и вид растительности. Используемые географические данные нахо- дятся в БД «Топо» в виде таблиц и цифровых карт. Создание БД «Расчеты» Для разных аварийных ситуаций и синоптических условий погоды (экстремальных и типо- вых) создается БД «Расчеты», которая включает следующую информацию: объемная активность (в Бк/м3) и плотность выпадений 137Сs, 131I, 90Sr (в Бк/м2), мощность внешней дозы (сумма по 11 нукли- дам) (в мкЗв/ч). Формирование БД «Расчеты» проводится по следующему алгоритму: конвертация расчетных данных в текстовый формат по процедуре ГИС Surfer; конвертация текстовых данных и геокодирование точечных объектов по соответствующей ГИС-процедуре MapInfo; конвертация полученных цифровых картографических покрытий в геобазу данных в форма- тах MapInfo и ArcGIS; проведение тематического картографирования с построением карт распространения радио- активного следа и зонирования загрязненной территории по критериям МАГАТЭ [13]. Полученные данные – исходная информация для расчета загрязнения растительности аэраль- ным путем для острого периода аварии и корневым путем для долгосрочного прогнозирования по- ступления радионуклидов по пищевым цепям. Схема формирования радиоэкологической БД «Оценка территории» Радиоэкологическая БД создается с целью проведения превентивной оценки исследуемой территории с использованием «бассейнового» принципа и природных экологических характеристик, отвечающих за радиоэкологические особенности территории - миграцию радионуклидов в системе "почва - растения" и формирование дозовой нагрузки на население. Такими характеристиками явля- ются: тип использования земли (карта подстилающей поверхности), тип преобладающей почвы (кар- та почв), перепад высот местности в рамках бассейна (карта рельефа), плотность населения в рамках бассейна (административная карта), тип элементарного ландшафта (ландшафтная карта), структура землепользования (локальная карта структуры землепользования), тип растительности (локальная карта растительности по полям). Указанные параметры, объединенные путем проведения оверлейных операций в базовом се- точном покрытии (регулярная сеть с шагами 2 км, 500 и 250 м), позволяют проклассифицировать и оценить территории бассейнов в критические, умеренно критические и безопасные с использованием метода радиоэкологического районирования [12] на трех пространственных уровнях. Метод основан на том, что выделенный район рассматривается как экологически однородная территория, определяя- емая типами элементарных ландшафтов, почв, подстилающей поверхности, землепользования, расти- тельности и миграционными характеристиками радионуклидов в системе «почва - растение». Это да- ет возможность оценить потенциальную радиоэкологическую критичность территории. Использова- ние модельных данных (расчеты по моделям аэрального и корневого загрязнения продукции) позво- ляет оценить реализованную радиоэкологическую критичность территорий и классифицировать их в соответствии с выбранными критериями, согласно международным и национальным нормативам. Таблицы и тематические карты, содержащие радиоэкологическую оценку территории, входят в со- СОЗДАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПЛЕКСА ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 109 став БД «Оценка территории» (рис. 2). На схеме показана технология и взаимодействие БД при фор- мировании радиоэкологической БД "Оценка территории". Связь картографической информации с атрибутивными данными осуществляется через уни- кальный номер ячейки сетки и присвоенного унифицированного комплексного кода, характери- зующего бассейн, почву, ландшафт, структуру землепользования, административную принадлеж- ность (область, район, сельсовет, населенный пункт). БД "Оценка территории" формируется с использованием как фактических природно-геогра- фических характеристик территории, так и сценарных данных: сценарии экстремальных синоптических ситуаций (выбор реальных погодных ситуаций для тестовых регионов Украины за последние 2-3 года с сильными ветрами, осадками и характерным вы- носом загрязняющих веществ на критические регионы или выносом за пределы территории страны); сценарии аварийных выбросов из АЭС; сценарии карт растительного покрова с традиционным и типовым набором сельскохозяй- ственных продуктов, выращиваемых в фермерском хозяйстве и на подворье в населенном пункте. Рис. 2. Схема формирования радиоэкологической БД «Оценка территории». Интеграция информации в регулярную сетку и ее пространственный ГИС-анализ Карта рельефа местности Таблицы коэффициентов пересчета, нормативы Карта бассейнов Модели оценки загрязнения продукции БД "Топо" Сценарии растительного покрова Базовая карта - грид с шагом 2 км, 500 м, 250 м Карты классификации загрязнения продукции БД "Оценка территории" БД "Расчеты" Ландшафтная карта Карта структуры землепользования Карта почв М1:200000 Карта типов подстилающей поверхности Карта сельсоветов с населенными пунктами Оценка потенциальной критичности территории Карта плотности осаждения радионуклидов на поверхность БД "Нормативы" Карты с оценкой потенциальной критичности территории Радиоэкологическое районирование Комплексная карта оценки территории Т. Д. ЛЕВ, В. Н. ПИСКУН, В. Д. ВИНОГРАДСКАЯ, О. Г. ТИЩЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 110 Интеграция данных в регулярную сетку обеспечивает согласованную работу всех подсистем и БД и получение результатов для комплексной оценки, анализа и моделирования радиоэкологиче- ской ситуации, включая следующее: анализ и оценка радиационной обстановки на трех пространственных уровнях, зонирование территории с использованием нормативов МАГАТЭ и национальных стандартов, классификация территории в соответствии с требованиями задачи формирования сети и объе- мов мониторинга и контроля качества продукции. Комплексный анализ разнообразной информации, полученной по разным программам (мони- торинга, моделирования и прогноза) с разной периодичностью как во времени, так и в пространстве возможен при организации информации на единой методологической и программной основе[13]. Со- здаваемый блок геоинформационного моделирования использует ГИС ArcGIS, MapInfo, ERDAS Im- agine, Surfer и СУБД Microsoft Office Access, что позволяет совместно обрабатывать, анализировать модельные данные и подготавливать ситуационные карты и табличные материалы для принятия ре- шений. Оценка радиационной обстановки на трех пространственных уровнях определяется плотно- стью загрязнения почвы и уровнями загрязнения продукции в сравнении с международными и наци- ональными нормативами и включает следующие шаги: 1) проведение зонирования территории по результатам численного моделирования в соответ- ствии с критериями МАГАТЕ ДУВ1-ДУВ3 [14] с использованием данных о внешней дозе облучения и данных выпадений на подстилающую поверхность (131I, 137Cs, 90Sr); 2) расчет и оценку аэрального загрязнения растительности и содержания радионуклидов в растительной продукции (природные и сеяные травы, овощи и корнеплоды) и в основных продуктах питания (молоко, мясо, хлеб) в острой фазе аварии (ДУВ6) средствами ГИС MapInfo (пользо- вательскими программами, написанными на языке MapBasic); 3) расчет и оценку корневого загрязнения продукции на региональном уровне на конец веге- тационного периода после первого года аварии и на 10 лет вперед при длительном заражении мест- ности радионуклидами 137Cs, 90Sr (ДР-97, ДР-2006) средствами и технологическими процедурами ГИС MapInfo. Картографический материал готовится в соответствии с требованиями ГИС и требованиями к тематическим данным: согласованность информации (почвы, ландшафта, подстилающей поверх- ности, видов растительности) и отдельных картографических слоев между собой и их экспертная оценка. В оценке ситуации были использованы проверенные и статистически проанализированные данные: проведен анализ рельефа, построены профили местности по территории бассейнов, обобще- ны данные о почве и углах склонов по бассейнам, по типологическим единицам и т.п. Выводы Для информационного обеспечения разработанного численного комплекса моделей превен- тивной оценки территории и прогноза радиоэкологической ситуации в зоне аварийного реагирования были созданы унифицированные картографические и тематические БД на трех пространственных масштабах (государственном, региональном и локальном) с использованием современных ГИС (ArcGIS, Mapinfo, ERDAS Imagine, Surfer) и СУБД Microsoft Access. Картографическая БД содержит информацию о природно-климатических и ландшафтных особенностях тестовой территории, а тема- тические БД – аэросиноптическую и радиоэкологическую информацию, расчетные и справочно- нормативные данные в соответствии с рекомендациями МАГАТЕ и регламентов радиационного кон- троля за окружающей средой вокруг АЭС. Представлена схема взаимодействия баз данных на разных пространственных масштабах с использованием унифицированного кодирования информации для решения задач оценки территории и прогноза ситуации. Сформулированы подходы и требования к созданию БД, источникам информации и методам обработки и пространственного анализа данных. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. ДСТУ 95.1.01.03.024-97. Автоматизовані системи контролю радіаційної обстановки для атомних станцій. Основні положення. СОЗДАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПЛЕКСА ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 111 2. Готовность и реагирование в случае ядерной и радиационной аварийной ситуации. Серия норм безопасно- сти, № GS-R-2. - Вена: МАГАТЭ, 2004. 3. Talerko N. Mesoscale modelling of radioactive contamination formation in Ukraine caused by the Chernobyl acci- dent // Journal of Environmental Radioactivity. - 2005. - Vol. 78. - P. 311–329. 4. RODOS SYSTEM. User’s Guide. Roskidle, Denmark, Riso National Laboratory, 1996. 5. Лев Т.Д., Тищенко О.Г., Пискун В.Н. Информационно-аналитическое и картографическое обеспечение си- стем аварийного реагирования АЭС // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чернобиля. - 2011. - Вип. 16. - С. 17 - 26. 6. WRF-Portal. http://esrl.noaa.gov/gsd/wrfportal/ (Earth System Research Laboratory) 7. WRF-ARW. Version 3.1. Modeling System User’s Guide (2008). http://www.mmm.ucar.edu/wrf/users. User’s Guide for the NMM core of the Weather Research and Forecast (WRF) modeling system. 8. Рассеяние радиоактивных материалов в воздухе и воде и учет распределения населения при оценке площа- дки для атомных электростанций. Руководство по безопасности № NS-G-3.2. - Вена: МАГАТЭ, 2004. 9. Интерактивная топографическая карта Украины 1:100000. http://maps.vlasenko.net/ 10. Национальный атлас Украины. Электронная версия. http://www.isgeo.com.ua. 11. Пристер Б.С., Лев Т.Д., Тищенко О.Г., Виноградская В.Д. Эколого-ландшафтное зонирование территории влияния АЭС для информационной поддержки принятия решений в организации преодоления последствий аварийных ситуаций // Матеріали Міжнар. наук.-практ. конф. «Сучасні проблеми створення і використання єдиного геоінформаційного простору України при підготовці і прийнятті управлінських рішень». Київ, 12 - 13 грудня 2007 р. – С. 174 - 175. 12. Пристер Б.С., Гаргер Е.К., Талерко Н.Н и др. Радиоэкологическое районирование и модель территории для целей мониторинга агросферы после тяжелой аварии на АЭС // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля. - 2015. - Вип. 25. - С. 54 – 65. 13. Берлянт А.М. Геоинформационное картографирование. - М., 1997. - 64 с. 14. IAEA Safety Standards. Criteria for Use in Preparedness and Response for a Nuclear or Radiological Emergency. No. GSG-2. Т. Д. Лев, В. М. Піскун, В. Д. Виноградська, О. Г. Тищенко Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, вул. Лисогірська, 12, корп. 106, Київ, 03028, Україна СТВОРЕННЯ ТА ОРГАНІЗАЦІЯ ВЗАЄМОДІЇ КОМПЛЕКСУ ПРОСТОРОВИХ БАЗ ДАНИХ ДЛЯ ВИРІШЕННЯ ЗАВДАНЬ ЧИСЕЛЬНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОЦІНКИ РАДІАЦІЙНОЇ СИТУАЦІЇ В СИСТЕМАХ ПРОТИАВАРІЙНОГО РЕАГУВАННЯ Розроблено структуру та склад інформаційного забезпечення, необхідного для чисельного моделю- вання та прогнозу атмосферного переносу й перерозподілу радіонуклідів в об'єктах навколишнього середовища та оцінки радіаційної ситуації. Інформаційне забезпечення складається з аеросиноптичної, радіоекологічної, картографічної, нормативної та розрахункової баз даних (БД). На базі поточної метеорологічної інформації, що надходить по каналах Інтернету, створена і формується аеросиноптична БД для проведення чисельних розра- хунків із використанням моделі атмосферного переносу радіонуклідів LEDI. Визначено склад і структуру БД картографічної інформації для проведення модельних розрахунків на різних просторових масштабах - держав- ному, регіональному та локальному. Для превентивної радіоекологічної оцінки території створюється БД радіо- екологічних даних, включаючи карти радіоекологічного районування та превентивної радіоекологічної критич- ності території та оцінки радіаційної ситуації відповідно до рекомендацій МАГАТЕ. Ключові слова: радіоекологічна ситуація, інформаційні та картографічні бази даних, районування, чисе- льне моделювання. T. D. Lev, V. M. Piskun, V. D. Vinogradska, O. G. Tischenko Institute for Safety Problems of Nuclear Power Plants NAS of Ukraine, Lysogirska str., 12, building 106, Kyiv, 03028, Ukraine DESIGN AND ORGANIZATION OF COMPLEX SPATIAL DATABASES INTERACTION FOR NUMERICAL MODELING AND ASSESSMENT OF THE RADIATION SITUATION FOR EMERGENCY RESPONSE SYSTEM The structure and content of necessary information support for the numerical simulation and prediction of at- mospheric transport and redistribution of radionuclides in the environment and assessment of the radiological situation were elaborated. Information support consists of aerosynoptic, radioecological, cartographical, normative and predicted databases. The aerosynoptic database was created and shaped with current meteorological information received by the http://esrl.noaa.gov/gsd/wrfportal/ http://www.mmm.ucar.edu/wrf/users http://maps.vlasenko.net/ http://www.isgeo.com.ua Т. Д. ЛЕВ, В. Н. ПИСКУН, В. Д. ВИНОГРАДСКАЯ, О. Г. ТИЩЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2016 ВИП. 26 112 channels of the Internet for numerical calculations by model of atmospheric transport of radionuclides LEDI. The struc- ture and content of cartographical database were defined for modeling calculations on different spatial scales - state, regional and local. The radioecological database for preventive radioecological assessment of territory was created on datasets and maps of radiological zoning, preventive assessment of radioecological criticality and analysis of the radia- tion situation of contaminated territory in accordance with the IAEA recommendations. Keywords: radioecological situation, information and cartographic data base, zoning, numerical modeling. REFERENCES 1. DSTU 95.1.01.03.024-97 Automated control monitoring system of the radiation situation near Nuclear Power Pants. Basic positions. (Ukr) 2. IAEA Safety Standards. Preparedness and Response for a Nuclear or Radiological Emergency. Safety Standards Series, № GS-R-2. - Vienna: IAEA, 2004. 3. Talerko N. Mesoscale modelling of radioactive contamination formation in Ukraine caused by the Chernobyl acci- dent // Journal of Environmental Radioactivity. - 2005. - Vol. 78. - P. 311–329. 4. RODOS SYSTEM. User’s Guide. Roskidle, Denmark, Riso National Laboratory, 1996. 5. Lev T.D., Tischenko O.G., Piskun V.N. Information-analytical and cartographical support for emergency response system of Nuclear Power Plant // Problemy bezpeky atomnyh electrostantsiy i Chornobylya (Problems of Nuclear Power Plants' Safety and of Chornobyl). - 2011. - Iss. 16. - P. 17 – 26. (Rus) 6. WRF-portal. - http://esrl.noaa.gov/gsd/wrfportal/ (Earth System Research Laboratory). 7. WRF-ARW. Version 3.1. Modeling System User’s Guide (2008) / http://www.mmm.ucar.edu/wrf/users. User’s Guide for the NMM core of the Weather Research and Forecast (WRF) modeling system. 8. IAEA Safety Standards. Dispersion of Radioactive Material in Air and Water and Consideration of Population Distribution in Site Evaluation for Nuclear Power Plants. Safety Guide № NS-G-3.2. – Vienna: IAEA, 2004. (Rus) 9. Interactive topographic map of Ukraine M 1:100000. http://maps.vlasenko.net/ (Rus) 10. The National Atlas of Ukraine. Electronic version. http://www.isgeo.com.ua. (Rus) 11. Prister B.S., Lev T.D., Tischenko O.G., Vinogradskaia V.D. Ecological and landscape zoning near NPP for infor- mation support of decision-making in the organization to overcoming the consequences of emergency situations // International scientific conference. “Modern problems of creating and using a unified geographic information space of Ukraine” Kyiv. 12 - 13 December, 2007. – Р. 174 - 175. (Rus) 12. Prister B.S., Garger E.K., Talerko N.N. et al. Radioecological zoning and model territory for the purposes of moni- toring agrosphere after a heavy accident at the NPP // Problemy bezpeky atomnyh electrostantsiy i Chornobylya (Problems of nuclear power plants' safety and of Chornobyl). - 2015. - Iss. 25. - P. 54 – 65. (Rus) 13. Berliant A.M. GIS mapping. – Moskwa, 1997. - 64 p. (Rus) 14. IAEA Safety Standards. Criteria for Use in Preparedness and Response for a Nuclear or Radiological Emergency. No. GSG-2. Надійшла 17.03.2016 Received 17.03.2016 http://esrl.noaa.gov/gsd/wrfportal/ http://www.mmm.ucar.edu/wrf/users http://maps.vlasenko.net/ http://www.isgeo.com.ua