Решение задачи аппроксимации цифровых моделей рельефа территории для моделирования путей горизонтальной миграции загрязняющих веществ

Р А Галиакберов; К И Дизендорф; И Р Подлесных

doi:10.22213/2410-9304-2025-3-4-11

Авторы

Р. А. Галиакберов Ижевский нефтяной научный центр
К. И. Дизендорф ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
И. Р. Подлесных ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2025-3-4-11

Ключевые слова:

метод ближайших соседей, триангуляция Делоне, цифровые модели рельефа, экологический мониторинг

Аннотация

Статья посвящена вопросам разработки программного продукта для выполнения аппроксимации цифровых моделей рельефа территорий для целей экологического мониторинга химически опасных объектов. В статье проведен анализ текущей ситуации в области экологического мониторинга химических опасных объектов, выявлен проблемный вопрос, заключающийся в необходимости повышения эффективности работы систем экологического мониторинга с применением инструментов моделирования миграции загрязняющих веществ. Моделирование миграции загрязняющих веществ проводится на цифровых моделях рельефа территории, что создает определенные трудности в виде высокой степени их детализированности, что приводит к возникновению на территории незначительных участков локального скопления загрязняющих веществ, которыми в силу размеров рассматриваемой территории можно пренебречь. Таким образом, перед применением цифровых моделей рельефа в целях моделирования миграции загрязняющих веществ становится обязательной их первичная обработка с целью исключения незначительных перепадов высот и искажения результатов моделирования. Для решения выявленного проблемного вопроса предлагается разработанный авторами программный продукт, направленный на выполнение аппроксимации цифровых моделей рельефа территории. Авторами рассмотрены различные подходы, методы и способы выполнения аппроксимации, выявлены наиболее перспективные с точки зрения рассматриваемого вопроса, рассмотрена необходимость разработки дополнительных модулей и алгоритмов для повышения точности и наглядности выходных данных. В статье приведено подробное описание работы программного продукта как в целом, так и отдельных модулей, рассмотрены алгоритмы и результаты (выходные данные) их работы, выполнено описание графического интерфейса. В ходе выполнения анализа результатов работы программного продукта выявлена его высокая эффективность в рамках выполнения задачи аппроксимации цифровых моделей рельефа территории, сделаны выводы о возможности его применения при проведении моделирования миграции загрязняющих веществ в ходе совершенствования системы экологического мониторинга химически опасных объектов.

Биографии авторов

Р. А. Галиакберов, Ижевский нефтяной научный центр

инженер

К. И. Дизендорф, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат физико-математических наук, доцент

И. Р. Подлесных, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

студент, программист-стажер

Библиографические ссылки

Андропова В. С., Гутак Я. М. Разработка методики исследований техногенных рельефов в местах открытых горных работ // Региональные геосистемы. 2023. № 4. С. 530-538.

Совершенствование методики прогноза последствий подработки территорий угольными шахтами на основе цифровых моделей / В. Б. Скаженик, Н. Н. Грищенков, Ф. М. Голубев, Л. А. Иванова // РАНИМИ. 2024. № 3 (41). С. 35-48.

Воробьев А. В., Воробьева Г. Р. Геоинформационная система динамической пространственной кластеризации распределенных источников данных // Вестн. Том. гос. ун-та. Управление, вычислительная техника и информатика. 2023. № 64. С. 61-73.

Коньков В. В., Замчалов А. Б., Жабицкий М. Г. Программно-аппаратный комплекс получения фотоизображений на основе технологии IIot и анализ точности различных алгоритмов цифровой генерации 3D-моделей на основе принципа фотограмметрии // International Journal of Open Information Technologies. 2023. № 8. С. 32-51.

Бобовкин А. А., Вершенник Е. В., Стародубцев П. Ю. Методика идентификации элементов динамично изменяющихся объектов // Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. № 5. С. 171-181.

Игнатьев Н. А., Турсунмуротов Д. Х. Цензурирование обучающих выборок с использованием регуляризации отношений связанности объектов классов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. № 2. С 322-329.

Бурый А. С., Усцелемов В. Н. Развитие систем поддержки принятия решений на основе прецедентов в распределенных информационных структурах // Правовая информатика. 2024. № 1. С. 88-95.

Хелман Д. Стандартная библиотека Python 3: справочник с примерами. 2-е изд. Санкт-Петербург : Диалектика, 2020. 1378 с.

Скворцов А. В., Мирза Н. С. Алгоритмы построения и анализа триангуляции. 1-е изд. Томск : Изд-во Томского университета, 2006. 170 с.

Скворцов А. В. Триангуляция Делоне и ее применение. 1-е изд. Томск : Изд-во Томского университета, 2002. 130 с.

Букунов С. В., Букунова О. В. Разработка приложений с графическим пользовательским интерфейсом на языке Python. 1-е. Санкт-Петербург : Лань, 2023. 83 с.

Алюков С. В. Аппроксимация кусочно-линейных и обобщенных функций. - 1-е изд. - Новосибирск : НИЦ ИНФРА-М, 2024. 149 с.

Припачкин Д. А., Будыка А. К. Влияние параметров аэрозольных частиц на их вымывание из атмосферы дождевыми каплями // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2020. T. 56, № 2. С. 203-209.

Методика моделирования условий внешней среды / А. В. Игнатов, В. В. Русин, В. В. Сасалина, А. В. Добряков, А. Р. Санникова, С. И. Стреляев, О. А. Евланова // Известия ТулГУ. Технические науки. 2023. № 1. С. 193-202.

Влияние аномалий температуры и осадков на потоки диоксида углерода во внетропических лесах северного полушария / Е. М. Сатосина, Д. Ю. Гущина, М. А. Тарасова, И. В. Железнова, Е. Р. Емельянова, Р. Р. Гибадуллин, А. М. Осипов, А. В. Ольчев // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2024. № 2. С. 19-30.

Метеоиндикация состояния рудных районов / В. В. Кульнев, А. Н. Кизеев, Д. С. Борисова, Д. В. Бурова, В. П. Чащин, А. Н. Никанов // Проблемы региональной экологии. 2023. № 1. С. 87-97.

Ковалева И. В., Суслин В. В. Влияние атмосферных осадков и поверхностного стока на показатели фитопланктона в северной части Черного моря // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2023. № 4. С. 28-39.

Янников И. М., Галиакберов Р. А., Исаков В. Г. Методология прогнозирования и моделирования миграции загрязняющих веществ в системе комплексного экологического мониторинга химически опасных объектов // Экология промышленного производства. 2023. № 2. С. 39-43.

Распределение тяжелых металлов и их миграция в системе почва - растение на примере парка Н. Островского города Ростова-на-Дону / Н. В. Сальник, В. А. Иволгина, С. Н. Горбов, Д. А. Козырев // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2023. № 4 (220). С. 126-136.

Дрозденко Т. В., Александрова С. М., Антал Т. К. Фитопланктон и экологическое состояние чудско-псковского озера // Экосистемы. 2023. № 34. С. 36-43.

Оценка экологического состояния озерных экосистем урботерриторий по показателям зообентоса (на примере г. Казани) / А. И. Галеева, Э. Г. Набеева, Н. М. Мингазова, И. Р. Гильманшин // МНИЖ. 2023. № 10 (136). С. 2.

Сравнительный анализ эффективности методов биоиндикации при мониторинговых исследованиях состояния окружающей среды в Санкт-Петербурге / М. Г. Опекунова, А. Р. Никулина, И. В. Смешко, В. С. Кириченко // Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2023. № 2. С. 331-356.