Анализ вероятности возникновения ветровалов на территории Республики Беларусь

Дмитрий Вячеславович Ребко

doi:10.33408/2519-237X.2025.9-4.551

Авторы

Дмитрий Вячеславович Ребко Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25 https://orcid.org/0009-0009-6347-5170

DOI:

https://doi.org/10.33408/2519-237X.2025.9-4.551

Ключевые слова:

сильный ветер, повреждение леса, интегральная оценка вероятности, терм-множества, компьютерное зрение, машинное обучение, Python

Аннотация

Цель. Системный анализ и разработка комплексного подхода к оценке вероятности возникновения ветровалов для поддержки принятия управленческих решений в области предупреждения чрезвычайных ситуаций.

Методы. Исследование основано на методе системного анализа для структурирования многофакторной природы вероятности возникновения ветровалов. Для интегральной оценки применен аппарат нечеткой логики (модель Мамдани), позволяющий работать с лингвистическими переменными. Разработан программный модуль на Python, использующий методы компьютерного зрения и машинного обучения для распознавания породы деревьев и определения их биометрических параметров по фотографиям.

Результаты. Идентифицированы и классифицированы три группы факторов, влияющих на вероятность возникновения ветровалов: климатические (скорость и частота порывов ветра, осадки), географические (экспозиция местности, тип почвы, положение в массиве) и лесорастительные (устойчивость породы, высота и диаметр деревьев). Для каждой группы разработаны терм-множества. Предложена нечеткая логическая модель, интегрирующая эти факторы в единую оценку вероятности. Создан прототип программного обеспечения с графическим интерфейсом, который автоматически извлекает лесорастительные параметры из изображений и рассчитывает вероятность возникновения ветровалов.

Область применения исследований. Результаты имеют практическую значимость для Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь. Методика и программный модуль могут быть использованы для прогнозирования последствий штормов, планирования превентивных мероприятий и создания вероятностных карт возникновения ветровалов. Интеграция с системами мониторинга позволит создать эффективную систему раннего предупреждения и минимизации ущерба от ветровалов.

Биография автора

Дмитрий Вячеславович Ребко, Государственное учреждение образования «Университет гражданской защиты Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь»; 220118, Беларусь, Минск, ул. Машиностроителей, 25

кафедра ликвидации чрезвычайных ситуаций, старший преподаватель

Библиографические ссылки

Dhubháin Áine, Farrelly Niall. Understanding and managing windthrow. COFORD Connects. Silviculture and Forest Management, 2018. No. 23. 4 p. URL: https://coford.ie/media/coford/content/publications/2018/SM23ManagingWindthrow160418.pdf (date of access: 07.05.2025).

Borisevich S.A., Kamluk A.N., Rebko D.V. Drag relationships for full-grown Scots pine trees. Canadian Journal of Forest Research, 2022. Vol. 52, No. 5. Pp. 882–887. DOI: https://doi.org/10.1139/cjfr-2021-0043.

Borisevich S.A., Vikhrenko V.S. Evaluation of the drag coefficients of tree crowns by numerical modeling of their free fall. Agricultural and Forest Meteorology, 2018. Vol. 256-257. Pp. 346–352. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2018.03.020. EDN: https://elibrary.ru/YBHOPJ.

Borisevich S.A., Kamluk A.N., Rebko D.V. Opredelenie soprotivleniya dvizheniyu krony dereva [Determination of the resistance of the moving tree crown]. Proceedings of BSTU. Series 6. Physical and Mathematical Sciences and Informatics, 2013. No. 6 (162). Pp. 34–36. (rus). EDN: https://elibrary.ru/TKARSZ.

Orlov S.A., Shrager L.A. Issledovanie koeffitsienta soprotivleniya elementov krony kedrovoy sosny [Research of the resistance coefficient of cedar pine crown elements]. Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics, 2011. No. 2 (14). Pp. 103–110. (rus). EDN: https://elibrary.ru/NUXVEN.

Gardiner B., Berry P., Moulia B. Review: Wind impacts on plant growth, mechanics and damage. Plant Science, 2016. Vol. 245. Pp. 94–118. DOI: https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2016.01.006.

Ivanov S.A. Sistemnyy analiz faktorov, vliyayushchikh na vozniknovenie lesnykh pozharov v Severo-Zapadnom federal'nom okruge [Systems analysis of factors causing forest fires in Northwestern Federal District]. Vestnik of Astrakhan State Technical University. Series: Management, Computer Science and Informatics, 2022. No. 4. Pp. 26–34. (rus). DOI: https://doi.org/10.24143/2073-5529-2022-4-26-34. EDN: https://elibrary.ru/CMTCPH.

Badanina N.D., Zinchenko A.A., Sudakov V.A. Integrirovanie modulya nechetkogo logicheskogo vyvoda s pomoshch'yu veb-tekhnologiy [Integration of fuzzy inference module using web technologies]. Proc. of XXV All-Russian scientific conf. «Scientific Services & Internet», Moscow, September 18–21, 2023, online. Moscow: Institute of Applied Mathematics named after. M.V. Keldysh, 2023. Pp. 62–73. (rus). DOI: https://doi.org/10.20948/abrau-2023-5. EDN: https://elibrary.ru/FLWBON.