Геоинформационная система  "ЭКСТРЕМУМ"

     Разработчик - Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций (ВНИИ ГОЧС).

Созданная геоинформационная система "Экстремум" предназначена для решения важных задач по предупреждению и ликвидации ЧС природно-техногенного характера в глобальном масштабе.

       Основные задачи, решаемые системой:

- обеспечение регионов оперативной информацией о фактах стихийных бедствий;

- определение количества пострадавших от ЧС;

- определение размер ущерба и необходимого объема гуманитарной помощи;

- моделирование последствий аварий на нефтепроводных системах;

- моделирование последствий взрыва газо - воздушной смеси.

На базе ГИС "Экстремум" созданы:

- территориально-распределенная система приема и обработки авиационно-космической информации;

- система оперативно - диспетчерской службы (ОЧОДУ);

- система мониторинга и прогнозирования ЧС;

- обучающая система "ГЕО - Экстремум".

    По заказу МЧС России разработана специализированная, не имеющая аналогов в мире геоинформационная система (ГИС) "Экстремум". Ее задачи - прогнозировать вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций и, по возможности, предотвращать их, а в случае аварий или стихийных бедствий - планировать работу по ликвидации последствий с таким расчетом, чтобы свести к минимуму причиненный ими ущерб.

      Для решения этих задач в ГИС имеется несколько блоков. В блоке базы данных соединены картографические и семантические данные в виде различных карт. Кроме блока базы данных у "Экстремума" есть и еще очень важный блок - математические модели. Именно с их помощью прогнозируют обстановку, оценивают опасности природного или техногенного воздействия, рассчитывают поля этого воздействия, ущерб от него, наконец, вырабатывают план конкретных действий, позволяющий с наименьшими затратами добиваться наибольшего эффекта при ликвидации последствий различных аварий и стихийных бедствий.

Помимо блоков базы данных и математических моделей в системе присутствуют блоки оценки последствий, предназначенные для оптимизации мероприятий по эффективному реагированию, и блок выходных данных и документирования. Проще говоря, один блок дает рекомендации, а другой - делает их понятными. Наличие именно третьего блока - блока реагирования - в большинстве случаев и определяет неповторимость этой системы.  Возможности геоинформационной системы "Экстремум" практически безграничны. Например, после землетрясения, произошедшего в какой-либо точке мира, она может менее чем за два часа определить возможные человеческие потери, число находящихся под завалами людей, необходимое количество техники и спасателей для оказания той или иной помощи. Землетрясение в Турции показало, что именно ГИС "Экстремум" дала самую точную оценку случившегося, и в МЧС России узнали о масштабе бедствия раньше, чем турецкое правительство. Поэтому российские спасатели быстрее всех в мире были готовы оказать необходимую помощь.

За последние пять лет эту систему применяли при землетрясениях в Нефтегорске, Иране, Афганистане, при последнем землетрясении в Китае. Во всех случаях она выдавала результаты, поразительно близкие к реальности. С ее помощью можно решать не только задачи глобального масштаба, но и частные, касающиеся отдельной области, города, предприятия. Она объяснит, какие меры принять в случае пожара, наводнения, урагана, наконец, террористического акта.  Для решения самых разных проблем, которые возникают во время экстремальных ситуаций, сотрудники Центра разработали на базе ГИС "Экстремум" конкретные приложения к ней. Созданные ими модели позволяют оценить последствия землетрясений, наводнений, лесных пожаров, аварий на АЭС, выбросов химически и радиационно опасных, а также загрязняющих веществ, разрушения плотин и прорывов нефтепроводов. Часть этих моделей уже прошла проверку на практике. Например, в 1979 году в штате Миннесота (США) вблизи населенного пункта Бимиджи при аварии на местности разлилось 10 700 баррелей (1712 м3) нефти. Аэрофото-снимок показал, что площадь загрязнения составила 19 150 м Про эту аварию известно практически все - местоположение, количество нефти и время, за которое набралось это "нефтяное озеро". Ситуация просто идеальная, чтобы проверить, насколько совпадает с реальностью предсказание, сделанное аналитиками ЦИЭКСа. Результат подтвердил адекватность модели, разработанной на основе ГИС-технологии. Границы нефтяного пятна фактического и расчетного разлива практически совпали. Что касается площади разлива, то при ее расчете исследователи ошиблись всего на 12%.

     Прогнозирование является главной составляющей в деле противодействия ЧС природного и техногенного характера. Результаты прогнозов позволяют провести анализ промышленной безопасности ОПО, и разработать ряд важных документов: Декларацию промышленной безопасности, план действий по предупреждению и ликвидации ЧС, план ликвидации аварийных ситуаций, план ликвидации аварийных разливов нефти и др. Помимо этого прогнозирование является основой для принятия уполномоченными органами решений, направленных на снижение риска возникновения ЧС и смягчения их последствий, что позволяет значительно сократить количество возможных человеческих жертв и уменьшить материальный ущерб.

Составление прогнозов при помощи ГИС Экстремум осуществляется путем математического моделирования аварий на ОПО.

В основу работы программы положены методики прогнозирования последствий промышленных аварий и природных чрезвычайных ситуаций, разработанных Федеральным центром науки и высоких технологий, Госгортехнадзором России и другими уполномоченными учреждениями. На рис. 1 приведены задачи моделирования, решаемые на металлургическом комбинате.

Для создания виртуального ОПО в программу вводится техническая, организационная и технологическая информация об объекте с указанием возможных опасностей (рис. 2). База данных об опасном производственном объекте содержит картографическую и семантическую информацию. Для выявления закономерностей "поведения" объекта в будущем вводятся имеющиеся статистические данные об ОПО. Недостающие сведения вычисляются математически. После сбора всей информации создается виртуальная модель, которая используется для прогнозирования поведения объекта в случае возможных ЧС.

Виртуальные промышленные объекты, созданные с помощью ГИС Экстремум, дают принцип. возможность оценивать последствия таких ЧС, как химические аварии, промышленные взрывы и пожары (рис. 3). Прогнозируется ход развития событий при возникновении ЧС, эффективность тех или иных мер по их ликвидации, необходимый для противодействия состав сил и средств, и объем материальных ресурсов. Результатом наиболее важного из этих прогнозов (прогноза вероятности возникновения ЧС) может быть либо полное предотвращение, либо заблаговременное снижение возможных потерь и ущерба.

    Анализ долгосрочных последствий большого количества техногенных и природных катастроф показал, что организационные структуры страны зачастую не проводят в необходимом объеме мероприятия по предупреждению катастроф и по снижению ущерба от них. При условии, что полное исключение катастроф невозможно, в основу методологии системного анализа проблемы смягчения последствий чрезвычайных ситуаций положен принцип учета, оценки и снижения ущерба от последствий ЧС при ограниченных затратах. На рис. 4 приведен пример построения полей комплексного риска для Новокузнецкого металлургического комбината.

При построении математических моделей для системного анализа риска и последствий возможных катастроф учитываются основные виды затрат и масштабы ущерба. В результате комплексной оценки неблагоприятных факторов вырабатываются рациональные стратегии действия. Этот расчет проводится с учетом распределения затрат на прогноз возникновения катастрофы, профилактические мероприятия, компенсацию прямого и косвенного ущерба от нее. Например, в одних случаях оказывается выгодным вкладывать значительные средства в мероприятия по уменьшению ущерба от возможной катастрофы (включая моделирование и мониторинг), а в других - повышать надежность системы, тем самым уменьшая риск возникновения чрезвычайной ситуации и потерь от нее.