Цифровая модель процесса дигрессии растительности под влиянием антропогенного воздействия

Происходящая в настоящее время Четвёртая промышленная революция и создаваемая при этом Индустрия 4.0 предполагают массовое внедрение киберфизических систем (КФС) в производство и обслуживание человеческих потребностей, включая быт, труд, обеспечение безопасности и досуг. Среди областей, для которых создаются киберфизические системы, не последнее место занимает взаимодействие человека с окружающей средой, которое должно перейти на новый уровень, обеспечивая гармонизацию потребностей человечества и сохранность природной среды. При этом особый интерес представляет создание киберфизических систем для широкого класса природных процессов, названных динамическими процессами на поверхности Земли. Примерами таких процессов могут служить природные пожары, наводнения, разливы нефтепродуктов на поверхности Земли и воды и целый ряд других. Эти процессы имеют разную физическую природу (геологическую, биологическую, метеорологическую, гидрологическую, антропогенную), но, в общем случае, таким процессом может быть названо любое явление природного или антропогенного характера, которое можно пред ставить в виде подвижной области, контура или бегущей волны, распространяющейся по поверхности Земли. Эти процессы объединяет ряд особенностей, благодаря которым их динамику и управление можно описать с помощью единого математического аппарата, что позволяет создавать цифровые модели данных объектов, которые являются обязательной частью всех киберфизических систем. В настоящей работе рассматривается еще один вид динамических процессов на поверхности Земли – процессы дигрессии растительности, то есть изменения в природных растительных комплексах под влиянием их интенсивного использования человеком. Сформулированы требования к цифровым моделям процесса дигрессии и возникающие при этом задачи. Предложена и исследована математическая модель пастбищной дигрессии, характерной как для северного оленеводства, так и для скотоводства в южных пустынных районах. Описан метод построения цифровой модели этого процесса. Реализована ГИС-ориентированная система, предназначенная для цифрового моделирования процессов пастбищной дигрессии, которая может послужить основой для соответствующей киберфизических системы.

1. Доррер Г.А., Яровой С.В., Казаковцева О.Б. Мультиагентная система моделирования динамических процессов на поверхности Земли // Системы управления и информационные технологии. 2018. No 2 (72). C. 42-47.

2. Доррер Г.А., Яровой С.В. Моделирование динамических процессов на поверхности Земли // ИТНОУ: Информационные технологии в науке, образовании и управлении. 2018. No 4 (8). С. 53-57.

3. Georgy Dorrer, Alexandra Dorrer, Sergey Yaro- voy. Modeling of dynamic process on the Earth's surface // IOP Conference Series: MIP: Engineering. 2019. Vol. 537.

4. Доррер Г. А. Динамика лесных пожаров. Изд- во СО РАН, Новосибирск, 2008. 404 с.

5. Никонов В. В. и др. Техногенная дигрессия и восстановительная сукцессия в хвойных лесах Кольского полуострова / В. В Никонов, С. Н. Ганичева, Н. В. Лукина, В. А. Костина // Лесоведение. 2004, No 3. C. 57-67

6. Селедец, В.П. Антропогенная динамика травяного покрова дубняков лесопарка Владивостока / В.П. Селедец // Актуальные вопросы охраны природы на Дальнем Востоке. Владивосток : Изд-во ДВНЦ АН СССР, 1978. С. 38-43

7. Кирста Ю.Б. Моделирование пустынных эко- систем. Ашхабад : Ылым, 1986. 143 с.

8. Рогозин, М. Ю. Опустынивание земель М. Ю. Рогозин, Е. С. Картамышева // Молодой уче- ный. 2017. No 51 (185). С. 128-131.

9. Desertification and Land Degradation. Atlas of In- dia (Based on IRS AWiFS data of 2011-13 and 2003-05) // Space Applications Centre Indian Space Research Or- ganisation Department of Space, Government of India Ahmedabad - 380015, India. June 2016. P. 252.

10. Романовский Ю.М. и др. Математическая биофизика. М.: Наука, 1984. 304 с.

11. Бермонт А.Ф. Отображения. Криволинейные координаты. Преобразования. Формула Грина. М.: Физматгиз, 1958. 306 с.

12. Годунов С. К., Прокопов Г. П. Об использовании подвижных сеток в газо-динамических расчетах // Журн. вычислит. матем. и математ. физики. 1972. T. 12. No 2. C. 429-439.