Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

К ВОПРОСУ О ПРИМЕНЕНИИ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ КОНЦЕНТРАЦИИ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЗЕМНОЙ КОРЕ

Авторы:
Город:
Майкоп
ВУЗ:
Дата:
22 февраля 2016г.

Использование теории динамических систем для прогнозирования многообразия природных явлений на всех уровнях детализации геопространства в настоящее время затруднено вследствие отсутствия соответствующей требованиям обозначенной теории структурной модели географического пространства. Построение онтологической геоинформационной модели на основе структурного подобия энергетическим географическим полям для моделирования динамических природных процессов современными математическими методами, а так же мониторинга и прогнозирования природных опасных ситуаций является в настоящее время одним из перспективных научных направлений. Один из возможных принципиальных подходов методологии построения модели и структуры данных, а также технологии реализации структурно-подобной сущностно- логической модели географических систем реализуется в ГИС (геоинформационной системе) научных исследований на примере Республики Адыгея [1].

Основой структурного анализа является выявление структуры системы, как еѐ инварианта, характеризующегося относительно устойчивой совокупностью отношений. Основным понятием в этом случае служит структурный элемент, выполняющий одну из элементарных функций, связанных с моделируемым процессом или явлением. Структурный анализ предполагает исследование системы с помощью ее графического модельного представления, которое начинается с общего обзора и затем детализируется.

При моделировании в онтологической ГИС Адыгеи структурно подобной геодинамической модели для исследования пространственно-временной структуры поля тектонических напряжений был использован метод морфологического анализа тектонических структур, разработанный В. П. Философовым [4]. В соответствие с этим методом ритмы дифференцированных тектонических течений за плиоцен-четвертичное время на территории Адыгеи исследованы по характеру динамики положения полибазисных поверхностей. Мощность разностного слоя между ними указывает на скорость вертикальных движений в каждой точке земной поверхности за определенный период геологического времени. Наибольший градиент мощности разностного слоя, спроецированный на современное блоковое строение территории, является интегрированной мерой нескольких параметров. Румб градиента указывает на направление движения иерархии тектонических элементов, величина фиксирует  скорость  и знак вертикальных и относительную скорость  горизонтальных  движений в реологических условиях геологической среды. Таким образом, поле наибольшего градиента мощности разностного слоя создает структурную маску тектонических (энергетических) течений земной коры в фокусе земной поверхности [2].

В результате исследований был разработан программный продукт, реализующий этапы построения векторного поля, применительно к полю тектонических напряжений. Построенные с помощью данного программного продукта градиентные поля на основе мощности разностного слоя между полибазисными поверхностями различного порядка позволяют определять характер дифференциации тектонических напряжений в пределах тектонических элементов в их исторической динамике [3].

Следующей задачей стала разработка методов и алгоритмов автоматизированного выделения очагов концентрации напряженности земной коры на основе построенного векторного поля.

В виду большой размерности поставленной задачи и для облегчения аналитического труда, было принято решение воспользоваться САSE–системой BPwin. Данный программный продукт является мощным инструментом структурного моделирования. К его достоинствам относится возможность моделирования потоков данных. BPWin поддерживает технологии методологии IDEF0 - IDEF3. Такое моделирование позволяет рассмотреть конкретный процесс, проанализировать операции, из которых он состоит, а также точки принятия решений, влияющих на его ход.

Для моделирования была взята методология IDEF0, в основе которой лежит понятие блока, который отображает некоторую функцию. Четыре стороны блока имеют следующую роль: левая сторона имеет значение «входа», правая – «выхода», верхняя – «управления», нижняя – «механизма». На Рисунке 1 показана контекстная диаграмма модуля.

Далее применяется принцип функциональной декомпозиции, который представляет собой способ моделирования типовой ситуации, когда любое действие, операция, функция могут быть разбиты (декомпозированы) на более простые действия, операции, функции. На Рисунке 2 представлена декомпозиция контекстной диаграммы, которая отображает концептуальную схему работы программного модуля. Из базы данных считывается информация, определяется тип геометрии. Векторное поле, представленное в виде набора линий, обрабатывается по разработанному алгоритму, а затем выводится на экран в удобном для просмотра виде.



Наибольший интерес представляет блок «Обработка векторного поля», поэтому на Рисунке 3 представлена диаграмма декомпозиции блока «Обработка векторного поля», которая показывает этапы разработанного алгоритма по выделению очагов концентрации.

На вход подается векторное поле в виде массива линий. Далее накладывается ограничение на длину вектора в процентах. Усеченный набор векторов разделяется на первичные области при помощи кластерного анализа по признаку близости. Критерием для определения схожести и различия кластеров является расстояние между точками на диаграмме рассеивания. Способов определения меры расстояния между кластерами существует несколько. Наиболее распространенным способом является вычисление евклидова расстояния между двумя точками i и j на плоскости, когда известны их координаты X и Y:


Каждый вектор в первичной области проверяется по заданному условию и некоторые из них в результате отсеиваются. Над уточненными областями проводится дополнительный анализ.


В зависимости от выбранного метода кластерного анализа, можно получить решения для различных аспектов исследования на одних и тех же данных.

 

Список литературы

1.     Варшанина Т.П., Плисенко О.А. Интегрированная ГИС региона (на примере Республики Адыгея). Монография под ред. Б.И. Кочурова. Москва-Майкоп. Изд. дом «Камертон». 2011. – 360 с.

2.     Варшанина, Т.П. Структурно-подобная геодинамическая модель Краснодарского края и Республики Адыгея / Т.П. Варшанина, О.А. Плисенко, А.А. Солодухин, В.Н. Коробков. Монография под ред. Б.И. Кочурова. Москва-Майкоп. Изд. Дом «Камертон». 2011. 128 с.

3.     Коробков В.Н., Варшанина Т.П. Построение векторного поля для моделирования пространственно- временной структуры поля тектонических напряжений // Вестник  Адыгейского государственного университета, серия «Естественно-математические и технические науки». – Майкоп: изд-во АГУ, 2011. – Вып. 4(91). Стр. 139-145.

4.     Философов, B.П. Основы морфометрического метода поисков тектонических структур / В.П. Философов. - Саратов: СГУ, 1975.