Разработка web-ресурса для мониторинга опасных гидрометеорологических явлений в Пермском крае Пьянков С. В., Шихов А. Н., Быков А. В
|
Скачать 122.89 Kb.
|
|
Разработка WEB-ресурса для мониторинга опасных гидрометеорологических явлений в Пермском крае Пьянков С.В., Шихов А.Н., Быков А.В. Пермский Государственный Национальный Исследовательский Университет, г. Пермь, gis.psu.ru Для Пермского края характерен широкий спектр опасных гидрометеорологических явлений (ОЯ), которые могут приводить к человеческим жертвам, значительному материальному ущербу и нарушению условий жизнедеятельности людей. Перечень и критерии опасных гидрометеорологических явлений, утвержденные для территории Урала, приведены в Инструкции [2]. Из метеорологических ОЯ в Пермском крае наибольшую повторяемость имеют низкие температуры воздуха (сильный мороз, аномально холодная погода), и интенсивные осадки (очень сильный дождь, сильный ливень). Из гидрологических ОЯ наиболее характерны для Пермского края высокие (опасные) уровни воды в период весеннего половодья. Существующая в Пермском крае система мониторинга и прогнозирования опасных гидрометеорологических явлений работает на основе данных наземной наблюдательной сети. В структуру наблюдательной сети входят 25 метеостанций и 57 гидрологических постов (из них на реках – 38, на Камском и Воткинском водохранилищах - 19) [6]. Плотность наблюдательной сети на территории Пермского края, как и в других регионах России, недостаточна для обеспечения всех заинтересованных пользователей оперативной и достоверной информацией о развитии опасных явлений. Часть случаев опасных явлений пропускается сетью метеостанций. Также низкая плотность сети отрицательно сказывается на качестве прогнозов. В последние годы происходит интенсивное развитие технологий мониторинга и прогнозирования опасных гидрометеорологических явлений. Прежде всего, стоит выделить средства и методы дистанционного зондирования, обеспечивающие мониторинг с высоким пространственно-временным разрешением. В современных условиях, для повышения качества прогноза ОЯ и снижения ущерба от них, возникает необходимость создания информационной системы сбора, обобщения, анализа и представления данных об опасных природных явлениях, на основе существующих средств наземного, космического мониторинга и моделирования. Весьма эффективно подобные задачи решаются в среде геоинформационных систем (ГИС). Таким образом, создание региональной информационной системы мониторинга опасных гидрометеорологических явлений Пермского края, для развития и дополнения существующей системы мониторинга, является актуальной задачей. Центральной проблемой при создании ГИС мониторинга гидрометеорологических ОЯ является наполнение системы актуальными фактическими и прогнозными данными [3, 4]. Для этого необходимо создать и поддерживать оперативные мониторинговые каналы измерений большого числа параметров атмосферы и подстилающей поверхности с высоким пространственным и временным разрешением. Данная проблема может быть в значительной степени решена на основе средств и методов космического мониторинга. В качестве источника прогнозных данных наиболее перспективно использование мезомасштабной численной модели прогноза погоды. В рамках ГИС должны быть реализованы сбор и обработка всех потоков данных (наземных и спутниковых измерений, прогнозных полей метеорологических величин) в режиме реального времени, и их интеграция с базами картографических данных на исследуемую территорию. Также функциональные возможности такой ГИС должны включать корректную интерполяцию данных сетевых гидрометеорологических наблюдений и блок математико-картографического моделирования на основе комплексирования данных наземных и спутниковых наблюдений. Типовая структура региональной ГИС мониторинга опасных гидрометеорологических явлений представлена на рис. 1. Подсистема ввода данных включает сбор данных сети метеостанций, прием данных ДЗЗ. Прием спутниковых данных ведется программно-аппаратными комплексами «УниСкан» и «Алиса-СК» позволяющими принимать данные ДЗЗ всего масштабного ряда – от метеорологических (NOAA, MetOp) до сверхдетальных (EROS-B). Приемные комплексы установлены в ПГНИУ в феврале 2011 г., с этого периода формируется архив данных. Подсистема обработки данных наземных наблюдений включает обработку данных ДЗЗ, оперативных и архивных данных наблюдений. В рамках ее обеспечивается получение, предварительная обработка и хранение фактической информации об опасных гидрометеорологических явлениях, в том числе создание картографической и атрибутивной базы данных о случаях ОЯ на исследуемой территории. Подсистема обработки данных ДЗЗ включает этапы предварительной и тематической обработки. Предварительная обработка ведется в пакетах программ Meteo Tools, IMAPP, SPOT Tools, EROS Tools, ScanMagis, для тематической обработки космических снимков используются пакеты Scanex Image Processor и ENVI. В качестве выходных данных, в зависимости от решаемой задачи, могут быть получены мультиспектральные или панхроматические изображения, совмещенные с картографической основой, или же тематические продукты и результаты дешифрирования (карты снежного покрова, контуры зон затоплений, вегетационные индексы, температура и высота верхней границы облаков, температура подстилающей поверхности). Подсистема ввода данных
Рис. 1. Структура геоинформационной системы мониторинга опасных гидрометеорологических явлений Пермского края Подсистема хранения данных включает картографические и атрибутивные базы данных. Картографические базы данных включают топографические (векторные и растровые топографические карты, ЦМР; архивные данные ДЗЗ и продукты их обработки) и тематические (оперативные и архивные данные гидрометеорологических наблюдений; база данных случаев ОЯ, модельные поля метеовеличин). Также в рамках подсистемы обеспечивается доступ к данным, используемым в процессе анализа и моделирования. Подсистема прогноза ОЯ будет основана на мезомасштабной численной модели прогноза погоды WRF/ARW, в качестве начальных и граничных условий для которой используется прогноз GFS/NCEP. Опыт прогноза по модели WRF/ARW сумм осадков в зимний и весенний период показывает, что модель может быть использована для прогноза опасных явлений погоды, связанных с интенсивными осадками. Конвертация прогнозных полей метеовеличин в форматы ГИС может быть выполнена с помощью программы Degrib, или свободной ГИС SAGA. В дальнейшем средствами ArcGis выполняется обработка и визуализация прогнозных полей, вычисление производных метеорологических параметров, составление прогноза для конкретного пункта. В подсистеме анализа и математико-картографического моделирования решаются задачи оценки фактической обстановки, имеющегося и прогнозируемого ущерба, выпускается прогноз гидрологических ОЯ. Выполняется комплексный анализ архивных, фактических и прогнозных данных, поступающих от различных источников; разработка и реализация математико-картографических моделей; составление отчетов. На основе комплексирования данных фактических наблюдений, данных ДЗЗ, прогнозных полей метеовеличин и карт подстилающей поверхности восстанавливаются поля индексов засухи, индексов пожароопасности, запаса воды в снежном покрове. Подсистема представления данных будет основана на технологиях веб-картографии (ArcGis Server API), для организации информационного обеспечения пользователей оперативными фактическими и прогнозными данными об опасных явлениях, с целью поддержки принятия решений. Для этого должны быть реализованы инструменты визуализации и анализа оперативных и архивных данных об ОЯ, организованные в несколько групп функций. В настоящее время разрабатываются веб-картографические сервисы для представления и оперативного обновления следующих типов данных: Прогнозные поля метеорологических величин, полученные на основе мезомасштабной модели WRF/ARW (атмосферное давление, температура и влажность воздуха, твердые и жидкие осадки, направление и скорость ветра, скорость порывов ветра, доступная потенциальная энергия неустойчивости) на срок 48 часов. Предполагается также создание программного инструмента выделения зон прогнозируемых опасных явлений погоды, и объектов, попадающих в зоны риска ОЯ, на основе оверлейных операций. Оперативные данные наблюдений (среднесуточная, максимальная, минимальная температура воздуха, сумма осадков), зон зафиксированных опасных гидрометеорологических явлений, а также результатов математико-картографического моделирования (в весенний период - запас воды в снежном покрове, площадь и водоотдача снежного покрова, в летний период - индекс пожароопасности, индекс засухи, коэффициент увлажнения). Данные дистанционного зондирования и продукты их обработки, в целях мониторинга конвективных опасных гидрометеорологических явлений, лесных пожаров, снежного покрова, оценки ущерба от опасных гидрометеорологических явлений. В структуру данного проекта будет входить публикация данных метеорологических спутников серии NOAA (RGB-композитов, температуры верхней границы облачности), термальных аномалий, масок снежного покрова, фрагментов снимков высокого разрешения в период прохождения половодья, результатов дешифрирования гарей и ветровалов. Климатические данные (архив данных об опасных гидрометеорологических явлениях и различные климатические карты на территорию Пермского края). Таким образом, информационная система позволит интегрировать данные об опасных гидрометеорологических явлениях, повысить качество прогнозов и улучшить информационное обеспечение потребителей. В настоящее время геоинформационная система мониторинга опасных гидрометеорологических явлений Пермского края находится в стадии разработки. Некоторые компоненты полностью или частично реализованы. На их основе решаются следующие задачи мониторинга гидрометеорологических ОЯ в Пермском крае:
В 2006 г. ГИС-центром Пермского Государственного Университета был создан WEB-ресурс «Опасные природные явления Пермского края», для информационного обеспечения органов государственной власти и органов местного самоуправления сведениями об опасных природных явлениях [5]. В 2007 – 2009 гг. на сайте публиковались результаты мониторинга прохождения весеннего половодья на основе данных ДЗЗ (динамика процесса снеготаяния по данным Terra/Aqua MODIS, фрагменты снимков высокого разрешения на паводкоопасные территории), а также вертолетных обследований. С открытием в 2011 г. Межрегионального центра космического мониторинга ПГНИУ тематика публикуемых на сайте материалов расширилась. На сайте публикуются результаты мониторинга опасных явлений погоды по данным метеоспутников NOAA и Terra/Aqua MODIS, данные об ущербе для лесных ресурсов от опасных гидрометеорологических явлений. Создана база геоданных об опасных гидрометеорологических явлениях в Пермском крае, наблюдавшихся в период после 1980 г. В нее занесены сведения об ОЯ, полученные как по данным наблюдений метеостанций и гидропостов, так и на основе сведений об ущербе. Кроме основных сведений об ОЯ (дата, место наблюдения, тип и интенсивность явления), для случаев ОЯ, произошедших после 2000 г., доступна также дополнительная информация – карты реанализа (CFS) и приземные карты погоды, фрагменты снимков Terra/Aqua MODIS; а для ОЯ, связанных с развитием конвекции – также данные метеорологического радиолокатора (карта метеоявлений и высота верхней границы облаков) и карты температуры верхней границы облаков по спутниковым наблюдениям. Выводы В настоящее время повышение эффективности мониторинга опасных гидрометеорологических явлений может быть достигнуто в результате интеграции подсистем наземного и дистанционного мониторинга, и моделей прогноза в рамках ГИС. Публикация пространственных данных об ОЯ (фактических, прогнозных и архивных) на веб-картографическом ресурсе позволит повысить информированность всех заинтересованных лиц, и тем самым приведет к снижению величины возможного ущерба. При условии решения ряда проблем интеграции данных, существующие технологии позволяют реализовать подобную систему мониторинга в Пермском крае. Библиографический список
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Гидрометнаблюдатель поста Должностные обязанности Проводит текущий ремонт гидрометеорологических установок и устройств, плавсредств и простейшую поверку применяемых средств измерений... |
|
Производства Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия в Пермском крае на 2009-2012... |
|
Производства Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия в Пермском крае на 2009-2012... |
 |
Пермский край закон об уполномоченном по правам человека в пермском крае Настоящий Закон определяет правовой статус Уполномоченного по правам человека в Пермском крае, порядок его назначения на должность... |
|
Сэд- 02-01-28 документация об электронном аукционе «Фонд капитального ремонта общего имущества в многоквартирных домах в Пермском крае» |
|
Положение о структурном подразделении Стр из 11 Филиал ноу впо «Московский институт государственного управления и права» в Пермском крае |
|
«3D-моделирование в программе SketchUp» Модели́рование — исследование объектов познания на их моделях; построение и изучение моделей реально существующих объектов, процессов... |
|
Гау дпо «Институт развития образования Пермского края» кгапоу «Авиатехникум» «Реализация механизмов практико-ориентированного (дуального) обучения в Пермском крае» |
|
Правила рыболовства в пермском крае Приводим сокращенную выписку о разделе любительского и спортивного рыболовства по Пермскому краю из Приказа Росрыболовства от 13.... |
|
В первой главе проведен анализ предметной области, рассмотрены аналоги... В данной работе представлена разработка программных средств системы мониторинга автоматов продажи проездных билетов, а точнее приложение... |
|
Открытое Акционерное Общество «Концерн «Радиотехнические и Информационные... «разработка концепции создания автоматизированной системы межведомственного взаимодействия для мониторинга потенциально опасных объектов... |
|
В пермском крае осудили работающего мужчину, получавшего пособие по безработице ... |
|
Инструкция по заполнению документов на регистрацию информационного ресурса Настоящая инструкция определяет порядок заполнения и представления документов для регистрации информационного ресурса в Реестре государственных... |
|
Закупочная документация по проведению открытого запроса предложений в электронной форме Фгуп «нпцап им акад. Н. А. Пилюгина» «Завод «Звезда», модернизацию специального программного обеспечения пункта мониторинга центрального... |
|
И благополучия человека федеральное государственное учреждение здравоохранения... ... |
|
О проведении запроса котировок от 22. 10. 2014 № зк-дсо-199 Предмет закупки: Право на заключение договора на оказание услуг по обновлению информационного ресурса (web-сайта) втрк «Архыз» |