НАУЧНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ: "ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В СФЕРЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ"

Руководитель: Угаров Александр Николаевич, к.т.н., доцент кафедры Э9

Лаборатория "ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ" (515 ТЗП/ корпус В5)

Лаборатория "МОНИТОРИНГ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, ИССЛЕДОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫМИ РИСКАМИ" (512 ТЗП/ корпус В5)


Содержание научного направления:

Научное направление – географические информационные системы (ГИС) в техносферной безопасности является важным элементом трёх основных научных направлений кафедры Э9.

Это направление позиционируется как область пересечения промышленной и экологической безопасности, а также защиты в ЧС. ГИС является инструментом и методом моделирования



Все, показанные на рисунке направления, отличаются тем, что основным средством исследования в рамках этих направлений становятся имитационные компьютерные модели (цифровые двойники) сферы безопасности жизнедеятельности, а результат моделирования должен быть представлен в виде тематической карты риска.

Возможности географических информационных систем в наибольшей степени раскрываются при решении научных задач техносферной безопасности.  В рамках этих направлений ГИС позволяют студентам осваивать теорию и практику оценки обстановки с использованием специальной графики (тематических карт риска), оценивать возможность и эффективность мер, направленных на обеспечение приемлемого уровня риска. Защита населения в чрезвычайных ситуациях предполагает оперативную работу с программными средствами ГИС, обеспечивающими отображение на карте текущей и прогнозируемой обстановки, потребности в ресурсах и возможность её удовлетворения.

ГИС в задачах безопасности и защиты населения в ЧС, включает освоение студентами следующих приёмов и методов их решения:
• картографирование оперативной оценки обстановки в зонах действия опасных явлений и техногенных катастроф с использованием географических информационных систем, данных мониторинга и дистанционного зондирования;
• моделирование элементов сферы промышленной безопасности, в том числе, компьютерное имитационное моделирование с использованием географических информационных систем;
• анализ эффективности «Планов  действий» по предупреждению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций методом имитационного моделирования и картографирования.
Основные ГИС технологии, используемые для обеспечения безопасности, изучаемые студентами:
• моделирование сферы безопасности жизнедеятельности с целью создания её цифрового двойника;
• имитационное моделирование опасных явлений;
• оптимизация превентивных защитных мероприятий и планов спасательных операций с использованием имитационных моделей.

Обучение осуществляется в  лабораториях (512 и 515 ТЗП) и в помещениях  ЦУКС.
Для обучения используются автоматизированные рабочие места, предназначенные для действий оперативных дежурных в центрах управления в кризисных ситуациях. В лаборатории проводятся практические занятия с целью привития навыков прогнозирования возможных чрезвычайных ситуаций и их последствий, а также для оценки влияния состояния промышленных объектов на выбросы экологически опасных веществ.

Для проведения исследований предназначены  рабочие места, приборы системы мониторинга и ДЗЗ. Здесь же имеются программные средства и базы данных, предназначенные для оценки эффективности устройств, сооружений и мероприятий, разрабатываемых студентами и аспирантами для снижения показателей риска.   С помощью программ проводиться компьютерная имитация пожаров, затоплений, землетрясений, загрязнения, разрушения и заражения, оценка возможного ущерба, оценивается эффективность мер противодействия.



Вид автоматизированных рабочих мест, оснащенных специализированной ГИС

Научные работы магистров кафедры Э9 включают:
• построение модели пространства безопасности жизнедеятельности, формирование которого определяется источником опасности или объектом, обладающим ценностью;
• оценку показателя риска методом моделирования;
• разработку средств, методов или мер, направленных на снижение риска до приемлемого уровня;
• оценку эффективности разработки
Разработки студентов охватывают широкий круг источников опасности, среди которых выделяются:
• опасные промышленные объекты (магистральные трубопроводы, плотины ГЭС и дамбы хвостохранилищ, нефтеперерабатывающие предприятия);
• опасные природные явления, включающие паводковые затопления, лесные пожары, землетрясения, цунами, ураганы.

Возможности географических информационных систем в наибольшей степени раскрываются при решении научных задач техносферной безопасности.  В рамках этих направлений ГИС позволяют студентам осваивать теорию и практику оценки обстановки с использованием специальной графики (тематических карт риска), оценивать возможность и эффективность мер, направленных на обеспечение приемлемого уровня риска. Защита населения в чрезвычайных ситуациях предполагает оперативную работу с программными средствами ГИС, обеспечивающими отображение на карте текущей и прогнозируемой обстановки, потребности в ресурсах и возможность её удовлетворения.



Прогнозируемая обстановка в зоне затопления.



Прогнозирование возможной обстановки в зоне сильного землетрясения.


Результаты оценки сейсмического риска.



Результаты оценки лесной пожарной опасности.



Результаты оценки обстановки в случае аварии, связанной с растеканием нефтепродуктов и их попаданием в акваторию реки.



Результаты оценки концентрации загрязняющих веществ в воздухе.



Результаты оценки обстановки в зоне возможного заражения воздуха.



Результаты оценки обстановки в зоне действия цунами.

Работы студентов привязаны к существующим промышленным объектам или административным территориям, на которые собирается информация об имеющихся источниках опасности, ценностях, среде и ресурсах. Формируется специализированная база данных. При этом, используются топографические и специальные карты, космические снимки, информационные ресурсы сети INTERNET и различные ГИС с имеющимися базами данных. Перспективным источником детальных изображений источников опасности считаются БПЛА, оснащённые различными сенсорами и приёмниками ГНСС.
Новизна исследований определяется наличием новых средств защиты объекта, исчерпывающим набором мероприятий с применением существующих средств, разработкой требований к перспективным средствам и методам, направленным на снижение риска
Эффективность, полученного исследованием результата, оценивается соотношением стоимости его реализации (затрат) и величины предотвращённого ущерба (эффект). В случае успешного завершения исследований затраты должны быть кратно меньше эффекта (оценки негативных последствий, которых удалось избежать благодаря защитным мерам).