Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Мониторинг среды обитания. Учебное пособие
.pdf
111
Единую государственную систему экологического мониторинга;
Cпециальные центры и учреждения, подведомственные
исполнительным органам субъектов Российской Федерации и
органам местного самоуправления.Все отношения и взаимосвязи
приведенных выше систем (подсистем) в рамках РСЧС определены
соответствующими нормативно-правовыми актами.
Техническую основу мониторинга составляют наземные и авиационнокосмические средства соответствующих министерств, ведомств,
территориальных органов власти и организаций (предприятий) в
соответствии со сферами их ответственности.
При этом главной составляющей являются наземные средства Сети
наблюдения и лабораторного контроля гражданской обороны Российской
Федерации, ее основных звеньев, подведомственных Росгидромету,
Минсельхозу России, Минздраву России и МПР России, а также средства
контроля и диагностики состояния потенциально опасных объектов
экономики, являющихся основными источниками чрезвычайных ситуаций
техногенного характера.
Космические средства мониторинга предназначаются, в основном, для
выявления и уточнения обстановки, связанной с лесными пожарами,
наводнениями и другими крупномасштабными, опасными природными
явлениями и процессами с незначительной динамикой.
Авиационные средства используются для тех же целей, что и
космические, а также для получения данных о состоянии радиационной
обстановки, обстановки в зонах широкомасштабных разрушений, о
состоянии магистральных трубопроводов и другой обстановки (дорожной,
снежной, ледовой и т.п.). Они имеют более широкие возможности, по
сравнению с космическими средствами, как по составу объектов
наблюдения, так и по оперативности и поэтому находятся на оснащении
целого ряда соответствующих мониторинговых подразделений с учетом сфер
ответственности последних.
Общий порядок функционирования системы мониторинга и
прогнозирования определяется Положением о системе мониторинга,
лабораторного контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций
природного и техногенного характера, утвержденным приказом МЧС России
от 12 ноября 2001 г . № 483, а ее отдельных звеньев и элементов —
положениями, утвержденными соответствующими федеральными
министерствами, ведомствами, региональными и территориальными
органами управления ГОЧС.
В зависимости от складывающейся обстановки, масштаба
прогнозируемой или возникшей чрезвычайной ситуации система
мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций функционирует в
режиме повседневной деятельности, режиме повышенной готовности или
режиме чрезвычайной ситуации.
112
Прогнозирование чрезвычайных ситуаций включает в себя достаточно
широкий круг задач (объектов или предметов), состав которых обусловлен
целями и задачами управленческого характера.
Наиболее значимыми и остро необходимыми задачами (объектами или
предметами) прогнозирования являются:
вероятности возникновения каждого из источников
чрезвычайных ситуаций (опасных природных явлений,
техногенных аварий, экологических бедствий, эпидемий,
эпизоотий и т.п.) и, соответственно, масштабов чрезвычайных
ситуаций, размеров их зон;
возможные длительные последствия при возникновении
чрезвычайных ситуаций определенных типов, масштабов,
временных интервалов или их определенных совокупностей;
потребности сил и средств для ликвидации прогнозируемых
чрезвычайных ситуаций.
Для решения задач прогнозирования используются соответствующие
методики. Для прогнозирования ЧС используются следующие методы.
1. Статистический – данные о ЧС в виде отчетов суммируются:
по видам опасности;
территориям;
ведомствам;
материальному ущербу;
количеству погибших и пострадавших.
В МЧС имеется департамент оценки и прогнозирования ЧС. Данные
публикуются в журнале "Гражданская защита".
2. Ведомственный – каждое министерство, ведомство ведет учет ЧС и
разрабатывает прогноз. Например, в МПС имеется аппарат ревизоров по
безопасности (ЦРБ, РБ, УРБ, ДНЧ), ведется учет крушений, аварий, браков в
работе, ЧС.
3. Топографический – на карте (схеме) местности наносятся
происшедшие ЧС, позволяющие судить о их повторяемости на определенных
территориях.
4. Сеть специальных станций наблюдения и прогнозирования:
сейсмические станции – наблюдения за землетрясениями;
метеорологические станции;
посты наблюдения на реках и морях;
наблюдение со спутников;
санитарно-эпидемиологические станции;
пожарные инспекции и части.
5. Наблюдения за поведением животных, пресмыкающихся и птиц
(широко применяется в странах Азии, например в Китае).
6. Предсказания астрологов.
Наиболее широко используется статистический метод прогнозирования
ЧС.
113
В зависимости от задач статистического исследования и характера
изучаемого явления учет фактов можно производить:
систематически, постоянно охватывая факты' по мере их
возникновения, текущее наблюдение (отчетность);
регулярно, но не постоянно, а через определенные промежутки
времени, периодическое наблюдение (переписи населения).
С точки зрения полноты охвата фактов различают:
сплошное статистическое наблюдение — полный учет всех единиц
изучаемой совокупности;
несплошное наблюдение — учет части единиц совокупности, на основе
которой можно получить обобщающую характеристику всей
совокупности.
Одним из видов несплошного наблюдения является способ основного
массива, когда отбирают наиболее крупные единицы наблюдения, в которых
сосредоточена значительная доля всех подлежащих изучению фактов
(например, обследование конъюнктуры торговых оборотов и цен на
городских рынках).
Наблюдение, при котором характеристика всей совокупности дается по
некоторой ее части, отобранной в случайном порядке, называется
выборочным наблюдением. Случайность отбора единиц гарантируется
независимостью результатов выборки от воли лиц, ее производящих. Таким
образом результат выборки освобождается от тенденциозных ошибок.
Возникающие же случайные ошибки выборки можно определить с помощью
теорем закона больших чисел и надлежащей организацией наблюдения
свести их к допустимому минимуму.
Для подробного изучения единичных, но типичных объектов
(например отдельных предприятий) применяют монографические описания.
Статистическое наблюдение может основываться либо на непосредственном
учете фактов в процессе обследования, когда сведения получают путем
личного учета единиц совокупности (пересчета, взвешивания, измерения и т.
д.), либо на документальном учете — на систематических записях в
первичных документах, подтверждающих тот или иной факт; в ряде случаев
для заполнения статистических формуляров прибегают к опросу населения.
Различают несколько способов регистрации:
экспедиционный, при котором специально подготовленный счетчик
опрашивает людей и с их слов заполняет бланк обследования. Работа
счетчиков гарантирует единообразное понимание вопросов и
максимальную правильность ответов;
анкетное наблюдение, когда определенному кругу лиц вручают
специальные анкеты. Заполнение анкет носит добровольный характер и
осуществляется анонимно, что не всегда гарантирует полноту и
достоверность получаемой информации. Поэтому данный способ
наблюдения применяется в обследованиях, где не требуется высокая
точность и можно обойтись приближенными результатами;
114
корреспондентский способ, при котором рассылаются бланки
обследования и указания к их заполнению с просьбой ответить на
поставленные вопросы. После заполнения бланка анкеты организация
или отдельное лицо высылают ее в адрес статистической организации,
которая их рассылала;
саморегистрация, суть которой заключается в том, что обследуемому
лицу вручают бланк обследования и разъясняют вопросы, бланк же
обследуемое лицо заполняет самостоятельно. В назначенный день
специально подготовленный работник посещает обследуемое лицо,
получает заполненный бланк и проверяет полноту и правильность
ответов.
Рис. 4.1 Виды и способы статистического наблюдения.
Для организации несплошного, наблюдения возникает потребность в
априорной информации о численности и основных характеристиках
изучаемой совокупности.
В комплексе формы, виды и способы статистического наблюдения
показаны на рис. 4.1.
В целом результаты мониторинга и прогнозирования являются
исходной основой для разработки долгосрочных, среднесрочных и
краткосрочных целевых программ, планов, а также для принятия
соответствующих решений по предупреждению и ликвидации чрезвычайных
ситуаций.
В последние годы активно внедряются методы планирования
мероприятий по данной проблеме на основе прогнозирования и анализа
рисков чрезвычайных ситуаций.
115
Основными задачами анализа и прогнозирования рисков чрезвычайных
ситуаций являются:
выявление и идентификация возможных источников
чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера
на соответствующей территории;
оценка вероятности (частоты) возникновения стихийных
бедствий, аварий, природных и техногенных катастроф
(источников чрезвычайных ситуаций);
прогнозирование возможных последствий воздействия
поражающих факторов, источников чрезвычайных ситуаций на
население и территории.
На первом этапе анализу подвергаются источники чрезвычайных
ситуаций, в результате возникновения и развития которых:
существенно нарушаются нормальные условия жизни и
деятельности людей на соответствующей территории;
возможны человеческие жертвы или ущерб здоровью большого
количества людей;
возможны значительные материальные потери;
возможен ущерб окружающей среде.
При выявлении источников чрезвычайных ситуаций наибольшее
внимание уделяется потенциально опасным объектам, оценке их
технического состояния и угрозы для населения, проживающего вблизи от
них, а также объектам, находящимся в зонах возможных неблагоприятных и
опасных природных явлений и процессов.
На следующем этапе проводится оценка вероятности возникновения
стихийных бедствий, аварий, природных и техногенных катастроф и
величины возможного ущерба от них, которые и характеризуют риск
соответствующих чрезвычайных ситуаций.
Прогноз вероятности возникновения аварий на объектах экономики и
их возможных последствий осуществляется руководителями и
специалистами этих объектов.
Прогноз рисков чрезвычайных ситуаций, вызываемых стихийными
бедствиями, авариями, природными и техногенными катастрофами,
возможными на территориях субъектов Российской Федерации,
муниципальных образований, осуществляется соответствующими
территориальными звеньями (центрами) СМП ЧС.
Прогноз рисков чрезвычайных ситуаций на территории страны в целом
осуществляется МЧС России во взаимодействии с другими федеральными
органами исполнительной власти.
Без учета данных мониторинга и прогнозирования чрезвычайных
ситуаций нельзя планировать развитие территорий, принимать решения на
строительство промышленных и социальных объектов, разрабатывать
программы и планы по предупреждению и ликвидации возможных
чрезвычайных ситуаций.
116
От эффективности и качества проведения мониторинга и
своевременное
рассмотрение
представляемых данных
мониторинга
окружающей
среды и прогнозирования
прогнозирования во многом зависит эффективность и качество
разрабатываемых программ, планов и принятия решений по предупреждению
и ликвидации чрезвычайных ситуаций [1].
Основными задачами федеральных и территориальных органов
исполнительной власти, органов местного самоуправления и организаций
различных организационно-правовых форм и форм собственности,
участвующих в организации мониторинга окружающей среды,
неблагоприятных и опасных природных явлений и процессов и
прогнозировании чрезвычайных ситуаций природного и техногенного
характера, являются:
создание, постоянное совершенствование и развитие на всех
уровнях соответствующих систем (подсистем, комплексов)
мониторинга окружающей среды и прогнозирования
чрезвычайных ситуаций;
оснащение организаций и учреждений, осуществляющих
мониторинг окружающей среды и прогнозирование
чрезвычайных ситуаций, современными техническими
средствами для решения возложенных на них задач;
координация работ учреждений и организаций на местном,
территориальном и федеральном уровнях по сбору и обмену
информацией о результатах наблюдения и контроля за
состоянием окружающей природной среды;
координация работ отраслевых и территориальных органов
надзора по сбору и обмену информацией о результатах
наблюдения и контроля за обстановкой на потенциально
опасных объектах;
создание информационно-коммуникационных систем для
решения задач мониторинга и прогнозирования чрезвычайных
ситуаций;
создание информационной базы об источниках и масштабах
чрезвычайных ситуаций;
совершенствование нормативной правовой базы мониторинга и
прогнозирования чрезвычайных ситуаций;
определение органов, уполномоченных координировать работу
учреждений и организаций, решающих задачи мониторинга и
прогнозирования чрезвычайных ситуаций;
обеспечение с установленной периодичностью (в экстренных
случаях немедленно) представления данных мониторинга
окружающей среды и прогнозирования чрезвычайных ситуаций,
соответствующих анализов роста опасностей и предложений по
их снижению;
117
чрезвычайных ситуаций, принятие необходимых мер по
снижению опасностей, предотвращению чрезвычайных
ситуаций, уменьшению их возможных масштабов, защите
населения и территорий в случае их возникновения [5].
Мониторинг чрезвычайных ситуаций при помощи космических
снимков
Космический мониторинг заключается в непрерывном многократном
получении информации о качественных и количественных характеристиках
природных и антропогенных объектов и процессов с точной географической
привязкой за счет обработки данных, получаемых со спутников
дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Космический мониторинг
позволяет получать однородную и сравнимую по качеству информацию
единовременно для обширных территорий, что практически недостижимо
при любых наземных обследованиях. Исходя из этого определения, можно
выделить ряд принципиальных требований к космическому мониторингу:
возможность наблюдения за большими площадями и протяженными
объектами; высокое пространственное разрешение (до 50 см) и точность, в т.
ч. без наземных точек привязки; высокая периодичность съемки,
оперативность получения исходных и обработанных данных ДЗЗ;
возможность построения цифровых моделей рельефа (ЦМР) и местности
(ЦММ) по стереосъемке с космических аппаратов (КА) ДЗЗ; возможность
выполнения съемки в большом количестве спектральных каналов;
возможность использования материалов космического мониторинга
напрямую во всех стандартных ГИС. Есть разные варианты получения
данных ДЗЗ при осуществлении космического мониторинга. Среди них
наибольшее распространение получили два подхода (назовем их условно
первый и второй): первый — заказ через дистрибьютора необходимых
данных ДЗЗ у оператора КА; второй — установка собственной станции
приема, получение лицензии и прием данных ДЗЗ непосредственно с КА.
Рассмотрим, в чем преимущества и недостатки каждого подхода, и
попытаемся развеять бытующие заблуждения о том, что второй подход
эффективнее и перспективнее первого.
Оперативный космический мониторинг природных и техногенных
чрезвычайных ситуаций (ЧС) и катастроф в последние годы стал важнейшим
и обязательным компонентом информационного обеспечения национальных
служб реагирования на ЧС развитых государств. Для России с огромными
пространствами оперативное применение космической информации является
особенно актуальным.
На основе космической информации могут быть решены следующие
задачи мониторинга ЧС:
наблюдения за состоянием окружающей среды;
диагностика гидрометеорологических рисков (опасных
природных явлений и процессов);
118
оценка безопасности территорий и опасных производственных
объектов;
прогнозирование природных, природно-техногенных и
социально-биологических ЧС;
обнаружение, оценка масштаба и ущерба от ЧС;
планирование и оценка эффективности предпринимаемых мер по
ликвидации последствий ЧС.
Ежедневно получаемая космическая информация широко применяется
для информационного обеспечения аудита и прогнозных моделей
безопасности территорий и опасных производственных объектов. При этом
используются современные ГИС-технологии, позволяющие объединить
разнородную информацию с космическими данными. Это позволяет
автоматизировать расчѐ ты риска возникновения ЧС (пожары, засухи,
наводнения и пр.). Возможности космических средств мониторинга зон ЧС
из космоса определяются оперативностью съѐ мки, пространственным
разрешением наблюдаемых объектов, доступностью снимков. Исходя из
наиболее значимой характеристики – пространственного разрешения,
спутниковая аппаратура съемки Земли делится на датчики низкого (более 250
м), среднего и высокого (1 м, 250 м) и сверхвысокого пространственного
разрешения (1 м и менее).
В текущем десятилетии оперативный космический мониторинг ЧС
сформировался как самостоятельное направление космической
геоинформатики и продолжает быстро развиваться, чему способствует
прогресс в нескольких космических технологиях:
значительное увеличение информативности зондирования
геосфер из космоса благодаря появлению разнообразных
датчиков (многоспектральных и гиперспектральных
оптических, РСА, СВЧ-зондировщиков атмосферы и
ионосферы), в том числе с высоким и сверхвысоким
пространственным разрешением;
радикальное сокращение времени реакции системы с суток до
нескольких часов, благодаря применению принципов
децентрализации и прямого приѐ ма информации, а также
развитию сетевых и геопортальных вебтехнологий;
увеличение оперативности и надѐ жности съѐ мки вне
зависимости от освещѐ нности и метеоусловий благодаря
объединению ресурсов различных спутниковых систем ДЗЗ, в
том числе оптических и радарных.
Пространственное разрешение современных оптикоэлектронных
систем коммерческих спутников достигло величин менее 0.5 м, а
коммерческих радаров — 1 м. Высокодетальные спутниковые изображения
позволяют получать точные оценки степени разрушения объектов не только
при стихийных бедствиях, но и после техногенных аварий и катастроф,
119
характеризующихся сравнительно небольшими площадями и зонами
поражения.
Время реакции современных высокодетальных систем ДЗЗ сократилось
с суток до часов, что позволяет использовать их на самой ранней стадии
развития ЧС. Время программирования современных спутников ДЗЗ
составляет 4–6 часов (вместо 1–2 суток у КА ДЗЗ первых поколений). Общее
время реакции системы сократилось до 6–12 часов. При этом диаграмма
времени космического мониторинга ЧС подразделяется на несколько этапов:
время принятия решения (от ЧС до принятия решения на съѐ мку);
время программирования (от заказа съѐ мки до непосредственно
съѐ мки);
время обработки (от съѐ мки до генерации продукта);
время доведения (от генерации продукта до получения продукта
заказчиком);
оперативность изображений (от съѐ мки до получения продукта
заказчиком);
общее время реакции системы (от заказа съѐ мки до получения
продукта заказчиком).
Впервые специализированная система мониторинга ЧС создана
группой стран во главе с Великобританией (международная система Disaster
Monitoring Constellation, DMC), вторая – национальная, создаѐ тся в Китае
(система первого этапа «2+1»). В рамках международной системы
мониторинга ЧС DMC объединены ресурсы нескольких серийных
миниспутников, разработанных британскойкомпанией SSTL по контрактам с
Алжиром, Великобританией, Нигерией, Турцией и Китаем. В 2002–2009 гг.
на типовые солнечно-синхронные орбиты высотой 686 км были выведены 7
миниспутников двух поколений: Alsat-1, Bilsat, Nigeriasat-1, UK-DMC,
Beijing-1, UK-DMC-2 и Deimos-1. Несмотря на официальное наименование
системы, миниспутники DMC предназначены в основном для съѐ мки в
интересах национальных операторов. Но все страны — члены DMC
предоставляют ежесуточно 5% ресурсов спутников для съѐ мки ЧС, кроме
того, часть свободных ресурсов используется в коммерческих целях, для чего
создан консорциум DMCII. Все миниспутники массой 120–160 кг оснащены
многокамерными линзовыми мультиспектральными оптическими системами
с широкой полосой захвата. Уникальными особенностями спутников
системы DMC являются:
получение изображений в трѐ х спектральных каналах (зелѐ ный,
красный, ближний ИК), которые совпадают с каналами
спутников LANDSAT;
возможность ежесуточного обзора любого района Земли;
съѐ мка с широкой полосой захвата размером 600 км;
субпиксельная точность геопривязки ортоизображений
продуктов уровня L1T (СКО менее 25 м).
120
Система DMC c 2005 г. входит в Хартию «Космос и Глобальные
Бедствия» и будет пополняться новыми спутниками. В 2008 г. впервые в
истории Китая на орбиту выведены два спутника, специально
спроектированые для целей оперативной съѐ мки районов катастроф,
мониторинга окружающей среды и прогнозирования ЧС. Разработка
космической системы мониторинга ЧС (получила наименование Small
Satellite Constellation for Environment and Disaster Monitoring and Forecasting,
SSCEDMF) началась в 2000 г. по совместному проекту государственного
агентства охраны окружающей среды и госкомитета по защите от катастроф
(аналог МЧС) Китая. Система получила также неофициальное обозначение
«4+4», потому что она будет состоять из 4 спутников с оптической
аппаратурой и 4 спутников с радарами, что обеспечит возможность съѐ мки
любого района Земли каждые 12 часов. Система первого этапа под названием
«2+1» состоит из двух уже запущенных оптических спутников HJ-1A/B и
радиолокационного спутника HJ-1C, который будет выведен на орбиту в
2010 г. (табл. 3). Миниспутники HJ-1A и HJ-1B (Huan Jing — «Хуаньцзин»,
«Окружающая среда») массой по 500 кг оснащены типовыми оптическими
сканерными системами для съѐ мки с пространственным разрешением 30 м в
полосе захвата 700 км в четырѐ х спектральных зонах (3 канала видимого
спектра и один — ближнего ИК). Кроме того, на спутнике HJ-A впервые в
китайской практике установлена гиперспектральная оптическая камера,
которая позволяет получать изображения в 115 узких спектральных зонах
видимого и ближнего ИК участков спектра (ширина 5 нм, диапазон 0.45–0.95
мкм) с пространственным разрешением 100 м в полосе захвата 50 км.
Миниспутник HJ-1В оснащен также оптическим сканером для съѐ мки в
четырех участках ИК спектра (ближний, коротковолновый, средневолновый
и тепловой) с пространственным разрешением 150 м и 300 м (тепловой
канал) в полосе захвата 720 км. Аппаратура съѐ мки в ИК диапазоне
позволяет в дневное и ночное время определять характеристики очагов
пожаров, выявлять зоны повышенной тектонической активности и районы
загрязнения акваторий. Оба миниспутника размещены на рабочей солнечносинхронной орбите высотой 650 км и имеют срок активного существования 3
года [1].
Вопросы для самоконтроля
1. Дать определение «мониторинг и прогнозирование чрезвычайных
ситуаций».
2. Назначение мониторинга и прогнозирования ЧС.
3. Основные задачи региональных и территориальных центров
мониторинга.
4. Состав система мониторинга и прогнозирования чрезвычайных
ситуаций.
5. Силы и средства мониторинга и прогнозирования чрезвычайных
ситуаций.
6. Задачи прогнозирования чрезвычайных ситуаций.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]