URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Сердюцкая Л.Ф., Яцишин А.В. Техногенная экология: Математико-картографическое моделирование
Id: 79637
 
359 руб.

Техногенная экология: Математико-картографическое моделирование

URSS. 2009. 232 с. Мягкая обложка. ISBN 978-5-397-00089-5.

 Аннотация

Разработаны новые методы анализа и визуальной интерпретации многомерной информации, связанной с техногенным загрязнением окружающей среды. Сформулировано новое направление в области моделирования в экологии --- математико-картографическое моделирование как сложный процесс системного анализа и визуализации многомерной экологической информации с использованием ГИС-технологий, ориентированный на получение новых знаний.

В качестве одного из основных инструментов визуализации используются изолинейные карты, обеспечивая выявление и сопоставление различных сторон и свойств сложных пространственно-распределенных объектов. Математико-картографическое моделирование в экологии включает процессы составления и использования изолинейных карт, использование аппарата многомерного анализа данных, картографирование показателей интегрального экологического загрязнения и корреляционных зависимостей изучаемых признаков.

Разработанные подходы, методы и компьютерные средства оказались весьма эффективными для системного анализа медико-экологической информации и расчета индексов экологического риска. Представлены различные варианты визуализации сложной экологической информации, которые в наглядном и сжатом виде отображают основные последствия техногенных воздействий.

Книга предназначена для специалистов в области экологии, охраны окружающей среды, эпидемиологии, здравоохранения, а также для студентов соответствующих специальностей.


 Оглавление

Введение
Глава 1. Современные подходы к анализу медико-экологической информации
 1.1.Кратко о техногенной экологии и экологических проблемах
 1.2.Особенности, методики и структуры медико-экологического мониторинга в задачах экологических прогнозов
 1.3.Проблемы математического моделирования в экологии
  1.3.1.Математическое моделирование в условиях неопределенности
  1.3.2.Имитационные модели экосистем
  1.3.3.Основные этапы экологического моделирования
 1.4.Экологический риск: определение и оценки
  1.4.1.Современные представления об экологическом риске
  1.4.2.Методологические основы оценки и управления рисками влияния факторов окружающей среды на здоровье человека
  1.4.3.Многомерные оценки экологического риска
  1.4.4.Система управления риском
 1.5.Литература
Глава 2. Методы анализа и визуализации многомерной экологической информации
 2.1.Методы анализа и визуализации многомерных данных
 2.2.Многомерные методы анализа данных как средство визуализации информации
  2.2.1.Корреляционный анализ
  2.2.2.Задачи классификации
  2.2.3.Основные характеристики модели
 2.3.Многоуровневые модели визуализации
 2.4.Литература
Глава 3. Визуализация медико-экологических последствий аварии на примере ЧАЭС
 3.1.Об исследовании радиационного загрязнения и его последствий
 3.2.Построение многоуровневого алгоритма обработки многомерной информации
 3.3.Системный анализ медико-экологических данных по наиболее загрязненным после аварии на ЧАЭС районам Житомирской области (Овручский, Олевский, Лугинский, Народичский районы)
  3.3.1.Модели факторного анализа как средство интерпретации натурных данных
  3.3.2.Пространственное распределение обобщенных факторов загрязнения
 3.4.Системный анализ данных радиоэкологического мониторинга Зоны отчуждения
 3.5.Литература
Глава 4. Математическое моделирование медико-экологического состояния (МЭС) сельской местности Житомирской области
 4.1.Цель и основные задачи системы визуализации МЭС
 4.2.Концептуальная модель МЭС
 4.3.Реализация системы визуализации МЭС
  4.3.1.Логическая модель системы визуализации МЭС
  4.3.2.Архитектура системы визуализации МЭС
 4.4.Интерфейс системы визуализации МЭС
  4.4.1.Главная и вспомогательные формы представленных данных в системе визуализации МЭС
  4.4.2.Особенности ввода данных в систему визуализации МЭС
  4.4.3.Порядок действий при описании типа мониторинга МЭС
 4.5.Литература
Глава 5. Построение концептуальной математической модели переноса радионуклидов в агроэкосистемах
 5.1.Камерные модели процессов переноса радионуклидов (ППР) в экологических системах
  5.1.1.Имитационное моделирование на основе камерных моделей ППР
  5.1.2.Концептуальная модель ППР по трофическим и экологическим цепям
  5.1.3.Выбор параметров переноса радионуклидов между камерами
  5.1.4.Исследование на устойчивость концептуальной модели переноса радионуклидов
  5.1.5.Системный анализ и обобщенные фазовые портреты модельных данных
  5.1.6.Динамические модели коллективных доз населения
  5.1.7.Оптимизационные модели минимизации коллективных доз
 5.2.Разработка компьютерной системы математического моделирования процесса переносов радионуклидов в агроэкосистемах (ММППРА)
  5.2.1.Проектирование интерфейса ММППРА
  5.2.2.Особенности реализации ММППРА
 5.3.Литература
Глава 6. Математико-картографическое моделирование (МКМ) радиоэкологических ситуаций
 6.1.МКМ в задачах экологии
 6.2.Изолинейное моделирование в задачах МКМ
 6.3.Пространственно-распределенные коэффициенты корреляций между радиоэкологическим загрязнением и состоянием здоровья населения
 6.4.Разработка автоматизированной компьютерной системы визуализации МЭМ на карте радиоэкологических ситуаций
  6.4.1.Концептуальная схема взаимодействия структурных элементов системы визуализации МЭМ
  6.4.2.Основные модули и блок-схемы системы визуализации МЭМ
 6.5.Реализация результатов моделирования радиоэкологических ситуаций на примере Житомирской области
 6.3.Литература
Заключение

 Введение

Изменения окружающей среды под все возрастающим техногенным воздействием приобрели такие масштабы, что становятся реальной угрозой существованию как самой природы в целом, так и благополучию человечества как ее неотъемлемого элемента. Чернобыльская катастрофа также внесла свою лепту в ухудшение экологической обстановки на территории Украины, создав высокие риски для жизни населения по радиационному фактору. Кроме того, как свидетельствуют многочисленные санитарно-гигиенические данные, население значительной части Украины подвергается совместному влиянию радиоактивного и химического загрязнения, что приводит к усугублению их негативного воздействия.

Наличие огромных массивов разнородной информации по радиоэкологическим, токсикологическим и медико-экологическим исследованиям, проводимым после Чернобыльской катастрофы, без соответствующей обработки не позволяют выявить целостную картину взаимосвязи и взаимообусловленности факторов, под влиянием которых формируются негативные последствия для окружающей среды, биоты и человека. Еще более сложным и далеко не изученным остается вопрос о связи состояния здоровья населения с радиоэкологической ситуацией в месте проживания. Для оценки влияния радиоэкологического фактора на здоровье отдельных категорий населения необходимо сопоставить конкретные экологические условия проживания людей и показатели, определяющие реальное состояние здоровья, что также требует привлечения большого количества статистической информации.

Однако стремление к более точному описанию сложных экологических объектов приводит к увеличению количества учитываемых факторов и процессов, что затрудняет использование математических моделей и доказательство их адекватности. Анализ и прогнозирование по таким моделям выполняются с ошибкой, обусловленной как погрешностью используемых вычислительных методов, так и неточностью исходных данных, и эти ошибки могут приводить к катастрофическим неточностям в модельных прогнозах. Наличие даже в простых экологических моделях таких неточностей может привести к проявлению динамического хаоса.

Отметим основные ограничения практического использования математического моделирования экологических систем, подверженных техногенным нагрузкам:

1. Недостаточность или малая достоверность исходной информации, используемой для решения многих важных, в том числе системных экологических задач.

2. Представление всей исходной информации как строго однозначной (детерминированной), не зависящей от временного периода изучения систем. Такое представление информации создает ошибочное мнение о том, что: "все можно сосчитать, и притом с фантастической точностью"; из данного состояния системы всегда можно однозначно определить ее будущее состояние; модель всегда тем лучше, чем она более подробна.

Разработка специальных методов и средств математического моделирования систем с такими сложными многомерными характеристиками объектов, как экологические, является необходимым условием для глубокого исследования структуры системы, как единства компонентов и связей, а также для осуществления контроля над сложной экологической обстановкой при одновременном учете огромного количества разнородных параметров, оценки степени риска для здоровья населения и принятия обоснованных решений для его минимизации.

Перечисленный круг вопросов предлагается рассмотреть в рамках нового научного направления -- техногенной экологии, которое развивается в предлагаемой монографии.

В главе 1 рассмотрены основные проблемы техногенного влияния на окружающую среду, включая человека; описаны существующие методы системного анализа натурных (мониторинговых) данных; рассмотрены основные проблемы математического моделирования экологических процессов при воздействии техногенных нагрузок. Предложен универсальный подход к анализу рисков, позволяющий строить интегральные оценки экологического и медицинского риска на основе многомерных экологических индексов с учетом динамики поражающих факторов в разных звеньях экосистемы.

В главе 2 изложены основные методы анализа данных для оценки экологических последствий техногенных нагрузок. Предлагается многоуровневый подход к анализу информации (натурной и модельной), связанный с разработкой моделей визуализации на каждом уровне анализа и интерпретации данных.

В главе 3 рассматриваются основные методологические подходы к разработке структур натурных данных для моделей визуализации 1-го уровня (сбор, хранение, первичная обработка с визуальным анализом). Разработаны структуры баз данных (как моделей визуализации 1-го уровня): радиоэкологического загрязнения регионов влияния ЧАЭС -- Житомирской области (1985--1993), Зоны отчуждения (1986--1989), загрязнения воздушного бассейна ряда промышленных городов Украины (1986--1995), заболеваний по всей Украине, связанных с ухудшением экологического состояния (до и после аварии) в регионах влияния ЧАЭС, заболеваемости и детской смертности Хмельницкой области (1989--2000).

В главе 4 изложены вопросы проектирования и реализации компьютерной системы визуализации экологического загрязнения на примере Житомирской области. В разработанной автоматизированной системе визуализации реализованы функции накопления информации о факторах, влияющих на природную среду, реакции биологической системы на их воздействие, оценки фактического состояния окружающей среды и прогнозирование его развития.

В главе 5 рассматриваются основные этапы построения базовой математической модели переноса радионуклидов в агроэкосистемах на основе камерных моделей. Проведен качественный анализ этой модели и автоматизирована процедура расчета содержания переноса радионуклидов в отдельных ее составляющих с помощью математической программной среды MATLAB 7. Разработаны оптимизационные модели, минимизирующие коллективные дозы населения в зависимости от производства продуктов, транспортных потоков и рациона.

В главе 6 рассматривается новое направление в математической экологии -- математико-картографическое моделирование (МКМ), под которым понимается органическое комплексирование математических и картографических моделей в системе "создание -- использование" карт с целью получения новых знаний или анализа тематического содержания карт. Предложен алгоритм расчета пространственно-распределенных коэффициентов корреляций между модельными прогнозными величинами и характеристиками состояния здоровья населения на примере Житомирской области. Разработана архитектура программного комплекса на основе существующего программного обеспечения автоматизации построения и численного анализа математической модели для прогноза радиоэкологических ситуаций территориально-распределенных объектов с помощью изолинейного моделирования путем интеграции программных сред MATLAB 7 и Surfer 8.


 Об авторах

Людмила Федоровна СЕРДЮЦКАЯ (1950-2008)

До конца своих дней возглавляла тематическую группу "Экологического анализа и прогноза" отдела N 7 Института проблем моделирования в энергетике им. Г. Е. Пухова Национальной академии наук Украины (ИПМЭ им. Г. Е. Пухова НАНУ). Ведущий научный сотрудник, доктор технических наук. В 1974 г. закончила с красным дипломом механико-математический факультет Киевского государственного университета им. Т. Г. Шевченко. В 1984 г. защитила кандидатскую диссертацию, а в 2004 г. -- докторскую диссертацию на тему "Математическое моделирование влияния техногенных нагрузок на экологические системы" (специальность 01.05.02 -- "математическое моделирование и вычислительные методы") в ИПМЭ им. Г. Е. Пухова НАНУ. Автор 80 научных печатных трудов и одной монографии.

Андрей Васильевич ЯЦИШИН

В 2002 г. закончил радиофизический факультет Киевского национального университета им. Т. Г. Шевченко. В 2005 г. закончил аспирантуру в ИПМЭ им. Г. Е. Пухова НАНУ (научный руководитель -- Л. Ф. Сердюцкая) и защитил кандидатскую диссертацию на тему "Математическое моделирование радиоэкологического состояния территориально-распределенных объектов на примере Житомирской области" (специальность 01.05.02 -- "математическое моделирование и вычислительные методы"). В настоящее время возглавляет тематическую группу "Экологического анализа и прогноза" отдела N 7 ИПМЭ им. Г. Е. Пухова НАНУ. Автор 20 научных печатных трудов.

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце