автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Математическое и информационное обеспечение систем экологического мониторинга на транспорте

На правах рукописи

ЖДАНОВ АНДРЕЙ ДМИТРИЕВИЧ

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА ТРАНСПОРТЕ

Специальность: 05.13.01 - «Системный анализ, управление и обработка информации (на транспорте)»

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Работа выполнена в

Московском Государственном Университете Путей Сообщения.

Научный руководитель (консультант):

д.т.н., профессор, Гаскаров Д.В.

Официальные оппоненты:

д.т.н., профессор, Ивашов E.H., НИИАЭ д.т.н., профессор, Козлов A.B., ГУЛ НАМИ

Ведущая организация: Воронежский Государственный Технический Университет

Защита состоится 26 мая 2006г., в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 217.047.01 при Федеральном государственном унитарном предприятии «Научно-исследовательский и экспериментальный институт автомобильной электроники и электрооборудования» по адресу: 105187 Москва, ул. Кирпичная, д.39-41

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан 26 апреля 2006 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.т.н., Мартинова Л.И.

/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие инженерно-транспортной инфраструктуры, рост объема пассажирских и грузовых перевозок, усиление связи с другими регионами, увеличение интенсивности движения транспорта приводит к существенному загрязнению окружающей природной среды. В связи с этим возникает задача обеспечения экологической безопасности и рационального управления экологической ситуацией. Решение указанной задачи идет в настоящее время по пути организации специальных информационно-управляющих систем - систем наблюдений и анализа состояния природной среды, прогноза и управления ее качеством. Такие системы определяются как системы мониторинга состояния окружающей природной среды или экологического мониторинга.

Необходимым условием построения экологического мониторинга является организация постоянного наблюдения за качеством жизненно важных природных сред, обработка и анализ полученных данных. Это требует разработки инструментальных средств, обеспечивающих их успешное функционирование. К таким средствам относятся: математическое, алгоритмическое, информационное, методическое, организационное, программное, техническое и другие виды обеспечения.

Вопросы создания систем экологического мониторинга, их организационного и технического обеспечения рассматриваются в целом ряде работ. При этом разработке информационных моделей с учетом динамики состояния природной среды, проявления влияния деятельности человека, математического обеспечения обработки и анализа получаемой информации уделяется недостаточно внимания. Еще в меньшей степени эти вопросы проработаны применительно к транспорту. В связи с этим информационное и математическое обеспечение систем экологического мониторинга на транспорте имеет важное значение.

Целью диссертационного исследования является разработка информационного и математического обеспечения экологического мониторинга территориального уровня, повышающего эффективность оценивания экологической ситуации, оперативность и качество принятия решения в условиях ограниченных ресурсов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- структуризация системных решений при контроле и наблюдении в рамках экологического мониторинга в транспортных системах;

- определение совокупности моделей и методов очистки фунта, описания рассеяния примеси в атмосферном воздухе от загрязнений транспортными объектами;

- формирование математических моделей и методов для расчета: поля яркости для системы «атмосфера-нефтяная пленка-поверхность воды»; оценка распределения центров адсорбции на поверхности твердых тел (метод РЦА); построение динамической блоковой модели по диаграмме «экозапасы-потоки»; решение задачи упорядочивания в многокритериальной постановке при взаимодействии «человек-экосфера»;

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

- формализованное описание: техногенно-транспортного воздействия на здоровье человека, выбора оптимального варианта минимизации эколого-экономического критерия.

Объектом исследования являются процессы, влияющие на окружающую природно-социальную среду под воздействием транспортных объектов.

Предметом исследования являются информационные и математические средства в рамках экологического мониторинга, обеспечивающие снижение воздействия транспорта на окружающую среду.

Методы исследования базируются на использовании системного анализа, теории моделирования динамических систем, теории вероятностей и дискретной оптимизации, теории имитационного моделирования критериального пространства, теории слабоструктурированных нечетких предметных областей и др.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

- осуществлена (в рамках транспортной системы) структуризация системы экологического мониторинга с подсистемами прогнозирования и управления и рекомендациями по восстановлению экосреды;

- сформирована обобщенная совокупность известных и модифицированных моделей и методов как средств для уменьшения влияния железнодорожного транспорта на окружающую среду (почву, атмосферный воздух и водоемы) при загрязнении ее нефтепродуктами и ионами тяжелых металлов;

- предложена интегральная совокупность моделей, обеспечивающая решение целого комплекса задач, связанных с загрязнением водной поверхности (метод РЦА); почвы (модель «экозапасы-потоки»); атмосферного воздуха (модель «человек-экосфера»);

- рассмотрены вопросы социально-экономического влияния загрязнения окружающей среды транспортной системой на здоровье человека.

Практическая значимость проведенных исследований заключается в:

- предложенных решениях систем автоматизированного экологического мониторинга, включающих в себя процесс наблюдения, контроля, прогнозирования, управления и устранения последствий загрязнений;

- определении методов и средств, позволяющих снизить воздействие железнодорожного транспорта путем обоснования использования применяемых сорбирующих материалов и моющих средств для очистки нефтезагрязненных грунтов;

- формировании для практического применения методики расчета поля интенсивности излучения в системе «атмосфера-нефтяная пленка-поверхность воды»;

- компоновке группы моделей, решающих практические задачи по определению загрязнения окружающей среды (воды, почвы, воздуха);

- рассмотрении влияния техногенного нарушения экосистемы на социальные и экономические сферы.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались на:

- Международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ-2001»;

- Международной научно-технической конференции «Безопасность транспорта» (г. Санкт-Петербург, 2003г.);

- на кафедральных семинарах 2001-2004 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении работы обосновывается актуальность работы, дается краткая её характеристика.

В первой главе рассматриваются вопросы организации экологического мониторинга на транспорте.

В работе окружающая среда рассматривается как объект управления в системе экологического мониторинга. Используется понятие геоэкологической системы, в которой геофизическая среда - совокупность неживых объектов и протекающих в них процессов, будет являться объектом управления. Тогда управляющей системой можно считать общество в целом, включающее человека, а также хозяйственную, транспортную, социально-культурную и управленческую сферы его деятельности. Структура геоэкологической системы показана на рисунке 1.

Рис. 1.

В наиболее общей форме задача управления состоянием окружающей среды на транспорте можно представить как совокупность управляющих воздействий V, обеспечивающих экстремум (максимум или минимум) некоторого функционала, обычно называемого целевым функционалом или функционалом цели

(У, 4 ^ {Ге,г\ Р& (Г, ех1г,

где - функция распределения вероятностей значений контролируемых пе-

ременных состояния окружающей среды У в зависимости от времени Г, ¥е(Уе,г) -функция распределения неконтролируемых воздействий на окружающую среду Уе, Ря(- желаемое распределение переменных состояние окружающей среды на транспорте, т.е. то, которое предполагается сформировать в результате управ-

ляющих воздействий. При этом полагается, что между входящими в выражение функциями распределения существует взаимозависимость вида

где А - некий функционал, называемый математической моделью объекта управления, в данном случае моделью эволюции окружающей среды, и что существуют ограничения на возможные значения управляющих воздействий

где О.Ц - область допустимых значений управляющих воздействий.

Цель управления - минимизация вероятности неблагоприятных экологических условий.

Для изучения геоэкологических процессов (ГЭП) и разработки методов их прогнозирования широкое распространение получил метод математического моделирования. В математическом выражении геогеоэкологические процессы описываются системами многомерных нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных.

Начальные условия (а в ряде случаев и граничные условия) для решения этих систем уравнений определяются по результатам наблюдений в реальной физической системе атмосфера-океан-литосфера.

Вычислительный алгоритм, выражающий основные законы, по которым развиваются ГЭП, сводится к реализации преобразования

? = ?{х,Р\хеП„ РеО,,

определяющего вектор состояния окружающей среды, как функцию независимых переменных и входных параметров. Векторы состояния и параметров определяются в каждой модели, исходя из физической постановки задачи и ее конкретной математической формализации. Состояние рассматриваемой геогеоэкологической системы характеризуется и-мерным вектором У = {У,,..., К„}, например, это параметры загрязнения атмосферы, воды, почвы и т.д. Через Р обозначается вектор параметров модели, а через С1р - область допустимых значений параметров загрязнений.

Процесс управления геоэкологической системой характеризуется следующими временными параметрами:

1) характерное время накопления в окружающей среде энергии или вещества, достаточное для начала развития экологического процесса (в смысле загрязнения);

2) характерное время развития процесса;

3) заблаговременность прогноза возникновения условий для накопления энергии или вещества в среде;

4) заблаговременность прогноза начала развития процесса;

5) время развертывания исполнительной подсистемы;

6) характерное время осуществления управляющего воздействия на процесс накопления энергии в среде;

7) характерное время осуществления управляющего воздействия на геоэкологический процесс;

8) характерное время проявления реакции на управляющее воздействие - тг.

Для построения системы управления геоэкологическими процессами необходимо выполнение следующих соотношений между определенными выше характеристиками.

1. Время воздействия должно быть существенно меньше времени развития процесса.

2. Заблаговременность прогноза должна обеспечивать воздействие до завершения процесса

3. Время проявления реакции на управляющее воздействие должно быть меньше времени развития процесса

Управление с помощью управляющих воздействий является стратегическим управлением средой, в отличие от оперативного управления, связанного с непосредственными воздействиями.

С учетом этого под экологическим мониторингом на транспорте понимается организованный мониторинг окружающей природной среды в транспортных и транспортно-промышленных системах, при котором, во-первых, обеспечивается постоянная оценка экологических условий среды обитания человека, биологических объектов (растений, животных, микроорганизмов и т.д.), вблизи транспортных объектов, во-вторых, создаются условия для определения корректирующих действий в тех случаях, когда целевые показатели экологических условий не достигаются. Основное предназначение экологического мониторинга - обеспечение служб природоохранной деятельности и управления транспортом своевременной и достоверной информацией.

Наиболее универсальный подход к определению структурной системы экологического мониторинга представлен на следующей блок-схеме (рис. 2)

.......»- - обратная связь

Рис.2

Оценка фактического и прогнозируемого состояния подразумевает, с одной стороны, определение ущерба от воздействия, с другой - выбор оптимальных условий для человеческой деятельности, определение существующих экологических резервов (допустимых нагрузок на окружающую среду - ПДК, ПДВ, ПДС, ПДЭН).

Схематическая классификация подходов к созданию многоцелевого мониторинга и различных его подсистем представлена на рисунке 3.

Наблюдения за изменением состояния окружающей транспортной среды является неотъемлемой частью экологического мониторинга. В систему наблюдений

за состоянием природной и транспортной среды, охватываемой системой мониторинга, входят следующие объекты наблюдений - источники и факторы воздействия (источники сбросов, излучений, загрязнения почв), состояние окружающей природной и транспортной среды, состояние биотической составляющей биосферы - реакция биоты.

Рис. 3.

Регулирование качества окружающей природной и транспортной среды включает в себя организацию мониторинга, осуществление всестороннего анализа состояния природной среды, экономическую оценку возможного ущерба в сравнении со стоимостью природоохранных мероприятий. При этом необходимо уделять внимание как эффективности защиты окружающей среды, так и недопустимости затрат без достаточного эффекта для общества и для природы. Таким образом, окончательный выбор стратегии регулирования качества окружающей среды подразумевает учет экономических факторов.

Направленность и последовательность действий по регулированию качества природной среды в транспортных системах представлена на рис. 4.

Рис.4

Во второй главе рассматриваются методы оценки воздействия транспорта на окружающую среду и способы снижения этого воздействия.

В отличие от контроля мониторинг предусматривает не только наблюдение за окружающей средой, но и получение информации о её состоянии, а также возможность активного управления качеством среды. Для принятия адекватных решений о применении природоохранных мероприятий необходимо предоставлять информацию об их эффективности. С этой целью рассмотрены способы снижения воздействия железнодорожного транспорта на окружающую среду.

Для железнодорожного транспорта важное значение имеет очистка компонентов природной среды от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов доступными и экономическими средствами.

Одним из основных мероприятий по ликвидации нефтезагрязненных грунтов на объектах железнодорожного транспорта является механический метод очистки с удалением нефтезагрязненного грунта и засыпкой на его место чистого, в качестве которого на предприятиях используется песок. Проблему очистки песчаных нефтезагрязненных грунтов приходится решать в условиях локомотивных и вагонных депо, при этом свежее загрязнение грунта можно смоделировать в лабораторных условиях, а в качестве застарелых образцов нефтезагрязненного грунта следует исследовать натурные грунты, отобранные на предприятии железнодорожного транспорта и произвести отмывку грунтов с помощью различных моющих средств.

Анализ данных экспериментов показал, что наиболее эффективным моющим средством (МС) для очистки грунта от нефтезагрязнения является пе-

роксокарбонат натрия, действующий по иному механизму, чем известные моющие средства. Результаты исследования разработанного в ПГУПС кавитационно-флотационного отмывателя нефтепродуктов (КАФОН) применительно к загрязненным нефтью, отработанным моторным маслом и мазутом грунтам, показали его высокую эффективность. Что определяется особым механизмом очистки, а именно, совместным кавитационно-флотационным эффектом.

В таблице приведены результаты сравнения моющей способности КАФОН и лучшего средства, содержащего ПАВ.

Моющее средство Содержание нефтепродукта в очищенном грунте, мг/л Содержание нефтепродукта в отработанном моющем растворе, мг/л

Модельное загрязнение Натуральный грунт Модельное загрязнение Натуральный грунт

УБОН 0,1-1,5 1,4-11,5 205-472 307-629

ОП-Ю 0,1-2,0 2,6-12,5 154-260 —

КАФОН 0,1-2,0 0,6-3,4 8-24 37-65

При оценке влияния ионов тяжелых металлов на загрязнение окружающей среды основной задачей является выбор сорбента из числа гидратационно-активных материалов.

Для природоохранных мероприятий важное значение имеет характер сорб-ций при совместном присутствии в растворе как ионов тяжелых металлов, так и растворенных нефтепродуктов.. На основании результатов анализа установлено, что динамическая активность сорбента (шлак, пемза) не меняется как по ионам тяжелых металлов в присутствии нефтепродуктов в воде, так и по нефтепродуктам для шлака в присутствии ионов тяжелых металлов в воде. Из чего можно сделать вывод о том, что шлак, шлаковая пемза, пенобетон (гидратационно-активные материалы) обладают сорбирующей способностью по отношению к ионам тяжелых металлов и нефтепродуктам и могут применяться в природоохранных мероприятиях.

При разработке методики оценки воздействия выбросов тепловозов на атмосферный воздух применено построение модели рассеяния примеси в атмосферном воздухе от передвижных источников железнодорожного транспорта.

Для построения модели рассеяния примеси в атмосферном воздухе от передвижных источников на данной площади взята за основу гауссова модель распространения примеси от мгновенного точечного источника в условиях изотропной турбулентной диффузии.

Облако рассеиваемого вещества в этой модели рассматривается симметричным на всем протяжении рассеяния и его центр перемещается в направлении и со скоростью среднего ветра. Если источник выброса находится в пространстве с координатами (хохУо^о). то формула может быть представлена в виде:

(4*»)|

4А7

где С(х,у,2,() - концентрация вещества, мг/м3;

- суммарный выброс вещества мгновенным точечным источником, мг; К- коэффициент турбулентной диффузии, м2/с; г - время, с.

Полная средняя концентрация от одного передвигающегося источника на участке движения представит собой суперпозицию, убывающих во времени, средних концентраций от каждого мгновенного выброса, т.е. это можно представить в виде:

сполн =2>Дс),

ы

где Спол„ - полная средняя концентрация от передвижного источника за все время пребывания на участке движения;

М,[С\ - средняя концентрация примеси от одного мгновенного выброса на момент времени Г,

г - индекс суммирования равный временному интервалу от одного мгновенного выброса до другого.

С учетом статического распределения транспортного потока по железнодорожной магистрали выбрана модель загрязняющего вещества в атмосферном воздухе в приближении точечного источника. Такая модель позволяет производить расчеты по оценке рассеяния в атмосферном воздухе веществ, выбрасываемых с отработавшими газами тепловозов, что позволяет провести анализ по определению границ, в пределах которых концентрации указанных веществ находятся выше или ниже ПДК, а также влияние некоторых факторов (влияние ветра и метеоусловий) на величину концентрации рассеиваемого вещества.

Для оценки загрязнений водной среды нефтепродуктами при её транспортировке рассматривается применение метода определения контрастов нефтяных пленок на водной поверхности при ее пассивном зондировании из космоса в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра, сочетающий полноту учета основных механизмов и факторов, формирующих поле восходящей радиации и возможность оперативного расчета.

В основе метода лежит задача расчета переноса излучения в системе «взволнованная водная поверхность - нефтяная пленка — атмосфера».

В работе разработано математическое обеспечение, позволяющее рассчитать поле яркости рассеянной солнечной радиации для реальной системы «атмосфера-нефтяная пленка-поверхность воды» в зависимости от условий наблюдения с учетом оптических свойств воды, нефти и атмосферы.

Функциональная блок-схема программы расчета величины контраста «нефтяная пленка-чистая вода» на вход в приемник излучения представлена на рисунке 5. Основу расчета составляют модули, выделенные на рисунке более темным фоном и являющиеся, фактически, численной реализацией физико-математической модели: функция В\ соответствует /о (нерассеянная солнечная радиация, отраженная от поверхности воды), Вг-15 (атмосферная дымка), В3,ВА - , (рассеянная радиация, отраженная от поверхности воды), -у/аег(о11)~Iвых (излучение, вышедшее из-под воды (нефти)). Остальные блоки

служат различным вспомогательным целям и отвечают за пользовательский интерфейс программы.

Рис. 5.

Третья глава посвящена разработке математического обеспечения систем экологического мониторинга и построению динамической модели экосистем.

Рассмотрен метод выбора компонентов систем экологического мониторинга при очистке водных сред. К числу важнейших факторов, обуславливающих загрязнение водной среды, относятся ионы тяжелых металлов (ИТМ). Попадание в воду тяжелых металлов связано с деятельностью целого ряда отраслей промышленности. Одними из наиболее распространенных являются ионы таких металлов как железо и марганец, удаление которых возможно поглощением их активной фильтрующей загрузкой с последующей утилизацией отработанного фильтрующего материала в обжиговой керамике. Для прогнозирования экозащитных

свойств твердых тел (песка, шлака, пенобетона) в транспортных системах предлагается использовать индикаторный метод для исследования распределения центров адсорбции (РЦА). Метод РЦА позволяет выделять новые материалы для защиты биосферы на транспорте и расширять сырьевую базу экозащитных материалов, а также доказывает возможность управления экозащитной способностью их поверхности. Он позволяет количественно оценить способность твердого вещества адсорбировать соединение определенной кислотно-основной природы из растворов.

На рисунке 6 показаны варианты РЦА на поверхности некоторых искусственных и природных материалов, различный характер которых говорит о много-

Рис. 6.

В целом, метод РЦА представляется информативным для прогнозирования селективной адсорбции веществ различной природы на определенных активных центрах, что дает сведения о потенциальных экозащитных свойствах материалов.

Одним из методов построения, реализующих эту концепцию, является ком-партментальный анализ. Экосистема разбивается на блоки, содержащие запасы живого вещества и обменивающиеся им между собой и с внешней средой. Исходя из биологической информации, задаются скорости этого обмена, скорости входных и выходных потоков. Результатом полевых измерений запасов и потоков является компартментальная схема, отражающая моментальное в выбранном временном масштабе состояние экосистемы и называемая диаграммой «запасы-потоки». Диаграммы «запасы-потоки» применяются для описания функционирования сложных многокомпонентных экосистем, прогнозирования поведения и реакции экосистем на антропогенные воздействия, а также влияния транспортных систем на отдельные экологические распределенные регионы, районы и т.д. Это могут быть отдельные районы вдоль транспортных магистралей. В этом случае блоком (компартментом), выделяемая экспертами, будет функциональная единица экосистемы на транспорте, характеризующаяся запасом

Обозначим через х, запас /-го блока, через - поток из /'-го компартмента в

у-й, - входной, а у, - выходной потоки.

Общий вид диаграммы «запасы-потоки» имеет вид:

Скорость изменения запаса х, как функции времени будет определяться разностью суммарного потока, входящего в /-й компартмент, и суммарного потока, выходящего из него:

dx- "

-± = ч,-у,+ Ytfb ~/Л î'=u,"

at

или в векторном виде:

| = q(x)-y(x) + f(x), где х = [х,,...,*„]; у = [у,,...,у„]; q = [qx,...,qn\, f = [/", ,...,/„],

/, = 1(Л,-/,*}> t*i

Приняты следующие базовые предположения модели:

1. Заданная диаграмма сбалансирована по потокам: q*+f*=y*;

2. Межблоковые потоки определяются содержимым только двух участвующих в обмене компартментов: fki = fkl(xt,xl ) и flk = flk {хпхк );

3. Входной поток не зависит от значения запаса х, и является либо постоянным, либо функцией времени: q, = const ;

4. Выходные потоки зависят от соответствующих запасов линейно: У/(*/('))~ У? + х/(')• Поскольку уможно с обратным знаком включить во входной поток ¡"-ого блока, то окончательно у, (х, ) = т1х1.

5. Каждый межблоковый поток может принадлежать лишь одному из трех возможных типов:

а) поток fk, зависит только от запаса посылающего компартмента хк линейно, T.t.fk=akixk - донорный тип;

б) поток fkl определяется только запасом принимающего компартмента хк, от которого зависит также линейно, т.е. fkl = Pklxk -реципиентный тип;

в) поток fkl зависит лишь от произведения запасов обоих компартментов, что соответствует классическому вольтеровскому типу взаимодействия «хищник-жертва»: fk, = yk,x,xk.

В работе на основе данной модели рассмотрено функционирование экосистем разных пространственных масштабов. Выбрана био-эколого-математическая модель задачи упорядочивания в многокритериальной постановке, которая реализуется следующим образом.

Рассматриваются п экологических объектов упорядочивания, перенумерованных индексом г-1,2,...,и, Г, - продолжительность «реализации» i -го объекта или этапа, а, -«удельный штраф» или «ожидаемый эффект» за единицу времени от г-го объекта, Д - директивный срок «реализации» /-го объекта. Всякое допустимое решение задачи упорядочивания представляет собой одну из и! перестановок х = (/1,/2,...,(„) чисел 1,2,...,л. X = {г} - множество всех допустимых решений (МДР) этой задачи. На множестве X = {дг} всех я! перестановок x = (/|,/2,...,i„) определена векторная целевая функция (ВЦФ)

состоящая из минимизируемых критериев, т.е. частных целевых функций (ЦФ) F„ (дг) е {<pv (дг), 7pv (х), t//v (х\ y7v (х)}, 1 < v < N, где «критерии вида MINSUM»

<Р, (х) = р а]к max(/ijt - ,о)-> min,

i=i

9* м=s aima4pl - !>k >°)->min i *

«критерии вида MINMAX» i//v (x)=max/ max(/(jt -£T,o)->min,

y/v (x) = max av maxlD" -1 ,0)-> min.

I ükin '* * *

На первом рисунке представлена диаграмма критериального пространства индивидуальной 2-критериальной задачи упорядочивания для случая, когда число объектов п= 5 и параметры 2-критериальной задачи упорядочивания получены с помощью генератора псевдослучайных чисел. При этом для N-2 ВЦФ F(x)=(f, (x),F2 (х)]. состоит из критериев f,(x) - вида MINSUM и f2(x) - вида MINMAX, а параметры сепТп Dt - случайные числа. На втором рисунке представлена диаграмма для такой же задачи с тем лишь отличием, что второй критерий F2 (х), так же как и F[ (х), имеет вид MINSUM.

Диаграмма критериального пространства индивидуальной 2-критериальной

задачи (л=5)

MINSUMI-MINMAX2

Рис. 7

Диаграмма такой же задачи, когда оба приоритета имеют вид М1Ы8ЦМ

ютгеиммуигаимг

Рис. 8

Рассмотренная био-эколого-математическая модель задачи упорядочивания в многокритериальной постановке позволяет упорядочить степень влияния тех или иных факторов (нефтепродуктов, ионов тяжелых металлов, выбросов в атмосферу и др.) на экосистему в результате воздействия транспорта.

В четвертой главе рассматриваются модели техногенного воздействия на окружающую среду. При управлении качеством окружающей среды необходимо получать информацию не только о вредном воздействии на природу, но и на человеческий организм. В настоящее время не используются модели, связывающие уровень загрязнения окружающей среды с продолжительностью жизни. Анализ применяемых математических моделей показывает, что они описывают влияние загрязняющих веществ на заболеваемость и смертность только для больших групп населения (взрослые, дети; мужчины, женщины и т.д.), на основе которых невозможно оценить изменение продолжительности жизни.

В работе предложено использовать модель техногенного воздействия (MTB), связывающую уровень загрязнения окружающей среды с состоянием здоровья человека и продолжительностью жизни. Предлагаемая модель носит универсальный характер для многоцелевого использования и имеет структурные особенности, которые показаны на рисунке 7. Вектор С - вектор концентраций ЗВ (загрязняющих веществ), вектор Q - искомый вектор обобщенной или персонифицированной заболеваемости или смертности, на основе которого рассчитывается продолжительность жизни.

Модельная структура техногенного воздействия на человека

С

Обобщенная модель заболеваемости

Продолжительность жизни

~,Г1

Персонифициро ванная модель заболеваемости

ПРОГНОЗ

Выбор те\Н0Л1

ОБУЧЕНИЕ

гаги-

ПРОФОТБОР

Рис. 9.

Математическая модель техногенного воздействия состоит из двух частей -обобщенной модели и персонифицированной:

1. Обобщенная модель строится для эталонных групп населения без учета временного фактора их нахождения в «грязной» среде транспортной системы и описывает влияние загрязняющих веществ (ЗВ) на заболеваемость ¡-ой болезнью во всех возрастных группах для эталонных групп населения.

2. Персонифицированная модель строится для различных групп населения и отражает влияние ЗВ на конкретного индивида как среднестатистического носителя присущих ему качеств. При этом учитываются возраст, пол, район проживания, вредные привычки (курение), экология рабочего места, избыточный вес, семейное положение, уровень образования и временной фактор воздействия ЗВ на здоровье.

При использовании МТВ характеристики технологического режима интерпретируются с точки зрения субъективных качеств обучаемого. Прогнозируется вероятность заболеваемости /-ой болезнью и, для усиления психологического воздействия, изменение продолжительности предстоящей жизни (ППЖ) конкретно для него самого и его ближайших потомков (детей, внуков).

Структурную схему экспертно-аналитической системы моделирования техногенного транспортного воздействия на здоровье человека и можно представить в виде следующей схемы (рисунок 8).

На схеме приняты следующие обозначения: - фоновая заболеваемость;

Я о'Я о ' модельное и реальное значение заболеваемости для эталонной группы населения =

Чп > Чп ' персонифицированные модельное и реальное значения заболеваемости

Сщп, Д<70 - невязки между модельной и реальной заболеваемостью в обобщенной и персонифицированной моделях;

17

Рис. 10

С =(С|,...,С„) - вектор значений концентраций ЗВ от транспортных процессов;

ау - коэффициент заболеваемости г'-ой болезнью от /-ого загрязнителя;

!л,а,р - соответственно: функции принадлежности, значения с*-уровней и модификаторов, которые используются для идентификации коэффициентов а, а

также для преобразования их в количественную форму представления;

д*о,ч'п " прогнозируемые обобщенная и персонифицируемая заболеваемости, полученные на основе идентифицируемых коэффициентов ац;

Т7,/7" - соответственно субъективные факторы, влияющие на заболеваемость, и их формализованное представление;

По, Пп - эталонная и персонифицированная продолжительность жизни. Продолжительность жизни в возрасте х в общепринятом виде рассчитывается следующим образом:

100-х

П"р = -+ 0,5

I

'х

и определяется на основе данных, содержащихся в таблицах смертности, которые являются одним из основных инструментов демографического анализа. В формуле :

Л - годы предстоящей жизни. В таблицах смертности в качестве конечного возраста дожития берутся 100 или 110 лет,

число доживающих до * лет, с1г - число умирающих в возрастной группе

Таким образом, МТБ позволяют оценивать и спрогнозировать ущерб, наносимый здоровью населения. Полученные оценки применимы в системах принятия решений для выработки мероприятий по обеспечению экологической безопасности и оценки их эффективности.

Для проведения комплексной оценки эффективности всех видов природоохранных мероприятий в сочетании с оценкой экономической эффективности транспортно-промышленных производств требуется построение модели эколого-экономической транспортной системы, представляющей собой совокупность взаимосвязанных экономических, технических социальных и природных факторов, образующих единую систему с большим числом подсистем, элементов и связей между ними.

Для автоматизированного построения математических моделей таких систем в работе предложен алгоритм, ориентированный на диалоговый режим "исследователь - ЭВМ". Блок-схема алгоритма показана на рисунке 9

Рис. 11

Алгоритм основан на комплексном использовании математического моделирования природо-промышленных транспортных систем и экспертных оценок при нестандартных ситуациях, не обеспеченных предыдущим опытом.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Осуществлена структуризация систем экологического мониторинга на транспорте с введением подсистем прогнозирования состояния окружающей среды и управления качеством этой среды.

2. Проанализировано воздействие транспорта на окружающую среду. Определена эффективность ряда мероприятий по восстановлению экологических ресурсов. Оценена эффективность моющего действия экологически безопасного (среди прочих) моющего средства КАФОН (кавитационно-флотационный отмыва- • тель нефтепродуктов). Подтверждено, что сорбирующей способностью по отношению к ионам тяжелых металлов и нефтепродуктам обладают гранулированный шлак, шлаковая пемза, пенобетон (как представители гидратационно-активных материалов).

3. На основе анализа существующих моделей выбрана модель загрязняющего вещества в атмосферном воздухе в приближении точечного источника с учетом статистического распределения транспортного потока по железнодорожной магистрали.

4. Предложено математическое обеспечение, позволяющее рассчитать поле яркости рассеянной солнечной радиации для реальной системы «атмосфера-нефтяная пленка-поверхность воды» в зависимости от условий наблюдения с учетом оптических свойств воды, нефти и атмосферы.

5. Для прогнозирования экозащитных свойств твердых тел (песка, шлака, пенобетона) используемых в транспортных системах отобран индикаторный метод исследования природы поверхности твердого тела - метод распределения центров адсорбции на поверхности (метод РЦА).

6. Определен метод построения динамической блоковой модели по диаграмме «экозапасы-потоки» при техногенном загрязнении от транспорта, проанализированы свойства модели и рассмотрено на ее основе функционирование экосистем разных пространственных масштабов.

7. Предложено математическое обеспечение системы экологического мониторинга на транспорте в виде совокупности математических моделей, решающих три различного класса задач, связанных с экологическим мониторингом на транспорте.

8. Выбрана комбинированная математическая модель техногенного транспортного воздействия, использующая разнородную качественную и количественную информацию, позволяющая оценить влияние окружающей среды около ^ транспортных объектов на здоровье человека. При этом используется алгоритм идентификации этой модели с ограниченной обучающей выборкой и в разнородной информационной среде.

9. Для анализа транспортных систем разработана методика выбора оптимального варианта их функционирования, основанную на решении задачи оптимизации отношения между эколого-экономическим эффектом и эколого-экономическими затратами с соответствующим алгоритмом решения задач.

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Д.И. Вахания, А.Д. Жданов, Ю.А. Ростомянц. О моделировании и управлении экосистемами. // Российская Академия Транспорта. Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций. <Сборник Научных трудов>. 2002г. С.49-58.

2. М.А. Алексеев, А.Д. Жданов, A.C. Прокофьев. Системный анализ задач согласования решений в производственно-транспортных системах. // Труды международной научно-практической конференции "Безопасность водного транспорта", посвященной 300-летию Санкт-Петербурга, сентябрь 2003 г., Санкт-Петербург/т. 1. СПб. СПбГУВК,2003.С.123-126

3. В.В. Белоусов, А.Д. Жданов, A.C. Прокофьев. Базисные модели межуровневого системного компромисса. // Труды международной научно-практической конференции "Безопасность водного транспорта", посвященной 300-летию Санкт-Петербурга, сентябрь 2003 г., Санкт-Петербург/т. 1. СПб. СПбГУВК,2003.С.55-58.

4. А.Д. Жданов. Программа проведения обследования окружающей среды с помощью экологического вагона-лаборатории. // Современные информационные технологии. Выпуск 5. ГВЦ Интуриста, 2005г. С. 75-79.

5. В.И. Строганов, А.Д. Жданов. Построение систем экологического мониторинга на транспорте. И Труды всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах», Воронеж, 2005г. С.159-161.

Издательство ФГУП «Научно-исследовательский и экспериментальный институт автомобильной электроники и электрооборудования»

100 экз.

Подписано в печать 24 апреля 2006г.

Введение.

1 .Организация экологического мониторинга на транспорте.

1.1. Окружающая среда как объект управления в системе экологического мониторинга.

1.2.Структурные решения системы экологического мониторинга.

1.3.Наблюдения за состоянием окружающей транспортной среды

Основные результаты.

2.0ценка воздействия транспорта на окружающую среду.

2.1 .Очистка грунта от загрязнений железнодорожным транспортом с использованием моющих средств. 2.2.Оценка влияния ионов тяжелых металлов на загрязнение окружающей среды.

2.3.Модель рассеяния примеси в атмосферном воздухе от железнодорожного транспорта.

2.4.Модели и методы диагностирования загрязнений на водной поверхности.

Основные результаты.

3.Математическое обеспечение систем экологического мониторинга. 79 ^ 3.1 .Метод выбора компонентов систем экологического мониторинга при очистке водных сред.

3.2.Динамические модели экосистем.

3.3.Математические модели взаимодействия «человек-экосфера» в рамках транспортной системы.

Основные результаты.

4.Компьютеризация оценивания техногенного воздействия на окружающую среду. 4.1 .Система поддержки принятия решений при оценивании влияния загрязнения экосистемы на здоровье человека.

4.2.0ценивание эффективности эколого-экономических систем.

Основные результаты.

Развитие инженерно-транспортной инфраструктуры, рост объема пассажирских и грузовых перевозок, усиление связи с другими регионами, увеличение интенсивности движения транспорта приводит к существенному загрязнению окружающей природной среды.

Эта проблема в последние годы неоднократно являлась определяющей при решении вопросов освоения грузопотоков, строительства портов и новых транспортных магистралей (например, скоростная железная дорога Москва-Петербург), возможности перевозки опасных грузов (нефть, газ и т.п.). Учет экологических требований в проектировании производственно-транспортных систем обосновывает, в настоящее время, 40-60 % капиталовложений на создание систем предотвращения экологических чрезвычайных ситуаций, для недопущения значительных затрат на восстановление природных ресурсов и т.д. Оценка воздействия на окружающую среду является необходимой при реализации проектов транс-портно-производственных систем. Это связано с тем, что функционирование системы «производство - транспорт - потребление» требует единой методологии для обеспечения полного соответствия свойств груза, техники, технологии и экологического контроля. Нарушение, например, технических условий на производство груза может изменить его транспортные свойства, привести к несоответствию с оборудованием в цехах отгрузки и приема груза на комбинатах, транспортных средств доставки и перегрузки в портах. Недопустимое пыление грузов при перевозке может исключить возможность освоения грузопотока, создавая дилемму: изменение технологии производства груза для получения соответствия ТУ или изменение технологии транспортных и погрузо-разгрузочных работ.

Многообразие загрязнителей транспортной системы осложняет выбор методов их идентификации и организацию контроля. Стойкость загрязнителей и скорость их воздействия на окружающую среду, взаимодействие между собой и действие в различной очередности определяют новые, часто более опасные, экологические последствия, что делает необходимым постоянный контроль природного фона и техноантропогенных нагрузок.

В связи с этим возникает задача обеспечения экологической безопасности и рационального управления экологической ситуацией на транспорте. Решение указанной задачи в настоящее время идет по пути организации специальных информационно-управляющих систем - систем наблюдений и анализа состояния природной среды, прогноза и управления ее качеством. Такие системы определяются как системы мониторинга состояния окружающей природной среды или экологического мониторинга.

Необходимым условием построения экологического мониторинга является разработка инструментальных средств, обеспечивающих их успешное функционирование. К таким средствам относятся: математическое, алгоритмическое, информационное, методическое, организационное, программное, техническое и другие виды обеспечения.

Вопросы создания систем экологического мониторинга, их организационного и технического обеспечения рассматриваются в целом ряде работ, но применительно к транспортным системам эти вопросы проработаны недостаточно.

Организация постоянного наблюдения за качеством жизненно важных природных сред, обработка и анализ полученных данных при построении экологического мониторинга в транспортных системах должны учитывать её особенности, к которым следует отнести:

1) объекты контроля территориально рассредоточены, а их количество значительно;

2) разнородность транспортных объектов (подвижной состав, погрузо-разгрузочные системы и т.д.);

3) многовариантность возможного состояния контролируемых объектов из-за большой распределенности транспортных систем, а так же многовариантность методов и способов их контроля;

4) в ряде случаев контроль осуществляется оперативно (в силу значительной экологической опасности многих объектов) и в нестандартных ситуациях;

5) ресурсы контроля ограничены;

6) необходимость осуществлять прогнозирование и управление экологической ситуацией.

Отмеченные особенности позволяют рассматривать экологический монито-# ринг на транспорте как систему регионального (территориального) уровня. Организация экологического мониторинга на транспорте позволяет выявить причины и разработать методы по снижению воздействия на окружающую среду и обеспечить эксплуатационную эффективность транспортного комплекса. Необходимо отметить, что при разработке региональных систем экологического мониторинга, недостаточно уделяется внимания разработке информационных моделей с учетом динамики состояния природной среды, проявления влияния деятельности человека, математического обеспечения обработки и анализа получаемой информации.

Во многом это определяется тем, что полная математическая интерпретация взаимодействия транспортного предприятия с природной и окружающей человека средой достаточно сложна. В связи с малым числом известных функциональных зависимостей между воздействием и реакцией среды, для анализа взаимодействий предприятия с природной и окружающей человека средой применяют качественное описание системного подхода в формализованном виде, что позволяет использовать в конкретных решениях современный математический аппарат, проводить многофакторный анализ и т.д.

Другой особенностью оценки влияния транспорта на окружающую среду, является усложнение объектов анализа, особенно в области принятия управленческих решений. Большинство задач являются многокритериальными, с наличием сложных взаимосвязей и априорной неопределенности. Получение результатов требуется обеспечить в сжатые сроки, что делает обязательным формализацию процессов в экосистеме в виде математических моделей и современных информационных технологий. Что вызывает необходимость разработки инструмента исследований для проигрывания сценариев развития экологической ситуации с це-® лью принятия эффективных управленческих решений. Таким инструментом является, в частности, система поддержки принятия решения, ориентированная на исследуемую проблемную область.

Для принятия адекватных решений о применении природоохранных мероприятий необходимо иметь информацию об их эффективности. Для этого важна разработка методов оценки воздействия транспорта на окружающую среду и способы снижения этого воздействия.

При превышении допустимой антропогенной нагрузки над возможностью самоочищения экосистемы возникает необходимость вводить комплексные мероприятия: введение норм для действующих природопользователей, сокращение объемов грузопереработки, введение существенных экологических налогов, перераспределение грузопотоков в межгосударственной системе портов при совместной оценке экологических последствий в сопоставлении с экологическими эффектами от освоения грузопотоков, максимального использования экологического инжиниринга, включающего создание приборов, оборудования и устройств, обеспечивающих функционирование системы экологического мониторинга.

В связи с этим прогнозирование реакции экосистем становится все более важной проблемой. Сложность структуры экосистем, недостаток информации о функционировании их компонентов и высокий риск эксперимента над ними вызывают необходимость создания моделей, поддающихся численно-аналитическому исследованию - модели техногенного воздействия на окружающую среду. При управлении качеством окружающей среды необходимо получать информацию не только о вредном воздействии на природу, но и на человеческий организм. В настоящее время не используются модели, связывающие уровень загрязнения окружающей среды с продолжительностью жизни.

При математическом моделировании влияния транспорта на экосистему постановка однокритериальной задачи оптимизации не удовлетворяет потребностям лица принимающего решения (ЛПР), в связи с тем, что построение обобщенных функций полезности (является сложной проблемой). В то же время потребности практики разработки и эксплуатации сложных систем (в том числе и транспортных) требуют учета и согласования значительного числа разнородных требований и целей. При этом важной задачей является разработка подхода к нахождению наилучшего компромиссного решения на априорном знании значений векторной целевой функции задачи в критериальном пространстве. # Функционирование и развитие современных транспортных систем тесно связано с проблемой рационального использованием природных ресурсов и охраной окружающей среды от загрязнений. В связи с этим требуют разработки вопросы создания методологического и математического обеспечения систем эколо-го-экономической оценки эффективности функционирования отдельных транспортных объектов. В связи с этим актуальна разработка вопросов оценки эколого-экономической эффективности функционирования отдельного объекта в конкретных транспортно-производственных и природных условиях.

Целью диссертационного исследования является разработка информаци-® онного и математического обеспечения экологического мониторинга территориального уровня, повышающего эффективность оценивания экологической ситуации, оперативность и качество принятия решения в условиях ограниченных ресурсов.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- структуризация системных решений при контроле и наблюдении в рамках экологического мониторинга в транспортных системах;

- определение совокупности моделей и методов очистки грунта, описания ® рассеяния примеси в атмосферном воздухе от загрязнений транспортными объектами;

- формирование математических моделей и методов для расчета: поля яркости для системы «атмосфера-нефтяная пленка-поверхность воды»; оценка распределения центров адсорбции на поверхности твердых тел (метод РЦА); построения динамической блоковой модели по диаграмме «экозапасы-потоки»; решения задачи упорядочивания в многокритериальной постановке при взаимодей ствии «человек-экосфера»;

- формализованное описание: техногенно-транспортного воздействия на здоровье человека, выбора оптимального варианта минимизации эколого-экономического критерия.

Объектом исследования являются процессы, влияющие на окружающую природно-социальную среду под воздействием транспортных объектов.

Предметом исследования являются информационные и математические средства в рамках экологического мониторинга, обеспечивающие снижение воздействия транспорта на окружающую среду.

Методы исследования базируются на использовании системного анализа, теории моделирования динамических систем, теории вероятностей и дискретной оптимизации, теории имитационного моделирования критериального пространства, теории слабоструктурированных нечетких предметных областей и др.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

- осуществлена (в рамках транспортной системы) структуризация системы экологического мониторинга с подсистемами прогнозирования и управления и рекомендациями по восстановлению экосреды;

- сформирована обобщенная совокупность известных и модифицированных моделей и методов как средств для уменьшения влияния железнодорожного транспорта на окружающую среду (почву, атмосферный воздух и водоемы) при загрязнении ее нефтепродуктами и ионами тяжелых металлов;

- предложена интегральная совокупность моделей, обеспечивающая решение целого комплекса задач, связанных с загрязнением водной поверхности (метод РЦА); почвы (модель «экозапасы-потоки»); атмосферного воздуха (модель «человек-экосфера»);

- рассмотрены вопросы социально-экономического влияния загрязнения окружающей среды транспортной системой на здоровье человека.

Практическая значимость проведенных исследований заключается в:

- предложенных решениях систем автоматизированного экологического мониторинга, включающих в себя процесс наблюдения, контроля, прогнозирования, управления и устранения последствий загрязнений;

- определении методов и средств, позволяющих снизить воздействие железнодорожного транспорта путем обоснования использования применяемых сорбирующих материалов и моющих средств для очистки нефтезагрязненных грунтов; ф - формировании для практического применения методики расчета поля интенсивности излучения в системе «атмосфера - нефтяная пленка -поверхность воды»;

- компоновке группы моделей, решающих практические задачи по определению загрязнения окружающей среды (воды, почвы, воздуха);

- рассмотрении влияния техногенного нарушения экосистемы на социальные и экономические сферы.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались на: ® - Международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ-2001»;

- Международной научно-технической конференции «Безопасность транспорта» (г. Санкт-Петербург, 2003г.);

- на кафедральных семинарах 2001-2004 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Выбрана комбинированная математическая модель техногенного транспортного воздействия, использующая разнородную качественную и количественную информацию, позволяющая оценить влияние окружающей среды около транспортных объектов на здоровье человека. При этом используется алгоритм идентификации этой модели с ограниченной обучающей выборкой и в разнородной информационной среде.

2. Для анализа транспортных систем предложено использовать методику выбора оптимального варианта их функционирования, основанную на решении задачи оптимизации отношения между эколого-экономическим эффектом и эко-лого-экономическими затратами с соответствующим алгоритмом решения задач.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных исследований в работе получены следующие основные результаты:

1. Осуществлена структуризация систем экологического мониторинга на транспорте с введением подсистем прогнозирования состояния окружающей среды и управления качеством этой среды.

2. Проанализировано воздействие транспорта на окружающую среду. Определена эффективность ряда мероприятий по восстановлению экологических ресурсов. Оценена эффективность моющего действия экологически безопасного (среди прочих) моющего средства КАФОН (кавитационно-флотационный отмыватель нефтепродуктов). Подтверждено, что сорбирующей способностью по отношению к ионам тяжелых металлов и нефтепродуктам обладают гранулированный шлак, шлаковая пемза, пенобетон (как представители гидратационно-активных материалов).

3. На основе анализа существующих моделей выбрана модель загрязняющего вещества в атмосферном воздухе в приближении точечного источника с учетом статистического распределения транспортного потока по железнодорожной магистрали.

4. Предложено математическое обеспечение, позволяющее рассчитать поле яркости рассеянной солнечной радиации для реальной системы «атмосфера-нефтяная пленка-поверхность воды» в зависимости от условий наблюдения с учетом оптических свойств воды, нефти и атмосферы.

5. Для прогнозирования экозащитных свойств твердых тел (песка, шлака, пенобетона) используемых в транспортных системах отобран индикаторный метод исследования природы поверхности твердого тела - метод распределения центров адсорбции на поверхности (метод РЦА).

6. Определен метод построения динамической блоковой модели по диаграмме «экозапасы-потоки» при техногенном загрязнении от транспорта, проанализированы свойства модели и рассмотрено на ее основе функционирование экосистем разных пространственных масштабов.

7. Предложено математическое обеспечение системы экологического мониторинга на транспорте в виде совокупности математических моделей, решающих три различного класса задач, связанных с экологическим мониторингом на транспорте.

8. Выбрана комбинированная математическая модель техногенного транспортного воздействия, использующая разнородную качественную и количественную информацию, позволяющая оценить влияние окружающей среды около транспортных объектов на здоровье человека. При этом используется алгоритм идентификации этой модели с ограниченной обучающей выборкой и в разнородной информационной среде.

9. Для анализа транспортных систем предложено использовать методику выбора оптимального варианта их функционирования, основанную на решении задачи оптимизации отношения между эколого-экономическим эффектом и эколого-экономическими затратами с соответствующим алгоритмом решения задач.

1. Винер Н. Кибернетика. М.: "Сов. радио", 1958, 215с.

2. Гаскаров Д.В., Киселев В.Б., Солдатов С.А., Строгонов В.И., Юсупов P.M. # Введение в геофизическую кибернетику и экологический мониторинг. СПб.:

3. Изд-во СПГУВК, 1998.-165 с.

4. Yusupov R.M., Kisselev V.B. An introduction to geophysical cybernetics. International Conference on Informatics and Control Proceedings, June 9-13,1997, St. Petersburg, Russia, vol II, 1997, p.729-738.

5. Розенвассер E.H., Юсупов P.M. Чувствительность систем управления. М.: Наука, 1981,464с.

6. Пененко В.В. Методы численного моделирования атмосферных процессов.-Л.: Гидрометеоиздат, 1981, 352 с.

7. Воронов А.А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. М., Наука, 1979, 336 с.

8. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Л.: Гидрометиздат, 1979.-375 с.

9. Протасов В.Ф. Молчанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России. -М.: Финансы и статистика, 1995 521 с.

10. Израэль Ю.А. Концепция мониторинга состояния биосферы. В кн. «Мониторинг состояния окружающей среды. Труды советско-английскогосимпозиума». Л.: Гидрометиздат, 1997. с. 10-25.

11. Реймерс Н.Ф. Природопользование: словарь-справочник. М., Мысль. 1990. -637 с.

12. Делятский С. и др. Экологический словарь. М: Конкорд ЛТД-Экором, 1993. -202 с.

13. Малашевич Е.В. Краткий словарь-справочник по охране природы. -Минск: Урожай. 1997. 223 с.

14. Руткаускас А.-В.М. Система прогнозирования регионального ® воспроизводства. М.: Наука, 1992.-85 с.

15. Горстко А.Б., Угольницкий Г.А. Введение в моделирование экологоэкономических систем. Ростов-на-Дону: РГУ, 1990. - 112с.

16. Д.И. Вахания, А.Д. Жданов, Ю.А. Ростомянц. О моделировании и управлении экосистемами. // Российская Академия

17. Транспорта. Санкт-Петербургский государственный университет водныхкоммуникаций. <Сборник Научных трудов>. 2002г. С.49-58.

18. В.И. Строгонов, А.Д. Жданов. Построение систем экологического мониторинга на транспорте. // Труды всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах», Воронеж, 2005г. С.159-161.

19. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. 3. Л.: Гидрометиздат, 1980. - 263 с.

20. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Т. 2. Л.: ® Гидрометиздат, 1980. - 279 с.

21. Безопасные уровни содержания вредных веществ в окружающей среде (ПДК, ОБУВ, ОДУ, МДУ, ОДК, ЦПУ). Под редакцией М.И. Буковского и др. М.: ВНИИИТБХП, 1990. - 300 с.

22. А.Д. Жданов. Программа проведения обследования окружающей среды с помощью экологического вагона-лаборатории. // Современные информационные технологии. Выпуск 5. ГВЦ Интуриста, 2005г. С. 75-79.

23. Попов А.А., Кочин С.В. Компьютеризированные аналитические комплексы ^ для экологического мониторинга. Приборы и системы управления, М.:

24. Машиностроение. 1994.-89с.

25. Нормативные данные по предельно-допустимым уровням загрязнения вредных веществ объектов окружающей среды. Справочный материал. -СПб: АО НПП «Буревестник», 1994.132с.

26. Методика расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. Л.: Гидрометиздат, 1987. -92 с.

27. Методика расчёта предельно-допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами. Госкомприроды РФ, 113с.

28. Дикий JI.A. (1976). Гидродинамическая неустойчивость и динамика атмосферы. Д., «Гидрометеоиздат», 108 с.

29. Критерии оценки экологической обстановки территории для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия. М.: Минприроды РФ, 1992. - 51с.

30. Сватовская Л.Б., Панин А.В., Шершнев М.В. Волкова А.В., Груздева О.А. Сорбционные свойства твердый тел с гидратационно-активными минералами// Сб.научн. трудов: Современные естественно-научные основы в материаловедении и экологии. С-Пб.: 2000, с.46-54.

31. Васильков А.П., Кондранин Т.В., Щербаков А.А. Повышение информативности дистанционной диагностики нефтяных загрязнений поверхности моря при ее зондировании под различными углами// Прикладные задачи МСС геокосмической физики. М.: МФТИ, 1996. - С.36-42.

32. Щербаков А.А. Метод распознавания квазилинейных аномалий по их радиолокационным изображениям// Экология, мониторинг и рациональноеприродопользование. М.: МГУЛеса, 1999. Вып. 302(11). - С.70-79.

33. Байдарашвили М.М. Классификационные признаки поверхности твердого тела в прогнозировании адсорбционных свойств// Сб.научн.трудов «Новые исследования в материаловедении и экологии». Вып.1. СПб.: СПГУПС, 2001г.

34. Завалишин Н.Н., Логофет Д.О. Моделирование экологических систем по заданной диаграмме «запасы-потоки»// «Математическое моделирование», 1997, т.9, №9. С.3-17.

35. Завалишин Н.Н., Логофет Д.О. Динамические бионовые модели углеродного цикла в экосистеме переходного болота// «Математическое моделирование», т. 13, №4, 2001.-С.З-18.

36. Перепелица В.А., Попова Е.В. Оценка сложности многокритериальных задач теории расписаний. Информационный бюллетень Ассоциации математического программирования, №7. Научное издание, Екатеринбург: УрОРАН, 1997.-С. 176-177.

37. Попова Е.В. Эколого-экономические аспекты задачи инвестирования. Всероссийская международная конференция «Компьютерные технологии инженерной и управленческой деятельности», 6-8 октября, Таганрог, 1998. -С.74-75.

38. Косарев В.А., Муратова С.Ю. Проблемы экологического тренинга в многоаспектной подготовке эксплуатационно-технического персонала металлургических производств// Сб.научн.трудов «Информационные технологии в образовании и металлургии». -М.: МИСИС, 1999.

39. Косарев В.А., Муратова С.Ю. Метод идентификации сложнойкомпозиционной модели экологической безопасности// Проблемы управления безопасностью сложных систем: Материалы VII Международной конференции. М.: РГГУ, 1999.

40. Меньшиков В.В., Дорохов И.Н., Ермоленко Б.В., Нгуен Минь Куанг, Селезнев В.П. Принцип структурной эколого-экономической оптимизации продукции многоассортиментных производств лакокрасочных материалов. Часть И// Лакокрасочные материалы, 1995. №10.

41. Вагин B.C., Гриднев Е.А. Учет экологического состояния земель при их бонитировке// «Вестник МАНЭБ», 1999, №13. С.59-63.

42. Цгоев Т.Ф., Гриднев Е.А. К вопросу оценки экологической значимости земель в единой системе экологического мониторинга// Материалы докладов конференции, Владикавказ: ГГАУ, 1999. С.26-28.

43. Строганов В.И. Системный анализ и алгоритмизация принятия управленческих решений в распределенных организационно-экологических системах. Воронеж: Изд-во ВГТУ. 1999. 184с. (Моделирование, оптимизация и компьютеризация в сложных системах; кн.5).

44. Мызникова Т.А. Поддержка процесса принятия решений по эколого-экономическим задачам города II Омский научный вестник.-1998.; №3. с.71-74.

45. Автоматизированная информационно-управляющая система "Экологическая безопасность России", Основные положения системного проекта. М: Минприроды РФ. 1993.

46. Беккер А.А., Агаев Т.Е. Охрана и контроль загрязнения природной среды. Д.: Гидромеотиздат. 1989.

47. Белинский Б.И., Ярыгин Г'.А. Модели принятия решений в интеллектуальныхсистемах экологической безопасности. В сб. "Системы, методы обработки и анализа данных". Отв. ред. С.С. Садыков. Ташкент 1997.

48. Владимиров A.M., Лякин Ю.И. Матвеев Л.Т., Орлов В.Г. Охрана окружающей среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.

49. Временные правила охраны окружающей среды от отходов производства и потребления в Российской Федерации. М.: Минприроды РФ. 1994.

50. Колыбанов К.Ю., Тимофеев B.C., Шаталов В.В., Ярыгин Г.А. Автоматизированная система радиационного и химического мониторинга ВНИИ XT. Материалы международного конгресса "Экологические проблемы больших городов: инженерные решения". Москва. 1996.

51. ГОСТ 17.0.0.04-90 Экологический паспорт промышленного предприятия.

52. Алпатов Ю.Н., Михайлов Ю.А. Воздушный бассейн как многосвязный объект управления // Математика в ВУЗе: Труды международной научно-методической конференции. СПб: СПб ГУПС. 1998. С.191-192.

53. Иванов Б.А. Инженерная экология. Л.: ЛГУ. 1989.

54. Юрасов В.Г. Белоцерковский В.Ю. Расчетная оценка уровня загрязнения атмосферы в условиях неопределенности// Информационные технологии. 1997. №4. с.35-36.

55. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. М.: Наука. 1989.

56. Назаров Н.Н., Николаев А.Н. Основы дистанционных методов мониторинга загрязнения природной среды. Л.: Гидрометеоиздат. 1987.

57. Окружающая среда и здоровье населения России. Атлас. М.: ПАИМС. 1995.

58. Протасов В.Ф., Мастанов А.В. Экология, здоровье и природопользование в России. М.: Финансы и статистика, 1995.-521с.

59. Охрана окружающей среды. Модели управления чистотой природной среды. / Под ред. К.Г. Гофмана и А,А. Гусева, М,: Экономика. 1977.-222с.

60. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 1998 году. Под ред. А.С. Баева, Н.Д. Сорокина.- СПб: «Сезам», 1999г.- 520 с.

61. Бурков В.Н., Грацианский Е.В. Экономическое регулирование вопросов безопасности. Журнал «Инженерная экология», №1, М., 1994г., с. 128-137.

62. Борябин В.И. Справочник по защите водных бассейнов от загрязнения производственными сточными водами.- М., 1990.-124 с.

63. Гиляров A.M. Популяционная экология.- М.: Наука, 1990.-192 с.

64. Экологический программный комплекс для персональных ЭВМ. / ред. Гаврилов А.С.- СПб: Гидрометеоиздат, 1992.- 126 с.

65. Меншуткин В.В. Имитационное моделирование водных экологических систем. СПб.: Наука, 1993.- 160 с.

66. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем/ Ин-т прикл. геофизики. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993, т. 15.-289с.

67. Гаскаров Д.В., Истомин Е.П., Фролов А.К. Информационная поддержка систем экологического контроля и управления. СПб.: СПГУВК, 1999.-253с.

68. Реймерс Н.Ф. Экология (теория, законы, теория, принципы и гипотезы). М.: Россия молодая, 1994. - 367с.

69. Авербах И.Л., Цурков В.И. Оптимизация в блочных задачах с целочисленными переменными. М.: Наука, 1995. - 228с.

70. Нечеткие множества и теория возможностей. Последние достижения. Пер. с англ. /Под ред. P.P. Ягера. М: Радио и связь, 1986. - 408с.

71. Карелин В.П., Целых А.Н. Модели принятия решений в чрезвычайных экологических ситуациях при нечетких исходных данных. Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Мониторинг и прогнозирование чрезвычайных ситуаций». С.-Петербург, 1998.

72. Васильев B.C., Целых А.Н. Принятие прогнозных решений в экологических задачах на основе методов численного моделирования. Препринт. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦВШ, 1999. - 48с.

73. Целых А.Н., Тимошенко Р.П. Оценка экологической обстановки окружающей среды на основе анализа знаний экспертов.//Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Управление в социальных и экономических системах». Таганрог: Изд-во ТРТУ, 1998, №1. - С.219-222.

74. Бутусов О.Б., Сафронов Н.Г. Современные проблемы моделирования экосистем//Математические методы в технике технологиях ММТТ-13: сб. трудов междун. науч. конф. - СПб.: СпбГУ, 2000.

75. Васильев B.C., Целых А.Н. Принятие прогнозных решений в экологических задачах на основе методов численного моделирования. Препринт. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦВШ, 1999. - 48с.

76. Алексеенко В.А. Геохимия ландшафта и охрана окружающей среды. -М.: Наука, 1990.-142с.

77. Приваленко В.В. Геохимическая оценка экологической ситуации. -Ростов-на-Дону, 1993.- 167с.