Интегрированная технология для модельных исследований на морских акваториях

Интегрированная Технология Моделирования представляет собой распределенную компьютерную систему

ЖИГУЛЬСКИЙ В А, КОНОПЛЕВ В. Н.
ООО «Эко-Экспресс-Сервис», Россия

Введение

Современное состояние методологии принятия решений интересует специалистов из различных областей знаний. Очевидно, что причиной тому служат серьезные экономические, социальные и экологические последствия, к которым приводят принятые решения в практических ситуациях.

Под принятием решений обычно понимается выбор наиболее предпочтительного и обоснованного решения (способа достижения поставленной цели) из множества допустимых альтернатив.

Очевидно, что выбор решений осуществляется наиболее легко и четко, когда все элементы проблемной ситуации и процесса принятия решений структурированы и детерминированы. Однако, в реальной ситуации, в связи со сложностью задачи, степень ее структуризации и детерминированности оказывается недостаточной, а критерии выбора - неполными и нечеткими.

Одна из основных трудностей в задачах принятия решений - добиться информационной полноты всех структурных элементов проблемной ситуации: спектра решений, ситуаций-последствий решений, показателей для оценки качества альтернативных решений.
Информация - основное сырье в вопросах принятия решений.

Для получения информации используют опытные исследования или эксперимент. Различают три типа эксперимента: лабораторный, натурный и вычислительный.

Лабораторный эксперимент ориентирован на получение информации в искусственных условиях проведения опыта. Например, опыты в рамках химической лаборатории относятся к данному типу получения информации.

Натурный эксперимент проводится в естественных природных условиях. Например, экспедиционные исследования относятся к данному типу эксперимента.

С развитием компьютерной техники, информационных технологий, численных методов, геоинформационного и имитационного моделирования появилась научная и технологическая база для проведения вычислительных экспериментов. Основой вычислительного эксперимента является математическое моделирование, теоретической базой - прикладная математика, а технической - мощные современные компьютерные системы и технологии. Вычислительный эксперимент – это современная «высокая» компьютерная технология для проведения научных и практических исследований.

Основная задача вычислительного эксперимента – получение прогностической информации, что отличает его от лабораторного и натурного эксперимента, который может дать только текущую информацию.

Все виды эксперимента существуют в своей нише, взаимно дополняют друг друга, но могут существовать и независимо.

Интегрированная Технология Моделирования (ИТМ) является технологией для проведения вычислительных экспериментов и решает задачу информационного обеспечения процесса принятия проектных решений.

Описание Интегрированной технологии Моделирования

Для обеспечения полноты и качества информации активно использует современные наукоемкие технологии, опирающиеся на компьютерные сетевые информационные методы, средства автоматизации проектирования и системы менеджмента качества.

К таким наукоемким технологиям относится и Интегрированная технология моделирования (ИТМ), задача которой состоит в обеспечении процесса проектирования диагностической и прогностической информацией.

Интегрированная Технология Моделирования представляет собой распределенную компьютерную систему, в рамках которой на общей информационной базе данных осуществляются геоинформационные построения и постановка вычислительных экспериментов для проведения научных и практических исследований.

Интегрированная технология включает следующие блоки: подготовки вводных данных, базу данных, систему моделей и представления данных.

В блоке подготовки вводимых данных осуществляется оцифровка и подготовка картографической основы, на базе которой и осуществляются все проектные построения. К этому же блоку относится и препроцессор, который конвертирует все внешние структуры данных в структуру, необходимую для ввода модель.

База Данных предназначена для приема, выдачи и хранения данных.

Система моделей представлена современными, научно обоснованными, верифицированными, практически апробированными гидродинамическими и литодинамическими моделями.

Блок представления данных включает постпроцессор и средства картографической визуализации и анимации. Постпроцессор конвертирирует выходной формат данных моделирования в форматы представления данных в программных средствах анимации и геоинформационных системах. Картографическая визуализация осуществляется в геоинформационной системе ArcView, а анимация в специализированных анимационных системах.

Реализация интегрированной технологии осуществлена на базе распределенной компьютерной системы с общей дисковой памятью.

Система моделирования является основой для проведения вычислительных экспериментов и представляет собой синтезированную систему из следующих моделей:

- адаптированной трехмерной термогидродинамической модели Принстонского Университета, США ( Princeton University, USA);

- адаптированной ветро-волновой модели Дельфтского Технологического Университета, Нидерланды (Delft University of Technology, Netherland) для расчета ветро-волновых параметров на открытых (неогражденных) акваториях;

- адаптированной ветро-волновой модели Центра Прикладных Прибрежных исследований Делаварского Университета, США (Center for Applied Coastal Research University of Delaware, USA) для расчета ветро-волновых параметров на огражденных (портовых) акваториях;

- адаптированной литодинамической модели Гидравлического института, Дания (Danish Hydraulic Institute);

- модели распространения поллютантов (загрязнений);

- модели распространения нефтяных пленок.

Основой для геоинформационных построений (геоинформационное моделирование и другие) являются геоинформационные технологии, реализованные в хорошо известных и прекрасно себя зарекомендовавших геоинформационных системах Arc/Info и Arcview (ESRI, USA).
Параллельно с геоинформационными построениями геоинформационные системы решают и задачи структурирования, синтеза, визуализации и анализа информации.

Результатом геоинформационной обработки являются геоизображения, которые представляют собой геоинформационные слои в цифровой и образно-графической стандартизованной форме.

Геоинформационные слои могут быть синтезированы с другой информацией, например, полученной в результате лабораторного или натурного эксперимента, для ее последующей комплексной обработки.

Информационный слой может быть представлен в следующих форматах:

- векторном (Arc/Info, Mapinfo, AutoCAD);

- растровом (pcx, tiff, gif, jpg и т.д.);

- в табличном и матричном цифровом виде.

Структура компьютерной системы для поддержки Интегрированной Технологии Моделирования имеет распределенный характер, основной чертой которого является распределение и закрепление определенных функций за различными группами компьютеров.

В основе аппаратной части Интегрированной Технологии Моделирования лежат две группы компьютеров, за которыми закреплены следующие функции:

- моделирование и геоинформационная обработка; расслоение, структурирование и стандартизация результатов вычислительных экспериментов; связь с внешними партнерскими моделирующими и геоинформационными системами ;
- организация и поддержка архива; связь с внешними системами подготовки информации и архивными системами; обеспечение информационными услугами .

Интегрированная Технология Моделирования открыта, поддерживается на уровне современных международных информационных разработок за счет постоянного пополнения новыми моделями и другими информационными компонентами.

Задачи, решаемые при помощи Интегрированной Технологии

• Исследование динамического режима на акваториях в предпроектных условиях:

- полей течений;

- уровневого режима;

- ветро-волнового режима;

- литодинамического режима.

• Оценка воздействия проектных решений на акваторию:

- на структуру полей течений;

- на ветро-волновой режим;

- на литодинамический режим;

- на режим распространения поллютантов;

- на режим замутнения акватории;

- на режим нефтяных разливов в проектных условиях и чрезвычайных ситуациях.

• Выбор местоположения и анализ защищенности портовых акваторий и морских каналов от волнения и заносимости.

• Определение ветро-волновых параметров на гидротехнических сооружениях для оценки ветро-волновых нагрузок.

• Проектирование экологически безопасных местоположений подводных отвалов грунта на морских акваториях.

• Проектирование экологически безопасных местоположений выпуска сточных вод на морских прибрежных акваториях.

• Зонирование акваторий:

- определение зон замутнения при строительных работах;

- определение потенциальных зон риска при нефтяных разливах.

• Разработка и построение прикладных геоинформационных систем.

• Построение 3D моделей рельефа дна.

Апробация Интегрированной Технологии Моделирования

Интегрированная Технология Моделирования была использована в обеспечении информацией процесса проектирования следующих морских объектов:

• нефтеналивного терминала в г. Приморск,

• Морского торгового порта в Усть-Луге,

• комплекса защитных сооружений от наводнений в Невской Губе,

• паромно-пассажирского терминала западнее Васильевского острова в Невской Губе,

• проектирование местоположения морских подводных отвалов грунта в восточной части Финского Залива,

• международных проектов Сахалин I, Сахалин II,

• и многих других важных морских объектов.

Нефть и газ арктического шельфа-2008: материалы конференции

Еще статьи на тему "Технология":

Технология брикетирования мелкодисперсных отходов переработка отходов в высококачественное сырьё

Новая технология демонтажа металлических мостовых пролетов

Технология работы с "трудным клиентом"