Microsoft PowerPoint - LZA_INFROM_seminar_ _lektauers - Final.pptx

Transkripts

1 Igaunijas Latvijas Krievijas pārrobežu sadarbības programmas projekta ELRI-184 Integrated Intelligent Platform for Monitoring the Cross-Border Natural-Technological Systems (INFROM) rezultātu apspriešana Jurijs Merkurjevs, Arnis Lektauers, Jānis Zvirgzds Rīgas Tehniskā universitāte 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts

2 PROJEKTA MĒRĶIS Pārrobežu dabas-tehnoloģisko sistēmu monitorings normālās un ārkārtas situācijās, izmantojot virszemes, aviācijas un kosmiskos datu avotus: Tehnoloģijas izstrāde Pielietojuma iespēju nodemonstrēšana 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 2

3 TEHNOLOĢIJA UN INFRASTRUKTŪRA 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 3

4 TEHNOLOĢISKAIS IETVARS Tehnoloģiskais ietvars realizē vienotu pieeju integrētam sarežģītu sistēmu monitoringam, ietverot dabas, tehnoloģiskos, ekonomiskos un sociālos elementus Ietvara galvenais komponents ir dalīta datu apstrādes vide, kas realizē datizraces, apstrādes un analīzes funkcionalitāti Ietvara struktūra ir paredzēta augstas veiktspējas lietotājcentriskas skaitļošanas platformas izveidei 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 4

5 PROJEKTA TEHNOLOĢIJAS KONCEPCIJA Intelligent interface Data base Decision support models Monitored system Sensors of constructions Sensors of technological equipment Aero-cosmic monitoring facilities Unified processing environment Generalised information about the situation Integral pattern of the system Decision Maker 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 5

6 TEHNOLOĢIJAS VISPĀRĒJĀ DARBPLŪSMA Monitoring Data Pre processing Data Collection Data Analysis / Modelling / Forecasting Remote sensing data Ground based observation data Data fusion Geocoding Map layer preparation Format conversion Data and metadata storing and extraction Data archiving Remote sensing data processing Environmental and ecological analysis Flood inundation simulation Risk evaluation Validation and Quality Control Decision Making Visualization Data Post processing Results reporting 2D/3D visualization Thematic mapping Data filtering Format conversion 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 6

7 INFRASTRUKTŪRAS IZSTRĀDE 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 7

8 TĀLIZPĒTES UN MONITORINGA INFRASTRUKTŪRA 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 8

9 RTU DATORTEHNIKAS INFRASTRUKTŪRA 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 9

10 RTU PROGRAMMATŪRAS INFRASTRUKTŪRA 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 10

11 SENSORU TĪMEKĻA KONCEPCIJA Heterogēni datu avoti, izkārtoti sensoru tīmeklī Datu avots: NASA, 2008 Report from the Earth Science Technology Office (ESTO) Advanced Information Systems Technology (AIST) Sensor Web Technology Meeting, g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 11

12 PŪĻPAKALPOJUMU APAKŠSISTĒMAS ARHITEKTŪRA Web browser Mapping and visualization subsystem Smartphones Gadgets Presentation Layer News & review & community portals Information consumers: researchers, non-researchers, universities, companies, communities, primary/secondary schools pupils, students Data Source Management Service Layer Information Retrieval Service Layer Information Extraction Service Layer Analysis Service Layer Information Source Change Management Service Layer Storage Management Service Layer Notification Service Layer Storage Layer High-Performance Computing Layer GPU-based computing cluster Grid computing cluster Environmental modelling subsystem Information producers: researchers, non-researchers, companies, universities, communities, primary/secondary schools pupils, students Supervisory Control and Data Acquisition Data sources available externally Sensors Structured Source Data Data sets Models repository Metadata Modelling Data Acquisition Unstructured Source Data WEB Social portals Review pages News pages Forums Models Modelling tools 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 12

13 TEHNOLOĢIJAS PIELĀGOŠANA UN APROBĀCIJA UPES PLŪDU PROGNOZĒŠANAI 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 13

14 UPES PLŪDU PROGNOZĒŠANA Laika mērogs: Īstermiņa (stundas dienas) Vidēja termiņa (nedēļas ) Ilgtermiņa (līdz vairākiem mēnešiem) Tradicionālā pieeja: Upju fizikālo procesu modelēšana: - Hidrodinamiskie modeļi (ūdens kustības modelēšana) - Hidroloģiskie modeļi (hidroloģiskā cikla modelēšana) Lielā mērā atkarība no laika prognožu precizitātes (nokrišņu daudzums, vēja virziens un stiprums u.c.) 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 14

15 EKSISTĒJOŠĀS METODES UN LĪDZEKĻI Situācijas monitorings Risināmie uzdevumi: Plūdu fakta konstatēšana Radīto zaudējumu novērtēšana Kvalitatīva prognozēšana, balstoties uz ekspertu viedokļiem 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 15

16 EKSISTĒJOŠĀS METODES UN LĪDZEKĻI (1) Ilgtermiņa prognozēšana Risināmie uzdevumi un problēmas: Modelēšana, pamatojoties uz meteoroloģiskajām prognozēm, sniega segas modeļiem, upes gultnes reljefu, augsnes veidu u.tml. Ieejas datu sarežģītība un relatīvi zema ticamība 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 16

17 PIEDĀVĀTĀS TEHNOLOĢIJAS PAMATIDEJA Īstermiņa prognozēšana, balstoties uz virszemes, aviācijas un kosmisko tālizpētes datu integrāciju Tālizpētes dati Datu integrācijas metodika Rezultātu apstrādes metodika Scanex Image Processor / QGIS programmatūras vidēs IEEJAS DATI Virszemes sensoru dati Prognozēšana, izmantojot adaptētus hidroloģiskos modeļus un izstrādāto metodiku Ieinteresēto / iesaistīto personu adrešu apziņošanas tehnoloģija 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 17

18 PLŪDU MODELĒŠANAS DARBPLŪSMA Īstermiņa prognozēšana, balstoties uz virszemes un kosmisko tālizpētes datu integrāciju Satelītattēli Virszemes reāllaika dati Kosmisko tālizpētes datu pirmapstrāde Ūdens caurplūduma aprēķins un prognozēšana Applūdušo zonu nepārtraukta automātiska modelēšana, izmantojot adaptēto hidrodinamisko modeli Rezultātu pēcapstrāde; applūšanas zonu kartes vektorizācija; glabāšana datu bāzē, izmantojot slīdošā loga režīmu Digitālais reljefa modelis Modeļa koriģēšana un aktualizēšana Īstermiņa plūdu prognozes publicēšana ģeoportālā 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 18

19 TĀLIZPĒTES IEEJAS DATI Digitālais reljefa modelis (iegūts lāzerskenēšanas procesā vai no satelītu datiem) Pirms plūdiem iegūtie satelītattēli esošā upes gultnes stāvokļa precizēšanai Plūdu laikā iegūtie satelītattēli digitālā reljefa modeļa precizēšanai 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 19

20 VIRSZEMES SENSORU IEEJAS DATI Statiskie dati: - hidroloģiskie upes gultnes raksturojumi (Manninga koeficients, caurplūduma aprēķina koeficienti) Dinamiskie dati: - aprēķinātais upes caurplūdums, balstoties uz automātiskiem ūdens līmeņa mērījumiem no hidroloģiskās stacijas (dati pieejami reāllaika režīmā) 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 20

21 HIDROLOĢISKĀ MODELĒŠANA PLŪDU PROGNOZĒŠANAI Modelēšanai izmantota LISFLOOD-FP programmatūra: Bristoles universitātes Hidroloģijas grupas izstrādāta bezmaksas 1D/2D hidrodinamiskās modelēšanas sistēma Priekšrocības: neliels nepieciešamo ieejas datu veidu apjoms pietiekošas prognozēšanas precizitātes sasniegšanai Modelēšanas rezultāti: plūdu (dziļuma, caurplūduma) kartes noteiktos laika momentos Ticami rezultāti tiek iegūti 1-5 dienu prognozēšanas laika termiņam 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 21

22 PLŪDU MODELĒŠANAS ALGORITMS Water level from Hydrological station, 12 hours forecast, with 1 hour interval Data processing: Exponential smoothing with trend correction Water flow rate by Symbolic regression model (Excel format) Water flow rate (LISFLOOD-FP format) River terrain model Flooding estimation by LISFLOOD-FP software Flooding estimation (3D visualisation) Geo Portal: - Crowdsourcing - Duly warning - Personal notification 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 22

23 APROBĀCIJAS PIEMĒRS: ĪSTERMIŅA UPES PLŪDU PROGNOZĒŠANA DAUGAVPILS APKAIMEI 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 23

24 PLŪDU PROBLĒMA DAUGAVPILS APKAIMĒ Pavasara plūdu seku kompensēšanai pašvaldībām piešķirti lati no līdzekļiem neparedzētiem gadījumiem. Vislielākā kompensācija lati piešķirta Daugavpilij. Pašvaldībām plūdu seku kompensācijās izmaksā gandrīz 1,3 miljonus latu g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 24

25 MODELĒŠANAS REZULTĀTĀ IZVEIDOTĀS APPLŪŠANAS DZIĻUMA KARTES Vektorizācija QGIS vidē ĢIS tehnoloģija realizē automātisko formāta konvertēšanu 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 25

26 PROGNOZĒTĀS UN REĀLĀS SITUĀCIJAS SALĪDZINĀŠANA Operatīvais satelītattēls RADARSAT-2 Prognoze satelītattēla uzņemšanas momentā Prognozētās un faktiskās applūdušo zonu atšķirības Automātiskā digitālā reljefa modeļa koriģēšana (virsmas līmeņa pazemināšana) 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts

27 PLŪDU MODELĒŠANA DAUGAVPILS APKAIMEI gads (vēsturiskie dati) gads (reāllaika modelēšana) gads 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 27

28 PLŪDU MODELĒŠANA DAUGAVPILS APKAIMEI gads (vēsturiskie dati) gada 15.aprīlis gads (reāllaika modelēšana) gada 16.aprīlis 15. aprīlī sagatavotā hgads prognoze Cilvēki ir šeit 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 28

29 2010. gads (vēsturiskie dati) gads (vēsturiskie dati) PŪĻPAKALPOJUMU BĀZĒTA VALIDĀCIJA 15. aprīlis gads 16. (reāllaika aprīlis modelēšana) 15. aprīlis gads 16. (reāllaika aprīlis modelēšana) Sociāli aktīvo iedzīvotāju iesaistīšana modeļa validācijas procesā Automātiskā ģeoiezīmēto attēlu ieguve, izmantojot mobilās ierīces Attēlu ieguve, izmantojot ģeoportālu ar manuālo ģeoiezīmēšanu 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 29

30 PŪĻPAKALPOJUMI (LIETOTĀJU gads 15. aprīlis (vēsturiskie dati) DATU IZMANTOŠANA) 16. aprīlis gads (reāllaika modelēšana) 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 30

31 APROBĀCIJAS PIEMĒRS: PLŪDU PROGNOZĒŠANA MANGAĻSALAI 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 31

32 PLŪDU PROGNOZĒŠANA MANGAĻSALAI IEEJAS DATI Mangaļsalas digitālais reljefa modelis Applūstošā Mangaļsalas teritorija, ūdens līmenim paaugstinoties par 1 m Applūstošā Mangaļsalas teritorija, ūdens līmenim paaugstinoties par 1,2 m 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 32

33 PLŪDU OPERATĪVĀS PROGNOZĒŠANAS REZULTĀTU PIELIETOJUMS Preventīvo aktivitāšu plānošana Iespējamu katastrofisku notikumu modelēšana Lēmuma pieņemšanas sistēma: evakuācijas organizēšana 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 33

34 IZSTRĀDĀTĀS TEHNOLOĢIJAS IETEKME: SECINĀJUMI Dabas-tehnoloģisko sistēmu monitoringa un kontroles efektivitātes pieaugums, izmantojot virszemes, aviācijas un kosmisko sensoru datus Uzlabota monitoringa procesu ticamība un efektivitāte Iespējas savlaicīgāk prognozēt un identificēt iespējamos vides un tehnogēnos riskus un draudus Iespējas veicināt sociālo līdzdalību un līdzatbildību dabastehnoloģisko sistēmu funkcionēšanā 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 34

35 Paldies par uzmanību! 2014.g. 18. jūnijā LZA FTZN sēde INFROM EK projekts 35