Комплексный подход к автоматизации процесса прогнозирования развития антропогенных аномалий с использованием логико-алгебраических моделей
В отличие от существующих подходов к прогнозированию процессов развития антропогенных аномалий, предложена интеграция междисциплинарных методов комплексного анализа данных дешифрирования космических снимков и полевых наблюдений при прогнозировании процессов развития таких аномалий. Предложены методы...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України
2011
|
| Назва видання: | Екологічна безпека та природокористування |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/58188 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Комплексный подход к автоматизации процесса прогнозирования развития антропогенных аномалий с использованием логико-алгебраических моделей / О.С. Бутенко, Г.Я. Красовский, О.М. Трофимчук, // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2011. — Вип. 8. — С. 21-54. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-58188 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-581882014-03-21T03:01:40Z Комплексный подход к автоматизации процесса прогнозирования развития антропогенных аномалий с использованием логико-алгебраических моделей Бутенко, О.С. Красовский, Г.Я. Трофимчук, О.М. Екологічна безпека В отличие от существующих подходов к прогнозированию процессов развития антропогенных аномалий, предложена интеграция междисциплинарных методов комплексного анализа данных дешифрирования космических снимков и полевых наблюдений при прогнозировании процессов развития таких аномалий. Предложены методы последовательной реализации анализа и обработки разнородных и разновременных данных с минимальными временными и информационными затратами. На відміну від існуючих підходів до прогнозування процесів розвитку антропогенних аномалій, запропонована інтеграція міждисциплінарних методів комплексного аналізу даних космічних знімків і польових спостережень при прогнозуванні процесів розвитку таких аномалій. Запропоновані методи послідовної реалізації аналізу та обробки різнорідних даних з мінімальними часовими та інформаційними витратами. Unlike existing approaches to forecasting processes of development-induced anomalies, offered integration interdisciplinary methods of integrated interpretation of space imagery and field observations and forecasting processes, the development of such anomalies. The outlined methods of successive analysis implementation and heterogeneous data handling required minimum time and information consumption. 2011 Article Комплексный подход к автоматизации процесса прогнозирования развития антропогенных аномалий с использованием логико-алгебраических моделей / О.С. Бутенко, Г.Я. Красовский, О.М. Трофимчук, // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2011. — Вип. 8. — С. 21-54. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. XXXX-0062 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/58188 504.062, 519.833 ru Екологічна безпека та природокористування Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Екологічна безпека Екологічна безпека |
| spellingShingle |
Екологічна безпека Екологічна безпека Бутенко, О.С. Красовский, Г.Я. Трофимчук, О.М. Комплексный подход к автоматизации процесса прогнозирования развития антропогенных аномалий с использованием логико-алгебраических моделей Екологічна безпека та природокористування |
| description |
В отличие от существующих подходов к прогнозированию процессов развития антропогенных аномалий, предложена интеграция междисциплинарных методов комплексного анализа данных дешифрирования космических снимков и полевых наблюдений при прогнозировании процессов развития таких аномалий. Предложены методы последовательной реализации анализа и обработки разнородных и разновременных данных с минимальными временными и информационными затратами. |
| format |
Article |
| author |
Бутенко, О.С. Красовский, Г.Я. Трофимчук, О.М. |
| author_facet |
Бутенко, О.С. Красовский, Г.Я. Трофимчук, О.М. |
| author_sort |
Бутенко, О.С. |
| title |
Комплексный подход к автоматизации процесса прогнозирования развития антропогенных аномалий с использованием логико-алгебраических моделей |
| title_short |
Комплексный подход к автоматизации процесса прогнозирования развития антропогенных аномалий с использованием логико-алгебраических моделей |
| title_full |
Комплексный подход к автоматизации процесса прогнозирования развития антропогенных аномалий с использованием логико-алгебраических моделей |
| title_fullStr |
Комплексный подход к автоматизации процесса прогнозирования развития антропогенных аномалий с использованием логико-алгебраических моделей |
| title_full_unstemmed |
Комплексный подход к автоматизации процесса прогнозирования развития антропогенных аномалий с использованием логико-алгебраических моделей |
| title_sort |
комплексный подход к автоматизации процесса прогнозирования развития антропогенных аномалий с использованием логико-алгебраических моделей |
| publisher |
Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Екологічна безпека |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/58188 |
| citation_txt |
Комплексный подход к автоматизации процесса прогнозирования развития антропогенных аномалий с использованием логико-алгебраических моделей / О.С. Бутенко, Г.Я. Красовский, О.М. Трофимчук, // Екологічна безпека та природокористування: Зб. наук. пр. — К., 2011. — Вип. 8. — С. 21-54. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
| series |
Екологічна безпека та природокористування |
| work_keys_str_mv |
AT butenkoos kompleksnyjpodhodkavtomatizaciiprocessaprognozirovaniârazvitiâantropogennyhanomalijsispolʹzovaniemlogikoalgebraičeskihmodelej AT krasovskijgâ kompleksnyjpodhodkavtomatizaciiprocessaprognozirovaniârazvitiâantropogennyhanomalijsispolʹzovaniemlogikoalgebraičeskihmodelej AT trofimčukom kompleksnyjpodhodkavtomatizaciiprocessaprognozirovaniârazvitiâantropogennyhanomalijsispolʹzovaniemlogikoalgebraičeskihmodelej |
| first_indexed |
2025-07-05T09:25:34Z |
| last_indexed |
2025-07-05T09:25:34Z |
| _version_ |
1836798480411000832 |
| fulltext |
21
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
УДК 504.062, 519.833
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К АВТОМАТИЗАЦИИ
ПРОЦЕССА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ
АНТРОПОГЕННЫХ АНОМАЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ЛОГИКО-АЛГЕБРАИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
О.С. Бутенко, д-р. техн. наук, доцент
(Национальный аэрокосмический университет
им. Жуковского Н.Е., «ХАИ», г. Харьков);
Г.Я. Красовский, д-р. техн. наук, проф.,
(Научно-производственный центр «ПРИРОДА»
ГКА Украины, г. Киев);
О.М. Трофимчук, д-р. техн. наук, проф.,
(Институт телекоммуникаций
и глобального информационного
пространства НАН Украины, г. Киев).
В отличие от существующих подходов к прогнозированию процессов
развития антропогенных аномалий, предложена интеграция междисцип-
линарных методов комплексного анализа данных дешифрирования косми-
ческих снимков и полевых наблюдений при прогнозировании процессов
развития таких аномалий. Предложены методы последовательной реа-
лизации анализа и обработки разнородных и разновременных данных с
минимальными временными и информационными затратами.
На відміну від існуючих підходів до прогнозування процесів розвитку
антропогенних аномалій, запропонована інтеграція міждисциплінарних
методів комплексного аналізу даних космічних знімків і польових спосте-
режень при прогнозуванні процесів розвитку таких аномалій. Запропоно-
вані методи послідовної реалізації аналізу та обробки різнорідних даних з
мінімальними часовими та інформаційними витратами.
Unlike existing approaches to forecasting processes of development-induced
anomalies, offered integration interdisciplinary methods of integrated interpretation
of space imagery and field observations and forecasting processes, the
development of such anomalies. The outlined methods of successive analysis
О.С. Бутенко, Г.Я. Красовский, О.М. Трофимчук, 2011
22
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
implementation and heterogeneous data handling required minimum time and
information consumption.
Ââåäåíèå
Àíàëèç ïîñëåäíèõ ñîáûòèé, ñâÿçàííûõ ñ ðàçëè÷íûìè òåõ-
íîãåííûìè è ýêîëîãè÷åñêèìè êàòàñòðîôàìè, ïîêàçàë, ÷òî ïðå-
äóïðåæäåíèå èõ âîçíèêíîâåíèÿ âîçìîæíî ïî ðåçóëüòàòàì
ïðîãíîçèðîâàíèÿ ïðîöåññîâ ðàçâèòèÿ àíòðîïîãåííûõ àíîìà-
ëèé. Äëÿ àíàëèçà èññëåäóåìîé ìåñòíîñòè, îïðåäåëåíèÿ ñóùå-
ñòâåííûõ ôàêòîðîâ âîçäåéñòâèÿ íà àíîìàëèè è óñòàíîâëåíèÿ
ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííûõ ñâÿçåé èõ âîçíèêíîâåíèÿ, ïðèâëåêà-
þòñÿ áîëüøèå îáú¸ìû ðàçíîîáðàçíîé èíôîðìàöèè. Ìåòîäû
äèñòàíöèîííîãî çîíäèðîâàíèÿ Çåìëè ïîçâîëÿþò ïîëó÷àòü äàí-
íûõ îá îáúåêòàõ è ÿâëåíèÿõ â øèðîêîì äèàïàçîíå ïàðàìåòðà
ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàçðåøåíèÿ. Äëÿ ïîñòðîåíèÿ ïðîãíîçà
ïðîöåññîâ, îïèñûâàåìûõ ýòèìè äàííûìè, íåîáõîäèìî ïðè-
âëå÷åíèå ðåçóëüòàòîâ êîíòàêòíûõ íàáëþäåíèé. Ïðîâåäåíèå
òàêèõ íàáëþäåíèé òðåáóåò çíà÷èòåëüíûõ ìàòåðèàëüíûõ è âðå-
ìåííûõ çàòðàò, ÷òî ñíèæàåò îïåðàòèâíîñòü ïîñòðîåííîãî íà
èõ îñíîâå ïðîãíîçà è ïðèíÿòèÿ ðåøåíèé î ïðåäóïðåæäåíèè
âîçìîæíûõ íåãàòèâíûõ ïîñëåäñòâèé ðàçâèòèÿ àíòðîïîãåííûõ
àíîìàëèé. Ïðè ýòîì âîçíèêàþò ñëîæíîñòè, ñâÿçàííûå ñî
ñâîåâðåìåííûì îáåñïå÷åíèåì èíôîðìàöèîííîé ïîääåðæêè
ñîâìåñòíîãî àíàëèçà ýòèõ äàííûõ è êîìïëåêñèðîâàíèåì èìå-
þùåéñÿ â íàëè÷èè ðàçíîâðåìåííîé è ðàçíîðîäíîé èíôîðìà-
öèè. Èçâåñòíûå ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà ïðîâåäåíèÿ îïåðàöèé ñ
ðàçíîðîäíûìè äàííûìè òðåáóþò çíà÷èòåëüíûõ èíôîðìàöè-
îííûõ è âðåìåííûõ ðåñóðñîâ ïðè óâåëè÷åíèè ïîãðåøíîñòåé
ðåçóëüòàòîâ çà ñ÷åò èõ îáðàáîòêè íå â åäèíîé øêàëå. Çàäåðæêà
âðåìåíè òðàíñàêöèé çàêàçà è ïîëó÷åíèÿ èñõîäíûõ äàííûõ ñíè-
æàåò îïåðàòèâíîñòü ïðîãíîçà òåìïîâ è òåíäåíöèé ÷ðåçâû÷àé-
íûõ ñèòóàöèé è âûäà÷è íà åãî îñíîâå ðåêîìåíäàöèé äëÿ ïðè-
íÿòèÿ ðåøåíèé î ëèêâèäàöèè èõ ïîñëåäñòâèé.
 ñâÿçè ñ ýòèì, àêòóàëüíîé ÿâëÿåòñÿ ðàçðàáîòêà êîìïëåêñ-
íûõ ïîäõîäîâ ê ïîñòðîåíèþ êðàòêîâðåìåííîãî ïðîãíîçà ðàç-
âèòèÿ àíòðîïîãåííûõ àíîìàëèé â óñëîâèÿõ îãðàíè÷åííîé àï-
ðèîðíîé èíôîðìàöèè çà ñ÷åò óíèôèêàöèè ïðîöåññà
23
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
ôîðìèðîâàíèÿ ãåîèíôîðìàöèîííûõ ìîäåëåé ñ îïèñàíèåì ïà-
ðàìåòðîâ èõ ìàêðî- è ìèêðîäèíàìèêè.
1. Ìåòîäû ïîñòðîåíèÿ ãåîìîäåëåé äëÿ àíàëèçà ïðîöåññîâ ðàç-
âèòèÿ àíòðîïîãåííûõ àíîìàëèé ïî äàííûì ìîíèòîðèíãà ýêîñèñòåì
Äëÿ ðåàëèçàöèè êîìïëåêñíîãî ïîäõîäà ê ïðîãíîçèðîâàíèþ
äèíàìèêè èçìåíåíèé ðàçëè÷íûõ àíòðîïîãåííûõ àíîìàëèé, âåñü
ïðîöåññ ïîñòðîåíèÿ ïðîãíîçà ðàçäåëåí íà òðè îñíîâíûõ íàïðàâ-
ëåíèÿ — ýòî îáðàáîòêà èçîáðàæåíèé è ñíÿòèå òîïîëîãè÷åñêèõ
õàðàêòåðèñòèê ñ ëîêàëèçîâàííîé àíîìàëèè, àíàëèç è îöåíêà å¸
ñîñòîÿíèÿ è ïîñòðîåíèå ïðîãíîçà äàëüíåéøåãî å¸ ðàñïðîñòðàíå-
íèÿ ñ îöåíêîé âîçìîæíîñòè ïåðåõîäà â êàòàñòðîôó (ðèñ. 1).
Ðèñ. 1. Ñèñòåìàòèçàöèÿ ìåòîäîâ ïîñòðîåíèÿ ïðîãíîçà
ðàçâèòèÿ àíîìàëèé.
24
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
Êàê ïîêàçàíî íà ðèñ. 1 äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷ ïåðâîãî íàïðàâ-
ëåíèÿ ïðåäñòàâëåíû ìåòîäû îáðàáîòêè äàííûõ èçîáðàæåíèé,
ñâÿçàííûå ñ âûÿâëåíèåì, ëîêàëèçàöèåé è èäåíòèôèêàöèåé ðàç-
ëè÷íûõ àíîìàëèé, èõ ôîòîãðàììåòðè÷åñêîé íîðìèðîâêîé è
ïðèâÿçêîé, çàäà÷è, ñâÿçàííûå ñî ñíÿòèåì òîïîëîãè÷åñêèõ õà-
ðàêòåðèñòèê ñ ëîêàëèçîâàííîé àíîìàëèè è âûÿâëåíèåì ðàçëè÷-
íîãî ðîäà èçìåíåíèé ïî ðåçóëüòàòàì îâåðëåéíûõ îïåðàöèé [1].
Ïîñêîëüêó ïðè ôîðìèðîâàíèè âåêòîðà ïàðàìåòðîâ ïðè ïîñò-
ðîåíèè ïðîãíîçà èñïîëüçóþòñÿ ðàçíîâðåìåííûå èçîáðàæåíèÿ, ïî-
ëó÷åííûå ðàçëè÷íîé ñúåìî÷íîé àïïàðàòóðîé, íåîáõîäèìûì ýòà-
ïîì ÿâëÿåòñÿ äîïîëíèòåëüíàÿ ôîòîãðàììåòðè÷åñêàÿ îáðàáîòêà. Äëÿ
ïðåîáðàçîâàíèÿ èçîáðàæåíèé â âèä, íå çàâèñÿùèé îò èñòî÷íèêà
ïîëó÷åíèÿ äàííûõ, ïðîâîäèòñÿ äîïîëíèòåëüíîå àíàëèòè÷åñêîå
òðàíñôîðìèðîâàíèå èñõîäíîãî èçîáðàæåíèÿ â çàäàííóþ êàðòî-
ãðàôè÷åñêóþ ïðîåêöèþ [2], â õîäå êîòîðîãî îáåñïå÷èâàåòñÿ ãåî-
ãðàôè÷åñêàÿ ïðèâÿçêà êîñìè÷åñêèõ ñíèìêîâ ñ âîçìîæíîñòüþ èç-
ìåðåíèé ðàññòîÿíèé ìåæäó òî÷êàìè, óãëîâ ìåæäó íàïðàâëåíèÿìè,
ïåðèìåòðîâ, ïëîùàäåé è ò.ï. Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåí ðåçóëüòàò
ïðîãðàììíîé ðåàëèçàöèè ôîòîãðàììåòðè÷åñêîé íîðìèðîâêè.
Ðèñ. 2. Ðåçóëüòàò òðàíñôîðìèðîâàíèÿ ñíèìêà
 îòëè÷èå îò èçâåñòíûõ ìåòîäîâ çàäà÷à ãåîãðàôè÷åñêîé ïðè-
âÿçêè ðåøàåòñÿ åäèíûì ñïîñîáîì ñ äàëüíåéøèì ïåðåâîäîì
ñèñòåìû ãåîãðàôè÷åñêèõ êîîðäèíàò â ïðÿìîóãîëüíóþ è çàòåì
â ýêðàííóþ, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðåîáðàçîâàòü ñîâîêóïíîñòü èçîá-
25
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
ðàæåíèé èç ÁÄ ê åäèíîìó âèäó, äëÿ ïðîâåäåíèÿ ðàçëè÷íûõ
ãåîìåòðè÷åñêèõ è îâåðëåéíûõ îïåðàöèé ñ ðàçíîâðåìåííûìè
ôðàãìåíòàìè èçîáðàæåíèé. Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåí ñíèìîê,
ïðèâåäåííûé ê ïðÿìîóãîëüíûì êîîðäèíàòàì. Äëÿ ñðàâíåíèÿ
îí íàëîæåí íà âåêòîðíóþ êàðòó.
Ðèñ. 3. Ðåçóëüòàò ïðèâåäåíèÿ ñíèìêà ê ïðÿìîóãîëüíûì êîîðäèíàòàì.
26
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
 ñèëó òîãî, ÷òî àíîìàëèÿ çàíèìàåò ïî ñðàâíåíèþ ñ ðàçìå-
ðàìè çåìíîãî ýëëèïñîèäà íåçíà÷èòåëüíóþ òåððèòîðèþ, äëÿ
ïåðåñ÷åòà ïðÿìîóãîëüíûõ êîîðäèíàò â ãåîãðàôè÷åñêèå è íà-
îáîðîò, ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàíèå ñîêðàùåííûõ ôîðìóë
âû÷èñëåíèé â 2-ãðàäóñíîé çîíå.  ýòîì ñëó÷àå ââîäèòñÿ äîïó-
ùåíèå î òîì, ÷òî Çåìëÿ ïðèíèìàåòñÿ çà øàð ñ ðàäèóñîì, ðàâíûì
ðàäèóñó êðèâèçíû 1-ãî âåðòèêàëà. Ñ ó÷åòîì ôîðìóë ðàçëîæå-
íèÿ òðèãîíîìåòðè÷åñêèõ ôóíêöèé â ðÿäû äëÿ äâóõ ÷ëåíîâ
ðÿäà, çàâèñèìîñòè, îïðåäåëÿþùèå ïåðåõîä èç ãåîãðàôè÷åñêîé
ñèñòåìû êîîðäèíàò â ïðÿìîóãîëüíóþ, ñëåäóþùèå [3]:
( ),tg5cossin
24
cossin
2
23
4
4
2
2
BBBlNBBlNXx −
′′
′′
+
′′
′′
+=
ρρ (1)
)tg1(cos
6
cos 23
2
3
BBNlBNly −
′′
′′
+
′′
′′
=
ρρ , (2)
ãäå X — äëèíà äóãè ìåðèäèàíà îò ýêâàòîðà äî ïàðàëëåëè ñ
øèðîòîé Â (äëèíû äóã ìåðèäèàíà îò ýêâàòîðà äî ïàðàëëåëåé
ñ ëþáûìè øèðîòàìè âû÷èñëÿþòñÿ çàðàíåå èëè áåðóòñÿ ãîòî-
âûìè èç òàáëèö Ãàóññà-Êðþãåðà); l= L — L0 — ðàçíîñòü äîë-
ãîò ìåæäó ìåðèäèàíîì ñ çàäàííîé òî÷êîé L è îñåâûì ìåðè-
äèàíîì; N — ðàäèóñ êðèâèçíû ïåðâîãî âåðòèêàëà â òî÷êå íà
ïîâåðõíîñòè ñôåðû ñ øèðîòîé Â è äîëãîòîé L (áåðåòñÿ èç
òàáëèö Ãàóññà-Êðþãåðà èëè âû÷èñëÿåòñÿ çàðàíåå); ρ′′ — ïî-
ïðàâêà èç-çà ïåðåõîäà ê ñåêóíäàì (òàáëè÷íîå çíà÷åíèå).
Ïðîâåäåíèå îïåðàöèé â ïðÿìîóãîëüíîé ñèñòåìå êîîðäèíàò
Ãàóññà-Êðþãåðà ïðåäóñìàòðèâàåò ïðèâåäåíèå ìàñøòàáà èçîáðà-
æåíèé ê äàííîé ïðîåêöèè. Ïðè ýòîì ó÷èòûâàåòñÿ, ÷òî äàííàÿ
ïðîåêöèÿ êîìôîðìíàÿ, ñëåäîâàòåëüíî, ìàñøòàáû ïî ãëàâíûì
íàïðàâëåíèÿì äîëæíû áûòü ðàâíû: m=n. Ó÷èòûâàåòñÿ òîò ôàêò,
÷òî ãëàâíûå íàïðàâëåíèÿ ñîâïàäàþò ñ íàïðàâëåíèÿìè, ïàðàë-
ëåëüíûìè ñôåðîèäè÷åñêèì îñÿì êîîðäèíàò, à â ïðîåêöèè — ñ
íàïðàâëåíèÿìè, ïàðàëëåëüíûìè îñÿì êîîðäèíàò õ è ó:
.
24
5
2
1
242
1
1
4
4
2
2
4
4
2
2 N
y
N
y
N
y
N
y
nm ++=
+−
==
(3)
27
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
Äëÿ îáðàòíîãî ïåðåõîäà èç ñèñòåìû ïðÿìîóãîëüíûõ êîîð-
äèíàò ê ãåîãðàôè÷åñêèì, ââîäèòñÿ ðÿä äîïóùåíèé. Äëÿ èçâå-
ñòíîé àáñöèññû òî÷êè, äëÿ êîòîðîé íåîáõîäèìî íàéòè  è L,
èç òàáëèö Ãàóññà-Êðþãåðà [3] îïðåäåëÿåòñÿ øèðîòà òî÷êè,
ñîîòâåòñòâóþùåé îñíîâàíèþ îðäèíàòû (ñôåðè÷åñêîãî ïåðïåíäè-
êóëÿðà) — Âfñô. Òàêèì îáðàçîì ôîðìóëû ïåðåõîäà ñëåäóþùèå:
(4) , )tg45tg9061(
360
)tg9tg35(
12
1tg
2
)(
42
4
4
2222
2
22
+++
+
η−η++−ρ′′=′′−
сфсф
сф
сфсфсфсф
сф
сф
сфсф
сф
ff
f
ffff
f
f
ff
f
BB
N
y
BB
N
yB
NM
yBB
ãäå 2
2
1
cos
e
eB
сфсф ff −
=η ; å — ïåðâûé ýêñöåíòðèñèòåò; Mfñô —
ðàäèóñ êðèâèçíû ìåðèäèàíà äëÿ äîëãîòû Lf (áåðåòñÿ èç òàáëèö
ïî çíà÷åíèþ äîëãîòû Lf, (fñô — ñôåðè÷åñêèé ïåðïåíäèêóëÿð,
âîññòàíîâëåííûé â òî÷êå ñ èçâåñòíûìè êîîðäèíàòàìè x è y).
Èñêîìàÿ øèðîòà Â îïðåäåëÿåòñÿ ìåòîäîì ïðèáëèæåíèé ïî
çíà÷åíèþ ðàçíîñòè (Âfñô — Â), à ðàçíîñòü äîëãîò îïðåäåëÿåòñÿ
ïî ôîðìóëå:
].tg86tg24tg285(
120
)tg21(
6
1[
cos
22242
4
4
22
2
2
сфсфсфсфсф
сф
сфсф
сфсфсф
fffff
f
ff
fff
BBB
N
y
B
N
y
BN
yl
η+η++++
+η++−ρ ′′=′′
(5)
Èñêîìàÿ äîëãîòà îïðåäåëÿåòñÿ êàê: L = L0 + l, ãäå L0 —
äîëãîòà îñåâîãî ìåðèäèàíà çîíû. Òàêîé ïîäõîä îáåñïå÷èâàåò
áîëåå âûñîêóþ òî÷íîñòü ïðèâÿçêè ïî ñðàâíåíèþ ñî ñòàíäàðòíû-
ìè ìåòîäàìè îáðàáîòêè.
Ïîñêîëüêó äëÿ ïðèâÿçêè óçëîâûõ è ñâÿçóþùèõ òî÷åê ñíèì-
êà ê êîîðäèíàòàì îïîðíûõ òî÷åê íà ìåñòíîñòè èñïîëüçóþòñÿ
ïðèáëèæåííûå çíà÷åíèÿ ýëåìåíòîâ îðèåíòèðîâàíèÿ, óêàçàí-
28
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
íûå â êîììåíòàðèÿõ ê ñíèìêó, òî â ñëó÷àå íåïîëíîãî íàáîðà
ýòèõ äàííûõ èëè èõ îòñóòñòâèÿ âîçíèêàåò ðÿä ñëîæíîñòåé.
Ïðè íàëè÷èè ïàðàìåòðîâ î äâèæåíèè êîñìè÷åñêîãî àïïàðàòà,
íà èõ îñíîâå â ðåçóëüòàòå ãåîìåòðè÷åñêèõ âû÷èñëåíèé âîç-
ìîæíî âîññòàíîâëåíèå ýëåìåíòîâ îðèåíòèðîâàíèÿ. Îäíàêî ïðè
îòñóòñòâèè äàííûõ îá èñòî÷íèêàõ ïîëó÷åíèÿ èíôîðìàöèè, à
èìåííî, êîãäà çàïðàøèâàåìûå ñíèìêè ïðåäñòàâëÿþòñÿ â ñèí-
òåçèðîâàííîì âèäå, ïðè òðàíñôîðìèðîâàíèè òàêîãî ñíèìêà
(äëÿ åãî ïðåîáðàçîâàíèÿ â ýêðàííóþ ñèñòåìó êîîðäèíàò â
çàäàííîé êàðòîãðàôè÷åñêîé ïðîåêöèè) âûïîëíèòü ñòàíäàðò-
íûå îïåðàöèè - ïðîñòðàíñòâåííóþ èíòåðïîëÿöèþ è èíòåðïî-
ëÿöèþ çíà÷åíèé ÿðêîñòè ïèêñåëåé. Ïðåîáðàçîâàíèå ïðèìåíÿ-
åòñÿ êî âñåì ïèêñåëÿì ñíèìêà.
Äëÿ ðåàëèçàöèè îïåðàöèé, ñâÿçàííûõ ñ îáðàáîòêîé äàííûõ
èçîáðàæåíèé ïîñëå ïðîâåäåíèÿ ôîòîãðàììåòðè÷åñêîé íîðìè-
ðîâêè ïðåäëîæåí ìåòîä èåðàðõè÷åñêîãî ïîñòðîåíèÿ äàííûõ
èçîáðàæåíèé â âèäå «êðèòåðèàëüíûõ äåðåâüåâ». Â îñíîâå ïðåä-
ëàãàåìîãî ìåòîäà ëåæèò ïîðÿäîê ñêàíèðîâàíèÿ Ìîðòîíà. Â
îòëè÷èå îò ðàçáèåíèÿ ïî Ìîðòîíó, â êîòîðîì àäðåñà êîíå÷íûõ
ôðàãìåíòîâ (ëèñòîâ) ïðèâÿçàíû ê ñíèìêó, â «êðèòåðèàëüíûõ
äåðåâüÿõ» ïðèâÿçêà àäðåñîâ êîíå÷íûõ ëèñòîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ ïî
ãåîãðàôè÷åñêèì êîîðäèíàòàì. Ðàçáèåíèå ñíèìêà íà ôðàãìåíòû
äî óðîâíÿ ãîìîãåííîñòè ïî ïðåäëîæåííîìó ìåòîäó îñóùåñòâëÿ-
åòñÿ ñîãëàñíî çàäàííûì êðèòåðèÿì ñ èõ ïîñëåäîâàòåëüíîé èí-
äåêñàöèåé [4].  ðåçóëüòàòå ïîëó÷àåòñÿ àäàïòèâíîå ðàçðåøåíèå
ðàñòðîâîãî èçîáðàæåíèÿ, ãäå ó÷àñòêè ñ ìåíüøåé ïëîòíîñòüþ
èíôîðìàöèè ïðåäñòàâëåíû êðóïíûìè áëîêàìè ÿ÷ååê, à ñ áîëü-
øåé ïëîòíîñòüþ — ìåëêèìè áëîêàìè ÿ÷ååê (ðèñ. 4).
Ó÷èòûâàÿ òó îñîáåííîñòü, ÷òî êîñìè÷åñêèå ñíèìêè ïðåä-
ñòàâëÿþò ñîáîé áîëüøîé îáú¸ì ýëåìåíòîâ èçîáðàæåíèÿ, ðå-
çóëüòàòû ñåãìåíòàöèè ïðåäñòàâëÿþòñÿ â âèäå ôðàãìåíòîâ, à íå
ýëåìåíòîâ, êàê â òðàäèöèîííîì âèäå, ñ êîäàìè, îïðåäåëÿþ-
ùèìè èõ ïðèíàäëåæíîñòü ê âåòâÿì «êðèòåðèàëüíîãî äåðåâà»,
ñîîòâåòñòâóþùèõ ðàçëè÷íûì êëàññàì îáúåêòîâ, ïðîñòðàíñòâåí-
íûìè èíäåêñàìè äëÿ êàæäîãî óçëà çîíû è àòðèáóòàìè, õàðàê-
òåðèçóþùèìè âåðîÿòíîñòü ïîïàäàíèÿ â íàèáîëåå îïàñíóþ çîíó
ñ ó÷åòîì àïðèîðíî çàäàííûõ äàííûõ ïîëåâûõ èññëåäîâàíèé.
Ðåàëèçàöèÿ òàêîãî ïîäõîäà ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü íàáîð ïðàâèë,
29
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
îïðåäåëÿþùèõ ñåãìåíòàöèþ, íà ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøîì ôðàã-
ìåíòå, à çàòåì èñïîëüçîâàòü åãî äëÿ âñåãî ñíèìêà èëè ñîâî-
êóïíîñòè ñíèìêîâ, ÷òî ïîçâîëÿåò çíà÷èòåëüíî ñîêðàòèòü âðå-
ìÿ îáðàáîòêè è ñýêîíîìèòü ïàìÿòü. Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî
ðàçáèåíèå â «êðèòåðèàëüíûõ äåðåâüÿõ» íå íàêëàäûâàåò îãðà-
íè÷åíèé îòíîñèòåëüíî ôîðìû ñåãìåíòà è íå ïðåäóñìàòðèâàåò
çàäàíèÿ øàãà ñåãìåíòàöèè, à èíôîðìàöèÿ î ãîìîãåííîñòè
äîëæíà èçâëåêàòüñÿ íåïîñðåäñòâåííî èç ñíèìêîâ, íå ïðîøåä-
øèõ äîïîëíèòåëüíóþ îáðàáîòêó. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñòåïåíè
áëèçîñòè ìåæäó ïîêàçàòåëÿìè, õàðàêòåðèçóþùèìè ôðàãìåíò
äåðåâà, ñîäåðæàùåãî àíîìàëèþ è ïîêàçàòåëÿìè, õàðàêòåðèçóþ-
ùèìè ñîñåäíèå ôðàãìåíòû, ïðîâîäèòñÿ êîððåëÿöèîííûé àíà-
ëèç.  ñëó÷àå âûÿâëåíèÿ çíà÷èìûõ êîððåëÿöèîííûõ ñâÿçåé
ìåæäó êàêèìè-ëèáî àíàëèçèðóåìûìè ïîêàçàòåëÿìè äëÿ íèõ
ñòðîÿòñÿ çàâèñèìîñòè ìåòîäàìè ðåãðåññèîííîãî àíàëèçà.
Ðèñ. 4. Ïîñëåäîâàòåëüíîñòü äåéñòâèé ïðè âûäåëåíèè
ãîìîãåííîãî ôðàãìåíòà.
30
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
Äëÿ èåðàðõè÷åñêîãî îïèñàíèÿ â ðàìêàõ óíèôèöèðîâàííîãî
èíôîðìàöèîííîãî ïîäõîäà è ôîðìàëèçîâàííîãî ïðåäñòàâëåíèÿ
èçîáðàæåíèé â âèäå ãðàôîâ è ìàòåìàòè÷åñêèõ ìîäåëåé öåëåñî-
îáðàçíûì ÿâëÿåòñÿ ïðèìåíåíèå äåñêðèïòèâíîãî ïîäõîäà ê àë-
ãåáðå èçîáðàæåíèé [5]. Òàêîé ïîäõîä ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü
àëãåáðó êîëåö äëÿ îïèñàíèÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòè îïåðàöèé ñ
äàííûìè ìîíèòîðèíãà â âèäå èåðàðõè÷åñêîãî ôîðìàëèçîâàííî-
ãî ïðåäñòàâëåíèÿ íå òîëüêî èçîáðàæåíèé, íî è ïðîöåññîâ èõ
îáðàáîòêè, ÷òî ïîâûøàåò ýôôåêòèâíîñòü ðåøåíèÿ òàêèõ çàäà÷,
êàê ïîñòðîåíèå îïèñàíèé èçîáðàæåíèé äëÿ èõ àíàëèçà è ðàñ-
ïîçíàâàíèÿ è àäàïòàöèþ àëãîðèòìîâ îáðàáîòêè ê ñïåöèôèêå
ïðèêëàäíûõ çàäà÷. Äëÿ ðåàëèçàöèè ïðåäëàãàåìîãî ïîäõîäà äîëæ-
íû áûòü âûïîëíåíû óñëîâèÿ àëãåáðàè÷åñêîãî ôîðìàëèçìà [6]:
à) êàæäûé îáúåêò ÿâëÿåòñÿ èåðàðõè÷åñêîé ñòðóêòóðîé, ïî-
ñòðîåííîé ñ ïîìîùüþ îïåðàöèé àëãåáðû èçîáðàæåíèé èç
ôðàãìåíòîâ «êðèòåðèàëüíûõ äåðåâüåâ» (ãîìîãåííûå áëîêîâ);
á) â êà÷åñòâå îáúåêòîâ èñïîëüçóþòñÿ òî÷êè, ìíîæåñòâà,
ìîäåëè, îïåðàöèè, ëèíãâèñòè÷åñêèå ïåðåìåííûå;
â) êàæäîå ïðåîáðàçîâàíèå ÿâëÿåòñÿ èåðàðõè÷åñêîé ñòðóêòó-
ðîé, ñîîòâåòñòâóþùåé íîâûì ðàçíîñòíûì «êðèòåðèàëüíûì
äåðåâüÿì», ïîñòðîåííîé ñ ïîìîùüþ îïåðàöèé àëãåáðû èçîá-
ðàæåíèé èç íàáîðà áàçèñíûõ ïðåîáðàçîâàíèé [5].
 êà÷åñòâå îïåðàíäîâ àëãåáðû ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàòü àë-
ãîðèòìû è îïèñàíèÿ âõîäíîé èíôîðìàöèè, ïðåäñòàâëåííûå â
âèäå íåòðàíñôîðìèðîâàííûõ èçîáðàæåíèé, ïîëó÷åííûõ ñ ïî-
ìîùüþ äèñòàíöèîííîãî çîíäèðîâàíèÿ Çåìëè è äàííûõ êîíòàê-
òíûõ ìåòîäîâ çîíäèðîâàíèÿ â âèäå ëîãèêî-àëãåáðàè÷åñêèõ ìî-
äåëåé. Ïðè óñëîâèè èõ âûïîëíåíèÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ
äåñêðèïòèâíûì ïîäõîäîì ê «êðèòåðèàëüíûì äåðåâüÿì» ïðîöåñ-
ñû èåðàðõè÷åñêîé îáðàáîòêè îïèñûâàþò ñëåäóþùèå îïåðàöèè:
1) êîìïîçèöèÿ òðàíñôîðìèðîâàííûõ âõîäíûõ èçîáðàæåíèé,
ïðèâåäåííûõ ê åäèíîé ñèñòåìå êîîðäèíàò è çàäàííîé ïðîåêöèè â
ðåçóëüòàòå ôîòîãðàììåòðè÷åñêîé îáðàáîòêè (A0) ñ ïîìîùüþ àëãåá-
ðàè÷åñêèõ îïåðàöèé (A1) ïðåîáðàçîâàííûõ â «êðèòåðèàëüíûå äåðå-
âüÿ» — çàêëþ÷èòåëüíûé ýòàï ïîëó÷åíèÿ ãîìîãåííûõ ôðàãìåíòîâ;
2) ïîñòðîåíèå âåêòîðíûõ îöåíîê (A2) è îïðåäåëåíèå âåñî-
âûõ êîýôôèöèåíòîâ ïî ñîîòâåòñòâóþùèì êðèòåðèÿì äëÿ êàæ-
äîãî èç ôðàãìåíòîâ â ðåçóëüòàòå îïåðàöèé (A1);
31
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
3) ïðåîáðàçîâàíèå ýòèõ îöåíîê ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ ïðîñòûõ
÷èñëîâûõ îöåíîê (A3) äëÿ âñåé èìåþùåéñÿ èíôîðìàöèè.
 ïðåäëîæåííîì àëãîðèòìå êîëüöî A0 ñîîòâåòñòâóåò îïåðà-
öèÿì àëãåáðû èçîáðàæåíèé, ñòðîÿùèì ïðåîáðàçîâàíèÿ âõîä-
íûõ èçîáðàæåíèé â íåêîòîðûå ìîäåëè, êîëüöî A2 ñîîòâåòñòâó-
åò àëãîðèòìàì, ïðåîáðàçóþùèì èçîáðàæåíèÿ â íåêîòîðûå
âåêòîðíûå îöåíêè, êîëüöî A1 ñîîòâåòñòâóåò ìîäåëÿì îáúåêòîâ,
à êîëüöî A3 ñîîòâåòñòâóåò ÷èñëîâûì îöåíêàì. Ðåçóëüòàòîì
ïðàêòè÷åñêîé ðåàëèçàöèè äàííîãî ïîäõîäà äëÿ àâòîìàòèçàöèè
ïðîöåññà ïîñòðîåíèÿ «êðèòåðèàëüíûõ äåðåâüåâ» ÿâëÿåòñÿ ñóïå-
ðàëãåáðà, ñîîòâåòñòâóþùàÿ ïðèâÿçàííîìó ãîìîãåííîìó ôðàã-
ìåíòó èçîáðàæåíèÿ, ñîäåðæàùåãî âûÿâëåííóþ àíîìàëèþ.
Äëÿ àâòîìàòèçàöèè îïåðàöèé ñ ïîñòðîåííûì «êðèòåðèàëüíûì
äåðåâîì», ñâÿçàííûõ ñ ëîêàëèçàöèåé ðàçëè÷íûõ àíîìàëèé è óòî÷-
íåíèåì èõ ãðàíèö, ïðåäëîæåíî ïðè îïðåäåëåíèè ñòåïåíè ïðèíàä-
ëåæíîñòè àíàëèçèðóåìîãî ýëåìåíòà ê çàäàííîìó êëàññó îáúåêòîâ
ó÷èòûâàòü ôèçèîëîãè÷åñêèå àñïåêòû çðåíèÿ. Äëÿ ýòîãî êàæäîìó
èç ýòàïîâ çðèòåëüíîãî âîñïðèÿòèÿ â ñîîòâåòñòâèå ñòàâèòñÿ ìàòå-
ìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü îïèñàíèÿ. Òàêîé ïîäõîä ïîçâîëÿåò óñòðàíèòü
ñóáúåêòèâèçì ÷åëîâå÷åñêîãî ôàêòîðà ïðè äåøèôðèðîâàíèè [4].
Ðåçóëüòàòû ïðîãðàììíîé ðåàëèçàöèè ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ 5.
Äëÿ àâòîìàòèçàöèè ïðîöåññà ôîðìèðîâàíèÿ ýòàëîíà è ïîðî-
ãà ñðàâíåíèÿ ââîäèëèñü áèíàðíûå ïåðåìåííûå, õàðàêòåðèçóþ-
ùèå íàëè÷èå èëè îòñóòñòâèå ìèíèìàëüíîãî àíàëèçèðóåìîãî
ýëåìåíòà íà èçîáðàæåíèè. Ïðåîáðàçîâàíèÿ ïðîèçâîäèëèñü íà
îñíîâå êëàññè÷åñêîé ôîðìóëû êðèòåðèÿ ìèíèìóìà ñðåäíåãî
ðèñêà è ââåäåííîé íåîòðèöàòåëüíî îïðåäåëåííîé ôóíêöèè
ïîòåðü äëÿ êàæäîãî èç âîçìîæíûõ èñõîäîâ, è ðåøàþùåãî ïðà-
âèëà, ñîîòâåòñòâóþùåãî ìèíèìèçàöèè ñðåäíåãî ðèñêà, êîòîðûé
ÿâëÿåòñÿ áàéåñîâñêèì êðèòåðèåì ïðèíÿòèÿ ðåøåíèÿ. Ïðè ýòîì
â îòëè÷èå îò êëàññè÷åñêîãî àëãîðèòìà, äîïóñêàþùåãî ðàñïðåäå-
ëåíèå îöåíêè ïî íîðìàëüíîìó çàêîíó è îïðåäåëåíèå ôàêòà
íàëè÷èÿ àíàëèçèðóåìîãî ýëåìåíòà íà èçîáðàæåíèè ïî äèñïåð-
ñèè è ìàòåìàòè÷åñêîìó îæèäàíèþ, â êà÷åñòâå âåðîÿòíîñòíîé
ìîäåëè îöåíêè èñïîëüçîâàëîñü äâóõïàðàìåòðè÷åñêîå ãàììà-ðàñ-
ïðåäåëåíèå, êîòîðîå îáëàäàåò ñâîéñòâîì óñòîé÷èâîñòè è ïîçâî-
ëÿåò ïóòåì âàðüèðîâàíèÿ åãî ïàðàìåòðîâ îïèñûâàòü øèðîêèé
äèàïàçîí ïîâåäåíèÿ ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû.
32
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
Ðèñ. 5. Ïðîãðàììíàÿ ðåàëèçàöèÿ ìîäåëè çðèòåëüíîãî âîñïðèÿòèÿ.
Ïîñëå óòî÷íåíèÿ ãðàíèö âûÿâëåííîé àíîìàëèè ñ ïðèâÿçàí-
íûì ãîìîãåííûì ôðàãìåíòîì — ëèñòîì «êðèòåðèàëüíîãî äåðå-
âà» è ñîîòâåòñòâóþùèìè ôðàãìåíòàìè àðõèâíûõ äåðåâüåâ äëÿ
àâòîìàòè÷åñêîãî âûÿâëåíèÿ èçìåíåíèé íåîäíîðîäíîñòåé ïðî-
èçâîäÿòñÿ ðàçëè÷íûå àëãåáðàè÷åñêèå è îâåðëåéíûå îïåðàöèè.
Ðåçóëüòàòîì ÿâëÿåòñÿ ïîëó÷åííîå ðàçíîñòíîå «êðèòåðèàëüíîå
äåðåâî», èíäåêñèðóþùåå âñå ñîâìåùåííûå ôðàãìåíòû íàëî-
æåííûõ èçîáðàæåíèé ñíèìêîâ è ñîäåðæàùåå àòðèáóòû âñåõ
àíàëèçèðóåìûõ ôðàãìåíòîâ [4].
Íà ðèñ. 6 îáúåêòû, îòðàæàòåëüíàÿ ñïîñîáíîñòü êîòîðûõ èç-
ìåíèëàñü íåçíà÷èòåëüíî çà âðåìÿ ìåæäó äâóìÿ ñúåìêàìè, îê-
ðàøåíû íà ðàçíîñòíîì ñíèìêå â ñâåòëî-ñåðûå òîíà, à òåìíûå
è ÿðêèå îáëàñòè ñíèìêà ñîîòâåòñòâóþò çíà÷èòåëüíûì èçìåíå-
íèÿì îòðàæàòåëüíîé ñïîñîáíîñòè.
Àëãîðèòì ïîëó÷åíèÿ ðàçíîñòíûõ «êðèòåðèàëüíûõ äåðåâüåâ»
ñëåäóþùèé. Îäíîâðåìåííî îáõîäÿòñÿ âñå äåðåâüÿ, ñëåäóÿ ñó-
ùåñòâóþùèì â íèõ âåòâÿì. Â òåõ óçëàõ, ãäå ó îäíîãî èç äåðå-
âüåâ îòñóòñòâóåò âåòâëåíèå, çíà÷åíèå àòðèáóòà ïåðåíîñèòñÿ íà
âñå ïîñëåäóþùèå ïîäóðîâíè. Ïðè îïðåäåëåíèè òîïîëîãèè
33
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
Ð
èñ
.
6.
Â
èç
óà
ëü
íî
å
ïð
åä
ñò
àâ
ëå
íè
å
àë
ãî
ðè
ò
ì
à
îâ
åð
ëå
éí
îé
î
ïå
ðà
öè
è
íà
«
êð
èò
åð
èà
ëü
íî
ì
ä
åð
åâ
å»
.
34
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
îáúåêòà, â îòëè÷èå êëàññè÷åñêîãî àëãîðèòìà, òðåáóþùåãî çíà-
÷èòåëüíûõ âðåìåííûõ çàòðàò, êîãäà äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïëîùàäè
ôðàãìåíòà ñ íåêîòîðûì çíà÷åíèåì â ðàñòðîâîì ñëîå, íåîáõî-
äèìî îáîéòè âñå äåðåâî è ïîäñ÷èòàòü êîëè÷åñòâî ëèñòîâ, êî-
äèðîâàííûõ ýòèì çíà÷åíèåì è âçâåøåííîå ïëîùàäüþ ÿ÷åéêè
íà äàííîì óðîâíå äåðåâà ïðåäëîæåíî ýòó îïåðàöèþ ïðîâîäèòü
âî âíóòðåííåì «êðèòåðèàëüíîì äåðåâå».
Ïðè àíàëèçå âåêòîðíûõ äàííûõ ïðîñòðàíñòâåííûå èíäåê-
ñû, ïðèñâîåííûå âûäåëåííûì ôðàãìåíòàì, èñïîëüçóþòñÿ äëÿ
áîëåå áûñòðîãî äîñòóïà ê ïðåäñòàâëÿþùèì èíòåðåñ îáúåêòàì
â îïðåäåëåííîì ôðàãìåíòå èçîáðàæåíèÿ. Èíäåêñèðîâàíèå ïðî-
ñòðàíñòâåííûõ îáúåêòîâ èñïîëüçóåòñÿ äëÿ óìåíüøåíèÿ âû÷èñ-
ëèòåëüíîé ñëîæíîñòè ïðîöåäóð ïîèñêà àíîìàëèé ñëîæíîé
ôîðìû. Äëÿ îöåíêè ïðîìåæóòî÷íûõ ðåçóëüòàòîâ ñåãìåíòàöèè
ñðåäè ìíîæåñòâà àëãîðèòìîâ áûë âûáðàí àëãîðèòì, îñíîâàí-
íûé íà èñïîëüçîâàíèè îöåíîê ñâÿçíîñòè, ïîñêîëüêó ïðè àíà-
ëèçå èçîáðàæåíèé äëÿ äàëüíåéøåãî ïîñòðîåíèÿ ïðîãíîçà ðàñ-
ñìàòðèâàþòñÿ íå òîëüêî äàííûå äèñòàíöèîííîãî çîíäèðîâàíèÿ
Çåìëè, íî è êîíòàêòíûõ ìåòîäîâ, êàðòîãðàôè÷åñêèå è èíôî-
ëîãè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè çîíû èññëåäîâàíèé.
Ïðîâåäåíèå îïåðàöèé ñ ðàçíîâðåìåííûìè «êðèòåðèàëüíû-
ìè äåðåâüÿìè» ïîçâîëÿþò ýêîíîìèòü âðåìÿ ïîñòðîåíèè âðå-
ìåííûõ ðÿäîâ è ñíèçèòü òðåáîâàíèÿ ê îïåðàòèâíîé ïàìÿòè çà
ñ÷åò ðàáîòû íå ñî âñåì èçîáðàæåíèåì, à òîëüêî ñ ãîìîãåííû-
ìè ëèñòàìè. Èåðàðõè÷åñêàÿ îðãàíèçàöèÿ äàííûõ ïîçâîëÿåò
èñïîëüçîâàòü è ïîëó÷àòü áîëåå áûñòðûå àëãîðèòìû äîñòóïà ê
ïðîñòðàíñòâåííûì äàííûì.
2. Ìåòîä êîìïëåêñèðîâàíèÿ ðàçíîâðåìåííûõ ðàçíîðîäíûõ äàííûõ
Äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷ 2-ãî íàïðàâëåíèÿ èñïîëüçîâàí ìåõàíèçì
àíàëèçà è îöåíêè ñîñòîÿíèÿ àíîìàëèé íà îñíîâå ëîãèêî-àë-
ãåáðàè÷åñêèõ ìîäåëåé êîìïëåêñèðîâàíèÿ äàííûõ äèñòàíöèîí-
íîãî çîíäèðîâàíèÿ è êîíòàêòíûõ ìåòîäîâ, èìåþùèõ êàê êà-
÷åñòâåííûå, òàê è êîëè÷åñòâåííûå õàðàêòåðèñòèêè, ìåòîäû
îïðåäåëåíèÿ âîçìóùàþùèõ ôàêòîðîâ äëÿ âîññòàíîâëåíèÿ ïðè-
÷èííî-ñëåäñòâåííûõ ñâÿçåé âîçíèêíîâåíèÿ àíîìàëèè è îïðå-
äåëåíèå âîçìîæíûõ òåíäåíöèé ðàçâèòèÿ àíîìàëèé.
35
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
Êîìïëåêñíàÿ îáðàáîòêà è ñîâìåñòíûé àíàëèç ðàçíîðîäíûõ
äàííûõ âîçìîæåí ñ èñïîëüçîâàíèåì ìåòîäà ôîðìàëèçàöèè àë-
ãåáðàè÷åñêèõ îïåðàöèé íà îñíîâå ëîãèêî-àëãåáðàè÷åñêèõ ìî-
äåëåé. Äàííûé ìåòîä ïîçâîëÿåò îáúåäèíÿòü êîëè÷åñòâåííûå è
êà÷åñòâåííûå õàðàêòåðèñòèêè, ñòðóêòóðèðîâàòü è ôîðìàëèçî-
âàòü åäèíûì ìàòåìàòè÷åñêèì ÿçûêîì âíóòðåííèå «êðèòåðè-
àëüíûå äåðåâüÿ», ïðîâîäèòü îïåðàöèè ñ ïðîñòðàíñòâåííûìè
èíäåêñàìè, çíà÷åíèÿìè ïðèîðèòåòîâ âåðøèí äåðåâüåâ è çíà-
÷åíèÿìè âðåìåííûõ ðÿäîâ.  êà÷åñòâå ïàðàìåòðîâ ëîãèêî-àë-
ãåáðàè÷åñêèõ ìîäåëåé äëÿ ôîðìàëèçàöèè àëãåáðàè÷åñêèõ îïå-
ðàöèé ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàíèå ïîñòðîåííûõ â âèäå
èåðàðõè÷åñêîé ñòðóêòóðû àòîìàðíûõ àëãåáð, âûïîëíÿþùèõ
îïåðàöèè òîëüêî ñ îäíèì òèïîì äàííûõ è êîìïîçèöèîííûõ
àëãåáð, âûïîëíÿþùèõ îïåðàöèè íà îñíîâå àòîìàðíûõ. Àëãî-
ðèòì âçàèìîñâÿçè «êîìïîçèöèîííûõ àëãåáð», àòîìàðíûõ è
âîçìîæíûõ îïåðàöèé ïðè ïîñòðîåíèè ëîãèêî-àëãåáðàè÷åñêèõ
ìîäåëåé ñëåäóþùèé:
1. Ôàççèôèêàöèÿ (ââåäåíèå íå÷åòêîñòè) [7] ðåçóëüòàòîâ ïðå-
îáðàçîâàíèÿ àëãåáðû nmK
ijB àëãåáðàìè nmK
ijA :
nmnmnm K
ij
K
ij
K
ij BAB ⇒⊕ .
2. Ïîñòðîåíèå ïðîäóêöèîííûõ ïðàâèë âçàèìîäåéñòâèÿ àëãåáð:
nmnmnm K
ij
K
ij
K
ij DBA ⇒⊕ .
3. Îïðåäåëåíèå ñîîòâåòñòâèÿ ïðåîáðàçîâàííûõ àëãåáð (àãðå-
ãèðîâàíèå):
nmnmnm K
ij
K
ij
K
ij DBD ⇒⊕ .
4. Àêêóìóëÿöèÿ ðåçóëüòàòîâ àãðåãèðîâàíèÿ:
nmnm K
АВ
K
ij CD ⇒∪ .
5. Äåôàççèôèêàöèÿ (ââåäåíèå ÷åòêîñòè) çíà÷åíèé àëãåáðû
nmK
ijC :
36
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
∑
∑
=
=
⋅
= l
ji
K
АВ
l
ji
K
АВ
K
ij
K
АВ
nm
nmnm
nm
C
CB
C
1,
1, .
Òàêîé ïîäõîä ê ôîðìàëèçàöèè àëãåáðàè÷åñêèõ îïåðàöèé
ïîçâîëÿåò ïðè òåìàòè÷åñêîì äåøèôðèðîâàíèè ó÷åñòü äîïîë-
íèòåëüíûå ïðèçíàêè, êîòîðûå ïðè ñòàíäàðòíûõ ìåòîäàõ îáû÷-
íî îòñåèâàþòñÿ, è ñôîðìèðîâàòü çíà÷åíèÿ ïðîñòðàíñòâà ïåðå-
ìåííûõ ñîñòîÿíèÿ â åäèíîé øêàëå.
Ïðè îïðåäåëåíèè âîçìóùàþùèõ ôàêòîðîâ äëÿ îöåíêè âîç-
ìîæíûõ ïðîöåññîâ ðàçâèòèÿ àíàëèçèðóåìîé àíîìàëèè, íåîá-
õîäèìûì ÿâëÿåòñÿ âîññòàíîâëåíèå ïðè÷èííî-ñëåäñòâåííûõ
ñâÿçåé åå âîçíèêíîâåíèÿ ïî ðåçóëüòàòó ôîðìèðîâàíèÿ ïðî-
ñòðàíñòâà îòêëèêîâ è ïðèçíàêîâ òåêóùåãî ñîñòîÿíèÿ îáúåêòà
è óñòàíîâëåíèÿ ìåæäó íèìè âçàèìîñâÿçè, îïðåäåëåíèå çîíû
èíôîðìàòèâíîñòè äëÿ äèíàìè÷åñêèõ ïåðåìåííûõ è îïðåäåëå-
íèÿ ñîîòâåòñòâèÿ êà÷åñòâåííûõ ïðèçíàêîâ, ïðèñóùèõ àíîìà-
ëèè, êîëè÷åñòâåííûì îöåíêàì. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñîîòâåòñòâèÿ
êà÷åñòâåííûõ ïðèçíàêîâ êîëè÷åñòâåííûì îöåíêàì è îòñåâà
èçáûòî÷íîñòè ôàêòîðîâ, îêàçûâàþùèõ âëèÿíèå íà ðàçâèòèå
àíîìàëèè, ïðè ôîðìèðîâàíèè èíôîðìàòèâíîãî ìíîæåñòâà
ïðèçíàêîâ ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàíèå àëãîðèòìà Ôëîéäà è
ïîñòðîåíèå ìàòðèöû ìàêñèìàëüíîãî âëèÿíèÿ [4, 8].
 óñëîâèÿõ îãðàíè÷åííîé àïðèîðíîé èíôîðìàöèè î ñâîé-
ñòâàõ ïðîöåññà ðàçâèòèÿ àíîìàëèè, äëÿ ïîëó÷åíèÿ êîëè÷åñòâåí-
íûõ îöåíîê, îïðåäåëÿþùèõ çíà÷åíèÿ îòêëèêîâ íà ðàçëè÷íûå
èçìåíåíèÿ âõîäíûõ âîçäåéñòâèé íà îñíîâå ëîãèêî-àëãåáðàè-
÷åñêèõ ìîäåëåé [1, 8] ìåæäó íèìè óñòàíàâëèâàåòñÿ âçàèìîñâÿçü
ïî ñëåäóþùåé ñõåìå:
Ïðè ýòîì íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü, ÷òî íàèáîëåå âåðîÿòíîå
ñîñòîÿíèå àíîìàëèè õàðàêòåðèçóåòñÿ äâóìÿ îñíîâíûìè ãðóï-
ïàìè, îïðåäåëÿþùèìè ïðîòèâîïîëîæíûå ëèíèè ðàçâèòèÿ,
ñîñòîÿíèå èíäèôôåðåíòíîñòè â ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ íåâîçìîæ-
íî. Ïðîñòðàíñòâî îòêëèêîâ ôîðìèðóåòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ
äåøèôðîâî÷íûìè ïðèçíàêàìè è äàííûìè êîíòàêòíûõ ìåòî-
äîâ íà îñíîâå ïîñòðîåíèÿ ïðîäóêöèîííûõ ìîäåëåé ñ îïðåäå-
ëåíèåì ñòåïåíåé èñòèííîñòè äëÿ âñåõ âîçìîæíûõ êîìáèíàöèé
37
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
Ðèñ. 7. Ñõåìà ôîðìèðîâàíèÿ îòêëèêîâ.
[7]. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ êîëè÷åñòâåííûõ îöåíîê, õàðàêòåðèçóþùèõ
îòêëîíåíèÿ îòêëèêîâ íà èçìåíåíèÿ âõîäíûõ âîçäåéñòâèé,
ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàíèå ìåòîäà íîðìèðîâàííîãî ðàçìàõà
Õåðñòà âíóòðè êàæäîé èç âåòâåé òåêóùåãî âíóòðåííåãî «êðè-
òåðèàëüíîãî äåðåâà» è àíàëîãè÷íûõ ôðàãìåíòîâ äåðåâüåâ èç
áàçû çíàíèé. Òàêîé ïîäõîä îáóñëîâëåí òåì, ÷òî äëÿ ìîäåëè-
ðîâàíèÿ êàæäîãî êîíêðåòíîãî îòêëèêà íà äåéñòâèå îòäåëüíûõ
âîçìóùàþùèõ ôàêòîðîâ è íà èõ êîìïëåêñíîå âîçäåéñòâèå
òðåáóåòñÿ îïðåäåëèòü çíà÷åíèÿ ãðóïïîâûõ è îáîáùåííûõ ïî-
êàçàòåëåé, õàðàêòåðèçóþùèõ ñîñòîÿíèå àíîìàëèè â öåëîì. Ñî-
ïîñòàâëåíèå ïîëó÷åííûõ ïîêàçàòåëåé Õåðñòà çíà÷åíèÿì îòêëè-
êîâ ïîçâîëÿåò óñòàíîâèòü çàâèñèìîñòü ìåæäó êîýôôèöèåíòàìè
ìàòðèöû ìàêñèìàëüíîãî âëèÿíèÿ è èçìåíåíèåì äåøèôðîâî÷-
íûõ ïðèçíàêîâ è ñôîðìèðîâàòü ìàòðèöó îòêëîíåíèé çíà÷åíèé
îòêëèêîâ íà èçìåíåíèÿ âõîäíûõ âîçäåéñòâèé ïðè îïðåäåëåíèè
38
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
ïîðîãîâûõ çíà÷åíèé äëÿ ïðîñòðàíñòâà óïðàâëÿþùèõ ïàðàìåòðîâ.
Îïðåäåëåííàÿ ïî èòîãîâîìó çíà÷åíèþ ïîêàçàòåëÿ Õåðñòà òåíäåí-
öèÿ èçìåíåíèÿ ïîñòðîåííîãî âðåìåííîãî ðÿäà ïðè íàëè÷èè
ñóùåñòâåííûõ âîçìóùåíèé è â îòñóòñòâèå íîâûõ ñíèìêîâ ïîêà-
çûâàåò ñòåïåíü îòêëîíåíèÿ âåðîÿòíîñòíûõ õàðàêòåðèñòèê âòîðî-
ãî ïîðÿäêà îò õàðàêòåðèñòèê êëàññè÷åñêîãî ðàñïðåäåëåíèÿ.
 îòëè÷èå îò ñòàòèñòè÷åñêèõ ìåòîäîâ ïðîãíîçèðîâàíèÿ, â êî-
òîðûõ âñå ôàêòîðû ïîëàãàþòñÿ ñëó÷àéíûìè èëè íåîïðåäåëåííû-
ìè, ó÷åò ñèíåðãåòè÷íîñòè ïðîöåññà äëÿ íåëèíåéíûõ íåóñòîé÷è-
âûõ ñèñòåì ïðåäïîëàãàåò îïðåäåëåíèå ãðàíèö óñòîé÷èâîñòè
ðåøåíèé. Ïðåæäå âñåãî, âûçûâàåò ñëîæíîñòü îïðåäåëåíèå äèíà-
ìè÷åñêèõ ïåðåìåííûõ âíóòðè èíòåðâàëüíûõ ó÷àñòêîâ âáëèçè
«æåñòêèõ» ãðàíèö, îïðåäåëÿþùèõ ïåðåõîä àíîìàëèè èç îäíîãî
ñîñòîÿíèÿ â äðóãîå è ñîîòâåòñòâåííî â áàññåéí äðóãîãî àòòðàê-
òîðà [9]. Òàêîé ïåðåõîä õàðàêòåðèçóåò âíåçàïíîå èçìåíåíèå òåí-
äåíöèè ïîâåäåíèÿ àíîìàëèè, âûçûâàåò èçìåíåíèå êîëè÷åñòâà
îòêëèêîâ è çíà÷åíèé âåêòîðà èíôîðìàòèâíûõ ïðèçíàêîâ, è, êàê
ïðàâèëî, ãîâîðèò î âûñîêîé âåðîÿòíîñòè ïåðåõîäà ê îäíîìó èç
7 òèïîâ ýëåìåíòàðíûõ êàòàñòðîô. Ïîñêîëüêó ïåðåìåííûå, îïè-
ñûâàþùèå ñîîòâåòñòâèå äåøèôðîâî÷íûõ ïðèçíàêîâ ìîäåëèðóå-
ìîìó ñîñòîÿíèþ àíîìàëèè, îïðåäåëÿþòñÿ â óñëîâèÿõ îãðàíè÷åí-
íîé àïðèîðíîé èíôîðìàöèè, ìåòîä íîðìèðîâàííîãî ðàçìàõà
Õåðñòà ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàòü äëÿ îïðåäåëåíèÿ ñêîðîñòè èç-
ìåíåíèÿ ãðàäèåíòà öâåòà â îêðåñòíîñòÿõ ãðàíè÷íûõ òî÷åê àíîìà-
ëèè ïî âñåé ñîâîêóïíîñòè ñíèìêîâ âíóòðè «êàìåðíûõ» ïîäñè-
ñòåì, õàðàêòåðèçóþùèõ íåçíà÷èòåëüíûå èçìåíåíèÿ â åå ïîâåäåíèè.
Äëÿ îòñåâà èçáûòî÷íîñòè ââåäåííûõ ôàêòîðîâ è ïåðåìåííûõ,
ââîäèìûõ íà ýòàïå àíàëèçà è ñèíòåçà ìîäåëåé äëÿ èõ àäàïòàöèè
ê èçìåíÿþùèìñÿ óñëîâèÿì â ïðåäåëàõ èññëåäóåìîãî ïðîöåññà,
íåîáõîäèìûì ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåíèå çîíû èíôîðìàòèâíîñòè äëÿ
äèíàìè÷åñêèõ ïåðåìåííûõ è âûáîð íàèáîëåå èíôîðìàòèâíîãî
äèàïàçîíà èçìåíåíèÿ äåøèôðîâî÷íûõ ïðèçíàêîâ (öâåòîâûõ êà-
íàëîâ, íàèáîëåå ÷óâñòâèòåëüíûõ ê óðîâíþ èçìåíåíèÿ íåîäíî-
ðîäíîñòåé àíîìàëèè è îêðóæàþùåé ñðåäû) [10]. Ïîñêîëüêó ýòè
õàðàêòåðèñòèêè ïðåæäå âñåãî, çàâèñÿò îò ðàäèîìåòðè÷åñêîé
÷óâñòâèòåëüíîñòè ñúåìî÷íîé àïïàðàòóðû è ñâîéñòâ àíîìàëèè,
äëÿ èõ ó÷åòà áûë îïðåäåëåí íîðìèðîâî÷íûé êîýôôèöèåíò:
Kíîðì=10·(Imax — Imin)/255, ãäå I — ìàêñèìàëüíîå è ìèíèìàëüíîå
39
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
çíà÷åíèÿ èíòåíñèâíîñòè íà èçîáðàæåíèè. Ðåçóëüòàòû ïðîâåäåí-
íûõ èññëåäîâàíèé ïîçâîëèëè óñòàíîâèòü çàâèñèìîñòü ìåæäó
ïîëó÷åííûìè çíà÷åíèÿìè ïîêàçàòåëÿ Õåðñòà äëÿ îöåíêè èíòåð-
âàëîâ ïðåäñêàçóåìîñòè ïîâåäåíèÿ âðåìåííîãî ðÿäà è îïðåäåëå-
íèåì êîëè÷åñòâà íåîáõîäèìûõ èçìåðåíèé äëÿ âûÿâëåíèÿ ãðàíè-
öû ïåðåõîäà âíóòðè ëèñòà «êðèòåðèàëüíîãî äåðåâà». Óñòàíîâëåíî,
÷òî íàèáîëåå îïòèìàëüíîå êîëè÷åñòâî èçìåðåíèé ðàâíî ïÿòèäå-
ñÿòè. Èíôîðìàòèâíîñòü ðåçóëüòàòîâ ïðèìåíåíèÿ äàííîãî ïîäõî-
äà îïðåäåëÿåòñÿ ïîðîãîì ïåðåïàäà èíòåíñèâíîñòè, ðàâíûì äåñÿ-
òè (ðèñ. 8). Ïðè ýòîì ïîëó÷åííûå õàðàêòåðèñòèêè íå çàâèñÿò îò
òèïà àíàëèçèðóåìîãî ïðîöåññà [10].
à
Ðèñ. 8. Èçìåíåíèå çíà÷åíèé ïîêàçàòåëåé Õåðñòà
ïðè ðàçëè÷íûõ âõîäíûõ ïàðàìåòðàõ.
á
40
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
Êðèâàÿ 1 íà ãðàôèêàõ ñîîòâåòñòâóåò ïåðåïàäó çíà÷åíèé ÿðêî-
ñòè 40, ñîñòîÿíèþ 2 — ïåðåïàä çíà÷åíèé ÿðêîñòè 10, à 3 —
ïåðåïàä çíà÷åíèé ÿðêîñòè 5. Ïðè ýòîì ðèñ. 8, à ñîîòâåòñòâóåò
ïîñëåäîâàòåëüíîå óâåëè÷åíèå ÿðêîñòè, à ðèñ. 8, á — ïåðèîäè÷åñ-
êîå èçìåíåíèå ÿðêîñòè îòíîñèòåëüíî ðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ
(îñüþ îðäèíàò ÿâëÿþòñÿ çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëÿ Õåðñòà, îñüþ àáñ-
öèññ — çíà÷åíèÿ èíòåíñèâíîñòè). Êàê âèäíî èç ðèñ. 8, ïåðèî-
äè÷åñêèå èçìåíåíèÿ çíà÷åíèé äåøèôðîâî÷íûõ ïðèçíàêîâ îòíî-
ñèòåëüíî ñòàöèîíàðíîãî ñîñòîÿíèÿ ÿâëÿþòñÿ àâòîêîëåáàòåëüíûìè,
íå âûçûâàþò ñóùåñòâåííûõ åãî èçìåíåíèé. Îáëàñòÿì óñòîé÷èâî-
ñòè ðåøåíèé íà òàêèõ ó÷àñòêàõ ñîîòâåòñòâóþò «ìÿãêèå» ãðàíèöû,
îïðåäåëåíèå êîòîðûõ íå ïðåäñòàâëÿåò îñîáûõ ñëîæíîñòåé. Àíà-
ëèòè÷åñêèì îïèñàíèåì äèíàìèêè ïîâåäåíèÿ ñèñòåìû âíóòðè
«êàìåðíûõ» ïîäñèñòåì, õàðàêòåðèçóþùèõ ðåãóëÿðíîå ïîâåäåíèå
àíîìàëèè ÿâëÿåòñÿ íåëèíåéíàÿ ìîäåëü íà îñíîâå îòäåëüíûõ ëî-
êàëüíûõ ëîãèñòè÷åñêèõ óðàâíåíèé ñ îïðåäåëåíèåì íåïîäâèæíûõ
òî÷åê ëîãèñòè÷åñêîãî îòîáðàæåíèÿ [9] ïî ðàâåíñòâó íóëþ äèíà-
ìè÷åñêèõ ïåðåìåííûõ âî âðåìåíè. Ïåðåõîä ê ëîãèñòè÷åñêèì îòî-
áðàæåíèÿì äëÿ îïèñàíèÿ äèíàìèêè ïîâåäåíèÿ àíîìàëèé âíóòðè
«êàìåðíûõ» ïîäñèñòåì îñóùåñòâëÿåòñÿ ìåòîäîì Ïîíòðÿãèíà,
ïîñêîëüêó àëãåáðàè÷åñêèå óðàâíåíèÿ, ïîñòàâëåííûå â ñîîòâåò-
ñòâèå äèôôåðåíöèàëüíîìó óðàâíåíèþ, ïîëó÷àþòñÿ ïðèìåíåíèåì
ðàçíîñòíîãî ìåòîäà, à èõ ðåøåíèå ñîîòâåòñòâóåò ïðèáëèæåííîìó
ðåøåíèþ äèôôåðåíöèàëüíîé çàäà÷è. Êàìåðíîñòü ñèñòåìû, îïè-
ñûâàþùåé ïðîöåññ ðàçâèòèÿ àíîìàëèè, îïðåäåëÿåòñÿ ïî ðàâåí-
ñòâó åäèíèöå ßêîáèàíà.  òàêîì ñëó÷àå ïðèñóòñòâóåò ÿâëåíèå
ýðãîäè÷íîñòè, ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü âû÷èñëåíèÿ ñòàòèñòè÷åñêèõ
ñðåäíèõ ïî àíñàìáëþ è óñðåäíåíèþ ïî âðåìåíè â ïðåäåëàõ êà-
ìåðíîé ïîäñèñòåìû, ñîîòâåòñòâóþùåé áàññåéíó îäíîãî è òîãî æå
àòòðàêòîðà. Òàêîé ïîäõîä äàåò îñíîâàíèå ñ÷èòàòü, ÷òî óñðåäíå-
íèå çíà÷åíèé ïîêàçàòåëåé Õåðñòà âñåõ ñìåæíûõ ÿ÷ååê, èìåþùèõ
çíà÷åíèå áîëüøå 0,5, ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íûì äëÿ ïîñòðîåíèÿ ïðåä-
âàðèòåëüíîãî ïðîãíîçà â îáùåé çîíå è íåîáõîäèìûì ïðè îïðå-
äåëåíèè òî÷åê ìàêñèìàëüíîé ýíòðîïèè, íàèáîëåå ïîäâåðæåííûõ
èçìåíåíèÿì, è â êîòîðûõ ïåðåõîä àíîìàëèè èç îäíîãî ñîñòîÿ-
íèÿ â äðóãîå íàèáîëåå âåðîÿòåí. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ òàêèõ òî÷åê
ïðîâîäèòñÿ ñîâìåñòíûé àíàëèç òîïîëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê,
ãðàäèåíòîâ ÿðêîñòè, ðåçóëüòàòîâ ïðîâåäåíèÿ ìåòîäà èñòîðè÷åñ-
41
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
êîé àíàëîãèè è ó÷åòà ïåðñèñòåíòíîñòè ïðîöåññà ðàñïðîñòðàíå-
íèÿ àíîìàëèè (ðèñ. 9).
Ðèñ. 9. Îïðåäåëåíèå òî÷åê ìàêñèìàëüíîé ýíòðîïèè.
Íà ðèñ. 9 ïîêàçàíû òî÷êè ìàêñèìàëüíîé ýíòðîïèè, õàðàê-
òåðèçóþùèå ïðîöåññ ðàçâèòèÿ àíîìàëèè êàê èíâîëþöèîííûé
è ýâîëþöèîííûé, ïðåäñòàâëåíû íàèáîëåå âåðîÿòíûå íàïðàâ-
ëåíèÿ èçìåíåíèÿ àíîìàëèè â öåëîì, àíàëèç êîòîðûõ ñîâìåñ-
òíî ñ äàííûìè êîíòàêòíûõ ìåòîäîâ ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü
ïðåäïîëàãàåìûå ãðàíèöû ïðîãíîçèðóåìîãî èçìåíåíèÿ àíîìà-
ëèè è îöåíèòü ñêîðîñòü ýòèõ èçìåíåíèé.
3. Îïðåäåëåíèå ïðîãíîçèðóåìûõ êîëè÷åñòâåííûõ õàðàêòåðèñòèê
èçìåíåíèé ãåîìåòðèè è ñòðóêòóðû àíîìàëèé ñ îöåíêîé âîçìîæíûõ
ïîñëåäñòâèé
Äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷ 3-ãî íàïðàâëåíèÿ, íåïîñðåäñòâåííî ñâÿ-
çàííûõ ñ ïîñòðîåíèåì ïðîãíîçà ïðåäëîæåíû ìåòîäû îïðåäå-
ëåíèÿ óïðàâëÿþùèõ ïàðàìåòðîâ, òî÷åê áèôóðêàöèè è ôîðìóë
äëÿ ðàñ÷åòà ïîïðàâîê ê êîîðäèíàòàì îáúåêòà. Ïîñêîëüêó
42
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
èñïîëüçóåìûå â íàñòîÿùèé ìîìåíò ìåòîäû ïðîãíîçèðîâàíèÿ
àäàïòèðîâàíû ïîä êîíêðåòíûå ïðèêëàäíûå îáëàñòè, è èõ èñ-
ïîëüçîâàíèå ïðåäïîëàãàåò ðÿä çíà÷èòåëüíûõ îãðàíè÷åíèé, áûë
ïðåäëîæåí îáîáùåííûé ìåòîä îïðåäåëåíèÿ ïîïðàâîê ê êîîð-
äèíàòàì îáúåêòà è ïîëó÷åíèÿ êîëè÷åñòâåííûõ õàðàêòåðèñòèê
èçìåíåíèÿ åãî ñòðóêòóðû. Äëÿ ýòîãî äëÿ êàæäîé èç êîíò-
ðîëüíûõ òî÷åê, ñîîòâåòñòâóþùèõ òî÷êàì ìàêñèìàëüíîé ýíòðî-
ïèè ñîñòàâëÿþòñÿ óðàâíåíèÿ ïîïðàâîê [11]
ik ÷=∀ 1 , ∃
υ ′′=−
δ
∂
∂+
υ′=−
δ
∂
∂+
υ=−
δ
∂
∂+
∑
∑
∑
=
=
=
,2)(
,2)(
,2)(
1
1
1
k
n
i
giiz
i
xk
k
n
i
giiy
i
xk
k
n
i
giix
i
xk
zzK
g
z
Hz
yyK
g
y
Hy
xxK
g
x
Hx
(6)
ãäå i — êîëè÷åñòâî êîíòðîëüíûõ òî÷åê; n — êîëè÷åñòâî
ðàññìàòðèâàåìûõ ôàêòîðîâ âëèÿíèÿ (ðàçìåðíîñòü âåêòîðà ïà-
ðàìåòðîâ); gi — ôóíêöèîíàëüíàÿ çàâèñèìîñòü, îïðåäåëÿþùàÿ
âëèÿíèå íà îáúåêò i-ãî ôàêòîðà; Kx, Ky, Kz — çíà÷åíèÿ âåñî-
âûõ êîýôôèöèåíòîâ äëÿ êàæäîãî êîíêðåòíîãî ôàêòîðà, õàðàê-
òåðèçóþùèå ñòåïåíü âëèÿíèÿ íà àíîìàëèþ è îïðåäåëÿåìûå èç
ãðàôà íåïîñðåäñòâåííîãî âëèÿíèÿ íà îáúåêò;
iii ggg zyx δδδ , , —
ïîïðàâêè ê êîîðäèíàòàì, êîòîðûå íåîáõîäèìî âû÷èñëèòü,
÷òîáû îïðåäåëèòü çîíó ñìåùåíèÿ îïîðíûõ òî÷åê â ðåçóëüòàòå
âëèÿíèÿ ðàññìîòðåííûõ ôàêòîðîâ; HÕ — çíà÷åíèå ïîêàçàòåëÿ
Õåðñòà, õàðàêòåðèçóþùåå âðåìÿ èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ îáúåê-
òà; (x), (y), (z) — çíà÷åíèÿ êîîðäèíàò îïîðíûõ òî÷åê òåêóùåãî
ñíèìêà (íà 1-ì ýòàïå ðàñ÷åòà) èëè âû÷èñëåííûå â ðåçóëüòàòå
ðåøåíèÿ óðàâíåíèé ñ ó÷åòîì ïîïðàâîê; x, y, z — çíà÷åíèÿ
êîîðäèíàò îïîðíûõ òî÷åê, îòíîñÿùèõñÿ ê ïåðâîìó ñíèìêó (íà
1-ì ýòàïå ðàñ÷åòà) èëè çíà÷åíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùèå ïðåäûäó-
ùèì ðàñ÷åòàì óðàâíåíèé ïîïðàâîê (àïðèîðíûå äàííûå).
Óðàâíåíèÿ ïîïðàâîê ñîñòàâëÿþòñÿ äëÿ êàæäîé èç îïîðíûõ
(ñîîòâåòñòâóþùèõ êîíòðîëüíûì) òî÷åê. Ïîñòðîåííûå óðàâíå-
43
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
íèÿ ðåøàþòñÿ ïðè óñëîâèè [ ] min222 =′′+′+ υυυ ppp ìåòîäîì
ïîñëåäîâàòåëüíûõ ïðèáëèæåíèé.
Ïîñòðîåíèå ïðåäñòàâëåííûõ óðàâíåíèé ïðåäïîëàãàåò îïèñà-
íèå çàêîíîìåðíîñòåé èçìåíåíèÿ ïàðàìåòðîâ àíîìàëèè, âûçûâà-
þùèõ åå äåôîðìàöèþ âî âðåìåíè, êîíå÷íîé àíàëèòè÷åñêîé çà-
âèñèìîñòüþ ñ ó÷åòîì ñòåïåíè âëèÿíèÿ êàæäîãî èç âîçìóùàþùèõ
ôàêòîðîâ íà èçìåíåíèå êîîðäèíàò åå êîíòðîëüíûõ òî÷åê è
èíòåãðàëüíîãî ïîêàçàòåëÿ ñòåïåíè èõ êîìáèíàòîðíîãî âëèÿíèÿ.
Íàëè÷èå ñòðóêòóðû â âèäå ïðîñòðàíñòâà óïðàâëåíèÿ, ïðî-
ñòðàíñòâà ïåðåìåííûõ ñîñòîÿíèÿ è ïîâåðõíîñòè îòêëèêîâ äàåò
îñíîâàíèå äëÿ îòíåñåíèÿ àíàëèçèðóåìîãî ïðîöåññà ê ýëåìåí-
òàðíîé êàòàñòðîôå. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ïåðåõîäà àíàëèçèðóåìîãî
ïðîöåññà ðàçâèòèÿ àíîìàëèè ê êàòàñòðîôå íåîáõîäèìî îïðå-
äåëèòü ïàðàìåòðû óïðàâëåíèÿ è òî÷êè áèôóðêàöèè. Äëÿ ïîëó-
÷åíèÿ îöåíîê, îïðåäåëÿþùèõ ïåðåõîä àíîìàëèè â îäèí èç
ñåìè òèïîâ ýëåìåíòàðíûõ êàòàñòðîô, ïðîöåññ ôîðìèðîâàíèÿ
ïàðàìåòðîâ óïðàâëåíèÿ ðàññìàòðèâàëñÿ ñ òî÷êè çðåíèÿ óíè-
âåðñàëüíîñòè è ìàñøòàáíîãî ïîäîáèÿ.  êà÷åñòâå ïàðàìåòðîâ
óïðàâëåíèÿ ðàññìàòðèâàëèñü ôàêòîðû, îïðåäåëÿþùèå èçìåíå-
íèå çíà÷åíèé îòêëèêîâ â óñëîâèÿõ íåîïðåäåëåííîñòè, òàêèå
êàê, «äæîêåð» — ôàêòîð èëè ñîâîêóïíîñòü ôàêòîðîâ, âíåçàï-
íî ïåðåâîäÿùèå ñèñòåìó â äðóãóþ òî÷êó ôàçîâîãî ïðîñòðàí-
ñòâà, «ðóñëà» — îáëàñòè ôàçîâîãî ïðîñòðàíñòâà, ãäå ñèñòåìà
âåäåò ñåáÿ ñîãëàñíî ïðîãíîçó áåç îòêëîíåíèé ñ çàäàííîé òî÷-
íîñòüþ è îïðåäåëÿåòñÿ ëèøü íåñêîëüêèìè ïåðåìåííûìè [12]
è óñðåäíåííûå çíà÷åíèÿ ïîêàçàòåëÿ Õåðñòà. Îòñóòñòâèå ÷åòêèõ
îïðåäåëåíèé äëÿ óêàçàííûõ ñèòóàöèé ïðèâåëî ê íåîáõîäèìî-
ñòè ïîñòðîåíèÿ ìàòåìàòè÷åñêèõ ìîäåëåé ïðèíÿòèÿ ðåøåíèé â
óñëîâèÿõ íåîïðåäåëåííîñòè. Óñòàíîâëåíî, ÷òî ðóñëà ðàñïîëàãà-
þòñÿ âáëèçè òî÷åê ñ íà÷àëüíûìè óñëîâèÿìè, à «äæîêåðû» —
íà êðàþ çîíû áàññåéíà àòòðàêòîðà. Ãðàôè÷åñêèå çàâèñèìîñòè,
îïðåäåëÿþùèå ïîâåäåíèå îòêëèêà â óñëîâèÿõ íåîïðåäåëåííî-
ñòè, õàðàêòåðèçóåìîé íàëè÷èåì óêàçàííûõ ïàðàìåòðîâ óïðàâ-
ëåíèÿ [13] ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 10.
Äëÿ îöåíêè áëèçîñòè áàññåéíîâ çîí äåéñòâèÿ ïðîñòûõ àò-
òðàêòîðîâ öåëåñîîáðàçíûì ÿâëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèå èíâàðèàí-
òîâ òåíçîðà íàïðÿæåíèé, à èìåííî, èíâàðèàíòîâ ïî Ìîðó —
ñæàòèÿ è ñäâèãà, îïðåäåëÿåìûõ ÷åðåç øàðîâóþ è äåâèàòîðíóþ
44
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
à) á)
Ðèñ. 10. Èòîãîâûé ãðàôèê îïðåäåëåíèÿ ôóíêöèè
ïðèíàäëåæíîñòè µ(Y) ê áàññåéíàì ðàçëè÷íûõ àòòðàêòîðîâ
îò çíà÷åíèé âåñîâûõ êîýôôèöèåíòîâ:
à) — äëÿ óñðåäíåííûõ çíà÷åíèé ïîêàçàòåëÿ Õåðñòà;
á) — äëÿ ñèòóàöèé «äæîêåð» è «ðóñëî».
÷àñòè òåíçîðà [14, 15]. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, àíàëèçèðóåìàÿ àíî-
ìàëèÿ ñ ìàòåìàòè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê
ïîâåðõíîñòü, à ìàëàÿ îêðåñòíîñòü ëþáîé òî÷êè äåôîðìèðóåòñÿ
ïî îäíîìó è òîìó æå çàêîíó. Îïðåäåëåíèå ïðåäåëüíîãî ðàñ-
ñòîÿíèÿ ìåæäó áàññåéíàìè àòòðàêòîðîâ âîçìîæíî ñ ïîìîùüþ
ôóíêöèè-íîðìû. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ çíà÷åíèÿ ôóíêöèè-íîðìû è,
ñîîòâåòñòâåííî, äëÿ îïðåäåëåíèÿ ìîìåíòà ïåðåõîäà àíîìàëèè
â îäèí èç òèïîâ ýëåìåíòàðíûõ êàòàñòðîô îïðåäåëÿþòñÿ âåëè-
÷èíû, õàðàêòåðèçóþùèå ñòåïåíü äåôîðìàöèè è îáëàñòü èõ
ðàñïðîñòðàíåíèÿ â îêðåñòíîñòè ýòèõ òî÷åê — èçìåíåíèå äëèíû
è óãëîâ íàïðàâëåíèé ïîñëå äåôîðìàöèè. Íàëè÷èå èíâàðèàíòà
òåíçîðà è èíâàðèàíòíîñòü ñðåäíåêâàäðàòè÷íîé äåôîðìàöèè
ñâèäåòåëüñòâóþò î ñòàáèëüíîñòè àíîìàëèè â áàññåéíå ïåðâîãî
àòòðàêòîðà, à òî÷êè, â êîòîðûõ äåôîðìàöèè ïåðåñòàþò áûòü
ñèñòåìíûìè ñäâèãàìè, ÿâëÿþòñÿ òî÷êàìè áèôóðêàöèè è ïî-
çâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä î âîçìîæíîì ïåðåõîäå â áàññåéí âòîðî-
ãî àòòðàêòîðà.
45
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
4. Ïðàêòè÷åñêàÿ ðåàëèçàöèÿ ðàññìîòðåííûõ ìåòîäîâ äëÿ ïðî-
ãíîçèðîâàíèÿ ïðîöåññîâ ðàçâèòèÿ ðàçíîðîäíûõ àíîìàëèé
Äëÿ îöåíêè àäåêâàòíîñòè ïðåäëîæåííûõ ìåòîäîâ áûë ïðîâå-
äåí àíàëèç äàííûõ ìîíèòîðèíãà ó÷àñòêîâ ìåñòíîñòè, ñîäåðæà-
ùèõ àíîìàëèè, èìåþùèå ðàçëè÷íóþ ñòðóêòóðó (çîíû çàãðÿçíå-
íèÿ âûáðîñîì àâòîìîáèëüíîãî òðàíñïîðòà íà ïðèìåðå
Ãóñÿòèíñêîãî ðàéîíà Òåðíîïîëüñêîé îáëàñòè [16, 17], çîíà
ðàñïðîñòðàíåíèÿ ôèòîïëàíêòîíà íà âîäîõðàíèëèùå âáëèçè
Õìåëüíèöêîé ÀÝÑ [18], îöåíêè ýêîëîãè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ áàñ-
ñåéíà Àðàëüñêîãî ìîðÿ) ñ îöåíêîé èõ âîçìîæíîé äèíàìèêè
[19]. Ïîñòðîåííûé ïðîãíîç ïîêàçàë öåëåñîîáðàçíîñòü èñïîëü-
çîâàíèÿ ïðåäëîæåííûõ ìåòîäîâ äëÿ ïîâûøåíèÿ òî÷íîñòè îïðå-
äåëåíèÿ ïðåäïîëàãàåìûõ ãðàíèö ðàñïðîñòðàíåíèÿ àíîìàëüíûõ
ÿâëåíèé â ïðèðîäíûõ ýêîñèñòåìàõ. Âðåìåííûå ðÿäû ñòðîèëèñü
íà îñíîâàíèè äàííûõ, ïîëó÷åííûõ ðàçëè÷íîé ñúåìî÷íîé àïïà-
ðàòóðîé. Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî âñå ñíèìêè ïîäâåðãàëèñü ñòàí-
äàðòíûì âèäàì îáðàáîòêè, ïðîèçâîäèëàñü ãåîãðàôè÷åñêàÿ ïðè-
âÿçêà, âèçóàëèçàöèÿ è òðàíñôîðìàöèÿ èçîáðàæåíèé ïî
îðáèòàëüíûì ýëåìåíòàì ñïóòíèêà. Âñå àíàëèçèðóåìûå äàííûå
áûëè ñîâìåùåíû ñ òî÷íîñòüþ äî ïèêñåëÿ.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ äèíàìèêè èçìåíåíèé çîíû çàãðÿçíåíèé âûá-
ðîñàìè àâòîìîáèëüíîãî òðàíñïîðòà àíàëèç äåøèôðîâî÷íûõ ïðè-
çíàêîâ ïðîâîäèëñÿ íà îñíîâàíèè ÿðêîñòíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ãðà-
äàöèé öâåòà ïåðïåíäèêóëÿðíî íàïðàâëåíèþ äîðîãè (ðèñ. 11,
12). Ïîêàçàíî, ÷òî ðàñïðåäåëåíèå óðîâíÿ çàãðÿçíåíèÿ íå ñîîò-
âåòñòâóåò íîðìàëüíîìó çàêîíó, ÷òî ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä î
öåëåñîîáðàçíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ ïðåäëîæåííîãî ìåòîäà äëÿ
ðåøåíèÿ ýòîé çàäà÷è. Äëÿ ïðîâåðêè ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòà ïðîâî-
äèëñÿ ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ðåçóëüòàòîâ ïðîãðàììíîé ðåàëèçà-
öèè ïðåäëîæåííûõ ìåòîäîâ (ðèñ. 12) è äåøèôðîâî÷íûõ ïðè-
çíàêîâ ïî ñíèìêó, ñîîòâåòñòâóþùåìó ðåàëüíîìó ñîñòîÿíèþ íà
ìîìåíò ïðîãíîçà (ðèñ. 11).
Ïðè ïîñòðîåíèè ïðîãíîçà ïðåäïîëàãàåìîãî èçìåíåíèÿ ôè-
òîïëàíêòîíà ïðåæäå âñåãî ó÷èòûâàëèñü îñíîâíûå ôàêòîðû, âëè-
ÿþùèå íà åãî ðàçâèòèå: ýíåðãåòè÷åñêèå (ñîëíå÷íàÿ àêòèâíîñòü)
è ñóáñòðàòíûå (áèîãåííûå ýëåìåíòû). Îñíîâíûå ñóáñòðàòíûå
ôàêòîðû, îãðàíè÷èâàþùèå ðàçâèòèå ôèòîïëàíêòîíà â ïðèðîäå:
46
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
Ðèñ. 11. Èçîáðàæåíèå
àíàëèçèðóåìîãî ó÷àñòêà
äîðîãè.
Ðèñ. 12. Ëîêàëèçàöèÿ çàãðÿçíåíèé:
— — - ïðîãíîç ïî ñòàíäàðòíûì ìåòîäàì;
- ïðîãíîç ïî ðàçðàáîòàííûì ìåòîäàì
1 — ãèñòîãðàììà ðàñïðåäåëåíèÿ ÿðêîñòè;
2 — ðàññ÷èòàííûé óðîâåíü çàãðÿçíåíèÿ.
47
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
ôîñôîð (P) è àçîò (N). Ïðè àíàëèçå èçîáðàæåíèé ó÷èòûâà-
ëîñü âðåìÿ ïîëó÷åíèÿ èçîáðàæåíèé è, êàê ñëåäñòâèå, âëèÿíèå
ñåçîííûõ èçìåíåíèé. Âðåìåííûå ðÿäû ñòðîèëèñü íà îñíîâà-
íèè ñíèìêîâ, ïîëó÷åííûõ ñ áîðòà êîñìè÷åñêîãî àïïàðàòà
«IKONOS» çà ïåðèîä âðåìåíè 2002, 2004, 2005, 2007 ãã. (ðèñ. 13).
Прогноз распространения фитопланктона
2002
2004
2005 2007
Комбинация изменений временного ряда Сравнительный анализ методов прогнозирования
Ïðè îáðàáîòêå ó÷èòûâàëèñü èçìåíåíèÿ äåøèôðîâî÷íûõ ïðè-
çíàêîâ, ñâÿçàííûå ñ ñåçîííûìè õàðàêòåðèñòèêàìè, âëèÿþùè-
ìè íà óðîâåíü è êîíöåíòðàöèþ ôèòîïëàíêòîíà.
Ïðîãíîç ïî ðàçðàáîòàííûì ìåòîäàì íà ðèñ. 13 èçîáðàæåí
ñïëîøíîé ëèíèåé, à ïî ñòàíäàðòíûì ìåòîäàì — ïóíêòèðíîé.
Êîíöåíòðàöèÿ ôèòîïëàíêòîíà îïðåäåëÿëàñü ïî ñòàòèñòè÷åñ-
êèì õàðàêòåðèñòèêàì (ìàò. îæèäàíèþ, äèñïåðñèè, ìîäàëüíîñòè)
ñ ó÷åòîì ðàñïðåäåëåíèÿ íåçàðàæåííûõ ôèòîïëàíêòîíîì ïîâåðõ-
íîñòåé. Îïðåäåëåííûå äîïîëíèòåëüíî ïëîùàäè ïîðàæåíèÿ
Ðèñ. 13. Ïðîãðàììíàÿ ðåàëèçàöèÿ ïîñòðîåíèÿ ïðîãíîçà èçìåíåíèé
êîíöåíòðàöèè ôèòîïëàíêòîíà.
48
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
ôèòîïëàíêòîíîì çà àíàëèçèðóåìûé âðåìåííîé ðÿä, íàðÿäó ñ
òîïîëîãè÷åñêèìè è ñïåêòðàëüíûìè õàðàêòåðèñòèêàìè, ÿâëÿ-
þòñÿ àïðèîðíûìè äàííûìè äëÿ ïîñòðîåíèÿ ïðîãíîçà åãî
äàëüíåéøåé äèíàìèêè. Ïðîãíîç èçìåíåíèÿ óðîâíÿ êîíöåíò-
ðàöèè è ïëîùàäè ðàñïðîñòðàíåíèÿ ôèòîïëàíêòîíà íà âîäî-
õðàíèëèùå â ðàéîíå Õìåëüíèöêîé ÀÝÑ ñòðîèëñÿ íà îñíîâà-
íèè äåøèôðîâî÷íûõ ïðèçíàêîâ ïðåäñòàâëåííûõ èçîáðàæåíèé,
ðåçóëüòàòîâ èõ îáðàáîòêè è ñòàòèñòè÷åñêèõ äàííûõ, ïîëó÷åí-
íûõ êîíòàêòíûìè ìåòîäàìè çîíäèðîâàíèÿ. Ïîëó÷åííûå â
ðàáîòå ãèñòîãðàììû ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê çà ïåðèîä ñ
2002 ïî 2007 ãã. (ðèñ. 14) ïîçâîëÿþò ñäåëàòü âûâîä î òîì, ÷òî
ñ öåëüþ ìèíèìèçàöèè îøèáêè îïðåäåëåíèÿ ïëîùàäè ðàñïðî-
ñòðàíåíèÿ ôèòîïëàíêòîíà öåëåñîîáðàçíî âñå èçìåðåíèÿ ïðî-
âîäèòü â çåëåíîì ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå.  êà÷åñòâå îñè
àáñöèññ ðàññìîòðåíî ðàñïðåäåëåíèå èíòåíñèâíîñòè â èíòåðâà-
ëå îò 0 äî 255. Äàííûå ïî îñè îðäèíàò õàðàêòåðèçóþò êîëè-
÷åñòâî ïèêñåëåé äàííîé èíòåíñèâíîñòè.
 êà÷åñòâå èñõîäíûõ äàííûõ ïðè ïîñòðîåíèè ïðîãíîçà äè-
íàìèêè èçìåíåíèé Àðàëüñêîãî ìîðÿ èñïîëüçîâàëèñü àðõèâíûå
ñíèìêè ñî ñïóòíèêà IRS-1D êàìåðû LISS ðàçðåøåíèåì 23 ì
çà îäèí ìåñÿö (ðèñ. 15) [19]
Ñòåïåíü èçìåíåíèÿ ãðàíèö ìîðÿ è áåðåãîâîé ëèíèè îöåíè-
âàëàñü ïî ðàçíîñòè öâåòîâîé ÿðêîñòè. Äîïîëíèòåëüíî îïðåäå-
ëåíû «êðèòåðèàëüíûå äåðåâüÿ», ñîîòâåòñòâóþùèå ðàçíîâðåìåí-
íûì äàííûì, ñîäåðæàùèå ëîêàëèçîâàííóþ ïëîùàäü Àðàëüñêîãî
ìîðÿ è ñìåæíûõ ñ íèì ó÷àñòêîâ. Ðåçóëüòàòîì ïðîâåäåíèÿ
îâåðëåéíûõ îïåðàöèé ñ ïîëó÷åííûìè ãîìîãåííûìè ôðàãìåí-
òàìè ÿâëÿåòñÿ ðàçíîñòíûå «êðèòåðèàëüíûå äåðåâüÿ», õàðàêòå-
ðèçóþùèå èçìåíåíèÿ ïëîùàäè çà àíàëèçèðóåìûé ïðîìåæóòîê
âðåìåíè ñ 2005 ïî 2009 ãã. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü â òå÷åíèå
îäíîãî ìåñÿöà. Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ìåòîäîâ ïðîãíîçèðîâà-
íèÿ ïðîâîäèëñÿ áåç èñïîëüçîâàíèÿ äàííûõ çà 2009 ãîä, ïî-
ñêîëüêó, êàê âèäíî èç ðèñ.15, ïîñëå ñòðîèòåëüñòâà ïëîòèíû â
2008 ãîäó ïðîöåññ ïåðåñûõàíèÿ ìîðÿ çàòîðìîçèëñÿ, âîäíûé
îáúåì íà÷àë âîññòàíàâëèâàòüñÿ, ÷òî ïîâëåêëî çà ñîáîé ÷àñòè÷-
íîå âîññòàíîâëåíèå ïëîùàäè ìîðÿ. Èçìåíåíèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ
ñîëåâûõ îòëîæåíèé ïðåäñòàâëåíî íà ðèñ. 15, ïðè ýòîì ðàñïðå-
äåëåíèå ñîëè ïîêàçàíî áîëåå òåìíûì öâåòîì. Êëàññèôèêàöèÿ
49
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
Ð
èñ
.
14
.
Ã
èñ
ò
îã
ðà
ì
ì
à
ðà
ñï
ðå
äå
ëå
íè
ÿ
ïð
èç
íà
êî
â
ô
èò
îï
ëà
íê
ò
îí
à
â
ðà
çë
è÷
íû
õ
öâ
åò
îâ
û
õ
êà
íà
ëà
õ.
50
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
Ð
èñ
.
15
.
Ï
ðî
ãí
îç
ý
êî
ëî
ãè
֌
ñê
îã
î
ñî
ñò
îÿ
íè
ÿ
áà
ññ
åé
íà
À
ðà
ëü
ñê
îã
î
ì
îð
ÿ.
51
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
èçìåíåíèé, ïðîèñõîäÿùèõ â ðàéîíå Àðàëü-
ñêîãî ìîðÿ, îñóùåñòâëÿëàñü íà îñíîâàíèè
àíàëèçà çíà÷åíèé ïîêàçàòåëåé Õåðñòà,
îöåíêè ñòåïåíè ïðåâûøåíèÿ çàäàííîãî
ïîðîãà èçìåíåíèé êîîðäèíàò îáúåêòà ñ
ó÷åòîì ðàññ÷èòàííûõ ïîïðàâîê è àêñèîìû
î òîì, ÷òî êîíòðîëüíûå òî÷êè, â êîòîðûõ
äåôîðìàöèè ïåðåñòàþò áûòü ñèñòåìíûìè
ñäâèãàìè, ÿâëÿþòñÿ òî÷êàìè áèôóðêàöèè
è õàðàêòåðèçóþò ïåðåõîä àíîìàëèè â îäèí
èç òèïîâ ýëåìåíòàðíûõ êàòàñòðîô. Çíà÷å-
íèÿ ïîêàçàòåëÿ Õåðñòà ðàññ÷èòûâàëèñü ïî
âðåìåííûì ðÿäàì, ïîñòðîåííûì ïî àðõè-
âíûì «êðèòåðèàëüíûì äåðåâüÿì» íà îñ-
íîâå èçìåíåíèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ ñîëåâûõ
îòëîæåíèé â ñìåæíûõ ÿ÷åéêàõ. Ñðàâíè-
òåëüíûé àíàëèç ïîñòðîåííîãî ïðîãíîçà ïî
ïðåäëîæåííûì ìåòîäàì, ñòàíäàðòíûì è
ðåàëüíûìè äàííûìè (ðèñ. 16) íà 2009 ãîä
ïîêàçàë öåëåñîîáðàçíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ
ðàçðàáîòàííûõ ìåòîäîâ (ðèñ. 17).
Ðèñ. 16. Èçìåíåíèå
ãåîìåòðèè ìîðñêîé
ïîâåðõíîñòè çà
ïåðèîä 2005—2009 ãã.
Ðèñ. 17. Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ìåòîäîâ ïðîãíîçèðîâàíèÿ.
52
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
Çàêëþ÷åíèå
Ïîâûøåíèå îïåðàòèâíîñòè ïîñòðîåíèÿ ïðîãíîçà ïî ïðåäëîæåí-
íûì ìåòîäàì äîñòèãàåòñÿ ýêîíîìèåé èíôîðìàöèîííûõ ðåñóðñîâ çà
ñ÷åò óìåíüøåíèÿ îáúåìà îáðàáàòûâàåìûõ äàííûõ (çàòðàòû îïåðà-
òèâíîé ïàìÿòè óìåíüøàþòñÿ â 8 ðàç) è ñíèæåíèÿ òðåáîâàíèé ê
âðåìåííûì çàòðàòàì íà àíàëèç è äîñòóï ê ïðîñòðàíñòâåííûì äàí-
íûì (ýêîíîìèÿ âðåìåííûõ ðåñóðñîâ äîñòèãàåò 53%). À òàêæå çà
ñ÷åò ïîâûøåíèÿ òî÷íîñòè è áûñòðîäåéñòâèÿ àëãîðèòìîâ îïðåäåëå-
íèÿ òîïîëîãè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê àíîìàëèé íà îñíîâå îâåðëåé-
íûõ îïåðàöèé ñ ðàçíîâðåìåííûìè «êðèòåðèàëüíûìè äåðåâüÿìè»
îò 60 äî 90 ïðîöåíòîâ (â çàâèñèìîñòè îò ðàçìåðà àíîìàëèè). Ñðàâ-
íèòåëüíûé àíàëèç âðåìåííûõ çàòðàò êëàññè÷åñêèõ è ïðåäëîæåííûõ
ìåòîäîâ îáðàáîòêè ïðèìåíèòåëüíî ê ôðàãìåíòó èçîáðàæåíèÿ 20×20
ïèêñåëåé ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 18. Äîïîëíèòåëüíî âðåìåííûå çàò-
ðàòû ñîêðàùàþòñÿ ïðè ïðîâåäåíèè îïåðàöèé êîìïëåêñèðîâàíèÿ
èíôîðìàöèè è çà ñ÷åò óñòðàíåíèÿ èçáûòî÷íîñòè ôàêòîðîâ âëèÿíèÿ
ïðè ôîðìèðîâàíèè âåêòîðà ïàðàìåòðîâ ñîñòîÿíèÿ îáúåêòà.
Ðèñ. 18. Ñðàâíèòåëüíàÿ ãèñòîãðàììà îáúåìà çàíèìàåìîé ïàìÿòè.
Íà ðèñóíêå ýòàïó 1 ñîîòâåòñòâóåò ïåðâîíà÷àëüíîå âûäåëå-
íèå îäíîðîäíûõ ñåãìåíòîâ, êîãäà îáðàáîòêà ïðîâîäèòñÿ ïî
âñåìó ïîëþ ñíèìêà, à ýòàïó 2 — ðàáîòà ñ âûäåëåííûìè íà
ïåðâîì ýòàïå ñåãìåíòàìè.
* * *
1. Áóòåíêî Î.Ñ. Ñöåíàðèé àëüòåðíàòèâ ðàçâèòèÿ èçìåíåíèÿ
ñîñòîÿíèÿ àíîìàëüíûõ ýêîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ ïðè êîìïëåêñ-
53
ÏðåðîìàíòèçìÐîçä³ë 1. Åêîëîã³÷íà áåçïåêà
íîì âîçäåéñòâèè âîçìóùåíèé / Î.Ñ. Áóòåíêî // Îòêðûòûå èí-
ôîðìàöèîííûå è êîìïüþòåðíûå èíòåãðèðîâàííûå òåõíîëîãèè:
ñá. íàó÷í. òðóäîâ Íàö. àýðîêîñì. óí-òà «ÕÀÈ». — Âûï. 46. — Õ.:
2010. — Ñ. 225—237.
2. Ïîïîâ Ì.À. Ôîòîãðàììåòðè÷åñêàÿ îáðàáîòêà è äåøèôðèðî-
âàíèå àýðîñíèìêîâ: ó÷åá. ïîñîáèå, ÷. 1. / Ì.À. Ïîïîâ,
Â.Ë. Ìîèñååâ. — Ê.: ÊÂÂÀÈÓ, 1991. — 224 ñ.
3. Çàêàòîâ Ï.Ñ. Êóðñ âûñøåé ãåîäåçèè: ó÷åá. ïîñîáèå /
Ï.Ñ. Çàêàòîâ — Ì: Íåäðà, 1976. — 511 ñ.
4. Ñó÷àñí³ ³íôîðìàö³éí³ òåõíîëî㳿 åêîëîã³÷íîãî ìîí³òîðèí-
ãó ×îðíîãî ìîðÿ / [Î.Ì. Òðîô³ì÷óê, Â.Â. Ðàä÷óê, Ã.ß. Êðà-
ñîâñüêèé, Î.Ñ. Áóòåíêî, Ñ.Ì. Àíäðººâ, Ñ.². Áåðåç³íà òà ³í.] —
Ê.: ²íôîðìàö³éí³ ñèñòåìè, 2010. — 252 ñ.
5. Ãóðåâè÷ Þ.È. Ïîñòðîåíèå àëãåáð èçîáðàæåíèé íà îñíîâå
äåñêðèïòèâíîãî ïîäõîäà / Þ.È. Ãóðåâè÷, Þ.Ã. Ñìåòàíèí //
Ìàòåìàòè÷åñêèå ìåòîäû ðàñïîçíàâàíèÿ îáðàçîâ: äîêëàäû 9-é
Âñåðîññèéñêîé êîíôåðåíöèè. — Ìîñêâà, 1999. — Ñ. 33—36.
6. Áóòåíêî Î.Ñ. Àëãåáðàè÷åñêèé ïîäõîä ê îïåðàöèÿì ñ èçîá-
ðàæåíèÿìè ïðè ðàçðàáîòêå åäèíîé êîíöåïöèè äëÿ ñîçäàíèÿ óíè-
âåðñàëüíîé ìíîãîïàðàìåòðè÷åñêîé ãåîèíôîðìàöèîííîé ñèñòå-
ìû. / Î.Ñ. Áóòåíêî // Ñèñòåìè óïðàâë³ííÿ, íàâ³ãàö³¿ òà çâ’ÿçêó:
çá. íàóê. ïðàöü Öåíòðàëüíîãî íàóêîâî-äîñë³äíîãî ³íñòèòóòó íà-
â³ãàö³¿ ³ óïðàâë³ííÿ. — Âèï. 3(11). — Ê.: 2009. — Ñ. 36—40.
7. Ëåîíåíêîâ À.Â. Íå÷åòêîå ìîäåëèðîâàíèå â ñðåäå MATLAB
è fuzzy TECH / À.Â. Ëåîíåíêîâ. — ÑÏá.: ÁÕÂ-Ïåòåðáóðã, 2005.
— 736 ñ.
8. Áóòåíêî Î.Ñ. Ìåòîä ôîðìèðîâàíèÿ âîçìîæíûõ îòêëèêîâ
ïðè îïðåäåëåíèè òåíäåíöèè ðàçâèòèÿ àíîìàëèé òåõíîãåííîãî
ïðîèñõîæäåíèÿ / Î.Ñ. Áóòåíêî, Â.À. Æèëèí // Çá³ðíèê íàóêî-
âèõ ïðàöü ÕÓÏÑ. — Âèï. 2(24). — Õ.: 2010. — Ñ. 150—152.
9. Áðàò÷åíêî Í.Þ. Ðàçðàáîòêà ñõåìû èññëåäîâàíèÿ íåëèíåé-
íûõ äèíàìè÷åñêèõ ñèñòåì / Í.Þ. Áðàò÷åíêî, Cåâåðî-Êàâêàç-
ñêèé ãîñóäàðñòâåííûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò, [Ýëåêòðîííûé
ðåñóðñ] — ðåæèì äîñòóïà: http://www.tisbi.org/science/vestnik/2005/
issue2/MatMet11.html
10.Áóòåíêî Î.Ñ. Ìåòîä ïîâûøåíèÿ èíôîðìàòèâíîñòè ïîêà-
çàòåëåé Õåðñòà äëÿ îïðåäåëåíèÿ ãðàíèö óñòîé÷èâîñòè ðåøåíèé
ïðè ïðîãíîçèðîâàíèè äèíàìèêè àíîìàëèé / Î.Ñ. Áóòåíêî,
54
Åêîëîã³÷íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ
Ñ.È. Áåðåçèíà, Þ.À. ×åðíûõ // Çá³ðíèê íàóêîâèõ ïðàöü ÕÓÏÑ.
— Âèï. 3(15). — Õ.: 2010. — Ñ. 243—246.
11.Áóòåíêî Î.Ñ. Óñîâåðøåíñòâîâàíèå ìåòîäîëîãèè ïðîãíî-
çèðîâàíèÿ äèíàìèêè îáúåêòà / Î.Ñ. Áóòåíêî // Ðàä³îåëåêòðîíí³
³ êîìï’þòåðí³ ñèñòåìè. — 2009. — ¹ 2(36). — Ñ. 155 — 160.
12.Ìàëèíåöêèé Ã.Ã. Ñöåíàðèè, ñòðàòåãè÷åñêèå ðèñêè, èí-
ôîðìàöèîííûå òåõíîëîãèè / Ã.Ã. Ìàëèíåöêèé. — Ì.: Èíñòèòóò
ïðèêëàäíîé ìàòåìàòèêè èì. Ì.Â. Êåëäûøà ÐÀÍ, 2002. — 124 ñ.
13.Áóòåíêî Î.Ñ. Ñöåíàðèé ôîðìèðîâàíèÿ ïðîñòðàíñòâà óï-
ðàâëÿþùèõ ïàðàìåòðîâ ïðè àíàëèçå âîçìîæíîñòè ïåðåõîäà ðàç-
ëè÷íûõ àíîìàëèé â îäèí èç òèïîâ ýëåìåíòàðíûõ êàòàñòðîô /
Î.Ñ. Áóòåíêî // Çá. íàóê. ïðàöü ÕÓÏÑ. — Âèï. 3(21). — Õ.:
2009. — Ñ. 200—204.
14.Ïèíåæàíèíîâ Ô. Ìàòåìàòèêà â ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè
[Ýëåêòðîííûé ðåñóðñ]. — ðåæèì äîñòóïà: http: // http://
www.exponenta.ru/soft/mathemat/pinega/a12/a12.asp
15.Áóòåíêî Î.Ñ. Èñïîëüçîâàíèå òåíçîðíîãî àíàëèçà äëÿ îïðåäå-
ëåíèÿ òî÷åê áèôóðêàöèè â ïðîöåññå ïðîãíîçèðîâàíèÿ ñîñòîÿíèÿ
íåñòàáèëüíîé ñèñòåìû ýêîëîãè÷åñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ / Î.Ñ. Áó-
òåíêî, Ñ.È. Áåðåçèíà // Ñèñòåìè îáðîáêè ³íôîðìàö³¿: çá. íàóê.
ïðàöü ÕÓÏÑ. — Âèï. 2(83). — Õ.: 2010. — Ñ. 30—36.
16.Áóòåíêî Î.Ñ. Ìåõàí³çì âèçíà÷åííÿ ê³ëüê³ñíèõ õàðàêòåðè-
ñòèê ð³âíÿ êîíöåíòðàö³¿ çàáðóäíþþ÷èõ ðå÷îâèí âèêèäàìè àâòî-
ìîá³ëüíîãî òðàíñïîðòó / Î.Ñ. Áóòåíêî, Â.À.Îõàðºâ // Åêîëîã³÷-
íà áåçïåêà òà ïðèðîäîêîðèñòóâàííÿ: Çá. íàóê. ïðàöü ²í-òó
òåëåêîìóí³êàö³é ³ ãëîáàë. ²íôîðì. ïðîñòîðó ÍÀÍÓ ³ Êè¿â. Íàö.
óí-òó áóä-âà ³ àðõ. — Âèï. 3. — Ê.: 2009. — Ñ. 14 — 33.
17.Òðèñíþê Â.Ì. Åêîëîã³ÿ Ãóñÿòèíñüêîãî ðàéîíó Òåðíî-
ï³ëüñüêî¿ îáëàñò³ / Â.Ì. Òðèñíþê; ïîä. ðåä. Àäàìåíêî Î.Ì. —
Òåðíîïîëü: ÒçΠÒåðíî-ãðàô, 2005. — 224 ñ.
18.Íåñòåðîâà Ä.À. Ðàçâèòèå ôèòîïëàíêòîíà ñåâåðî-çàïàäíîé ÷àñ-
òè ×åðíîãî ìîðÿ â âåñåííèé, ëåòíèé, îñåííèé ïåðèîäû / Ä.À. Íåñ-
òåðîâà // Áèîëîãèÿ ìîðÿ. — Âûï. 43. — Ê.: 1977. — Ñ. 17—23.
19.Áàêàøåâà À.Ó., Òêà÷åâà È.Ï. Îïðåäåëåíèå èçìåíåíèé ãðà-
íèö ñåâåðíîé ÷àñòè Àðàëüñêîãî ìîðÿ (Ìàëîãî Àðàëà) çà 2004—
2009 ãã. Çåìëÿ èç êîñìîñà — íàèáîëåå ýôôåêòèâíûå ðåøåíèÿ.
Âûï. 5. 2010. — Ñ. 84—87.
Îòðèìàíî: 21.07.2011 ð.
|