Калюжная А.В. Методы и технологии управления неопределенностью прогностических моделей для обеспечения защиты Санкт-Петербурга от наводнений

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ. — Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики. — Санкт-Петербург, 2014. — 133 с.Научный руководитель: д.т.н., проф. Бухановский А.В.Целью исследования является развитие методов и технологий для комплексного управления неопределенностью в процессе подготовки и выработки решений по предотвращению наводнений на всех этапах: от получения метеорологических данных – до маневрирования затворами Комплекса защитных сооружений.Задачами исследования являются:
Обоснование требований к системе прогнозирования наводнений в Санкт-Петербурге с учетом эффектов прогрессирующей неопределенности, на основе аналитического обзора и опыта практической эксплуатации комплекса защитных сооружений.
Разработка информационной модели распространения неопределенности в ходе прогнозирования наводнений, и построение ее вероятностного описания.
Разработка методов и технологий снижения неопределенности прогнозов за счет оперативного усвоения данных измерений в модели уровня, течений и морского волнения, с учетом специфики развития и предотвращения наводнений в Санкт-Петербурге;
Разработка методов и технологий снижения неопределенности прогнозов за счет ансамблевых методов (включая гибридные методы, комбинирующие модели различных классов);
Разработка методов и технологий оценки влияния остаточной неопределенности на эффективность предотвращения наводнений в Санкт-Петербурге с помощью комплекса защитных сооружений, включая оценку соответствующих рисков.Научная новизна заключается в комплексном подходе к постановке и решению задачи управления неопределенностью прогностических моделей, охватывающей весь цикл выработки решения по предотвращению наводнений (от метеорологических прогнозов – до маневрирования затворами комплекса защитных сооружений), включая:
многоуровневую процедуру усвоения гидрометеорологических данных во взаимосвязанных прогностических моделях (включая усвоение в параметры и граничные условия на вложенных сетках);
гибридную процедуру ансамблевого прогнозирования на основе объединения прогнозов по конкурирующим гидродинамическим и вероятностным моделям;
процедуру оценки точности планов маневрирования затворами и связанных с ним рисков, с учетом остаточной неопределенности гидрометеорологических прогнозов.Введение
Неопределенность в задачах моделирования
Классификация неопределенности в математических моделях
Методы устранения неопределенности в задачах математического
моделирования
Неопределенности в задаче предотвращения угрозы наводнений в Санкт-
Петербурге
Информационная модель системы предупреждения наводнения
Информационная модель управления неопределенностью и вероятностная модель неопределенности
Устранение систематической неопределенности: настройка и калибровка гидродинамических моделей
Оперативное усвоение данных в прогностических моделях
Усвоение данных в модели течений и уровня моря
Усвоение в модели морского волнения
Основные результаты и особенности применения методов усвоения данных в задаче прогнозирования нагонных наводнений
Ансамблевый прогноз
Обобщенный подход к построению моделей ансамблевого прогнозирования наводнений
Прогнозирование наводнений в Санкт-петербурге на основе гибридных ансамблей
Основные результаты применения ансамблевых методов в задачах прогнозирования нагонных наводнений
Оценка неопределенности планов маневрирования затворами, и связанных с ними рисков
Ансамблевая модель для оценки точности алгоритмов выработки планов
Оценка рисков, связанных с неопределенностью планов маневрирования затворами
Оценка эффективности работы кзс при априорном учете возможных ошибок прогноза уровня
Заключение
Список использованных источников
Приложение