Программный комплекс для экологического мониторинга водной среды

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ВОДНОЙ СРЕДЫ

И.Б. Старченко, В.В.Салов

Computer simulation system of modeling of water system is based on the statistical approach, since the different sort of the unregularities appearing in the ambience of have a casual nature. Advantage of the simulation approach consists in that there is possible modeling of situations, which are not reproducible in practice.

Состояние водной среды, как части экосистемы, оказывает значительное влияние на формирование экологической обстановки в целом. Поэтому, важной задачей является создание систем для экологического мониторинга и исследования процессов, происходящих в Мировом океане.

В основу предлагаемой модели программного комплекса положена информационная имитационная модель гидролокации в приложении к классу гидроакустических приборов, основанных на эффектах высших порядков, -параметрическим антеннам. Параметрические антенны обладают рядом уникальных свойств по сравнению с обычными гидроакустическими средствами [1]: равномерным, начиная от поверхности преобразователя, распределением уровня звукового давления на оси излучателя, узкой диаграммой направленности на рабочей частоте при отсутствии боковых лепестков, линейной в рабочем диапазоне частот амплитудно-частотной характеристикой.

Рассмотрение работы параметрической антенны в составе гидроакустического комплекса в океанских условиях необходимо проводить с учетом вероятностных характеристик гидроакустических сигналов. В этом случае особую важность приобретает моделирование процессов распространения звука, так как водная среда является одной из частей параметрической антенны и се свойства оказывают значительное влияние на звуковое поле, а проведение экспериментов в натурных условиях не всегда возможно.

Имитационное моделирование предполагает исследование поведения сложной системы "антенна-жидкость" на ее модели. Модельные исследования имеют ряд преимуществ перед натурными: вариация

параметрами систем, внешними условиями и отсутствие экспериментального оборудования. На рис. 1 представлен интерфейс программного комплекса моделирования акустических сигналов.

Компьютерная имитационная система моделирования водной экосистемы реализована в интегрированной среде для автоматизированных расчетов EXCEL с применением в качестве элементов управления имитационной системой и визуализации информации модулей, созданных в среде объектно-ориентированного программирования Visual Basic. В ходе

161

дальнейшей разработки планируется доработка модулей отображения моделируемых процессов.

. £«АЯ Пр*вч ы Вечам ФДОг Скмс фт* Ото }

ГРЙЯ  ( '}« IИЧ (ГК И* С И| 11 »

з;

Хлгмчг*г»гтшу лццкм

Ч«сгог»-*«м&»«Й Г Йо7гТ т|

Имагкионркичвстет го*Ги ^

«!ИЧЧ|«щиосп> 1 2000Вт Д*СеЯЬН0СТ¥1*€11М1 1мс

I 1Г *1

Г Спецммматрм1 г Сгшщ^и и*ры2

Г Сдорсстьжчгл ?500м* £

Т**п*р#Пс* 20 *С

* Пясгтжть 1000 игАчЗ 7

I* ГллЬ+а 100 м

г Гчмсст*т амдем» 10 «гм ^ Сол*е*ь 25 Хт

г Групгми»до1 г ГдомлмвхЗ

Г" Гдопвнщк2

Рис. 1. Интерфейс программного комплекса

Как уже упоминалось, модель основана на статистическом подходе, так как возникающие в среде различного рода неоднородности имеют случайный характер [2]. Известные модели параметрических антенн, например, построенные на решении уравнений Хохлова-Заболотской-Кузницова, используют в качестве первичных сигналов гармонические, идеализированные, В данной работе для моделирования распространения предлагается использование различных моделей гидроакустических сигналов: каноническую и параметрическую неоднородной среды

распространения; аддитивно-мультипликативную в условиях рассеивания волн и движения объектов малой локации, комплексное представление для всестороннего анализа. Свойства среды распространения будут учитываться специальными параметрами (см. рис. I), определяющими искажающие факторы. Преимущество имитационного подхода состоит в том, что возможно моделирование ситуаций, которые не воспроизводимы на

162

практике, со сложными начальными условиями, даже в принципе не возможными. Но именно в процессе таких модельных экспериментов иногда бывает возможным прогнозирование ситуаций.

ЛИТЕРАТУРА

1. Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. Л., Судостроение, 1980, 254 с.

2. Ольшевский В. В. Статистические методы в гидролокации. Л.: Судостроение. 1973. 184 с.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА

ПРИРОДНЫХ СРЕД

Ю.М. Вишневецкий, B.FO. Вишневецкий, И.Б. Старченко (ТРТУ,

г. Таганрог, г. Черкесск)

Some aspects of ecologicai monitoring of natural mediums are considered. The objects and subjects of this problem are investigated. The main attention is put to characteristic features of monitoring of water mediums.

Объектами экологии могут быть популяции организмов, виды, сообщества, экосистемы и биосфера в целом. С середины 20 века, я связи с усилившимся воздействием человека на природу, Экология приобрела особое значение как научная основа рационального природопользования и охраны живых организмов, а сам термин «Экология» - более широкий смысл.

Общая биомасса живого вещества составляет, по разным расчетам, от 1800 до 2500 млрд.т (в среднем около 2000 млрд.т). Более 90% приходится на биомассу наземных растений (фитомассу), остальное - на водную растительность и гетеротрофные организмы.

Биомасса Мирового океана существенно меньше, чем биомасса суши (в несколько сотен раз), причем здесь наблюдается обратное соотношение запасов биомассы растений и животных. Фитомасса (водоросли и фитопланктон) составляет всего около 0,2 - 0,3 млрд.т, в то время как зоомасса достигает 5-6 млрд.т (в 20 раз больше). Количество фитомассы океана ограничивается количеством питательных или биогенных веществ (то есть дающих жизнь элементов).

С 70-х гг. 20 века складывается экология человека, или социальная экология, изучающая закономерности взаимодействия общества и окружающей среды, а также практические проблемы ее охраны; включает различные философские, социологические, экономические, географические и другие аспекты (напр., экология города, техническая экология, экология моря и др.). В этом смысле говорят об «экологизации» современной науки.

163