автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Оптимальная маршрутизация при управлении борьбой с лесными пожарами

На правах рукописи

ФАДЕЕНКОВ Олег Владимирович

ОПТИМАЛЬНАЯ МАРШРУТИЗАЦИЯ ПРИ УПРАВЛЕНИИ БОРЬБОЙ С ЛЕСНЫМИ ПОЖАРАМИ

Специальность 05.13.01 — Системный анализ, управление, обработка информации

(Технологии химико-лесного комплекса)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск -2006

Работа выполнена на кафедре высшей математики и информатики ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Научный руководитель: Кандидат технических наук, доцент

Ушанов Сергей Викторович Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Воробович Николай Петрович

Кандидат технических наук, доцент Троценко Людмила Сергеевна

Ведущая организация: Институт вычислительного моделирования

СО РАН, г. Красноярск

Зашита состоится 13 декабря 2006 года в 14 часов на заседании диссертационного совета К.212.253.01 при Сибирском государственном технологическом университете по адресу: 660049 г.Красноярск, ул. Марковского, 57, СибГТУ, корпус АБВ, ауд. А-102

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Сибирского государственного технологического университета

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по адресу: 660049, г.Красноярск, пр.Мира, 82, СибГТУ, ученому секретарю диссертационного совета К.212.253.01 Ушанову С.В.

Автореферат разослан «_/£_» Но £ 2006 года

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Работа посвящена разработке специального и программного обеспечения систем управления противопожарными силами и средствами при борьбе с лесными пожарами - стихийными бедствиями, периодически возникающими в различных регионах планеты. Борьба с лесными пожарами является важной государственной задачей во всех странах, где лесные ресурсы занимают одно из главных мест. Ежегодно только в России регистрируется более 10000 очагов лесных пожаров. Площадь территории, подверженной пожарам, составляет около 300 млн. га. Особенно актуальна задача борьбы с лесными пожарами для районов Сибири и Дальнего Востока, на территории которых ежегодно возникают тысячи очагов возгорания, а ежегодный ущерб исчисляется десятками миллионов рублей.

Анализ действий по тушению крупных лесных пожаров показал, что успех борьбы с ними зависит не только от количества технических средств и людских ресурсов, но в определяющей степени — от рациональной их организации и правильной тактики тушения. Тактика тушения крупного лесного пожара определяется характером лесорасштельных условий, топографией местности, особенностями распространения и развития. Недостаток сил и средств для ликвидации очагов возгорания компенсируется их маневрированием.

Лесные пожары не только наносят значительный экологический и материальный ущерб народному хозяйству и природной среде, но и представляют угрозу для жизни людей, оказавшихся в зоне их действия. Основной причиной гибели людей является неверный прогноз развития пожара, недооценка действия сопутствующих факторов (например, задымленностн территории), ошибки в тактике борьбы с огнем и выборе маршрутов выхода из зоны действия пожара. Это ведет к слишком позднему осознанию опасности н как следствие, недостатку времени для спасения.

Внедрение в практику борьбы с лесными пожарами современных средств обнаружения, методов прогнозирования их распространения и развития, современных методов математического моделирования и теории управления дает возможность планирования и применения новых тактических приемов борьбы с лесными пожарами, более обоснованного подхода к применению управленческих решений с учетом различных возможных ситуаций развития лесного пожара.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является разработка специального и программного обеспечения информационной системы поддержки принятая решений, в контексте задач управления борьбой с лесными пожарами.

Дня достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- Задача оптимизации маршрутов доставки сил и средств к очагам лесного пожара.

- Задача расчета областей достижимости.

- Задача построения траекторий оптимальной локализации процессов распространения.

- Задача расчета оптимальных маршрутов доставки сил и средств с учетом рельефа местности и визуализация результатов ва трехмерной сцене.

"Методы исследования. Результаты исследований, выполненных в работе, базируются на методах прикладного системного анализа, теории оптимального локализ анионного управления процессов распространения. При разработке алгоритмов и программного обеспечения использовались принципы модульного структурного программирования.

Научная новизна. Разработана методика, алгоритмы и программное обеспечение для нахождения оптимальных решений по управлению силами и средствами борьбы с лесными пожарами, учитывающую наличие и характеристики первоначального размещения противопожарных сил и средств, интенсивность и динамику лесного пожара, а также топографические условия местности. Научная новизна работы защищена тремя свидетельствами авторского права на интеллектуальную собственность.

Практическая значимость работы. Разработало специальное математическое и программное обеспечение информационной системы поддержки принятия решений для решения задач оптимального управления силами и средствами противопожарной лесоохраны.

Реализация результатов работы. Разработанное математическое и программное обеспечение приняты Всероссийским научно-исследовательским институтом противопожарной охраны лесов и механизации лесного хозяйства (ФГУ "ВНИИПОМлесхоз") к использованию для выполнения расчетов ; при разработке нормативно-технической документации по оперативной доставке сил и средств тушения на пожар; созданию и размещению объектов противопожарного устройства па территории лесного фонда.

Результаты, полученные лично автором. Разработаны модифицированные алгоритмы н программное обеспечение для решения задач: определение оптимального маршрута движение по пересечепной местности, определение областей достижимости процесса распространения и процесса управления, определение траектории оптимальной локализации процесса распространения, определение и визуализация траектории оптимального маршрута с учетом трехмерности

реального пространства, а также информационная система поддержки принятия решений но планированию размещения и оптимальному управлению противопожарных сил и средств.

Апробация работы. Основной материал диссертации отражался в научных докладах, которые обсуждались на:

- ХЫ1 Международная научная студенческая конференция «Студент и научно-технический прогресс»: Информационные технологии (Новосибирск, 2004);

- Лесной и химический комплексы — проблемы и решения (экологические аспекты) (Красноярск, 2003-2005);

- Лесные и степные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия: б-я Международная конференция, — Томский университет. (Томск, 2005);

- Всероссийская научно-практическая конференция. (Красноярск, 2004);

- Экология южной Сибири и сопредельных территорий. Материалы международной научной школы. (Абакан, 2004);

Публикации по теме диссертации. Результаты диссертационной работы отражены в 9 научных публикациях, в том числе в 1 статье в издании по списку ВАК и 3-х свидетельствах государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация изложена на 164 страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения. Библиографический список включает 146 наименований литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введена в обосновывается актуальность выбранной в диссертационной работе темы, формулируются основные цели и задачи работы, а также дается обзор всех разделов диссертации.

В первой главе описывается текущее состояние вопроса. Проводится анализ существующих систем обнаружения и локализации лсспых пожаров.

В работах Г.А. Доррера, В.В. Баженова, СЛ. Ушанова, Р.А. А1ЫЫ, ЕЛ. Горовой, Г.Н. Коровина в контексте теории локализационного управления поставлены и решены некоторые задачи расчета оптимальных путей локализации лесного пожара. В.М. Грумансом разработаны практические методики расчета сил и средств, необходимых для локализации лесных пожаров.

Широкое практическое применение получила математическая модель горения Ротермела (К. С. В.о&еппе1). Эта модель позволяет прогнозировать динамику распространения пожара. Наиболее известные отечественные работы по математическому моделированию лесных пожаров и нх

последствий проводятся в Томском Государственном университете под руководством д.ф.-м.н. профессора Л.М.Гришина. Разработаны динамические модели процессов при лесном пожаре. В модели учитываются законы механики многофазных реагирующих сред, гидродинамики, физико-химических и радиационных процессов. Математическая модель лесного пожара описывает прогрев, сушку и пиролиз легко горючих материалов, воспламенение и горение газообразных и конденсированных продуктов пиролиза, подсос воздуха из окружающей среды и возникновение конвекционной колонки.

Работы по моделированию контуров лесного пожара с использованием алгоритма Дейкстры (Dijkstra) проводились ГА. Доррером, Kourtz P., O'Reagan.

Во второй главе рассмотрено математическое обеспечение задач управления.

Универсальность задач оптимизации и управления связана с возможностью описания математических моделей различных процессов в виде дифференциальных уравнений баланса сил, действующих на систему, либо в виде вариационного принципа, из которого эти уравнения следуют. Теория оптимального локализационного управления разработана в работах C.B. Ушанова,

Прямые методы решения вариационных задач Эйлера, Рлтца и другие, требуют выполнения' большого объема вычислений и вызывают существенные трудности при реализации на специальных вычислительных структурах. Рассматривается развитый в работах В.В. Васильева и ВЛ. Баранова метод, основанный на сведении исходной вариационной задачи к задаче определения кратчайшего пути на графе-решетке, покрывающей область определения функционала. Область Q определения функционала покрывается решеткой некоторой заданной конфигурации. Границы области Q изображаются некоторым подмножеством узлов решетки. Решение вариационной задачи с заданными граничными условиями сводится к нахождению оптимального (например, кратчайшего) пути на решетке с заданными весами ребер ме^сду узлами, изображающими граничные копцы некоторой функции,-.а: длина оптимального пути соответствует значению функционала для полученной аппроксимации.

Рассматривается система управления,, объектом которой является процесс распространения (1 IP), а субъектом — силы и средства борьбы с ним. Качество системы управления определяется функционалом, который характеризует обобщенные затраты на борьбу с ПР и учитывает затраты, обусловленные продолжительностью локализации (Рт), площадью ПР (Ps) и длинной заградительного барьера (локализующей кривой) (PL).

J-JV+JV+Л (1)

PL = Jc,(x,; ^ = - Координаты

подвижного конца заградительного барьера в момент времени t; Cj(X,t), ( = 13 • функции затрат на единицу времени локализации, единицу площади ПР, единицу длины создаваемого заградительного барьера; to, 1ц -время начала и окончания процесса локализации; Хо {Х0|, Хо2)т — координаты места возникновения очага ПР; А - коэффициент, определяющий направление локализации относительно X® (А — 1 при локализации по часовой стрелке, А - -1 при локализации против часовой стрелки).

Система ограничений учитывает предельную скорость локализации

(2)

направление локализации относительно центра ПР

<*о, - Хх) ■- - а 0; (3)

минимальное расстояние от заградительного барьера до кромки ПР в момент локализации t

X(t) = (x(t): F(t, x(t), h) Z 0}, (4)

где 1Н0Ы",«)1 +"2(0J; u(t) = (uj(t), щ(0)т - вектор скорости процесса локализации; U(X,t) — максимально возможное значение скорости локализации; F(t, x(t), h) = 0 — уравнение, определяющее множество точек x(t), отстоящих на расстоянии h от кромки ПР.

Условию F(t, х, 0) < О соответствует область ПР в момент времени t (определяется моделями процесса распространения). Оптимальные траектории локализации ПР определяются решением краевой задачи для нелинейных дифференциальных уравнений. Их аналитическое решение возможно для сравнительно простых частных случаев.

В общем случае численное решение задачи (1) - (4) может быть получено алгоритмом кратчайшего пути на графе-решетке, покрывающей область определения функционала (1). Неоднозначность области и другие ограничения геометрического характера на вид искомого решения отображаются соответствующей структурой решетки. Ребрам решетки приписываются веса, пропорциональные значениям вариационного интеграла, взятого вдоль соответствующих ребер. Для решения задачи выбрана квадратная решетка.

Разработан алгоритм решения задач (1)-(4), реализованный в среде МаЛСа^ 13. На рисунках 1-4 представлено состояние системы управления в моменты начала (рисунок 1) и завершения локализации для варианта оптимизации по критерию минимизации площади (рисунок 2} и для варианта оптимизации по смешанному критерию (рисунок 3) и по критерию максимального быстродействия (рисунок 4).

50

4»

Хгрг

В

ю

:■;' * ■■

4$

-Ипг! Т,ф)[ же 1 + 511 Г ■ ■ | •

Яа ■

25 30

-10 -5 0 5»5 20

, --'. Хгрс^ ,ХТ1.<в> .Хпа .Х*»' _ .

Рисунок 1 - Траектории оптимальной локализации (начальная фаза)

15".. " 20 ,..; 25 30 ;

: .'* Хгрг^.ХТЪ^.Хпо.Х!® ' Рисунок 2 — Траектории оптимальной локализации по критерию минимизации площади, С1 = СЗ = 0, С2 - 0,2, РТ= 17.5, РБ = 685.0, РЬ = 139.9

- Я)

"Хфг^ХТ^.Х^.Э^ ; Рисунок 3 - Траектория оптимальной локализации по смешанному

критерию,

С1 = 1, С2« ОД, СЗ = 0,РТ = 163.PS «698.7, РЬ= 130.8

Рисунок 4 - Траектории оптимальной локализации по критерию максимального быстродействия, С1=1, С2=СЗ=0, РТ - 14,7, РБ « 881.5, РЬ = 117.8

В третьей главе рассмотрены решения поставленных задач управления. Для нахождения кратчайшего пути рассматриваются алгоритмы: последовательной релаксации ребер (Форда-Беллмана), алгоритм трассировки (волновой алгоритм Ли), модифицированный

алгоритм фронта волны. Дня решения задачи визуализации рассматриваются алгоритмы обратной трассировки луча, алгоритм создания трехмерной сцены.

Модифицированный алгоритм фронта волны (МАФВ). На первом этапе происходит расчет скоростей переходов между ячейками (квадратами) условной сетки, которая накладывается на карту с учетом загруженной сети дорог и зон условной проходимости. Анализируются ячейки, непосредственно примыкающие к текущей ячейке и запоминаются указатели на структуру, содержащую данные о дороге, которая позволяют с максимальной скоростью перейти из текущей ячейки в примыкающую. На втором этапе происходит расчет оптимального маршрута движения для передвижения из любой стартовой ячейки сетки, в конечную ячейку используя идею волнового алгоритма. Сначала осматривается квадрат из ячеек, примыкающих к начальной ячейке. Вокруг квадрата, содержащего точку А, строится квадратная окрестность со стороной m=2n+l (п — номер волны). Затем размер стороны квадрата увеличивается, и процесс повторяется до тех пор, пока ие будут осмотрены все ячейки сетки. Далее этап повторяется еще раз и полученные решения на 2-х соседних итерациях сравниваются. Расчет прекращается при достижении заданной точности вычислений.

МАФВ используется в качестве опорного алгоритма для построения областей достижимости.

Под областью достижимости понимается некоторая область па карте, в каждую точку которой из точки старта можно гарантированно попасть за некоторое время. Оценка области достижимости необходима для решения задачи оптимизации начального размещения противопожарных сил на охраняемой территории. Данная возможность обеспечивает снижение негативного влияния недостоверной информации на качество итогового маршрута. Например, если при движении по построенному маршруту обнаруживается серьезное препятствие, данные о котором пе были нанесены на карту и параметры этого препятствия неизвестны, то, используя область достижимости, можно* определить альтернативные маршруты достижения цели в указанной время. Построение областей достижимости позволяет интсгрировано"; оценить возможные маршруты движения при различны сценариях управления.

Стандартный подход применения волновых алгоритмов предполагает различие начальной и конечной точек траектории движения. При решении ряда задач локализационяого управления, например для задачи построения траекторий локализации процесса распространенна, начальная н конечная точка траектории совпадает, поэтому для построения локализационной кривой, необходимо модифицировать алгоритм.

Наиболее простой и в то же время достаточно эффективный способ заключается в рассечении пространства карты некоторым лучом, исходящим из центра очага распространения процесса и проходящим через начальную точку локализирующей кривой. Проведя растр езацию луча па поле карты, и объявив попавшие в него ячейки, как абсолютное препятствие, независимо от первоначального типа ячеек, получаем естественное, с точки зрения волнового процесса, ограничение на движение в заданном направлении. Задаем точки начала и окончания локализирующей кривой на минимальном расстоянии по разные стороны от проведенного луча. Решая полученную задачу локализационного управления волновым алгоритмом, получим необходимую замкнутую кривую локализации ПР, которая соответствует расчету оптимального пути между двумя различными пунктами некоторой карты.

Для. вычисления площади ПР в обобщенном критерии оптимальности (1) проводится дополнительная модификация алгоритма, связанная с учетом полярного радиуса К от локализующей кривой X до центра ПР Хо. При вычислении «стоимости» перехода через грань, налагается штраф если Я возрастает, и наоборот, поощряется

движение, если К уменьшается.

Сложность построения локализующей кривой заключается во взаимном влияпин процессов распространения н локализации. Процесс распространения начинается ш некоторой сравнительно малой области, которую в некоторых случаях можно принять за точку. Развиваясь во времени, этот процесс захватывает все увеличивающееся пространство. Распространение ПР зависит от характеристик местности, погодных и других внешних условия, влияющих па изменение его скорости, а также мероприятий по локализации. В свою очередь траектория локализации не должна проходить по территории, уже «занятой» процессом распространения.

Для реализации этак условий на базе волнового алгоритма применен метод конкурирующих процессов, В качестве первого процесса выступает процесс распространения, а второго - процесс локализации. Оба процесса запускаются поочередно. Первый процесс выделяет область, запрещенную для 2-го процесса. Для его расчета используется разработанный на основе алгоритма маршрутизации метод построения областей достижимости.

Второй процесс определяет дополнительное препятствие (локализующую кривую) непреодолимое для 1-го процесса. Последовательное чередование этих двух процессов продолжается до тех пор, пока локализирующие кривые па двух соседних итерациях не совпадут.

Алгоритм МАФВ показывал хорошие результаты при расчетах оптимальных траекторий локализации на картах пересеченной местности.

Однако вычислительные эксперименты показали существенное снижение быстродействия алгоритма МАФВ при расчете полей достижимости при наличии протяженных непроходимых препятствий и сильном изгибе итоговой траектории оптимального маршрута.

Причина низкого быстродействия — большое число повторных вычислений в блоке уточнения результатов расчета при выполнении итераций.

В значительной степени отмеченные недостатки алгоритма МАФВ устранены в разработанной двухволновой модификации волнового алгоритма (ДМВА).

При работе алгоритма ДМВА топографическая карта покрывается матрицей ячеек. Каждый элемент матрицы (далее ячейка) содержит в себе базовую скорость движения в некотором участке местности, высоту над уровнем моря и другие необходимые параметры. Создается два списка координат ячеек. Первоначально первый список содержит координаты точки старта, второй список пуст. Затем перебираются ячейки из первого списка и для каждой осматриваются соседние ячейки из 8-элементной единичной окрестности:

- если соседняя ячейка содержит непреодолимое препятствие, то она исключается из дальнейшего рассмотрения;

• если соседняя ячейка рассматривается в первый раз, то ее время Т рассчитывается как время Т текущей ячейки плюс время движения до нее;

- если соседняя ячейка уже содержит время Т большее, чем рассчитанное для нее на текущем шаге, то ее Т корректируется на рассчитанное;

- координаты ячейки добавляются во второй список.

После перебора всех ячеек с координатами из первого списка -первый и второй списки меняются местами и процесс повторяется, до тех пор, пока время Т во всех ячейках не будет рассчитано.

Вычислительные эксперименты показали, что с увеличением числа узлов решетки, эффективность алгоритма ДМВА возрастает по сравнению с алгоритмом МАФВ. Характеристики ^ алгоритмов МАФВ и ДМВА сравнительно представлены в таблице 1,. ■.■■-

Таблица 1 — Сравнительная характеристика алгоритмов МАФВ и ДМВА__■_

Размер карты Время работы МАФВ, Т],с. Время работы ДМВА, Та,с. Т 1Пг

50x50 1.0 1.6 0,63

100x100 2,5 2,5 1,00

500 х 500 7,0 4,0 1,75

1000x1000 26,0 11,0 2,36

Визуализация результатов решения позволяет более адекватно оценить особенности предлагаемого маршрута движения наиболее естественным для человека способом.

Для решения задачи трехмерной визуализации используются известные алгоритмы расчетов координат точек в пространстве, а также их видимости и освещенности.

Алгоритм обратной трассировки лучей с отсечением (или алгоритм отслеживания лучей) - простейший из алгоритмов создания псевдо трехмерных изображений с высоким качеством. Отличием алгоритма отслеживания лучей (ray casting) от трассировки лучей (ray tracing) является то, что в первом из них в целях увеличения скорости вычислений пе отслеживаются вторичные лучи. В данной работе он используется для задания места точек старта или финиша рассчитываемого маршрута на криволинейной поверхности на основе двумерной системы координат манипуляторов ввода.

В алгоритме создания трехмерной сцены имитирующей вид местности для некоторого участка карты с учетом ландшафта используется классический подход с представлением криволинейной поверхности в виде совокупности некоторого числа треугольников. Варьируя число н размер треугольников, можно моделировать сколь угодно сложные поверхности с нужным- уровнем точности. Для задания высоты некоторой точки местности в трехмерной сцене используется карта высот. В простейшем случае это двумерный массив, где значение каждого элемента массива соответствует высоте некоторого участка местности. При задании карты высот с помощью графического файла с черно-белым изображением, высота рассчитывается исходя из яркости выбранной точки. Карта высот может создаваться динамически на основе отсканированного изображения обычной топографической карты. Непосредственное построение ландшафтной поверхности состоит в последовательной отрнсовке множества треугольников заданного размера с расчетом цвета, освещенности для каждого из них (рисунок 5).

Рисунок 5 - Пример поверхности

Для ландшафтов, составленных из относительно больших треугольников, подобный подход удовлетворяет необходимые потребности. Эта техника известна так же под названием {(Полный рендеринг» (рендеринг - это процесс визуализации сложного изображения или сцены с заданными параметрами). В случае ландшафтов средних или больших размеров, возникают проблемы дефицита вычислительных мощностей. Чем больше треугольников, тем более реалистично отображается рельеф. Вместе с этим, по мере возрастания размера ландшафта возрастает и количество треугольников, что приводит к сильному замедлению работы программы.

Таблица 2 - Зависимость количества треугольников от размера

Размер ландшафта Количество треугольников

64x64 8192

128x128 32768

256x256 131072

512x512 524288

1024x1024 2097152

Количество треугольников возрастает пропорционально размеру ландшафта. Для построения качественных поверхностей необходимо строить ландшафт с большим количеством небольших треугольников, также желательно обеспечить рендеринг в реальном времени. Дня обеспечения этих требований используется технология из класса Level of Detail (LOD, Уровень детализации). Области ландшафта высокой детализации нужны возле камеры, а дальше, за линией горизонта или еще дальше - качественная детализация не очень нужна, тем более, что наблюдатель все равно не видит отдаленные области. В частях ландшафта, которые далеко от камеры можно использовать меньшее количество треугольников для рендеринга.

Рисунок б - Пример поверхности при использовании LOD

На рисунке б показана сцена с применением LOD. Для областей ландшафта с высокой детализацией (возле камеры) используются треугольники меньшей площади, а дальше от камеры, где не нужны области с хорошей детализацией, используются треугольники большой площади.

В таблице 3 приводится сравните рендеринга с LOD и рендеринга без LOD. Тестировалось на Athlon 550 Mhz с видеокартой Viper V770,

Таблица 3 - Сравнение скорости рендеринга

Размер карты 127x127 Размер карты 255x255

без LOD 83 fps / 32258 треуг. 30 fps / 130050 треуг.

cLOD 70 fps/1686 треуг. 57 fps /2152 треуг.

Эффективность рендеринга с LOD возрастает с увеличением размеров ландшафта.

Для отображения ландшафта ROAM (Real-time Optimally Adapting Meshes, Оптимальная адаптация областей в реальном времени) алгоритму необходимо знать, где на ландшафте больше всего неровных поверхностей, чтобы покрыть их большим числом полигонов, а там где неровностей мало, ROAM тратит меньше полигонов на отображение такой области. Необходимо знать, а как определить' неровности на ландшафте. Для этих целей вводится понятие коэффициента неровности. По карте высот коэффициент неровности рассчитывается для каждого квадрата сетки, чтобы впоследствии по этому коэффициенту определять, сколько полигонов тратить на рендеринг конкретной области ландшафта. Использование коэффициента неровности позволяет более точно отображать ландшафт. Коэффициент неровности рассчитывается для каждой точки сетки высот, значение коэффициента неровности i-того квадрата влияет на критерий деления этого квадрата. Эта величина отражает, на сколько неровный ландшафт в i-том квадрате и на сколько данная степень детализации соответствует рельефу конкретной области ландшафта. Соответственно, чем на большее количество квадратов - узлов поделена нужная область ландшафта, тем больше треугольников уйдет на эту область и тем более точно опа будет отображена.

В четвертой главе приводится техническое описание структуры и функций разработанной информационной системы поддержки принятая решений для задач управления борьбой с лесными пожарами РЛННЕР. Система РАННЕР разработана в среде Delphi 7 с использованием технологий RAD (Rapid application development. Ускоренная разработка приложений), ООП (Объектно-ориентированное программирование). Система состоит из нескольких специализированных модулей.

Функциональная модель системы выполнена в методологии IDEF0 с учетом минимально необходимой декомпозицией содержания уровней.

Основные модули системы «Раннер»: расчет оптимального маршрута, расчет областей достижимости, расчет оптимальной траектории локализации, трехмерная визуализация.

Работа модуля расчета оптимального маршрута основана на модифицированном алгоритме МАФВ и обеспечивает построение оптимального маршрута доставки наземных сил и средств пожаротушения к очагу лесного пожара с учетом топографических условий местности, параметров спецтехники, а также дополнительных условий, определяемых пользователем системы. Поддерживается выбор степени детализации маршрута, для ускорения процесса построения в случае использования модуля в качестве инструмента приблизительной оценки траектории предполагаемого маршрута, либо повышения достоверности траектории маршрута, в случае окончательного расчета.

Рисунок 7 - Результат расчета оптимального маршрута

По завершению процесса построения маршрута, результаты могут быть представлены пользователю в йаглядном виде, как на двумерной (рисунок 7), так и на трехмерной сцене (рисунок 10), используя возможности модуля визуализации.

Генерируется отчет о маршруте, содержащий данные о длине, средней скорости движения, примерного времени пути, а также координаты опорных точек маршрута.

Работа . модуля расчета областей достижимости основана на использовании МАФВ и ДМВА. Модуль обеспечивает расчет и построение областей достижимости для некоторого временного отрезка,

начало которого совпадает с моментом начала движения из точки старта, как при расчете оптимального маршрута. Длина временного отрезка задается пользователем системы. Результаты работы модуля представляются в виде некоторой области сложной формы с определенным цветом на карте местности (рисунок 7).

Рисунок 8 — Результат расчета области достижимости

Работа модуля расчета оптимальной траектории локализации основана на математической модели системы локализации процессов распространения, описанной во второй главе.

Для работы модуля используются как данные о динамической проходимости местности спецтехникой, так и данные о пиролошческой характеристике типа местности, направлению н силе ветра, погодных условиях и дополнительных условиях, заданных пользователем.

В зависимости от типа очага распространения пожара и скорости горения, возможно построение траекторий локализации оптимальных как с точки зрения минимизации площади возгорания, так и с точки зрения скорости локализации.

Результаты работы модуля представляются в виде области, захваченной пожаром и готовой траектории локализации, выведенных на карту местности, с помощью модуля визуализации, используя условные обозначения (рисунок 8).

Рисунок 9 — Пример визуализации процесса локализации

Рисунок 10 - Пример визуализации оптимального маршрута

Использование трехмерной графики при представлении результатов расчетов маршрутов движения по местности с различным рельефом позволяет более адекватно оценивать особенности предполагаемого маршрута движения наиболее естественным для человека способом.

Модуль трехмерной визуализации обеспечивает вывод результатов расчетов на трехмерной карте местности. Поддерживается масштабирование изображения, для детализации отдельных участков маршрута или охвата всей карты целиком. Свободное управление камерой, как с помощью клавиатуры, так и с помощью мыши, позволяет пользователю быстро перемещаться в любую точку карты, анализировать ситуацию, смотря на карту под разным углом, из различных ракурсов,

визуально проходить по проложенному маршруту, используя вид «из глаз», например водителя спецтехники. Для лучшей интеграции с вышеописанными модулями, установка точек начала и конца требуемого маршрута для модуля расчета оптимальной траектории движения, или задание момента времени для модуля расчета областей достижимости, также возможна с помощью мыши.

Основные результаты а выводы. Разработаны эффективные методы и алгоритмы решения задач определения оптимального маршрута движения по пересеченной местности, определения областей достижимости процесса распространения и процесса управления, определения оптимальной траектории локализации процесса распространения, определения и визуализации траектории оптимального маршрута с учетом трехмерности реального пространства.

Разработана информационная система поддержки принятия решений по планированию размещения и оптимальному управлению противопожарных сил и средств.

Предложенные в работе положения использованы для решения задач управления борьбой с лесными пожарами, реализованы в виде алгоритмов и прикладного программного обеспечения в среде программирования Delphi 7.0. Разработанное программное обеспечение имеет развитый интерфейс н может использоваться как автономно, так и в составе комплексов программ управления борьбой с лесными пожарами.

Результаты диссертационной работы приняты к использованию в ФГУ «ВНИИПОМЛесхоз» гЛСрасноярска при выполнении расчетов при разработке нормативно-технической документации по оперативной доставке сил и средств тушения на пожар; созданию и размещению объектов противопожарного устройства на территории лесного фонда.

Полученные в работе результаты используются в Сибирском государственном технологическом университете в учебном процессе но дисциплинам «(Теория системного анализа и принятия решений», «Методы оптимизации».

Публикации по теме диссертации:

1. Математическое моделирование систем локализации процессов распространения / Ушанов СЛ., Фадеенков О.В. // Вестник КрасГАУ, Вестник 12, Красноярск, 2006. С. 40-42.

2. Применение метода «бегущей волны» для решения задач маршрутизации и локализационного управления процессами распространения / Ушаков C.B., Груманс В.М., Фадеенков О.В, // Лесоэксплуатация, вып.5, Межвузовский сб. научных тр., Красноярск, Мин. Образования РФ, РАЕН, Сиб. Региональное отд. Наук о лесс, Красноярск: СибГТУ, 2004. С. 181-184.

3. Задачи оптимальной маршрутизации и локализационного управления борьбой с лесными пожарами / Фадеенков О.В. // Материалы XLII Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»: Информационные технологии Новосиб. Гос. Ун-т. Новосибирск, 2004. С.Ш-Ш.

4. Математическое и программное обеспечение задачи оптимальной маршрутизации / Фадеенков О.В Л Химнко-лесной комплекс: проблемы и решения. Том 2. - Красноярск: СибГТУ, 2003. С.275-278.

5. Задачи оптимальной маршрутизации и локализационного управления борьбой с лесными пожарами 1 Фадеенков О.В. // Экология южной Сибири и сопредельных территорий. Материалы международной научной школы. Абакан, 2004. С. 92.

6. Система поддержки принятия решений задач оптимальной маршрутизации и локализационного управления. / Ушанов C.B., Фадеенков OB. И Лесной и химический комплексы — проблемы и решения. Сборник статей по материалам^ Всероссийской научно-практической конференции. Том 1 - Красноярск: СибГТУ, 2005. С. 275-279.

7. Задачи оптимальной маршрутизации и оптимального локализационного управления борьбой с лесными пожарами / Ушанов СЛ., Фадеенков О.В // Лесные и степные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия: Материалы 6-й Международной конференции. - Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2005. - 148 с.

8. Математическое и программное обеспечение задачи оптимальной маршрутизации / Владимирова О.В., Колосовский А.П., Онисько A.B., Фадеенков ОЗ. // Химико-лесной комплекс — проблемы и решения. Сб. статей ст-тов и аспирантов, СибГТУ, 2003, Т.2 - С. 275-278.

9. Задачи оптимальной маршрутизации и локализационного управления борьбой с лесными пожарами / Ушанов C.B., Фадеенков O.B Н Лесной и химический комплексы — проблемы и решения (экологические аспекты), СибГТУ, 2004, Т.З, С.195-197.

10. Программа прокладки маршрута доставки пожарных сил к очагу пожара в условиях пересеченной местности «Раннер 21» / Фадеенков ОЗ., Ушанов C.B. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006611299 от 17.04.2006.- , .

11. Программа расчета областей достижимости при доставке пожарных сил к очагу пожара в условиях пересеченной местности «Раннер 22» / Фадеенков О.В., Ушанов C.B. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006611353 от 20.04.2006.

12. Программа прокладки маршрута доставки пожарных сил к очагу пожара в условиях пересеченной местности с учетом ландшафта «Раннер 3D» / Фадеенков О JB., Ушанов C.B. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006611299 от 03.08.2006.

Сдано в производство 9.11.06, Формат 60x84 У 16. Усл. пен. л. 1,5. Изд.Ш-15. Заказ № 1897. Тираж ЮОзкз.

Редакционно-издательский центр СибГТУ 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82

Введение.

Глава 1 - Текущее состояние вопроса.

1.1 Лесные пожары в Российской Федерации.

1.2 Математическое моделирование процессов распространения лесных пожаров.

1.3 Системы управления борьбой с лесными пожарами.

Выводы.

Глава 2 - Специальное математическое обеспечение задач локализационного управления лесных пожаров.

2.1 Математическая постановка задачи оптимальной локализации лесного пожара.

2.2 Примеры решения задач локализационного управления по критерию минимизации обобщенных затрат на управление.

Выводы.

Глава 3 - Решения поставленных задач управления методами теории графов.

3.1 Построение оптимального маршрута.

3.1.1 Метод нахождения кратчайшего пути по алгоритму Форда-Белмана.

3.1.2 Алгоритм Ли (волновой алгоритм).

3.1.3 Модифицированный алгоритм фронта волны (МАФВ).

3.1.4 Двухволновая модификация волнового алгоритма (ДМВА).

3.2 Построения областей достижимости.

3.3 Построения траекторий локализации процесса распространения.

3.4 Визуализация данных.

3.4.1 Локальная модель освещения.

3.4.3 Алгоритм обратной трассировки лучей.

3.4.2 Алгоритм создания трехмерной сцены.

3.5 Методологии разработки и проектирования.

3.5.1 Методология IDEF0.

3.5.2 Объектно-ориентированная методология.

3.5.3 Методология RAD.

Выводы.

Глава 4 - описания структуры и функций информационной системы поддержки принятия решений для задач управления борьбой с лесными пожарами.

4.1 Общие технические характеристики.

4.2 Функциональная модель системы.

4.3 Модуль расчета оптимального маршрута.

4.3.1 Общее описание.

4.3.2 Обзор возможных ситуаций при построении маршрута.

4.4 Модуль расчета областей достижимости.

4.5 Модуль расчета оптимальной траектории локализации.

4.6 Модуль трехмерной визуализации.

Выводы.

Актуальность исследования. Работа посвящена разработке специального и программного обеспечения систем управления противопожарными силами и средствами при борьбе с лесными пожарами - стихийными бедствиями, периодически возникающими в различных регионах планеты. Борьба с лесными пожарами является важной государственной задачей во всех странах, где лесные ресурсы занимают одно из главных мест [143]. Ежегодно только в России регистрируется более 10000 очагов лесных пожаров. Площадь территории, подверженной пожарам, составляет около 300 млн. га. Особенно актуальна задача борьбы с лесными пожарами для районов Сибири и Дальнего Востока [104], на территории которых ежегодно возникают тысячи очагов возгорания, а ежегодный ущерб исчисляется десятками миллионов рублей.

Анализ действий по тушению крупных лесных пожаров показал, что успех борьбы с ними зависит не только от количества технических средств и людских ресурсов, но в определяющей степени - от рациональной их организации и правильной тактики тушения. Тактика тушения крупного лесного пожара определяется характером лесорастительных условий, топографией местности, особенностями распространения и развития. Недостаток сил и средств для ликвидации очагов возгорания компенсируется их маневрированием.

Лесные пожары не только наносят значительный экологический и материальный ущерб народному хозяйству и природной среде, но и представляют угрозу для жизни людей, оказавшихся в зоне их действия. Основной причиной гибели людей является неверный прогноз развития пожара, недооценка действия сопутствующих факторов (например, задымленности территории), ошибки в тактике борьбы с огнем и выборе маршрутов выхода из зоны действия пожара. Это ведет к слишком позднему осознанию опасности и как следствие, недостатку времени для спасения.

Внедрение в практику борьбы с лесными пожарами современных средств обнаружения, методов прогнозирования их распространения и развития, современных методов математического моделирования и теории управления дает возможность планирования и применения новых тактических приемов борьбы с лесными пожарами, более обоснованного подхода к применению управленческих решений с учетом различных возможных ситуаций развития лесного пожара.

Разработка математических моделей вывода сил и средств из зоны действия лесного пожара позволит создать компьютерные учебные и исследовательские тренажеры для отработки на них действий персонала при различных сценариях развития лесного пожара.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является разработка специального математического и программного обеспечения информационной системы поддержки принятия решений, в контексте задач управления борьбой с лесными пожарами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- Задача оптимизации маршрутов доставки сил и средств к очагам лесного пожара.

- Задача расчета областей достижимости.

- Задача построения траекторий оптимальной локализации процессов распространения.

- Задача расчета оптимальных маршрутов доставки сил и средств с учетом рельефа местности и визуализация результатов на трехмерной сцене. оптимального локализационного управления процессов распространения. При разработке алгоритмов и программного обеспечения использовались принципы модульного структурного программирования.

Научная новизна. Разработана методика, алгоритмы и программное обеспечение для нахождения оптимальных решений по управлению силами и средствами борьбы с лесными пожарами, учитывающую наличие и характеристики первоначального размещения противопожарных сил и средств, интенсивность и динамику лесного пожара, а также топографические условия местности. Научная новизна работы защищена тремя свидетельствами авторского права на интеллектуальную собственность.

Практическая значимость работы. Разработано специальное математическое и программное обеспечение информационной системы поддержки принятия решений для решения задач оптимального управления силами и средствами противопожарной лесоохраны.

Реализация результатов работы. Разработанное математическое и программное обеспечение приняты Всероссийским научно-исследовательским институтом противопожарной охраны лесов и механизации лесного хозяйства (ФГУ "ВНИИПОМлесхоз") к использованию для выполнения расчетов при разработке нормативно-технической документации по оперативной доставке сил и средств тушения на пожар; созданию и размещению объектов противопожарного устройства на территории лесного фонда.

Результаты, полученные лично автором. Разработаны модифицированные алгоритмы и программное обеспечение для решения задач: определение оптимального маршрута движение по пересеченной местности, определение областей достижимости процесса распространения и процесса управления, определение траектории оптимальной локализации процесса распространения, определение и визуализация траектории оптимального маршрута с учетом трехмерности реального пространства, а также информационная система поддержки принятия решений по планированию размещения и оптимальному управлению противопожарных сил и средств.

Апробация работы. Основной материал диссертации отражался в научных докладах, которые обсуждались на:

- XLII Международная научная студенческая конференция «Студент и научно-технический прогресс»: Информационные технологии (Новосибирск, 2004);

- Лесной и химический комплексы - проблемы и решения (экологические аспекты) (Красноярск, 2003-2006);

- Лесные и степные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия: 6-я Международная конференция. -Томский университет. (Томск, 2005);

- Всероссийская научно-практическая конференция. (Красноярск,

2004);

- Экология южной Сибири и сопредельных территорий. Материалы международной научной школы. (Абакан, 2004);

Публикации по теме диссертации. Результаты диссертационной работы отражены в 9 научных публикациях, в том числе в 1 статье в издании по списку ВАК и 3-х свидетельствах государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация изложена на 166 страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения. Библиографический список включает 146 наименований литературы.

Основные результаты и выводы. Разработаны эффективные методы и алгоритмы решения задач определения оптимального маршрута движения по пересеченной местности, определения областей достижимости процесса распространения и процесса управления, определения оптимальной траектории локализации процесса распространения, определения и визуализации траектории оптимального маршрута с учетом трехмерности реального пространства.

Разработана информационная система поддержки принятия решений по планированию размещения и оптимальному управлению противопожарных сил и средств.

Предложенные в работе положения использованы для решения задач управления борьбой с лесными пожарами, реализованы в виде алгоритмов и прикладного программного обеспечения в среде программирования Delphi 7.0. Разработанное программное обеспечение имеет развитый интерфейс и может использоваться как автономно, так и в составе комплексов программ управления борьбой с лесными пожарами.

Результаты диссертационной работы приняты к использованию в ФГУ «ВНИИПОМЛесхоз» г.Красноярска при выполнении расчетов при разработке нормативно-технической документации по оперативной доставке сил и средств тушения на пожар; созданию и размещению объектов противопожарного устройства на территории лесного фонда.

Полученные в работе результаты используются в Сибирском государственном технологическом университете в учебном процессе по дисциплинам «Теория системного анализа и принятия решений», «Методы оптимизации».

Заключение

1. Алтунин, А.Т. Формирования гражданской обороны в борьбе со стихийными бедствиями. /Алтунин А.Т. // М.: Стройиздат, 1978. -245 с.

2. Альбини, Ф.А. Математический анализ процесса тушения лесного пожара. /Альбини Ф.А., Коровин Г.Н., Горовая Е.Н. // Сб. науч. трудов ЛенНИИЛХ Вып. 26. - Л.: ЛенНИИЛХ, 1978. - С. 61-78.

3. Баженов, В.В. Математические модели распространения и локализации лесных пожаров. / Баженов В.В., Доррер Г.А. //Горение и пожары в лесу. Материалы первого всесоюзного научно-технического совещания. 4.2. Красноярск, 1979 г., с. 25 37.

4. Брайсон, Д. Прикладная теория оптимального управления. /Д. Брайсон, Хо Ю. Ши.// М.: Мир, 1972. 423 с.

5. Будыко, М.И. Антропогенное изменение климата./ М.И. Будыко, Ю.А. Израэль.// J1.: Гидрометеоиздат, 1987, 408 с.

6. Будыко, М.И. Климат конца двадцатого века./ Будыко М.И. // Метеорология и гидрология, № Ю, 1998. С. 5 - 23.

7. Валендик, Э.Н. Борьба с крупными лесными пожарами./Валендик Э.Н. // Новосибирск: Наука, 1980. 193 с.

8. Валендик, Э.Н. и др. Идентификация скоростей распространения лесных пожаров по их ИК-снимкам / Валендик Э.Н., Доррер Г.А., Калинина Н.А. // Исследование Земли из космоса, 1982, № 5, С. 46 -53.

9. Васильев, В.В. Моделирование вариационных задач с применением метода кратчайшего пути / Васильев В.В. //ЭМ, 1986, - № 4, - С. 9 -12.

10. Васильев, В.В. Моделирование задач оптимизации и дифференциальных игр/ Васильев В.В., Баранов B.JT. // Киев: Наук, думка, 1989, 296 с.

11. Васильев, В.В., Ралдугин Е.А. Электронные модели задач на графах. / Васильев В.В., Ралдугин Е.А. // Киев: Наук, думка, 1987, 152 с.

12. Вендров, A.M. Один из подходов к выбору средств проектирования баз данных и приложений / Вендров A.M. // "СУБД", 1995, №3.

13. Волокамский, И.Б. Волновой алгоритм. / Волокамский И.Б.// http://algolist.ncstu.ru/maths/graphs/shortpath/wave.php

14. Волокитина, А.В. Канадская система прогнозирования развития лесных пожаров / А.В. Волокитина, М.А. Сафронов // Лесное хозяйство. 2001. - № 1. - С. 46 - 48.

15. Вонский, С.М. Оценка условий и параметров развития лесных пожаров. Методические рекомендации /Вонский С.М., Гусев В.Г., Коленов Е.В., Корчунова И.Ю. Под ред. Арцибашева Е.С. //Л.: ЛенНИИЛХ, 1985,99 с.

16. Воробьев 0.10. Методы моделирования процессов случайного распространения /Воробьев О.Ю. // Изв. СО АН СССР, 1976, - Вып. 2, №8, - С.90 - 94.

17. Воробьв, О.Ю. Вероятностная модель распространения лесного пожара /Воробьв О.Ю., Доррер Г.А. // Вопросы лесной пирологии. Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1974. С. 118-134.

18. Воробьв, О.Ю. Вероятностное множественное моделирование распространения лесных пожаров / Воробьв О.Ю., Валендик Э.Н. // Новосибирск: Наука.- 1978, 159 с.

19. Воробьев, О.Ю. Вероятностно-множественные методы идентификации случайного распространения /Воробьев О.Ю., Иванилова Т.Н.// Красноярск, 1991, 23 с. - (Препринт / ВЦ СО АН СССР)

20. Воробьев, О.Ю. Математическое описание процессов случайного распространения и управления ими. / Воробьев О.Ю. // Изв. СО АН СССР, 1973, - Вып. 3, № 13, - С. 145 - 152.

21. Геоинформационная система (ГИС) "Экосистемное управление в бореальных лесах" //Законченные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы институтов СО РАН. Новосибирск, 1998.-С. 33.

22. Горовая, Е.Н. Имитационная модель лесного пожара. / Горовая Е.Н., Коровин Г.Н. // Экономико-математическое моделирование лесохозяйственных мероприятий JL: ЛенНИИЛХ, 1980 - С. 31 - 42.

23. Горовая, Е.Н. Математическое моделирование процессов распространения и тушения лесных пожаров /Горовая Е.Н., Коровин Г.Н. // Горение и пожары в лесу. Материалы первого всесоюзного научно-технического совещания. 4.2. Красноярск, 1979, С. 38 53.

24. Горовая, Е.Н. Моделирование процесса тушения лесного пожара. / Горовая Е.Н. // Экономико-математическое моделирование лесохозяйственных мероприятий JL: ЛенНИИЛХ, 1980 - С. 42 - 53.

25. Государственный доклад "О состоянии и охране окружающей среды Красноярского края в 2001 году". Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Красноярскому краю. М.: НИА-Природа, РЭФИА, 2003. - 224 с.

26. Грешнов, С.П. О проблемах внедрения ГИС в лесное хозяйство / С.П. Грешнов, Д.А. Старостенко // ГИС ассоциация. Информационный бюллетень. 1999. - № 1 (18). - 20 с.

27. Гришин, A.M. Математические модели лесных пожаров / A.M. Гришин // Томск: ТГУ, 1981.-277 с.

28. Гришин, A.M. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними / Гришин A.M. // Новосибирск: Наука 1992,407 с.

29. Гришин, A.M. Общая математическая модель лесных пожаров и е приложение /Гришин A.M. // Физика горения и взрыва. 1996. Т. 32. № 5. С. 34-54.

30. Груманс, В.М. Особенности организации и тактики тушения крупных лесных пожаров /Груманс В.М. //Автореф. дис.к.с.-х.н. Красноярск, 1999, 22 с.

31. Гусев, В.Г. О методе расчета скорости распространения лесного низового пожара /Гусев В.Г., Корчунова И.Ю. //Лесные пожары и борьба с ними. Л.: ЛенНИИЛХ, 1986, - С. 31 - 50.

32. Доррер, Г.А. Задачи об уклонении от встречи с лесным пожаром .//Физическая газодинамика реагирующих сред / Доррер Г.А.// Новосибирск: Наука, 1990, С. 73 78.

33. Доррер, Г.А. Математические модели динамики лесных пожаров / Доррер Г.А. // М.: Лесн. пром-сть, 1979. 160 с.

34. Доррер, Г.А. Математические модели лесных пожаров: основные понятия, классификация, требования / Доррер Г.А., Курбатский Н.П. // Прогнозирование лесных пожаров. Красноярск: 1978. С. 5-26.

35. Доррер, Г.А. Математическое моделирование процессов распространения лесных пожаров и борьбы с ними / Доррер Г.А., Ушанов С.В., Бархатов Н.Г. //Лесной журнал, № 2, 2000. С. 31 - 36.

36. Доррер, Г.А. Модель распространения фронта лесного пожара / Доррер Г.А.// Теплофизика лесных пожаров. Новосибирск, 1984, С. 86-98.

37. Доррер, Г.А. Оценка параметров динамических систем по их областям досижимости / Доррер Г.А. // Автоматика и телемеханика, 1986, №1. С. 39-46

38. Доррер, Г.А. Принципы построения экспертной системы ЭСПОЛ. / Доррер Г.А., Ушанов С.В., Якимов С.П. //В сб."Использование и восстановление ресурсов Ангаро-Енисейского региона".Красноярск, 1991. С. 50-52

39. Доррер, Г.А. Теория распространения лесного пожара как волнового процесса: Дис.д-ра техн. наук / Доррер Г.А. // Ин-т леса и древесины СО АН СССР. Красноярск, 1989. - 427 с.

40. Егармин П.А. Система детальной оценки пожарной опасности лесной территории /П.А. Егармин // Автореферат дис.к.т.н. Красноярск: СибГТУ, 2005 - 27 с.

41. Зиндер, Е.З. Бизнес-реинжиниринг и технологии системного проектирования. Учебное пособие./ Зиндер Е.З. // М., Центр Информационных Технологий, 1996

42. Исаев, А. С. Экологические проблемы поглощения углекислого газа посредством лесовосстановления и лесоразведения в России (аналитический обзор) /Исаев А. С., Коровин Г. Н., Сухих В. И. и др. // М.: Изд. Центра экол. политики России, 1995.

43. Исаев, А.С. Устойчивое управление лесами России: проблемы и решения / Исаев А.С., Коровин Г.Н. // Научные аспекты экологических проблем: Труды Всероссийской конференции. В 2 т. Т. 1.М.: Наука, 2002. С. 77-88.

44. Калютов, А. Фотореализм в реальном времени / Калютов А.// Компьютер Price. http://www.comprice.ru/material/2004-41.phtml

45. Калянов, Г.Н. CASE. Структурный системный анализ (автоматизация и применение) / Калянов Г.Н. // М., "Лори", 1996.

46. Кирютенко, Ю.А. Объектно-ориентированная методология программирования / Кирютенко Ю.А. //http://www.math.rsu.ru/ mexmat/ma/vasav.ru.html

47. Конев, Э.В. Анализ процесса распространения лесных пожаров и палов /Конев Э.В.// Теплофизика лесных пожаров. Новосибирск: Академия наук СССР ордена Ленина. Сиб. Отд-ие. Ин-т теплофизики, 1984. С. 99-125.

48. Конев, Э.В. Физические основы горения растительных материалов /Конев Э.В. // Новосибирск: Наука, 1977, 237 с.

49. Коровин, Г.Н. Авиационная охрана лесов / Коровин Г.Н., Андреев Н.А.//М.: Агропромиздат, 1988. 223 с.

50. Коровин, Г.Н. АСУ охраны леса (от пожара): задачи, принципы, перспективы /Г.Н. Коровин, Н.М. Добротворский //Лесное хозяйство, 1974, №8.

51. Коровин, Г.Н. Влияние климатических изменений на лесные пожары в России / Коровин Г.Н., Зукерт Н.В. // http://www.rusru.ru/ kycto/articles/artclimate forest.htm

52. Креснов, В.Г. О лесоустроительном производстве с использованием геоинформационных систем / В.Г. Креснов, JI.M. Рубенок //Лесное хозяйство. 2000.; 3. - С. 43 - 45.

53. Креснов, В.Г. Создание совмещенной лесотаксационной и картографической базы данных при лесоустройстве / В.Г. Креснов, Л.М. Рубенок //Лесное хозяйство. 1998. - № 6. - С. 41 - 42.

54. Курбатский, Н.П. Классификация лесных пожаров / Курбатский Н.П. // Вопросы лесоведения. Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1970. С. 384-407.

55. Курбатский, Н.П. Современная теория распространения лесных низовых пожаров /Курбатский Н.П., Телицын Г.П. // Современные исследования типологии и пирологии леса.- Архангельск: АИЛ и ЛХ. 1976. С. 90-97.

56. Легалов, А.И. Процедурно-параметрическая парадигма программирования. Возможна ли альтернатива объектно-ориентированному стилю? / Легалов А.И. // Красноярск: 2000. Деп. рук. № 622-В00 Деп. в ВИНИТИ 13.03.2000. 43 с.

57. Лесной комплекс Российской Федерации. М.: НИПИЭИлеспром, 1998.

58. Липаев, В.В. Обеспечение качества программных средств / Липаев В.В.//М.: Синтег, 2001.

59. Луданов, В.В. Применение математических методов и ЭВМ при проектировании и организации оперативных отделений авиационной охраны лесов от пожаров. /В.В. Луданов // Автореферат дис.к.т.н. -Красноярск: СибТИ, 1975 27 с.

60. Марка, Д.А. Методология структурного анализа и проектирования / Марка Д.А., МакГоуэн К. // М., "МетаТехнология", 1993.

61. Международные стандарты, поддерживающие жизненный цикл программных средств. М., МП "Экономика", 1996

62. Нефедьев, Ю.В. Совершенствование системы лесных карт при лесоустройстве / Нефедьев Ю.В. //Лесное хозяйство. 2001. - № 5. - С. 40-41.

63. Овчинников, Ф.М. Способ моделирования локализации лесного пожара /Овчинников Ф.М. // М.: ВНИИЛМ, 1986. С 65-69.

64. Павлов, И.Н. Глобальные изменения среды обитания древесных растений / Павлов И.Н. // Красноярск: СибГТУ, 2003. 156 с.

65. Петров, Ю.П. Вариационные методы теории оптимального управления / Ю.П. Петров // Л.: Энергия, 1977. 280 с.

66. Писаренко, А.И. На пути к устойчивому управлению лесами России / Писаренко А.И., Страхов В.В. // Лесохоз. информ. 1996. Вып. 1. С. 117.

67. Пономарев, Е.И. Использование информации с ИСЗ NOAA для пространственной оценки пожарной опасности лесных территорий / Е.И. Пономарев, А.И. Сухинин // Сибирский экологический журнал. -2001,-№5. -С. 577 -589.

68. Понтрягин, JI.C. Математическая теория оптимальных процессоа /JI.H. Понтрягин, В.Г. Болтянский, Р.В. Гамкрелидзе// М.: Наука, 1983. 291 с.

69. Российский статистический ежегодник: Стат. сб. М.: Госкомстат России, 2000. 642 с.

70. Российский статистический ежегодник: Стат. сб. М.: Госкомстат России, 2001. 679 с.

71. Рубан, А.И. Методы оптимизации / А.И. Рубан // Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. 528 с.

72. Рябых, Д. Стандарт IDEF0 / Рябых Д. // http://www.cfin.ru/vernikov /idef/ideffi.shtml

73. Соколов, И.Д. Создание информационной системы предприятия / Соколов И.Д. // "Computer Direct", 1996, N2

74. Софронов, М. А. Канадская система оценки пожарной опасности в лесах / М.А. Софронов, А.В. Волокитина // Экспресс-информация "Лесное хозяйство за рубежом". 1996. - Вып. 5. - С. 2 - 22.

75. Стародумов, A.M. Новая система оценки пожарной опасности в США /М.А. Стародумов, B.C. Харбергер // Лесное хозяйство. 1976. - № 4. -С. 91-92.

76. Страхов, В.В. Глобализация лесного хозяйства / Страхов В.В., Писаренко А.И., Борисов В.А.// М. ВНИИЦлесресурс, 2001. 400 с.

77. Сухинин, А.И. Картирование и краткосрочное прогнозирование пожарной опасности в лесах Восточной Сибири по спутниковым данным / А.И. Сухинин, Е.И. Пономарев // Сибирский экологический журнал. 2003. - Т. 10, № 6. - С. 85 - 89.

78. Сухинин, А.И. Система космического мониторинга лесных пожаров в Красноярском крае / Сухинин А.И. // Сибирский экологический журнал. № 1. - 1996. - С. 85 - 89.

79. Телицын, Г.П. Расчет объемов работ, скорости и продолжительности локализации лесного пожара / Телицын Г.П. // Лесн. хоз-во, 1965, № 4. С. 44 - 47.

80. Указания по обнаружению и тушению лесных пожаров. -М.:ВНИИЦлесресурс, 1995, 95 с.

81. Ушанов, С.В. Задачи оптимальной маршрутизации и локализационного управления борьбой с лесными пожарами / Ушанов С.В., Фадеенков О.В // Лесной и химический комплексы проблемы и решения (экологические аспекты), СибГТУ, 2004, Т.З, С.195-197.

82. Ушанов, С.В. Математическое моделирование систем локализации процессов распространения / Ушанов С.В., Фадеенков О.В. // Вестник КрасГАУ, Вестник 12, Красноярск, 2006. С. 40-42.

83. Ушанов, С.В. Оптимальное локализационное управление процессами распространения на плоскости / Ушанов С.В. // Управление промышленными и техническими системами. Красноярск: КПИ, 1990.-С. 145 - 153.

84. Ушанов, С.В. Оптимизация процессов локализации лесных пожаров / Ушанов С.В. // Лесные пожары и борьба с ними. Красноярск: ВНИИПОМлесхоз, 1991. - С. 148 -158

85. Ушанов, С.В. Построение оптимальных траекторий локализации лесного пожара /Ушанов С.В. // Использование и воспроизводство ресурсов Ангаро-Енисейского региона. Красноярск, 1991. - С. 133 -138

86. Ушанов, С.В. Применение метода "бегущей волны" для решения задач маршрутизации и локализационного управления процессами распространения /Ушанов С.В., Фадеенков О.В., Груманс В.М. // Лесоэксплуатация, Вып. 5, 2004. С. 181 -184.

87. Фадеенков О.В. Задачи оптимальной маршрутизации и локализационного управления борьбой с лесными пожарами / Фадеенков О.В. // Экология южной Сибири и сопредельных территорий. Материалы международной научной школы. Абакан, 2004. С. 92.

88. Фадеенков О.В. Математическое и программное обеспечение задачи оптимальной маршрутизации / Фадеенков О.В.// Химико-лесной комплекс: проблемы и решения. Том 2. Красноярск: СибГТУ, 2003. С.275-278.

89. Фадеенков О.В. Программа прокладки маршрута доставки пожарных сил к очагу пожара в условиях пересеченной местности "Раннер 21" / Фадеенков О.В., Ушанов С.В. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006611299 от 17.04.2006.

90. Федеральная целевая программа "Охрана лесов от пожаров на 1999 -2005 гг". Утв. Постан. Правительства РФ от 10.01.99. № 35. М, 1999. -64 с.

91. Федоренко, Р.П. Приближенное решение задач оптимального управления / Р.П. Федоренко // М.: Наука, 1978. 448 с.

92. Филипчук, А.Н. Общие тенденции устойчивого управления лесами и лесопользования / Филипчук А.Н. // Лесохозяйственная информация. М.: ВНИИЛМ, 2002. N 8. С 60-63

93. Фуряев В.В. Роль пожаров в процессе лесообразования. / В.В.Фуряев // Новосибирск: Наука, 1996. 253 с.

94. Фуряев, В.В. Лесные пожары как экологический фактор формирования тайги / Фуряев В.В. // Проблемы лесоведения Сибири. -М.: Наука, 1977.-С. 136- 147.

95. Фуряев, В.В. Опыт ландшафтно-экологической оценки влияния пожаров на формирование лесов / Фуряев В.В. // Космические исследования природных комплексов Сибири и Дальнего Востока. -Новосибирск: Наука, 1983. С. 140 - 148.

96. Цирлин, A.M. Математические модели и оптимальные процессы в макросистемах. /A.M. Цирлин// М.: Наука, 2006. 500 с.

97. Черноусько, Ф.Л. Вариационные задачи механики и управления / Ф.Л. Черноусько, Н.В. Баничук//М.: Наука, 1973. 252 с.

98. Четверушкин, Б.Н. Математическое моделирование задач динамики излучающего газа / Четверушкин Б.Н.// М.: Наука, 1985. 304 с.

99. Шлеер, С. Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях / Шлеер С., Меллор С.// Киев, "Диалектика", 1993.

100. Aksenov, D. The last of the last: the oldgrowth forests of boreal Europe / Aksenov D., Karpachevskiy M., Lloyd S., Yaroshenko A. Ed. S. Lloyd // Moscow: TRN, 1999

101. Albini, F.A. Computer-based models of wildland fire behavior: a user's manual /Albini F.A. // Ogden, 1976, p.68.

102. Albini, F.A. Mathematical analysis of forest fire suppression / Albini F.A., Korovin G.N., Gorovaya E.H. // Intermountain forest and range experiment station. Forest Service. U.S. Departament of Agriculture. 1978.

103. Anderson, D.N. A mathematical model for fire containment / Anderson

104. D.N.// 1989, Can.J.Res. 19, P. 998-1003

105. Bryan, S. Pathfinding / Bryan S. // www.gamasutra.com/features/ 19970801/pathfinding.htm, 1997

106. Bui, Tuong Phong. Ph.D. dissertation at the University of Utah, 1973.

107. Climate change. The IPCC Scientific Assessment Report prepared. For IPCC by working Group 1. WMO, UNEP, 1990.

108. Davis, K.P. Forest fire: control and use /Davis K.P., Syram G.M., Krum W.R.// N.Y.; Toronto; L.: Grau-Hill Book Co., 1959, P. 584.

109. Deeming, J.E. The national fire-danger rating system / J.E. Deeming, K.E. Burgan, J.D. Cohen. // Ogden, Utah: USDA Forest Service, General Technical Report. INT-39. 1977. - 66 p.

110. Dijkstra, E.W. A note on two problems in connection with graphs /Dijkstra

111. E.W.// Numerishe Mathematik, 1959. pp 269 271.

112. Dorrer, G.A. Brief bibliography of Russion publications on forest fires problem / Dorrer G.A. // Global & Regional Ecological Problems / Soros Foundation. The Program East-East. Krasnoyarsk, 1994, p.p. 420-435.

113. Dorrer, G.A. Mathematical Modelling Optimization of forest fire localization Processes / Dorrer G.A., Ushanov S.V. // Fire in Econsistems of Boreal Eurasis, London, 1997. pp 303-313.

114. Flynn, M. Very high-speed computing system / Flynn M. // Proc. IEEE. 1966. N 54

115. Forestry Canada, Fire Danger Group. Development and structure of the Canadian Forest Fire Behavior Prediction System / Science and Sustainable Development Directorate. Inf. Rep. ST-X-3. - Ottawa. - 1992. - p. 4

116. Goldammer, J.G. Fire in Ecosystems of Boreal Eurasia: Ecological Impacts and Links to the Global System / Goldammer J.G., Furyaev V.V. // Fire in Econsistems of Boreal Eurasis, London, 1997. pp 1-20.

117. Goral, C. Rendering method: Radiosity / Goral С, К. E. Torrance, D. P. Greenberg and B. Battaile. // Cornell University, 1984.

118. Gouraud, H. Computer Display of Curved Surfaces /Gouraud H.// Doctoral Thesis, University of Utah, USA, 1971.

119. Henrik, W.J. Realistic Image Synthesis using Photon Mapping / Henrik W.J. // Japanese translation by Takeshi Naemura. Omsha Ltd., 2002.

120. Henrik, W.J. Realistic Image Synthesis Using Photon Mapping / Henrik W.J. // Publisher: AK Peters, 2001.

121. Hierarchical Data Format. NCSA. http://hdf.ncsa.uiuc.edu/HDF-FAQ.html

122. Jackel, O. A Real-time Raster Scan Display for 3-D Graphics / Jackel O., Ruesseler H.// Advance in Computer Graphics Hardware IV, Springer, 1991

123. James, A. In Developments in Ray Tracing / James Arvo// SIGGRAPH '86 Course Notes, Volume 12, August 1986.

124. Karpov, A. I. Development of the Computer Code for the Prediction of Forest Fire Spread / A.I.Karpov, H.P. Telitsyn, V. K. Bulgkov // Proc. Of Second Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology, 1995. -pp. 100- 108/

125. Kourtz, P. Expert System Dispatch of Forest Fire Control Resources Petewawa National Forestry Institute Canadian Forestry Service Chalk River / Kourtz P. // Ontario KOJ 1 JO, Canada, vol. 1, No 1, 1987.

126. Kourtz, P. The Need for Improved Forest Fire Detection / Kourtz P.// The Forestry Chronicle. August 1987, P. 272 277.

127. Kourtz, P.H. A model for Small Forest Fire to Simulate Burned and Burning Areas for Use in Detection model / Kourtz P.H., O'Regan W.G.// Forest Science, 1971, V 17, №2.

128. OpenGL Reference Manual: The Official Reference Document to OpenGL, Version 1.4, Addison-Wesley, 1999.

129. Parlar, M. Optimal forest fire control: an extension of Park's Model / Parlar M., Vicson R.G. //1982 Forest Sience 28, N 2, P. 345 355.

130. Pune, S.I. Introduction to Wildland Fire / Pune S.I. //Fire Management in the United States, 1984 - P. 372 - 390.

131. Roe, A.I. Fire and forestry in the Northern Rocky Mountains a tack forse report / Roe A.I., Beufait W.R.// J. Forestry. - 1971. - Vol. 69, N 8. - P. 464 -470.

132. Rothermel, R.C. A mathematical model for fire spread prediction in wildland fuels: USDA Forest Service Res / Rothermel R.C.// Paper INT-115, 1972.-40 p.

133. The Montreal Process: Year 2000. Progress Report. Canada. Canadian Forest Service. Ottawa, 2000

134. Whitted, T. An improved illumination model for shaded display / Whitted T.// Commun. ACM, 23(6):343~349,1980.

135. Wikipedia the free encyclopedia. Blinn-Phong shading model. http://en.wikipedia.org/wiki/Blinn

136. Wildland Fire Assessment System.http ://www. fs. fed.us/land/wfas/wfas23 .html.