ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ВЛИЯНИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗВИТИЯ ТОРФЯНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Староверов Борис Александрович Кострома КУТУЗОВА Ольга Александровна

Объект исследования - региональный территориально-распределённый комплекс торфяной промышленности. Предмет исследования Цель работы - система поддержки принятия управленческих решений по промышленному использованию местных ресурсов на примере разработки торфяных месторождений. - определение целесообразности использования торфяного месторождения на основе их комплексной оценки при планировании развития торфяной промышленности в масштабе региона

Задачи Формирование описания предмета исследования в виде системы объектов, функционально связанных пространственным взаимовлиянием. Определение моделей пространственного влияния объектов как основы системного анализа эффективности территориально - распределённых комплексов промышленного использования торфяных месторождений. Разработка методики принятия управленческих решений по использованию торфяных месторождений и промышленной переработки торфа с использованием моделей пространственного влияния в виде иерархи геоинфомационных моделей. Модернизация инструментальных средств пространственного анализа и практическая апробация этих средств на примере Костромской области.

Научная новизна В представлении территориально распределённого комплекса промышленного освоения местных природных ресурсов в виде иерархической системы стратифицированных геомоделей пространственного влияния объектов, входящих в этот комплекс. В разработке библиотеки моделей пространственного влияния объектов торфяной промышленности. В разработке структуры системы поддержки принятия решений по развитию торфяной промышленности, состоящей из геоинформационной системы, пространственной базы данных, структурированной в виде тематических слоев, и модуля пространственного анализа и моделирования. В разработке технологии получения комплексной оценки территории для определения перспектив развития промышленного производства торфа.

На защиту выносятся: иерархическая структура стратифицированных моделей территориально-распределенных объектов торфяной промышленности как основа системного анализа их пространственной взаимосвязи. библиотека функций и моделей пространственного влияния объектов торфяной промышленности и метод определения их параметров на основе экспертных оценок. структура системы поддержки принятия решений по развитию торфяной промышленности, состоящей из геоинформационной системы и пространственной базы данных, структурированной в виде тематических слоев. технология оценки альтернатив развития торфяной промышленности на региональном уровне с помощью специализированного программного модуля.

Торф сельское хозяйство животноводство медицина биохимия энергетика Основные аспекты развития торфяной промышленности доступность торфяной залежи для использования на местном региональном уровне; вредные выбросы в раз меньше по сравнению с другими видами топлива; организация производства по разработке месторождений может частично решить вопрос занятости населения.

Модель оценки эффективности торфяной промышленности: О = F (T, M, A, B, C), Т – множество видов промышленной переработки и использования торфа, М – множество количественных и качественных характеристик торфяных месторождений, А – множество характеристик транспортной инфраструктуры, В – множество показателей естественных (природных) ограничений, С – множество показателей, характеризующих предприятия промышленной переработки торфа и объекты потребления торфопродукции.

Третий уровень иерархии состоит из подмножеств, определяющих оценку объектов второго уровня, а именно: Т =, где Тб - производство торфобрикетов, Тв - производство торфяного воска, Тг- производство генераторного газа,Тк - производство торфяного кокса, Тс - сельскохозяйственное использование торфа; М =, где Мо - объёмы залежей торфа, Мв - влажность торфа, Мр - степень разложения торфа, Мз- зольность; А =, где Аж - железнодорожная и Аш - шоссейная инфраструктура; В =, где Вб - природный объект «болото» и Во - «озеро»; С =, где Сз- торфоперерабатывающие заводы, Ст - предприятия, использующие торф как топливо, Сс - сельскохозяйственные предприятия, Сп - населённые пункты.

Г = О — топологические свойства объекта V — множество координат, определяющих географическое положение объекта Д — множество атрибутивных данных (параметров), определяющих свойства объекта как элемента промышленного комплекса F — функция, определяющая влияние объекта на прилегающую территорию Влияние объекта на прилегающую территорию

Влияние объекта sij – величина влияния i -го объекта в j -й точке пространства (территории); Si – физически измеряемая или оценочная величина (весовой фактор) свойства объекта в точке или точках его пространственного положения; Ri – диапазон влияния i -го объекта, то есть расстояние, за пределами которого влиянием объекта можно пренебречь; rij– расстояние между i -м объектом и j -й точкой.

Функция пространственного влияния объекта на свойства территории параметр b характеризует ширину зоны неопределённости. параметр σ – радиус функции принадлежности. параметр с – смещение функции относительно центра симметрии. Изменение параметра b Изменение параметра σ Функция территориальной принадлежности (в качестве аргумента используются координаты текущей точки(x,y)) Величина влияния объекта в месте его нахождения

Функция принадлежности По экспертным оценкам функция принадлежности принимает значение в отметке 70 км 0,2, а в отметке 100 км – 0,05

Библиотека функций пространственного влияния Торфяное месторождение модель объекта, учитывающая запасы и качество торфа модель объекта, учитывающая направление использования (для промышленной переработки, химического сырья, для сельского хозяйства, в качестве топлива и т.д.;) модель месторождения, запрещённого для разработки Транспортная доступность и развитость инфаструктуры модель объекта, учитывающая качество транспортного пути модель объекта, учитывающая грузоподъёмность и скорость транспортных средств. Промышленный потребитель модель объекта «Котельная» модель объекта «Торфопредприятие» Бытовой потребитель – «Населенный пункт» Бытовой потребитель – «Населенный пункт» модель объекта «Населенный пункт», учитывающая численность населения. Объекты - препятствия модель объекта «Болото» модель объекта «Озеро»

Структура СППР

Аналитические функции ГИС Многопараметрический поиск Пространственный поиск

Результат моделирования в виде статистического рельефа с выделением цветом уровня обеспеченности торфяными запасами

Иерархическая модель торфопроизводства

λmax = – главное собственное значение; ИС=(λmax−n)/(n−1) = 0,123; СИ=1,24 - случайный индекс для n=6; ОС=0,123/1,24=0,099<0,10- отношение согласованности. Следовательно, матрица согласована. kj - весовой коэффициент влияния m тематических слоёв Гj, образованных n однородными объектами

Комплексная территориальная оценка для производства торфобрикетов

Основные результаты работ  Для поиска эффективных путей развития торфяной промышленности необходима комплексная оценка свойств территории, учитывающая естественные (природные) характеристики залежей, транспортную доступность, а также потребность в торфяном сырье для различных отраслей производства.  Определён состав моделей объектов и их иерархическая взаимосвязь. Разработан метод построения моделей пространственного влияния этих объектов  Интегрированная модель влияния объектов, принадлежащих одному тематическому слою, представляется в виде монорельефов, чем обеспечивается наглядность результатов моделирования.  Создана ГИС обеспеченности Костромской области торфяными ресурсами. Разработана структура СППР на базе ГИС с использованием модуля пространственного анализа GisDat, оперирующим большим количеством объектов и разработан интерфейс рабочего места для анализа результатов моделирования.  Методом анализа иерархии определены весовые коэффициенты для объединения влияния разнородных объектов и тематических слоёв в виде линейной свёртки. Выделены территории, наиболее перспективные для освоения месторождений и создания новых объектов торфяной промышленности.