автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Применение геоинформационных технологий для решения задач электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем

5

На правах рукописи

Сивков Вадим Сергеевич

ПРИМЕНЕНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Специальность 05.13 13 Телекоммуникационные системы и компьютерные сети

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

00317744Э

Самара -2007

003177449

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики» (ГОУ ВПО ПГАТИ)

Научный руководитель:

- доктор технических наук, профессор

Сподобаев Ю.М.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор

Кораблин М.А.

- кандидат технических наук, доцент

Чернов А.В.

Ведущая организация

Институт систем обработки изображений (ИСОИ) РАН

Защита диссертации состоится 21 декабря 2007 г. в 14-00 на заседании диссертационного совета Д 219.003.02 в Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики по адресу: 443010, г. Самара, ул. Льва Толстого,

С диссертацией соискателя можно ознакомиться в библиотеке Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики.

23.

Автореферат разослан « 20» ноября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 219.003.02 доктор технических наук, доцент

Мишин Д.В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Стремительное развитие телекоммуникационных систем за последние сто лет привело к серьезным изменениям электромагнитного фона планеты Развитие телекоммуникационных систем порождает новые проблемы воздействия электромагнитных полей на человека и окружающую среду Функционирование ряда систем телекоммуникаций основано на излучении электромагнитной энергии в окружающую среду. Некоторые технологии подразумевают равномерное распределение электромагнитного поля на большие территории Вместе с тем человек не может отказаться от технологий, порождающих излучение электромагнитных полей. Следствием этого является возникновение проблем электромагнитной безопасности в отрасли «Связь». Сущность этих проблем в защите человека и окружающей среды от воздействия электромагнитных полей телекоммуникационных систем различных частотных диапазонов

В условиях лавинообразного и часто неконтролируемого наращивания излучающих технических средств, когда человек практически всегда и везде находится под воздействием электромагнитного поля антропогенного происхождения, информация о возможных источниках и масштабах электромагнитного загрязнения связана с принятием ответственных административных, градостроительных и инвестиционных решений.

Основная проблема мониторинга электромагнитного поля на большой территории с помощью измерительной аппаратуры — невозможность получить достаточное количество информации. Измерениями на территории можно охватить только отдельные приземные участки местности. Получить полноценную картину электромагнитной обстановки мешает недоступность большинства участков территории Причин такой недоступности множество - как естественных, так и искусственных. Существует так же проблема актуализации и обновления данных -чем больше контролируемая территория, тем меньше будет оперативность обновления информации. Альтернативой непосредственным измерениям на местности может стать расчетное прогнозирование электромагнитной обстановки. В этом случае возможен подход, основанный на многофакторной оценке масштабов электромагнитного загрязнения

Расчет электромагнитной обстановки на больших территориях должен проводиться с учетом множества факторов, характеризующих данную местность (рельеф, растительность, застройка и т. п ) - такая информация содержится в цифровых моделях местности и в цифровых картах Основным инструментом для работы с такими картами и моделями являются геоинформационные системы (ГИС).

Таким образом, актуальность темы необходимо обсуждать по нескольким направлениям

Проблема электромагнитной безопасности и оценки состояния окружающей среды по электромагнитному фактору. В теории и практике проектирования телекоммуникационных систем сформировалось новое направление - обеспечение электромагнитной безопасности Начало работ в этом направлении относится к концу 70-х (Е Ю Шередько, Ю М Сподобаев), началу 80-х годов (А.Л Бузов, В А Романов). Различным направлениям электромагнитной безопасности

посвящены труды таких ученых как Казанский JI С., Кольчугин Ю.И., Кубанов В П , Маслов О H, Минкин M А , Юдин В В На основе исследований этих ученых была сформирована нормативно-методическая база РФ по электромагнитной безопасности Особенностью разработанных методик расчета является исследование электромагнитных полей на открытой территории в ближней зоне излучающих технических средств без учета застройки и рельефа

Проблема оценки состояния окружающей среды по электромагнитному фактору - здесь различают несколько направлений для исследований Одно из направлений - оценку качества окружающей среды по электромагнитному фактору Исследования в этом направлении проходят в рамках Международного проекта по изучению электромагнитных полей - International EMF Project — что подчеркивает особенную актуальность такой задачи.

Создание программных комплексов оценки электромагнитной безопасности. Главным инструментом мониторинга электромагнитной обстановки несомненно должен являться программно-аппаратный комплекс, позволяющий прогнозировать масштабы электромагнитного загрязнения и оценивающий состояние окружающей среды по электромагнитному фактору. Анализ программного обеспечения показал, что во всем мире существует около десятка программ, которые возможно адаптировать для решения задач электромагнитной безопасности Самым мощным и широко используемым в России является ПК АЭМО - уникальный программный комплекс моделирования электромагнитной обстановки вблизи излучающих технических средств, созданный в Самарском НИИ Радио (СОНИИР) Вместе с тем практически нет программ, позволяющих оценивать электромагнитную обстановку на больших территориях.

Геоинформационные технологии в телекоммуникациях. Любая телекоммуникационная система является пространственно - распределенным комплексом различных объектов Применение ГИС в области телекоммуникаций позволяет решать множество различных задач — от инвентаризации объектов до визуализации электромагнитной обстановки Существуют ГИС, адаптированные для решения задач оптимизации телекоммуникационных сетей (программный комплекс «Ресурс» на базе ГИС «Карта 2000»), планирования систем подвижной радиосвязи (Alcatel 955 Radio Network Planning), проектирования телекоммуникационных сетей (ГИС ПИАР), анализа зон обслуживания систем подвижной радиосвязи (ПК RADIUS). Применение геоинформационных технологий для решения задач электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем - новое направление исследований в области телекоммуникаций и геоинформатики В этом случае специализированная ГИС может быть использована как инструмент мониторинга электромагнитного загрязнения, как наглядная система инвентаризации источников электромагнитного поля и как система прогнозирования изменения качества экологической обстановки по электромагнитному фактору. Применение геоинформационных технологий позволит проводить геоэкологическое картографирование электромагнитной обстановки территории.

Анализ работ по данной тематике показывает, что комплексных систем электромагнитного мониторинга на базе геоинформационных технологий не существует. Есть немногочисленные узкоспециализированные программные продукты

для расчета зон покрытия в сетях подвижной связи Информация по программам и методикам программного решения задач электромагнитной безопасности практически отсутствует. Следовательно, особенно актуальной является задача создания методик, алгоритмов и моделей, применимых к решению задач электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем с помощью ГИС.

Таким образом, в настоящее время вопросам применения геоинформационных технологий для оценки электромагнитной безопасности в телекоммуникационной области уделено недостаточное внимание, что определяет актуальность диссертационных исследований

Целью данной работы является разработка методов и инструментов оценки электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем на основе геоинформационных технологий

Для достижения этой цели в диссертации решена задача интеграции электродинамических моделей и геоинформационных технологий, а также разработан программный комплекс на базе геоинформационных технологий, позволяющий производить оценку электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем, включая частные задачи:

- разработка методов и алгоритмов инвентаризации излучающих технических средств телекоммуникаций с использованием цифровых моделей местности;

- разработка структуры хранения информации об излучающих технических средствах телекоммуникаций на базе цифрового картографирования,

- разработка методов и алгоритмов анализа электромагнитной обстановки на больших территориях;

- разработка алгоритмов интеграции электродинамических моделей и геоинформационных технологий;

- разработка геоинформационной компьютерной среды для анализа и визуализации электромагнитной обстановки на больших территориях,

- апробация разработанных методов и средств путем решения практических задач;

В данной работе используются методы математического моделирования и анализа, методы оптимизации, численные методы расчета, объектно-ориентированное программирование, организация баз данных, методы анализа электромагнитного загрязнения на территории

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем1

- решена задача интеграции геоинформационных технологий и электродинамических моделей;

- разработаны методики инвентаризации и хранения данных о системах телекоммуникаций с использованием геоинформационных технологий,

- разработаны методы и алгоритмы анализа электромагнитной обстановки на больших территориях;

- разработаны методики визуализации и геоэкологического картографирования электромагнитной обстановки на больших территориях,

- разработаны геоинформационные технологии мониторинга и решения проблем электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем

Практическая значимость диссертационной работе заключается в создании системы картографирования пространственного распределения электромагнитного поля. В информации об электромагнитной обстановке на территории нуждается множество потребителей- градостроители, телекоммуникационные и энергетические предприятия, экологические и санитарные службы, администрации всех уровней.

Материалы исследований воплотились в программный комплекс «Геоинформационная система электромагнитной безопасности» (ТИС ЭМБ), с помощью которого была проведена оценка электромагнитной обстановки различных телекоммуникационных систем на территории г. Самары и Самарской области.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы были использованы в подразделениях Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Самарской области при формировании региональной нормативно-методической базы электромагнитной безопасности, а также при организации и проведении мониторинга электромагнитного излучения технических средств на территории Самарской области. Результаты диссертационных исследований были использованы в подразделениях департамента городского хозяйства и экологии г Самара при выполнении работ по инвентаризации и паспортизации источников электромагнитных излучений на территории г. Самара

Апробация результатов работы и публикации

Основные результаты по теме диссертационных исследований обсуждались на следующих конференциях: V международная научно-техническая конференция «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», Самара, ПГАТИ, 16-18 ноября 2004; XII Российская научная конференция профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов, Самара, ПГАТИ, 31 января-5 февраля 2005, IX международная экологическая конференция студентов и молодых ученых «Экологическая безопасность как ключевой фактор устойчивого развития», Москва, МГГУ, 19-21 апреля 2005; 6-ом международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии, Санкт-Петербург, 21-24 июня 2005; XXXIII Всероссийском семинаре «Актуальные вопросы охраны окружающей среды Программное обеспечение для экологов», 21-25 ноября 2005, Москва, НПП «JIoryc»; XIII юбилейной российской научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов, 30 января - 4 февраля 2006 г. Самара, ПГАТИ; VT международной научно-технической конференции "Проблемы техники и технологии телекоммуникаций", Самара, ПГАТИ, 20-23 ноября 2006; XIII международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь», Воронеж, 17-19 апреля 2007, VI международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», Казань, 17-21 сентября 2007. Актуальность и научная новизна исследований автора была отмечена Дипломом Президиума правления Московского Союза научных и инженерных общественных объединений за лучший доклад «Геоинформационные системы в электромагнитной экологии» на XI Международной экологической конференции студентов и

молодых ученых «Экологическая безопасность как ключевой фактор устойчивого развития»

По тематике диссертационных исследований автором (лично и в соавторстве) было опубликовано 36 печатных работ, в числе которых статьи в журналах, рекомендованных ВАК (2), тезисы на Международных (6) и российских (8) конференциях.

На защиту выносятся:

1 Решение задачи интеграции геоинформационных технологий и электродинамических моделей.

2 Геоинформационная организация структуры хранения и обработки данных об излучающих технических средствах телекоммуникационных систем.

3. Методики и алгоритмы визуализации и геоэкологического картографирования электромагнитных полей на больших территориях.

4. Геоинформационные технологии решения задач электромагнитной безопасности для комплексов телекоммуникационных систем

Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы и приложений Основная часть работы содержит 160 страниц, включая 71 рисунок и 3 таблицы. Список литературы содержит 198 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, приведен обзор работ по теме диссертации, сформулированы цель и основные задачи исследования, описан состав и структура работы, определены ее новизна и научная ценность.

В первом разделе «Пространственный анализ излучающих технических средств телекоммуникационных систем» приводится систематизация источников электромагнитных полей на территории мегаполиса Производится классификация телекоммуникационных систем по степени влияния на качество экологической обстановки по электромагнитному фактору. Выделяются несколько важных моментов, относящихся к особенностям отдельных частотных диапазонов.

1. Технические средства НЧ и СЧ диапазонов, размещенные на городских территориях и в пригородах, являются потенциально опасными, с точки зрения электромагнитной экологии и электромагнитной безопасности Излучаемая ими мощность очень велика, а распределение электромагнитного поля можно считать практически неизменным

2. Технические средства ВЧ диапазона, объединенные в приемо-передающие комплексы, являются наиболее сложными для анализа объектами, вследствие большого числа антенн, сложной и разветвленной системы фидерных устройств, постоянно меняющегося частотного расписания. Суммарная излучаемая мощность таких систем достаточно большая, кроме того, к особенностям ВЧ комплексов можно отнести наличие поверхностной волны и размещение излучающих комплексов на городской территории

3. Технические средства УВЧ и ОВЧ диапазонов в настоящее время являются наиболее проблемными с точки зрения электромагнитной экологии и электромаг-

нитной безопасности - излучатели этих диапазонов постоянно находятся вблизи человека. УВЧ диапазон является одним из самых жестко нормируемых, вместе с этим телекоммуникационные системы, работающие в этом диапазоне, являются наиболее распространенными (телевидение, радиовещание). Системы подвижной связи, работающие в ОВЧ диапазоне, так же размещаются на селитебной территории, и являются не менее проблемными объектами с точки зрения электромагнитной экологии и электромагнитной безопасности

4 Телекоммуникационные системы СВЧ и КВЧ диапазонов предназначены в основном для организации беспроводных линий связи, и являются не самыми проблемными с точки зрения электромагнитной экологии и электромагнитной безопасности.

В первом разделе определяются параметры и критерии электромагнитной безопасности систем телекоммуникаций, используемые при мониторинге электромагнитной обстановки больших территорий

Также в первом разделе произведен пространственно-временной анализ электромагнитной обстановки систем излучателей различных частотных диапазонов.

Проектирование телекоммуникационной системы с точки зрения электромагнитной безопасности представляет собой оптимизационную задачу по размещению излучателей системы на территории с учетом не только обеспечения оптимальной конфигурации зон обслуживания, но и критериев электромагнитной безопасности. Исходными данными для такого проектирования является конфигурация селитебной территории, параметры излучающих технических средств системы, электромагнитная обстановка на данной территории.

Задача оптимизации в этом случае может быть выражена функцией минимума площади перекрытия санитарно-защитной зоны (СЗЗ) и селитебной территории.

¥ор1 = тт(5га£) (1)

здесь Рор1 — функция оптимизации размещения СЗЗ на территории, Бтк - площадь, принадлежащая одновременно и СЗЗ и селитебной территории. Задача оптимизации считается идеально решенной, если найдено такое положение излучателей на территории, при котором Рор1 = О

Второй раздел «Проектирование прикладных геоинформационных систем» посвящен вопросам применения ГИС в телекоммуникационной области, геоинформационным методикам решения задач электромагнитной безопасности и принципам проектирования геоинформационных приложений

В начале раздела приведен обзор программного обеспечения, используемого в сфере электромагнитного мониторинга телекоммуникаций, и электромагнитной безопасности Основное внимание в обзоре уделялось программам, в работе которых используются цифровые карты. Большинство рассмотренных программ ориентированы на решение определенной задачи для конкретной телекоммуникационной системы (например, оценка зоны обслуживания для систем подвижной радиосвязи) В структуру некоторых приложений входит цифровая картографическая основа, другие используют систему управления базами пространственных данных. Однако ни один из известных автору программных продуктов не в состоянии решать задачи электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем на больших территориях.

Далее в разделе рассматриваются общие принципы применения геоинформационных технологий к решению задач электромагнитной безопасности. Одним из основных этапов при решении этих задач является процесс инвентаризации излучающих технических средств и других объектов телекоммуникационных систем Сущность геоинформационного подхода к этапу инвентаризации заключается в создании цифровой карты телекоммуникационной системы При этом чаще всего используется векторная модель пространственных данных.

В самом простом случае техническое средство на цифровой карте можно представить точечным векторным объектом (Shapes - Points).

На основе операций обработки прямых (Shapes - Lines) строятся более сложные алгоритмы обработки векторных моделей данных телекоммуникационных систем, объекты которых представлены на цифровой карте линейными фигурами (различные линии передачи, фидерные устройства и т. д ).

Объекты телекоммуникационных систем, имеющие сложную пространственную конфигурацию, могут быть представлены на цифровой карте полигонами (Shapes - Polygons)

Геоинформационные методики моделирования электромагнитной обстановки для решения задач электромагнитной безопасности — важное направление применения геоинформационных технологий в телекоммуникациях Сущность этих методик состоит в интеграции географических объектов с электродинамическими моделями На практике это означает, что исходные данные и условия расчета компонент электромагнитного поля, определяются на основе анализа набора цифровых карт и моделей местности, отражающих информацию о рельефе местности, застройке территории, растительности, гидрографии и т. д По результатам таких расчетов строится цифровая модель электромагнитного рельефа (ЦМЭР) местности

Система визуализации электромагнитных полей является связующим звеном между результатами расчетов в памяти ЭВМ и человеком-оператором геоинформационной системы. Принятие решений по вопросам электромагнитной экологии и безопасности происходит именно по результатам графического отображения электромагнитных полей и построенным картам электромагнитной обстановки Сущность геоинформационного подхода в этом направлении - создание карты электромагнитной обстановки, которая наиболее четко отображает условия и решение поставленной задачи

Далее в разделе рассматриваются принципы разработки геоинформационных приложений и общая структура ГИС электромагнитной безопасности. В ГИС выделяют четыре основные подсистемы: ввода данных, хранения, анализа и вывода данных

Исходными данными для подсистемы ввода данных служат карты, планы, снимки территорий определенных для электромагнитного мониторинга. Источниками сведений при создании конкретной системы могут быть также другие внешние источники, позволяющие получить цифровые данные.

Реализация подсистемы хранения данных зависит от варианта организации работы пользователей с системой, локальное рабочее место или клиеггг-серверная технология доступа к пространственным данным Подсистема анализа ГИС ЭМБ

включает в себя несколько основных компонент. Наиболее важными из них являются компонента пространственного анализа и компонента электродинамического анализа. Подсистема вывода и визуализации данных предназначена, прежде всего, для создания условий интерактивного взаимодействия человека и ГИС ЭМБ — прежде всего это создание интерактивных карт электромагнитной обстановки территорий.

В третьем разделе «Обоснование методик расчета электромагнитной обстановки на больших территориях» представлен обзор электродинамических моделей различных частотных диапазонов, рассмотрены методы и алгоритмы формирования пространственных данных для систем электродинамического моделирования.

Задача интеграции методик моделирования электромагнитной обстановки и геоинформационных технологий является ключевым моментом в создании ГИС электромагнитной безопасности

Интеграция геоинформационных технологий и электродинамических моделей позволяет учитывать при расчетах такие факторы, как рельеф местности, растительность, гидрографию, застройку территории

Системы электродинамического моделирования в процессе расчетов используют три группы пространственных данных.

1 Базовые пространственные данные. Эти данные отображают географические сущности и являются неизменными на протяжении всех этапов расчета электромагнитной обстановки Эти данные являются исходным материалом для создания двух других групп. К таким данным можно отнести рельеф, гидрографию, растительность, застройку и др

2. Адаптированные пространственные данные. Эти данные создаются на основе базовых пространственных данных и отображают параметры географических сущностей, адаптированных для непосредственного использования в электродинамических моделях. Так же как и базовые данные, адаптированные пространственные данные остаются неизменными на протяжении всех этапов расчета электромагнитной обстановки К таким данным можно отнести карту неравномерности рельефа, степени урбанизации территории и т д

3 Динамические пространственные данные Эти данные отображают взаимосвязи между излучающими объектами и географическими сущностями - они постоянно меняются в процессе расчета компонент электромагнитного поля К таким данным можно отнести карты прямой видимости для излучателя и точек наблюдения.

Далее в разделе рассматривается методика зонального разделения больших территорий для комбинированного моделирования электромагнитной обстановки, предложенная автором работы. Вся исследуемая территория классифицируется по нескольким признакам, в соответствии с которыми выявляются однородные (по данному признаку) области. Далее каждой точке территории присваиваются определенные свойства, в соответствии с ее принадлежностью к той или иной однородной области. Выбор методик в данной точке осуществляется на основе анализа набора присвоенных точке свойств.

В качестве основных признаков классификации территории используются критерии неравномерности рельефа и степени урбанизации

Для определения степени неравномерности рельефа автором настоящей работы разработан программа-модуль для ГИС ЭМБ Алгоритм работы модуля: каждая точка растровой карты рельефа окружается прямоугольным контуром заданного размера, на площади внутри этого контура определяются минимальная и максимальная высота рельефа местности, значение разности максимальной и минимальной высот присваивается данной точке. Соответственно при последующих вычислениях полученная карта дисперсии высот будет использоваться в качестве критерия выбора электродинамической модели расчета Важным моментом в создании карты дисперсии высот рельефа является выбор площади анализа разности высот. Слишком большая площадка анализа приведет к неоправданному увеличению времени вычисления дисперсии для всей карты, а слишком малая величина площади анализа приведет к несоответствию полученных результатов с реальной обстановкой на местности. В результате многочисленных экспериментов автором данной работы установлена следующая эмпирическая зависимость площадки анализа дисперсии высот (Бадв) от разности максимальной и минимальной высоты рельефа для всей карты местности (ЛН)-|30г,ЛЯ<100

с

°Дцв

*Дя] ,100 <ДЯ< 1000

(2)

3002,ДН>1000

Как видно из выражения (2) любая карта рельефа классифицируется по дисперсии максимальной и минимальной высоты, при этом все карты с АН < 100 метров относятся к «равнинным» и площадь анализа дисперсии высот для них со-

2 fl V

ставляет около 900 м , карты с «холмистым» рельефом имеют SAJlB »I - АЯ I , а

карты с ЛЯ > 1000 метров считаются «гористыми» и для них SAJ[U = 0,09 км2

Для анализа застройки территории необходимо получить растровую карту урбанизации территории. Для этого на первом этапе исходная векторная карта застройки преобразуется в растровую с помощью процедур гриддинга После этого первичная растровая карта застройки обрабатывается программой-модулем определения степени урбанизации Алгоритм работы этого модуля основан на вычислении концентрации строений на определенной территории. Исследуемая точка окружается прямоугольным контуром заданного размера, внутри этого контура подсчитывается площадь, занимаемая зданиями — SyP5 Если площадь, ограниченная контуром равна Skoht > то степень урбанизации КурБ выражается отношением:

Кури — Syps/ StfOHT (3)

В результате многочисленных экспериментальных расчетов автором настоящей работы установлено, что оптимальная величина площади Skoht приблизительно равна 200 м2, чрезмерное увеличение этой площади ведет к неоправданной

вычислительной нагрузке, а уменьшение приводит к неадекватной оценке реальной обстановки.

Далее в разделе рассматривается пример реализации авторской методики комбинированного моделирования на основе зонального разделения территории.

Несколько электродинамических моделей (и статистических и детерминистических) рассматриваются как единая база данных, в которой каждая модель имеет свой идентификатор (порядковый номер) и условия применения. Под условиями применения будем понимать диапазоны значений критериев классификации территории, для которых данная модель может применяться. Для нашего примера введем две модели статистическую и детерминистическую, и назовем их соответственно «Стат. Модель-1» и «Дет. Модель-1» База данных, управляющая применением этих моделей на данной территории будет выглядеть так как показано ниже-

Макси-

Минимальная Максимальная Минимальная мальная

Идентификатор дисперсия дисперсия степень степень

рельефа рельефа урбанизации урбаниза-

ции

Стат. Модель-1 0 20 0 03

Дет. Модель-1 20 500 03 1

Таблица 1

Рассмотрим подробнее алгоритм выборки нужной электродинамической модели для расчета с помощью таблицы 1 На исходную карту (рельеф + застройка) накладывается информация о излучателе Ограничим площадь, на которой будут проводиться вычисления компонент электромагнитного поля, найдем максимальные значения неравномерности рельефа и степени урбанизации, а также вычислим среднее значение неравномерности рельефа и среднее значение степени урбанизации При этом возможны следующие алгоритмы выбора электродинамической модели:

1) если максимальное значение неравномерности рельефа АЬ < 20 метров, и максимальная степень урбанизации КурБ <03 , то на всей площади расчета используется «Стат. Модель-1»;

2) если средние значения АЪ > 20 и КурБ > 0 3 , то на всей территории расчета используется «Дет. Модель-1»;

3) самый общий случай - модель выбирается отдельно для каждой точки расчета.

Рассмотрим самый общий случай - для каждой точки, в которой необходимо рассчитать компоненты электромагнитного поля, производится выборка значений АЬ и КурБ . Если оба критерия удовлетворяют условиям применимости какой-то одной модели то дальнейшие вычисления проводятся по алгоритмам этой методики В случае выбора между моделями, выигрывает методика со старшим идентификатором Поясним эту схему выбора на примере Пусть в базе данных управления моделями расчета содержится четыре модели — две статистических и две детерминистических. «Стат Модель-1» и «Стат Модель-2» имеют идентифика-

торы «1» и «2», соответственно Детерминистическим моделям «Дет. Модель-1» и «Дет Модель-2» присвоены идентификаторы «3» и «4» В таблице 2 отображен возможный вариант такой базы данных управления моделями.

Таким образом, выбор между «Стат Модель-1» и «Стат Модель-2» будет сделан в пользу последней Если же выбирать придется между «Дет Модель-1» и «Дет. Модель-2» то выиграет «Дет. Модель-2».

Идентификатор Минимальная дисперсия рельефа Максимальная дисперсия рельефа Минимальная степень урбанизации Максимальная степень урбанизации

Стат. Модель-1 0 20 0 03

Стат. Модель-2 20 100 0.3 0.5

Дет. Модель-1 100 200 05 07

Дет. Модель-2 200 500 07 1

Таблица 2

В результате применения предложенной методики управления электродинамическими моделями расчета вся исследуемая площадь разбивается на множество областей, в каждой из которых действует своя методика расчета,

Таким образом, формирование методической базы электродинамических моделей заключается в создании единой базы данных управления применением. Каждой методике присваивается свой уникальный идентификатор и набор критериев применения В свою очередь, идентификатор модели связан с программным модулем, реализующим алгоритмы вычисления компонент электромагнитного поля, соответствующие данной методике

Четвертый раздел «Разработка геоинформационной системы электромагнитной безопасности» посвящен проектированию программного комплекса ГИС ЭМБ, методикам решения задач электромагнитной безопасности с применением этого комплекса, а также использованию ГИС ЭМБ для практического решения различных классов задач электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем.

В первой части раздела рассматриваются архитектура программного комплекса ГИС ЭМБ и его основных компонент графического интерфейса пользователя, библиотек модулей и интерфейса программирования

Во второй части раздела рассматриваются алгоритмы работы с программным комплексом при решении различных задач электромагнитной безопасности с подробным описанием интерфейса пользователя ГИС ЭМБ

Третья часть раздела полностью посвящена решению различных классов задач электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем с применением ГИС ЭМБ Рассмотрен класс задач, связанный с оценкой электромагнитной обстановки при изменении эксплуатационных параметров излучающих технических средств. Приведены примеры решения задач, связанных с электромагнитным мониторингом территорий по заданным критериям. Рассмотрено решение задач оптимизация размещения излучающих технических средств на выделенной территории по заданным критериям, определения предельно допустимых эксплуатационных параметров телекоммуникационных систем по критериям электромагнит-

ной безопасности. Рассматриваются примеры общего мониторинга электромагнитной обстановки на территории и составления карт электромагнитного рельефа местности (рисунок 1). I

В заключении сформулированы основные научные и научно-практические результаты работы.

Отмечено, что цель работы - разработка методов и инструментов оценки электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем на основе геоинформационных технологий - достигнута. При этом решению данной задачи предшествовали классификация излучающих технических средств, разработка методик и алгоритмов оптимизации пространственного распределения излучателей, разработка фрагментов методик расчета электромагнитной обстановки на больших территориях. В рамках геоинформационных технологий были разработаны принципы построения, структура и программное обеспечение геоинформационной системы решения задач электромагнитной безопасности и анализа электромагнитной обстановки на больших территориях.

Разработаны алгоритмы оптимизации пространственного размещения излучающих объектов телекоммуникационных систем.

В рамках процесса интеграции геоинформационных технологий и электродинамического моделирования были разработаны методики формирования пространственных данных дня электродинамических моделей, позволяющие значительно ускорять анализ электромагнитной обстановки на больших территориях.

Учитывая сложность мониторинга электромагнитной обстановки на больших территориях, были разработаны методики расчета компонент электромагнитного поля, позволяющие комбинировать статистический и детерминистический подходы к электродинамическому моделированию.

Разработанные методики и алгоритмы воплотились в программном комплексе | ГИС ЭМБ - Геоинформационной Системе Электромагнитной Безопасности. В состав ГИС ЭМБ вошли модули пространственного анализа телекоммуникацион-

Рнс. 1 Карты электромагнитного рельефа

ных систем и модули подготовки пространственных данных для электромагнитного мониторинга.

В перспективе рассмотренные принципы электромагнитного мониторинга больших территорий и решения задач электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем, реализованные в виде программных комплексов, могут быть использованы различными государственными службами и телекоммуникационными предприятиями в качестве эффективного инструмента контроля электромагнитной обстановки на территории.

В приложениях приведены акты внедрения результатов диссертационной работы.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Сивков, B.C. Визуализация электромагнитной обстановки на больших территориях / B.C. Сивков // V Междунар. науч.-техн. конф. «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций»: материалы конференции. - Самара, 2004. - С. 208-209.

2. Сивков, B.C. Электродинамические модели в системах электромагнитного мониторинга / B.C. Сивков // XII Российская науч. конф. профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов: материалы конференции. - Самара, 2005. - С. 228-230.

3. Сивков, B.C. Представление излучающих технических средств как виртуальных объектов информационных систем / B.C. Сивков // XII Российская науч. конф. профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов. материалы конференции. - Самара, 2005. - С. 230-232.

4 Сивков, B.C. Геоинформационные системы в электромагнитной экологии / B.C. Сивков // IX Междунар. экологическая конф студентов и молодых ученых «Экологическая безопасность как ключевой фактор устойчивого развития»: материалы конференции. - Москва, 2005. - С 13-14.

5 Сивков, B.C. Сподобаев, Ю М. Проблемы создания геоинформационных систем / B.C. Сивков, Ю М. Сподобаев // 6-ой Междунар. симпозиум по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии: материалы симпозиума - Санкт-Петербург, 2005. - С. 241-243.

6. Довбыш, В Н. Маслов, М Ю. Ружников, В А. Сивков, B.C. Сподобаев, Ю.М. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ. Расчет электромагнитных полей распределительных и оконечных устройств сетей энергоснабжения / В.Н. Довбыш, М.Ю. Маслов, В.А. Ружников, B.C. Сивков, Ю.М. Сподобаев // Методические указания, утвержденные Министром природных ресурсов и охраны окружающей среды Самарской области. - Самара, 2005

7 Сивков, В С Сподобаев, Ю.М Инструменты экологического мониторинга электромагнитной обстановки / B.C. Сивков, Ю.М. Сподобаев // XXXIII Всероссийский семинар «Актуальные вопросы охраны окружающей среды. Программное обеспечение для экологов», материалы семинара - Москва, 2005. - С 9-10.

8 Сивков, В.С Сподобаев, Ю.М. Геоинформационные технологии в телекоммуникационном образовании / B.C. Сивков, Ю М. Сподобаев // XIII юбилейная

российская науч. конф профессорско-преподавательского состава, науч. сотрудников и аспирантов материалы конференции - Самара, 2006. - С 251.

9. Сивков, B.C. Геоэкологическое картографирование электромагнитной обстановки / B.C. Сивков // XIII юбилейная российская науч. конф. профессорско-преподавательского состава, науч. сотрудников и аспирантов: материалы конференции - Самара, 2006. - С. 155.

10. Сивков, В С Проблемы создания электромагнитного рельефа на больших территориях / ВС. Сивков // XIII юбилейная российская науч. конф. профессорско-преподавательского состава, науч. сотрудников и аспирантов: материалы конференции. - Самара, 2006. - С. 156.

11. Довбыш, В.Н. Сивков, B.C. Сподобаев, Ю М. Визуализация электромагнитной обстановки, создаваемой телекоммуникационными техническими средствами, расположенными на больших территориях / В.Н. Довбыш, B.C. Сивков, Ю.М. Сподобаев // Научно-технический и теоретический журнал «Антенны». - 2006-№ 10 (113).-С. 58-62.

12. Сивков, B.C. Пространственный анализ телекоммуникационных систем на территории мегаполиса / B.C. Сивков // VI Междунар. науч.-техн. конф. «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», материалы конференции. - Самара, 2006.- С. 298-300.

13. Сивков, В С. Проблемы картографирования электромагнитной обстановки ! В С. Сивков // ХНГ Междунар. науч.-техн. конф. «Радиолокация, навигация, связь»: материалы конференции. - Воронеж, 2007. - С. 2135 - 2140.

14. Довбыш, ВН. Сивков, B.C. Сподобаев, ЮМ. Визуальное представление электромагнитной обстановки на территории мегаполиса / В.Н. Довбыш, B.C. Сивков, Ю.М. Сподобаев // Х1П Междунар. науч.-техн. конф. «Радиолокация, навигация, связь»: материалы конференции. - Воронеж, 2007. - С. 2036 - 2041.

15. Довбыш, В.Н. Сивков, B.C. Цифровая электромагнитная модель местности / ВН. Довбыш, B.C. Сивков // Научно-технический и информационно-аналитический журнал «Инфокоммуникационные технологии» - 2007. - № 1. - С. 85-88.

16 Сивков, B.C. Геоинформационные сети и телекоммуникационные системы / B.C. Сивков // VI Междунар. науч.-техн. конф. «Физика и технические приложения волновых процессов»: материалы конференции, приложение к журналу «Физика волновых процессов и радиотехнические системы» - Казань, 2007. - С. 308309.

Подписано в печать 19 11 2007 Формат 21 х 15,9 Объем 0,5 уел печ л Тираж 100 экз Заказ № 420 Печать ризограф

ООО «Региональное производственное объединение «Омега» Издательско-полиграфический отдел «Экспресс-тиражирование» 443041, г Самара, ул Скляренко, З-б

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ИЗЛУЧАЮЩИХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СИСТЕМ

1.1 Общая характеристика пространственного распределения излучающих технических средств.

1.2 Параметры и критерии электромагнитной безопасности систем телекоммуникаций.

1.3 Пространственно-временной анализ электромагнитной обстановки систем излучателей.

1.4 Особенности, размещения излучающих технических средств.

1.5 Выводы.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.

2.1 Геоинформационные системы и телекоммуникации.

2.1.1 Геоинформатика и телекоммуникации.

2.1.2 Обзор программного обеспечения.

2.2 Геоинформационные методики решения задач электромагнитной безопасности.

2.2.1 Модели пространственных данных.

2.2.2 Алгоритмы обработки пространственных данных.

2.3. Принципы разработки геоинформационных приложений.

2.4. Общая структура геоинформационной системы электромагнитной безопасности.

2.5. Выводы.

3. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИК РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ НА БОЛЬШИХ ТЕРРИТОРИЯХ.

3 Л Моделирование электромагнитной обстановки на больших территориях.

3.1.1 Электродинамические модели НЧ и СЧ диапазонов

3.1.2 Электродинамические модели ВЧ диапазона.

3.1.3 Электродинамические модели УВЧ и ОВЧ диапазонов

3.1.4 Электродинамические модели СВЧ и КВЧ диапазонов

3.2. Разработка методов формирования пространственных данных для систем электродинамического моделирования.

3.3. Формирование методической базы электродинамических моделей для решения задач электромагнитной безопасности.

3.4. Выводы.

4. РАЗРАБОТКА ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.

4.1. Разработка программного комплекса ГИС ЭМБ.

4.1.1 Графический интерфейс пользователя.

4.1.2 Библиотеки модулей.

4.1.3 Интерфейс программирования приложений.

4.2. Разработка методик решения задач электромагнитной безопасности с применением ГИС ЭМБ.

4.2.1 Интерфейс ГИС ЭМБ.

4.2.2 Алгоритм работы с ГИС ЭМБ.

4.3. Практическое применение ГИС ЭМБ для решения задач электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем

4.4. Выводы.

Стремительное развитие телекоммуникационных систем за последние сто лет привело к серьезным изменениям электромагнитного фона планеты. Развитие телекоммуникационных систем порождает новые проблемы воздействия электромагнитных полей на человека и окружающую среду. Масштабы электромагнитного загрязнения стали столь существенны, что Всемирная организация здравоохранения ввела термин глобального электромагнитного загрязнения и включила эту проблему в число наиболее значимых для человечества. По мнению её экспертов, уровень электромагнитного загрязнения окружающей среды выходит на уровень, характерный для нынешнего загрязнения ее вредными химическими веществами, и при таких же темпах роста количества и мощности источников электромагнитного излучения в самое ближайшее время может превзойти его.

Функционирование ряда систем телекоммуникаций основано на излучении электромагнитной энергии в окружающую среду. Некоторые технологии подразумевают равномерное распределение электромагнитного поля на большие территории. Параллельно увеличению количества электромагнитной энергии, излучающей в окружающую среду, проводятся многочисленные исследования, выявляющие многофакторное (в том числе и негативное) влияние электромагнитных полей на организм человека. Вместе с тем человек не может отказаться от технологий, порождающих излучение электромагнитных полей. Следствием этого является возникновение проблем электромагнитной безопасности в отрасли «Связь» [25, 149]. Сущность этих проблем в защите человека и окружающей среды от воздействия электромагнитных полей телекоммуникационных систем различных частотных диапазонов.

На территории крупных городов размещено большое количество различного рода излучающих технических средств. Телевидение, радиовещание, системы сотовой связи, а также многочисленные ведомственные средства связи и передачи информации - эти технические средства размещаются на территориях мегаполисов. Передающие антенны разнородного телекоммуникационного оборудования устанавливаются на удобных с точки зрения массового обслуживания местах (различные мачты, башни, крыши высотных зданий и прочее) [49, 50, 129, 132]. Некоторые технологии предполагают равномерное распределение электромагнитного поля в пространстве, в том числе и на селитебной территории. Так, например, в крупных городах количество базовых станций систем подвижной связи исчисляется сотнями.

В условиях лавинообразного и часто неконтролируемого наращивания излучающих технических средств, когда человека практически всегда и везде сопровождают электромагнитные поля антропогенного происхождения, информация о возможных источниках и масштабах электромагнитного загрязнения связана с принятием ответственных административных, градостроительных, финансовых, инвестиционных и коммерческих решений.

Для получения необходимой информации об электромагнитной обстановке на территории необходима система мониторинга электромагнитных полей излучающих систем. Контроль электромагнитной обстановки возможен при непосредственном измерении уровней электромагнитного поля на местности. При таком подходе возникает ряд проблем. Одна из таких проблем многофакторность электромагнитного загрязнения - в любом крупном городе на определенный участок территории могут воздействовать несколько десятков мощных электромагнитных источников с различным расположением и различными частотами излучения. Использование в данном случае специальной измерительной аппаратуры для оценки электромагнитного загрязнения весьма затруднительно - в случае многочастотного воздействия проведение достоверных измерений становится возможным лишь при отключении всех излучателей за исключением контролируемого, что в пределах мегаполиса практически невозможно. Другим немаловажным фактором является огромная трудоемкость процесса непосредственного мониторинга на местности.

Процесс измерений уровней электромагнитного поля даже на территории небольшого города может затянуться на неопределенный срок. Альтернативой непосредственным измерениям на местности может стать расчетное прогнозирование электромагнитной обстановки. В этом случае возможен многофакторный подход при оценке масштабов электромагнитного загрязнения.

Расчет электромагнитной обстановки на больших территориях должен проводиться с учетом множества факторов, характеризующих данную местность (рельеф, растительность, застройка .) - такая информация содержится в цифровых моделях местности и в цифровых картах. Основным инструментом для работы с такими картами и моделями являются геоинформационные системы (ГИС) [15,18, 57,133, 134].

Таким образом, рассматриваемые проблемы необходимо обсуждать по нескольким направлениям.

Проблема электромагнитной безопасности и оценки состояния окружающей среды по электромагнитному фактору. Важным требованием к проектированию комплексов излучающих технических средств является электромагнитная безопасность. Этот параметр системы должен учитываться при определении структуры комплекса и параметров излучающих объектов. Электромагнитная безопасность может характеризоваться размерами санитарных зон, направленностью излучения, излучаемой мощностью, превышением предельно допустимых уровней поля. В теории и практике проектирования телекоммуникационных систем сформировалось новое направление - обеспечение электромагнитной безопасности.

Начало работ в этом направлении относится к концу 70-х (ЕЛО. Ше-редько, Ю.М Сподобаев) [25 - 27, 143 - 150] началу 80-х годов (А.Л. Бузов, В.А. Романов, В.П. Кубанов) [78 - 80, 19 - 23]. Различным направлениям электромагнитной безопасности посвящены труды таких ученых как Маслов О.Н., Минкин М.А , Юдин В.В., Казанский Л.С., Кольчугин Ю.И. [102 - 104, 163 -166, 62, 71]. На основе данных исследований была сформирована нормативнометодическая база РФ по электромагнитной безопасности. Особенностью разработанных методик расчета является исследование электромагнитных полей на открытой территории в ближней зоне, без учета застройки и рельефа.

Первоначальным методом решения проблемы электромагнитной безопасности был метод анализа электромагнитной обстановки после построения системы излучающих технических средств. Долгое время это был единственный способ решения задач электромагнитной безопасности.

Следующим этапом в развитии методологии решения задач электромагнитной безопасности стало моделирование излучающей системы технических средств, с помощью ЭВМ. Исследуемая система - объект делилась на несколько подобъектов. Отдельно создавались математические модели для излучающих элементов системы и для топологии комплекса, создавалась электродинамическая модель, учитывающая особенности распространения электромагнитных волн. Решение задач электромагнитной безопасности в данном методе происходит посредством синтеза структуры и параметров системы излучающих технических средств в автоматизированном или интерактивном режиме. Фундаментом для создания программ моделирования электромагнитной обстановки вблизи излучающих технических средств стали работы Сподобаева Ю.М. [143 - 150]. На основе созданных им алгоритмов был построен уникальный программный комплекс, позволяющий проводить расчетное прогнозирование электромагнитной обстановки вблизи излучающих технических средств - САПР ЭО. В дальнейшем, этот программный комплекс стал основой для ПК АЭМО - уникальной программы для моделирования электромагнитной обстановки вблизи излучающих технических средств - созданной в Самарском НИИ Радио (СОНИИР).

Проблема оценки состояния окружающей среды по электромагнитному фактору различают несколько направлений для исследований. Одно из направлений - оценку качества окружающей среды по электромагнитному фактору. Таким критерием является параметр, связанный с уровнем или интенсивностью поля. Наиболее часто в качестве такого критерия выбирают предельно допустимый уровень (ПДУ) электромагнитного поля или суммарную величину нормированных к ПДУ уровней воздействий (так называемый критерий безопасности - термин употребляемый в санитарно-гигиенической практике) [124 - 128]. Такой подход для изолированного воздействия является достаточным, однако для смешанного воздействия электромагнитных полей с различными частотами и видами модуляции простое суммирование не даст объективной картины воздействия. Многочисленные исследования в области влияния электромагнитных полей на биологические объекты доказывают важность учета не только источников поля большой интенсивности, но и излучателей с небольшой мощностью. Одно из решений проблемы выбора критерия - создание универсального критерия электромагнитной безопасности. Можно выделить несколько основных требований к такому критерию:

- наличие единого безразмерного показателя для сравнения источников и уровней загрязнения в пространстве и времени;

- независимость этого показателя от количества взаимодействующих источников;

- количественная оценка степени опасности для здоровья и окружающей среды.

Созданием такого критерия занимаются исследователи в рамках Международного проекта по изучению электромагнитных полей - International EMF Project - что подчеркивает особенную актуальность такой задачи.

Создание программных комплексов оценки электромагнитной безопасности. Главным инструментом мониторинга электромагнитной обстановки несомненно должен являться программно-аппаратный комплекс, позволяющий прогнозировать масштабы электромагнитного загрязнения и оценивающий состояние окружающей среды по электромагнитному фактору. Анализ программного обеспечения показал, что во всем мире существует около десятка программ, которые возможно адаптировать для решения задач электромагнитной безопасности. И практически нет программ, позволяющих оценивать электромагнитную обстановку на больших территориях. Такие системы как Numeric Electromagnetic Code (NEC), ANSYS, High-Frequency Structure Simulation (HFSS) и некоторые другие позволяют прогнозировать электромагнитную обстановку отдельных излучающих систем и не решают в комплексе всех задач, связанных с санитарно-гигиенической экспертизой и электромагнитной безопасностью. Программный комплекс оценки электромагнитной безопасности должен объединить в себе несколько подсистем, каждая из которых решает отдельно поставленную задачу в рамках электромагнитной безопасности. Все такие задачи разделяются по нескольким направлениям:

- инвентаризация и паспортизация излучающих систем и технических средств;

- расчет и прогнозирование электромагнитной обстановки на определенной территории;

- визуализация электромагнитной обстановки и оценка состояния окружающей среды по электромагнитному фактору.

Инвентаризация технических средств является неотъемлемой частью программного комплекса электромагнитной безопасности. Паспортизация всех источников излучения - важная задача - от её успешного выполнения зависит достоверность полученных прогнозов о масштабах электромагнитного загрязнения. Сбор сведений об источниках электромагнитных полей возможен различными способами. Актуальной задачей является создание алгоритмов автоматической и полуавтоматической инвентаризации технических средств. Большинство программных продуктов, так или иначе связанных с инвентаризацией объектов, предполагают создание некоторой базы данных с определяющими эти объекты свойствами.

Расчет и прогнозирование электромагнитной обстановки на определенной территории важный этап в создании системы электромагнитной безопасности. Практически все программные комплексы, так или иначе связанные с расчетом электромагнитных полей на территории решают задачи оценки зон обслуживания (например в системах подвижной радиосвязи). Часто для увеличения производительности таких программ методики расчета упрощают и не учитывают некоторых особенностей данной территории. Для комплексного учета особенностей местности и точного прогнозирования электромагнитного загрязнения необходимо создание синтезированной методики расчета электромагнитных полей, которая позволит наиболее точно оценить экологическую обстановку по электромагнитному фактору. Создание такой методики является актуальной задачей для решения проблем электромагнитной безопасности.

Визуализация электромагнитной обстановки на подконтрольной территории - заключительный этап в построении программного комплекса электромагнитной безопасности. Проектирование модуля визуализации необходимо проводить с учетом критериев оценки экологической обстановки по электромагнитному фактору. Система визуализации является связующим звеном между незримыми системами расчета и оператором программного комплекса. Большинство существующих программ, позволяющих создавать графическое отображение электромагнитной обстановки на территории, используют комбинированные векторно-растровые технологии компьютерной графики. Например, система визуализации электромагнитных полей программного комплекса ПК АЭМО построена на базе системы впиР1о1 - мультиплат-форменной программы построения графиков.

Геоинформацнонные технологии в телекоммуникациях. Любая телекоммуникационная система является пространственно - распределенным комплексом различных объектов. Каждый объект в определенный момент времени имеет свои географические координаты и находится в определенной точке местности. Таким образом, структура любой телекоммуникационной системы в каждый момент времени может быть представлена в виде карты объектов этой системы. Соответственно любой комплекс телекоммуникационного оборудования может рассматриваться как часть цифровой модели или цифровой карты местности. Такой подход к анализу пространственно распределенных систем получил название геоинформациошюго. Геоинформационный подход предполагает использование специализированных программно-аппаратных комплексов для сбора, анализа, хранения и обработки пространственно распределенной информации. Такие комплексы называют геоинформационными системами (ГИС) [12- 16, 18].

В настоящее время ГИС - гигантская индустрия, в которую вовлечены миллионы людей во всём мире. Суммарная стоимость программного обеспечения ГИС превысила 1 миллиард долларов, а с учётом сопутствующих программных и аппаратных средств финансовый объём рынка геоинформационных систем приблизился к 10 миллиардам.

Применение ГИС в области телекоммуникаций позволяет решать множество различных задач - от инвентаризации объектов до визуализации электромагнитной обстановки. Существуют ГИС, адаптированные для решения задач оптимизации телекоммуникационных сетей (программный комплекс «Ресурс» на базе ГИС «Карта 2000»), планирования систем подвижной радиосвязи (Alcatel 955 Radio Network Planning), проектирования телекоммуникационных сетей (ГИС ПИАР), анализа зон обслуживания систем подвижной радиосвязи (ПК RADIUS). Применение геоинформационных технологий для решения задач электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем - новое направление исследований в области телекоммуникаций и геоинформатики. В этом случае специализированная ГИС может быть использована как инструмент мониторинга электромагнитного загрязнения, как наглядная система инвентаризации источников электромагнитного поля и как система прогнозирования изменения качества экологической обстановки по электромагнитному фактору. Применение геоинформационных технологий позволит проводить геоэкологическое картографирование электромагнитной обстановки территории.

В Поволжской государственной академии телекоммуникаций и информатики (ПГАТИ) с 1979 г. проводятся теоретические и экспериментальные исследования в области электромагнитной безопасности [24, 148]. Некоторые исследования стали основой настоящей диссертационной работы, автор которой с 2001 г. работает над проблемами электромагнитного картографирования и электромагнитной безопасности [130,131].

Целью настоящей работы является разработка методов и инструментов оценки электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем на основе геоинформационных технологий.

Объектом исследований является территориально распределенная система излучающих технических средств телекоммуникаций.

В работе решаются следующие задачи:

1. Разрабатываются методы и алгоритмы инвентаризации излучающих технических средств телекоммуникаций с использованием цифровых моделей местности.

2. Разрабатывается структура хранения информации об излучающих технических средствах телекоммуникаций на базе цифрового картографирования.

3. Разрабатываются методы и алгоритмы анализа электромагнитной обстановки на больших территориях.

4. Разрабатываются алгоритмы интеграции электродинамических моделей и геоинформационных технологий.

5. Разрабатываются методики графического отображения и интерпретации суперпозиции электромагнитных полей излучающих объектов.

6. Разрабатывается геоинформационная компьютерная среда для анализа и визуализации электромагнитной обстановки на больших территориях.

7. Осуществляется апробация разработанных методов и средств путем решения практических задач.

В первом разделе диссертации приводится систематизация источников электромагнитных полей на территории мегаполиса. Производится классификация телекоммуникационных систем по степени влияния на качество экологической обстановки по электромагнитному фактору. Для каждой системы излучающих технических средств выделяются основные характеристики, необходимые для последующего анализа электромагнитной обстановки, а также определяется характер пространственно-временной картины электромагнитного поля системы.

Во втором разделе диссертации рассматриваются принципы разработки геоинформационных приложений. Производится анализ и сравнение программных продуктов, ориентированных на использование в области телекоммуникаций и связанных с цифровым картографированием и моделированием местности. Рассматривается геоинформационный подход к решению задач электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем. Разрабатываются методики и алгоритмы инвентаризации излучающих технических средств с использованием цифровых карт местности, интеграции электродинамических моделей в геоинформационную среду и формируется общая структура геоинформационной системы электромагнитной безопасности.

Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на V международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций» (Самара, ПГАТИ, 16-18 ноября 2004), XII Российской научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников, аспирантов (Самара, ПГАТИ, 31 января-5 февраля 2005), IX международной экологической конференции студентов и молодых ученых «Экологическая безопасность как ключевой фактор устойчивого развития» (Москва, МГГУ, 19-21 апреля 2005 г.), 6-м международном симпозиуме по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. (Санкт-Петербург, 21-24 июня 2005 г), XXXIII Всероссийском семинаре «Актуальные вопросы охраны окружающей среды. Программное обеспечение для экологов» (21-25 ноября 2005 г. Москва HI ill «Логус».), XIII юбилейной российской научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (30 января

4 февраля 2006 г. Самара ПГАТИ.), VI международной научно-технической конференции "Проблемы техники и технологии телекоммуникаций" (Самара, ПГАТИ, 20-23 ноября 2006 г.), XIII международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 17-19 апреля 2007 г.), VI международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» (Казань, 17-21 сентября 2007 г.).

В заключение автор считает долгом выразить благодарность своему научному руководителю - доктору технических наук, профессору Сподобаеву Юрию Михайловичу, сыгравшему большую роль в формировании взглядов автора на сущность проблемы и методы её решения, а так же всему дружному коллективу кафедры Электродинамики и антенн Поволжской Государственной Академии телекоммуникаций и информатики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В плане диссертационной работы предусматривалась разработка геоинформационных технологий решения задач электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем, технологические процессы которых включают излучение электромагнитной энергии, на этапах планирования, проектирования и пространственной локализации излучающих объектов, посредством разработки эффективных методик, алгоритмов и программных средств.

Цель работы был достигнута на основе геоинформационного подхода к проблеме решения задач электромагнитной безопасности. Решению поставленных задач предшествовала классификация излучающих технических средств, разработка методик и алгоритмов оптимизации пространственного распределения излучателей, разработка фрагментов методик расчета электромагнитной обстановки на больших территориях.

Основные научные результаты работы:

1. Произведена классификация по пространственным характеристикам и системный анализ телекоммуникационных систем, что позволило в дальнейшем определить структуру математического аппарата и программного обеспечения разрабатываемых геоинформационных комплексов.

2. В рамках новой геоинформационной технологии разработаны принципы построения, структура и программное обеспечение геоинформационной системы решения задач электромагнитной безопасности и анализа электромагнитной обстановки на больших территориях. Разработаны алгоритмы оптимизации пространственного размещения излучающих объектов телекоммуникационных систем.

3. Разработаны методики формирования пространственных данных для электродинамических моделей, позволяющие значительно ускорять анализ электромагнитной обстановки на больших территориях.

4. Разработаны фрагменты методик расчета компонент электромагнитного поля на больших территориях. Важно отметить, что разработанные методики позволяют комбинировать статистический и детерминистический подходы к электродинамическому моделированию.

5. Разработаны принципы построения, структура и программное обеспечение Геоинформационной Системы Электромагнитной Безопасности - ГИС ЭМБ, включающую в себя набор модулей пространственного анализа телекоммуникационных систем.

6. На примере реальных объектов излучающих систем, находящихся на территории мегаполиса, показано решение нескольких задач электромагнитной безопасности и оптимизации пространственного размещения излучателей.

Теоретическую основу диссертационных исследований составляют разработанные методики и алгоритмы интеграции геоинформационных технологий и электродинамических моделей, разработанные фрагменты методик анализа электромагнитной обстановки на больших территориях. Кроме того, в теоретическую основу входят структура, принципы построения и реализации геоинформационной системы электромагнитной безопасности.

Материалы диссертационных исследований явились научной основой геоинформационной технологии обеспечения электромагнитной безопасности телекоммуникационных систем на больших территориях. На основе этих исследований был создан программный комплекс ГИС ЭМБ.

Материалы диссертации по методикам интеграции геоинформационных технологий и электродинамических моделей были использованы и стали составной частью в Региональном межведомственном методическом документе «ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ. Расчет электромагнитных полей распределительных и оконечных устройств сетей энергоснабжения», изданным и утвержденным министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды Самарской области.

1. Айзенберг Г.З. Антенны ультракоротких волн. М.: Гос. изд-во литературы по вопросам связи и радио, 1957. - 696 с.

2. Айзенберг Г.З. Коротковолновые антенны. М.: Связьиздат, 1962.815 с.

3. Айзенберг Г.З., Белоусов С.П., Журбенко Э.М. и др. Под ред. Айзенберга Г.З. Коротковолновые антенны. / Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1985. - 536 с.

4. Амосов и др. Вычислительные методы для инженеров. -М.: В/ш, 1994. -542 с.

5. Анкудинов В.Е. Горизонтальный электрический диполь на границе раздела двух сред (зона индукции). / В кн. Антенны вып. 22. М: Связь, 1975. -С. 55-72.

6. Атабеков И.Б., Крюков В.И. Городские электрические сети. Справочник. -М.: Стройиздат, 1987.-384 с.

7. Атаманова И.Г., Левин В.И. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1964.-365 с.

8. Баге К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982. - 250 с.

9. Бахвалов и др. Численные методы. М.: Наука, 2000. - 350 с.

10. Беклемишев Д.В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры. -М.: Наука, 1976.-320 с.

11. Белоусов С.П., Клигер Г.А. Анализ проволочных вибраторов // Труды НИИР. № 3, 1982.-С. 5-9.

12. Берлянт A.M. Географические информационные системы в науках о земле // Соросовский образовательный журнал №5,1999. С. 66-73.

13. Берлянт А.М. Электронное картографирование в России // Соросовский образовательный журнал №1,2000. С. 60 - 74.

14. Берлянт A.M. Графические модели мира // Соросовский образовательный журнал №4, 1999. С. 65 - 71.

15. Берлянт A.M. Геоинформационное картографирование. М.: Астрея, 1997.-64 с.

16. Берлянт A.M., Аляутдинов А.Р., Мусин О.Р., Платонов А.П., Картографирование телекоммуникационных сетей России // ГИС обозрение -1995. Весна.

17. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука. Гл. ред. ф.-мат. лит., 1981. - 652 с.

18. Бугаевский JI.M., Цветков В.Я. Геоинформационные системы: Учебное пособие для вузов М.: 2000. - 222 с.

19. Бузов А.Л., Казанский Л.С., Красильников А.Д., Юдин В.В. и др. / Под ред. Бузова А.Л. Антенно-фидерные устройства: технологическое оборудование и экологическая безопасность. -М.: Радио и связь, 1998.-221 с.

20. Бузов А.Л., Казанский Л.С., Минкин М.А., Юдин В.В. Принципы моделирования антенно-фидерного устройства как сложной пространственной структуры обобщенными LC-цепями // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 1, № 4, 1998. - С. 38-41.

21. Бузов А.Л., Казанский Л.С., Романов В.А., Сподобаев Ю.М. / Под ред. Бузова А.Л. Антенно-фидерные устройства систем сухопутной подвижной связи. -М.: Радио и связь, 1997. 150 с.

22. Бузов А.Л., Маслов М.Ю. Моделирование электромагнитных полей, возникающих за счёт антенного эффекта технических средств в закрытых помещениях // Антенны и электродинамика СВЧ. № 7, 2002. - С. 9-12.

23. Бузов A.JI., Маслов М.Ю. Постановка задачи и выбор методов комплексного анализа электромагнитной обстановки в помещениях с детерминированным распределением источников // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ.-Т.1Х, вып. 3 (31), Москва, 2001г.-С. 113-118.

24. Бузов А.Л., Сподобаев Ю.М. Электромагнитная экология. Основные понятия и нормативная база. М.: Радио и связь, 1999. - 78 с.

25. Бузов А.Л., Сподобаев Ю.М., Филиппов Д.В., Юдин В.В. Преобразование ИУ Поклингтона к сингулярному интегральному уравнению // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. 7, № 1, 1999. - С. 59-63.

26. Бузов А.Л., Сподобаев Ю.М., Филиппов Д.В., Юдин В.В. / Под ред. В.В. Юдина. Электродинамические методы анализа проволочных антенн. -М.: Радио и связь, 2000. 153 с.

27. Бузов А.Л., Сподобаев Ю.М., Юдин В.В. Электромагнитные поля и волны. Термины и определения. Справочное пособие. Самара: СОНИИР, 1999.-70 с.

28. Вайслейб Ю.В., Собчаков Л.А. Диполь вблизи плоской границы раздела двух сред. / В кн. Антенны вып. 27. М.: Связь, 1979. - 50 с.

29. Варфоломеев И.В., Ермакова Е.Г., Савельев A.C. Алгоритмы и структуры данных геоинформационных систем Красноярск, КГТУ, 2003. - 34 с.

30. Варфоломеев И.В., Савельев A.C. Представление и обработка пространственных данных в ГИС Красноярск, КГТУ, 2001. - 31 с.

31. Введенский Б.А. Основы теории распространения радиоволн. М., Л.: Гостехиздат, 1934. - 227с.

32. Владимиров B.C. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1981.-250 с.

33. Волков Е.А. Численные методы. М.: Наука, 1982. - 200 с.

34. Временные допустимые уровни (ВДУ) воздействия электромагнитных излучений, создаваемых системами сотовой связи. Гигиенические нормативы. ГН 2.1.8./2.2.4.019-94. -М: Госкомсанэпиднадзор России, 1994.

35. Вычислительные методы в электродинамике. Под ред. Р. Митры. / Пер. с англ. Под. ред. Э.Л. Бурштейна. М.: Мир, 1977. - 487 с.

36. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Наука, 1971 - 512 с.

37. Гахов Ф.Д. Краевые задачи. М.: Наука, 1977. - 640 с.

38. Годунов С.К. Уравнения математической физики. -М.: Наука, 1979.250 с.

39. Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ. М.: Высшая школа, 1990.-335 с.

40. Гринберг Г.А., Пименов Ю.В. К вопросу о дифракции электромагнитных волн на бесконечно тонких идеально проводящих экранах // ЖТФ, Т. XXVII, вып. 10, 1957. С. 2326-2339.

41. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. М.: Технологии электронных коммуникаций. - Т.67, 1996. - С. 150-155.

42. ГОСТ Р 51275-99. Объект информатизации. Факторы, взаимодействующие на информацию. Общие положения.

43. ГОСТ 19542-93. Совместимость средств вычислительной техники электромагнитная. Термины и определения.

44. Готовский Ю.В., Перов Ю.Ф. Электромагнитная безопасность в офисе и дома (видеодисплейные терминалы и сотовые телефоны). М.: ИМЕДИС, 1998.- 150 с.

45. Григорьев Ю.Г., Степанов B.C., Григорьев O.A., Меркулов A.B. Электромагнитная безопасность человека. Справочно-информационное издание. -М.: Российский национальный комитет по защите от неионизирующего излучения, 1999.- 151с.

46. Дезин A.A. Общие вопросы теории граничных задач. М.: Наука, 1980.- 120 с.

47. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. / 3-е, перераб. М.: Наука, 1967. - 368 с.

48. Довбыш В.Н., Сивков B.C. Цифровая электромагнитная модель местности // Научно-технический и информационно-аналитический журнал "Ин-фокоммуникационные технологии". № 1 2007 г.

49. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: Св., 1972. - 336 с.

50. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных устройств, -М.-Л.: Энергия, 1966. 648 с.

51. Заворыкин В.М. и др. Численные методы. М.: Просвещение, 1980.250 с.

52. Замай С.С., Якубайлик О.Э. Программное обеспечение и технологии геоинформационных систем. / Учебное пособие Красноярск, Красноярский государственный университет, 1998. - 1 Юс.

53. Захаров Е.В., Пименов Ю.В. Численный анализ дифракции радиоволн. -М.: Радио и связь, 1982. 184 с.

54. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. / Под ред. Кловского Д.Д. Теория электрической связи. М.: Радио и связь, 1998. - 432 с.

55. Иванов В.К. О некорректно поставленных задачах // Математический сборник.-№2 (61), 1963.-С. 75-79.

56. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н., Цветков В.Я. Геоинформатика М.: МАКС Пресс, 2001 - 349 с.

57. Икрамов К.Д. Численные решения матричных уравнений. М.: Наука, 1984.-300 с.

58. Инженерные расчеты на ЭВМ. Справочное пособие. / Под ред. В.А. Троицкого. -JI.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1979.-288 с.

59. Казанский Л.С., Романов В.А. Антенно-фидерные устройства дека-метрового диапазона и электромагнитная экология. М.: Радио и связь, 1996. -270 с.

60. Калиткин H.H. Численные методы. / Под ред. Самарского. М.: 1976. -260 с.

61. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Гос. изд-во физико-математической литературы, 1961. - 704 с.

62. Капралов Е.Г. Кошкарев A.B., Тикунов B.C. и др. / Под ред. Тикунова B.C. Основы геоинформатики М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 480 с.

63. Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах. В 2-х кн. / Пер. с англ. Под ред. В.Б. Штейншлейгера. М.: Мир, 1984. - 824 с.

64. Князев A.C. Инженерный расчёт сопротивлений линейных проводов с учётом влияния реальной земли. // Радиотехника, № 9,1960. С. 70-75.

65. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1984.831с.

66. Краскович и др. Численные методы в инженерных исследованиях. -Киев: В/ш, 1986.-320 с.

67. Краснов М.Л., Киселёв А.И., Макаренко Г.И. Интегральные уравнения. М.: Наука, 1968. - 192 с.

68. Кольчугин Ю.И. Разработка методик расчета, измерений и исследование электромагнитных полей вблизи антенн сотовой подвижной связи // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Самара, 1998.-220 с.

69. Корнилов М.В., Калашников Н.В., Рунов A.B. и др. Численный электродинамический анализ произвольных проволочных антенн // Радиотехника, №7,1989.-С. 82-83.

70. Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. М.: Радио и связь, 1981.-280 с.

71. Кристиансен П.Л. Сравнение процессов дифракции на клине. // ТИИ-ЭР, Т.62, № 11,1974. С. 55-62.

72. Крылов Г.Н. Цилиндрические, кольцевые и вертикальные антенны. -М.-Л.: Энергия, 1965.-204 с.

73. Крылов Г.Н. Методы вычисления электромагнитного поля над плоской землёй с конечной проводимостью // Вопросы радиоэлектроники, Серия XII, 1962.-С. 3-27.

74. Крылов В.А., Юченкова Т.В. Защита от электромагнитных излучений. М.: Сов. Радио, 1972. - 130 с.

75. Кубанов В.П. Базовая модель для исследования направленных свойств некоторых типов антенн ВЧ-диапазона с учётом изломов подстилающей поверхности конечной проводимости // Антенны, вып. 1(68), 2003 С. 4851.

76. Кубанов В.П., Маслов О.Н., Сподобаев Ю.М. Электромагнитная экспертиза независимость и компетентность // Телекоммуникационное поле регионов, № 3,1999. - С. 22-25.

77. Кубанов В.П., Сподобаев Ю.М., Сподобаев М.Ю. Зоны электромагнитной безопасности вблизи апертурных антенн // Информатика, радиотехника, связь. Сборник трудов учёных Поволжья (материалы научно-технической конференции ПГАТИ), Вып. №3,1998. С. 72-76.

78. Кудрявцев Л.Д. Курс математического анализа. В 3 т., Т. 3, 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1988. - 352 с.

79. Кузнецов А.Н. Биофизика электромагнитных воздействий (основы дозиметрии). -М.: Энергоатомиздат, 1994. 80 с.

80. Кузнецов А.Н. Биофизика низкочастотных электромагнитных воздействий. Учебное пособие. -М.: МФТИ, 1994. 90 с.

81. Кунцман В.А. Численные методы. М.: Наука, 1979. - 350 с.

82. Лавров Г.А., Князев А.С. Приземные и подземные антенны. -М.: Сов. Радио, 1965.-472 с.

83. Лазаренко Н.В., Савин Б.М., Пальцев Ю.П. Гигиеническая оценка электромагнитных излучений от видеотерминалов // Гигиена и санитария, № 11, 1991.-С. 54-56.

84. Мак-Кракен Д., Дорн У. Численные методы и программирование на ФОРТРАНе. М.: Мир, 1969. - 583 с.

85. Марков Г.Т., Сазонов Д. М. Антенны. Учебник для студентов радиотехнических специальностей вузов. / Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1975.-400 с.

86. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. / 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Радио и связь, 1983. 296 е., ил.

87. Маслов М.Ю. Исследование электромагнитных полей в помещениях для целей электромагнитной и информационной безопасности.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Самара, ПГАТИ, 2003.-244 с.

88. Маслов М.Ю. К вопросу об оценке электромагнитной безопасности помещений // X Всероссийская НК, Самара, ПГАТИ, март, 2003. С. 113.

89. Маслов М.Ю. Электродинамическое моделирование бесшнуровых телефонов. // Тезисы докладов IX Всероссийской НК, Самара, ПГАТИ 2002 г. -С.113.

90. Маслов М.Ю., Минкин М.А. Комплексное прогнозирование электромагнитной обстановки в помещениях. Электродинамические модели локальных источников квазистационарного поля // Тезисы докладов V Международного конгресса HAT, 2001. С. 26.

91. Маслов М.Ю., Минкин М.А. Принципы комплексного электродинамического моделирования электромагнитной обстановки в помещениях // Тезисы докладов VIII Всероссийской НК, Самара, ПГАТИ, март, 2001. С. 160.

92. Маслов М.Ю., Ситникова C.B. Расчёт ЭМП сканирующего электронного луча // Тезисы докладов X Всероссийской НК, Самара, ПГАТИ, март, 2003.-С. 115.

93. Маслов М.Ю., Ситникова C.B., Сподобаев Ю.М. Моделирование излучения элементов видеотракта персональных ЭВМ // Инфокоммуникацион-ные технологии, № 2,2003. С. 32-35.

94. Маслов М.Ю., Сподобаев Ю.М. Рассеяние электромагнитного поля прямоугольной апертуры границей раздела с полупроводящей средой, расположенной в зоне индукции // Антенны и электродинамика СВЧ, вып. 1(68), 2003.-С. 52-56.

95. Маслов М.Ю., Сподобаев М.Ю. Применение современных программных пакетов электродинамического моделирования для анализа проволочных антенн //Тезисы докладов VIII Всероссийской НК, Самара, ПГАТИ, март, 2001. -С. 135.

96. Маслов М.Ю., Сподобаев М.Ю., Сподобаев Ю.М., Филлипов Д.В. Комплексное моделирование электромагнитных полей в промышленных и жилых помещениях // «Радиотехника» журнал в журнале, №11,2001. С. 90-93.

97. Маслов М.Ю., Филлипов Д.В. Разработка вероятностной ситуационной модели электромагнитной обстановки в помещениях // Вестник СОНИ-ИР, №2, 2002.-С. 23-25.

98. Маслов О.Н. Вероятностное моделирование и нормирование уровней электромагнитного фона // Труды Международной Академии Связи, № 2(6), 1998.-С. 12-16.

99. Маслов О.Н. Вероятностное моделирование последствий непороговых электромагнитных воздействий // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, Т.1, № 4, 1998. С. 30-34.

100. Маслов О.Н. Электромагнитная безопасность радиоэлектронных средств. Серия изданий «Связь и бизнес». М.: МЦНТИ, 2000. - 82 с.

101. Методические указания по определению напряжённости электромагнитного поля и гигиенические требования к размещению коротковолновых передающих радиостанций. Киев: Минздрав УССР, 1968. - 12с.

102. Назаров В.Е., Рунов A.B., Подининогин В.Е. Численное решение задач об основных характеристиках и параметрах сложных проволочных антенн // Радиотехника и электроника, Вып. 6. Минск: Вышейшая школа, 1976. - С. 153-158.

103. Неганов В.А, Матвеев И.В. Сингулярное интегральное уравнение для расчета тонкого вибратора // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, Т.2, № 2,1999. С. 27-33.

104. Неганов В.А., Матвеев И.В., Медведев C.B. Метод сведения уравнения Поклингтона для электрического вибратора к сингулярному интегральному уравнению // Письма в ЖТФ, том 26, вып. 12,2000. С. 89-93.

105. Нефедов Е.И., Радциг Ю.Ю., Эминов С.И. Теория интегральных уравнений дифракции электромагнитных волн // ДАН, Т. 345, № 2, 1995. С. 186-187.

106. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. -М.: Наука, 1973.-608 с.

107. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Наука, 1989. 544 с.

108. Павлов А.Н. Электромагнитные поля и жизнедеятельность. Учебное пособие. М.: Изд-во МНЭПУ, 1998. - 148 с.

109. Пименов Ю.В., Вольман В.И., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика. М.: Радио и связь, 2000. - 450 с.

110. Писсанецки С. Технология разреженных матриц. / Пер. с англ. М.: Мир, 1988.-412 с.

111. Плотников В.Н., Сочилин A.B., Эминов, С.И. Численно-аналитический метод расчета вибраторных антенн // Радиотехника, № 7, 1996. С. 10-12.

112. Проектирование и анализ радиосетей и санитарные паспорта на передающие радиотехнические объекты. Краткая информация о разработке. -Красноярск, 2003. 26 с.

113. Радциг Ю.Ю., Сочилин A.B., Эминов С.И. Исследование методом моментов интегральных уравнений вибратора с точными и приближенными ядрами // Радиотехника, № 3,1995. С. 55-57.

114. Ректорис К. Вариационные методы в математической физике и технике. М.: Мир, 1985. - 589 с.

115. Рунов A.B. О специализации интегрального уравнения тонкой проволочной антенны произвольной геометрии к некоторым частным случаям // Радиотехника и электроника, Вып.6. Минск: Вышейшая школа, 1976. - С. 161-167.

116. Ряполов С.И. Обобщённый метод численного решения задач Коши. / Под ред. Баринова. М-во обороны, 1975. - 80 с.

117. Ривкис И.Т., Штейнбук Л.И. Радиотрансляционные сети трехпро-граммного вещания. М.: Связь, 1971. - 55 с.

118. СанПиН 2.1.2.1002-00 Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы.

119. СанПиН 2.1.8/2.2.4.1190-03 Гигиенические требования к размещению и эксплуатации средств сухопутной подвижной радиосвязи. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы.

120. СанПиН 2.2.2.1332-03 Гигиенические требования к организации работы на копировально-множительной технике. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы.

121. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы.

122. СанПиН 2.2.4.1191-03 Электромагнитные поля в производственных условиях. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы.

123. Сивков B.C. Визуализация электромагнитной обстановки на больших территориях // Материалы V международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», Самара, ПГА-ТИ, 16-18 ноября 2004. С. 208-209.

124. Сивков B.C., Сподобаев Ю.М. Проблемы создания геоинформационных систем // Материалы 6-го международного симпозиума по электромагнитной совместимости и электромагнитной экологии. Санкт-Петербург, 21-24 июня 2005 г. С. 241-243.

125. Сивков B.C. Пространственный анализ телекоммуникационных систем на территории мегаполиса // Материалы VI международной научнотехнической конференции "Проблемы техники и технологии телекоммуникаций", Самара, ПГАТИ, 20-23 ноября 2006 г. С.298-300.

126. Содин Л.Г. Параметры антенн, размещённых над полупроводящей плоской поверхностью раздела. // Известия ВУЗов, Радиофизика, Т. XI, № 1, 1968.-С. 21-26.

127. Содин Л.Г. Энергетические характеристики антенн, расположенной вблизи границы раздела. В кн. Антенны вып. 22. М: Связь, 1974. - С. 18-22.

128. Содин Л.Г. Параметры горизонтального вибратора, размещённого над полупроводящим пространством. В кн. Антенны вып. 24. -М: Связь, 1976. С. 26-30.

129. Сочилин A.B., Эминов С.И. Метод собственных функций сингулярных операторов в теории дифракции на толстом вибраторе // Журнал технической физики, том 68, № 4, 1998. С. 32-36.

130. Сподобаев Ю.М. Методики расчёта ближних полей в диапазонах ОНЧ, НЧ, СЧ, ВЧ, ОВЧ, УВЧ. // Отчёт Куйбыш. Электротехнического института связи, научный руководитель Шередько ЕЛО. 4/83, № ГР 0183.0067225, инв. № 0284.0054708, Куйбышев, 1983, - 163 с.

131. Сподобаев Ю.М. Проблемы электромагнитной экологии // Электросвязь, № 3, 1992.-С. 8-9.

132. Сподобаев Ю.М. Прогнозирование электрических полей вокруг вертикальных вибраторных антенн // Деп. В ЦНТИ «Информсвязь», 1.02.84, № З20св-Д84. 9 с.

133. Сподобаев Ю.М. Теоретические и экспериментальные исследования ближних полей антенн при реальных распределениях тока // Отчёт Куйбыш.

134. Электротехнического института связи, научный руководитель Шередько Е.Ю. -4/83, № ГР 0183.0067225, инв.№ 0285.0027998, Куйбышев , 1984.-72 с.

135. Сподобаев Ю.М. Электрическое поле горизонтальной вибраторной антенны //Труды НИИР, № 3,1984. С. 60-63.

136. Сподобаев Ю.М., Кубанов В.П. Основы электромагнитной экологии. М.: Радио и связь, 2000. - 239 с.

137. Сподобаев Ю.М., Шередько Е.Ю. Плотность потока мощности поля технических средств телевизионного и УКВ 4M вещания // Труды НИИР, № 4, 1983.-32 с.

138. Стрижков В.А. Математическое моделирование электродинамических процессов в проволочных антенных системах // Математическое моделирование, Т. 1, №8, 1989.-С. 127-141.

139. Стрэттон Дж. А. Теория электромагнетизма. М., Л.: Гостехиздат, 1948.-540 с.

140. Суворов Г.А., Пальцев Ю.П., Хунданов Л.Л. и др. Неионизирующие электромагнитные излучения и поля (экологические и гигиенические аспекты). / Под общей ред. Н.Ф. Измерова. М.: Изд-во «Вооружение. Политика. Конверсия», 1998.- 110 с.

141. Тартаковский Л.С. Излучение диполя над плоской однородной землёй // Радиотехника, Т.14, № 8,1959. С. 63-68.

142. Тартаковский Л.С. Поле произвольно ориентированного диполя, расположенного над плоской однородной землёй // Сб. трудов НИИ, 2(16), 1959.-С. 72-84.

143. Тартаковский Л.С. Область применимости формулы Зоммерфельда // Радиотехника, № 11, 1964. С. 77-81.

144. Тартаковский Л.С. Точные расчётные формулы напряжённости поля вибратора, расположенного над плоской однородной землёй конечной проводимости // Радиотехника, № 9, 1984. С. 92-95.

145. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. Изд. 3-е, исправленное. М.: Наука, 1986. - 288 с.

146. Тихонов А.Н., Гончарский A.B., Степанов В.В., Ягола А.Г. Численные методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1990. - 232 с.

147. Цлаф Л.Я. Вариационное исчисление и интегральные уравнения. -М.: Наука, 1966.-176 с.

148. Черномордик Д.А. Расчёт напряжённости ближнего поля горизонтальной антенны над землёй // Труды НИИР, № 3,1971. С. 95-98.

149. Юдин В.В. Анализ проволочных антенн на основе интегрального уравнения Харрингтона методом моментов с использованием различных весовых функций // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, Т. 4, № 4, 1996. С. 116-124.

150. Юдин В.В. Разработка и программная реализация эффективных чис-! ленных методов электродинамического анализа антенн диапазона ОВЧ // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Самара,. 1995.-250 с.

151. Юдин В.В. Расчет параметров антенн, выполненных в виде замкнутых периодических структур // Труды НИИР, 1995. С. 57-61.

152. Юдин В.В. Электродинамический анализ кольцевых антенных решеток с поворотной симметрией // Деп. В ГП ЦНТИ «Информсвязь», 5.02.96 -№2071-св96.-8 с.

153. Юдин В.В. Электродинамический анализ линейных эквидистантных решеток // Тезисы докл. Российской научно-технической конференции, посвященной 40-летию ПИИРС, Самара, 1996. С. 40.

154. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра./ Пер. с англ. Под ред. В.И. Журавлева. М.: Радио и связь, 2000. - 520 с.

155. Федоров H.H. Основы электродинамики. М.: Высшая школа, 1965. -328 с.

156. Филиппов Д.В. Определение границ области подстилающей поверхности, существенно влияющей на распределение тока по линейному симметричному вибратору // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ, Т.7, № 1, 1999. -С. 134-141.

157. Фрадин А.З. Антенны сверхвысоких частот. М.: Советское радио, 1957.-647 с.

158. Холодов Ю.А. Шестой незримый океан. Очерки по электромагнитной биологии. М.: Знание, 1978. - 112 с.

159. Эминов С.И. Теория интегрального уравнения тонкого вибратора // Радиотехника и электроника, Т. 38, Вып.12,1993. С. 2160-2168.

160. Antenna Modeling Program Engineering Manual, MB Associates Report No. MB-R-74/62,1994. - 85 p.

161. Antenna Modeling Program Supplementary Computer Program Manual (AMP2), MB Associates Report No. MB-R-75/4,1975. - 72 p.

162. Berna V., Nava E., Gallini R.E. Monitoring of electromagnetic fields in an urban site: preliminary results. ARPA Lombardia, Dept. of Brescia, 2003. - 9 p.

163. Burke G.J., Poggio A.J. Computer Analysis of the Twin-Whip Antenna, UCRL-52080, Lawrence Livermore Laboratory, CA, June 1,1976. 22 p.

164. Burke G.J., Poggio A.J. Computer Analysis of the Bottom-Fed Fan Antenna, UCRL-52109, Lawrence Livermore Laboratory, CA, August 19,1976 35 p.

165. Butler J. An Introduction to Geoscience Education Resources on the Internet//Computers and Geosci. 1995. Vol. 21, № 6. - P. 817-824.

166. Cherel D. 3-D Matcher System, participation to RADIUS Project. SEII3, 1996.-50 p.

167. David O. Carpenter, Sinerik Ayrapetyan Biological Effects of Electric and Magnetic Fields, Academic press, 1994. 369 p.

168. Electromagnetic Fields (300 Hz to 300 GHz). Environmental Health Criteria; 137, Geneva: WHO, 1993. 290 p.

169. Handbook of Biological Effects of Electromagnetic Fields. / Edited by Charles Polk, Elliot Postow. 2nd ed. Boca Raton, New York, London, Tokyo: CRC Press, 1996.-618 p.

170. Harrington R.F. Field Computation by Moment Method, Macmillan, New York, 1968.- 150 p.

171. Hsiao K., Miller J., Plinval H., Mapping Contoured Terrain: A Comparison of SLAM Algorithms for Radio-Controlled Helicopters. Cognitive Robotics, 2005.-32 p.

172. King R.W. The Theory of Linear Antennas, Harvard Univ. Press, Cambridge, Massachusetts, 1956. P. 25-38.

173. King R.W., Wu T.T. Currents, Charges and Near Fields of Cylindrical Antenna. Radio Science, № 3, V.69D, 1965. P. 32-34.

174. Lytle R.J., Lager D.L. Numerical Evaluation of Sommerfeld Integrals, UCRL-51688, Lawrence Livermore Laboratory, CA, October 23,1974. 170 p.

175. Maslov M.Y., Sitnikova S.V. Models of Radiations of Videodisplay Terminals // Ecology and Life (Science, Education, Culture): International Journal, Issue 7, Novgorod the Great, 2002. P. 16.

176. Maslov M.Y., Spodobaev Y.M. Estimation of Electromagnetic Safety of Rooms in View of Statistical Regularities of Stay of the Person // Ecology and Life (Science, Education, Culture): International Journal, Issue 7, Novgorod the Great, 2002.-P. 14-15.

177. Norton K.A. The Propagation of Radio Waves Over the Surface of the Earth and in the Upper Atmosphere, Proceedings of the Institute of Radio Engineers, Vol. 26, No. 9, Sept. 1937. P. 20-32.

178. Numerical Electromagnetic Code (NEC-1) Part I: NEC Program Description Theory, edited by Burke G.J. and Poggio A.J., Lawrence Livermore Laboratory, 1977.-85 p.

179. Numerical Electromagnetic Code (NEC-1) Part II: NEC Program Description Code, edited by Burke G.J. and Poggio A.J., Lawrence Livermore Laboratory, 1977.-250 p.

180. Poggio A.J., Miller E.K. Integral Equation Solutions of Three-Dimensional Scattering Problems, Chapt. IV in Computer Techniques for Electromagnetics, edited by Mittra R., Pergamon Press, New York, 1973. P. 125-132.

181. Poggio A.J., Adams R.W. Approximations for Terms Related to the Kernel in Thin-Wire Integral Equation, UCRL-51985, Lawrence Livermore Laboratory, CA, December 19, 1975. 52 p.

182. Popovic B.D. Polynomial Approximation of Current along Thin Symmetrical Cylindrical Dipoles. Proc. IEE, vol. 117, N5, 1970. P. 873-878.

183. Richmond J.H. Computer Analysis of Three-Dimensional Wire Antennas, Techn. Rept. No. 2708-4, Electro-Science Lab., Ohio State University, Columbus, Ohio, 1969. — P. 161-168.

184. Sitnikova S.V. Electromagnetic Fields of the Cathode Ray Tube // Ecology and Life (Science, Education, Culture): International Journal, Issue 7, Novgorod the Great, 2002. P. 22.

185. William Ralpf Bennett jr. Health and Low-Frequency Electromagnetic Fields, Yale University, 1994. 185 p.443010, г. Самара, ул. Куйбышева, 145, к. 343, тел. (846) 333 33 44, 332 51 49, факс (846)332 64 44 e-mail:fondserso@samtel.ru

186. ФОНД СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАБИЛИТАЦИИ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

187. Указанные материалы содержатся в разделе 2 и 3 диссертационной работы B.C. Снвкова.

188. Диссертационные материалы также были использованы при разработке методических указаний ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ. Расчетэлектромагнитных полей распределительных и оконечных устройств сетей энергоснабжения.

189. Утверждены Министром природных ресурсов и охраны окружающей среды Самарской области 10.11.2005 года,- 57с.)

190. Фадеева Л.И. Коломиец A.B.1. АКТо внедрении результатов диссертационной работы B.C. Сивкова на соискание ученой степени кандидата технических наук «Применение геоинформационных технологий для решения задач электромагнитной безопасности теле

191. Методика интеграции электродинамических моделей и геоинформационных технологий используется в дипломном проектировании студентами факультетов ЭТИ и ТР.