Алгоритмическое обеспечение системы оценки воздействия дорожно-автомобильного комплекса на атмосферный воздух жилых территорий

Введение. Исследование посвящено разработке системы оценки экологического воздействия дорожно-автомобильного комплекса на загрязнение воздуха в городах. Актуальность работы определяется необходимостью создания принципиально новых подходов к оценке автотранспортного загрязнения воздуха городов, создания обобщенной геоинформационной модели городской территории, позволяющей определять зоны, подверженные воздействию загрязнения в большей степени с целью принятия решений, способствующих снижению загрязнения воздуха в Санкт-Петербурге.

Цель работы. Разработка теоретических основ и программно-алгоритмического обеспечения геоинформационной системы моделирования загрязнения воздуха в условиях городской среды.

Материалы и методы. Применен математический аппарат теории измерений, теории систем, математического моделирования, обработки пространственных данных, объектно-ориентированного программирования.

Результаты. В соответствии с разработанными теоретическими основами создано программно-алгоритмическое обеспечение системы оценки загрязнения воздуха городской среды автомобильным транспортом, включающее модули подготовки исходных данных, построения пространственной модели дорожной сети, расчета эмиссии, производимой потоками автотранспорта, и моделирования распространения концентрации каждого загрязняющего вещества. Создана цифровая модель автотранспортного загрязнения жилых территорий Санкт-Петербурга.

Заключение. Разработанное программно-алгоритмическое обеспечение послужит основой при создании цифровой карты загрязнения воздуха, которая может применяться в качестве эффективного инструмента при решении задач городского планирования и повышения комфортности городской среды в рамках реализации программы стратегического развития Санкт-Петербурга. Реализация цифровой модели в геоинформационной системе открывает большие возможности для оценки воздействия автотранспортного загрязнения на объекты жилой инфраструктуры, при этом в зависимости от перечня исходных данных, позволяет произвести моделирование в различных погодных условиях и с различным сочетанием характеристик трафика для выявления наиболее опасных сочетаний факторов загрязнения.

1. Доклад об экологической ситуации в СанктПетербурге в 2022 году / под ред. А. В. Германа, И. А. Серебрицкого. URL: https://www.gov.spb.ru/static/writable/ckeditor/uploads/2023/06/30/40/Доклад_за_2022_г.pdf (дата обращения: 19.11.2024).

2. Holmes N. S., Morawska L. A Review of Dispersion Modelling and its application to the dispersion of particles: An overview of different dispersion models available // Atmospheric Enivronment. 2006. Vol. 40, № 30. P. 5902–5928. doi: 10.1016/j.atmosenv.2006.06.003

3. Леванчук А. В. Совершенствование системы социально-гигиенического мониторинга на территории с развитым автомобильно-дорожным комплексом // Общественное здоровье и здравоохранение. 2014. № 4. С. 78–82.

4. Куракина Н. И., Мышко Р. А. Модуль расчета массовых выбросов загрязняющих веществ, производимых потоками автотранспорта // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2022. Т. 25, № 6. С. 105– 115 doi:10.32603/1993-8985-2022-25-6-90-100

5. Мышко Р. А., Куракина Н. И., Бурдин Р. А. Алгоритм формирования пространственной модели дорожно-транспортной сети для оценки загрязнения атмосферного воздуха // Материалы XXVII Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям (SCM'2024), Санкт-Петербург, 22–24 мая 2024. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2024. 264 c.

6. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов. М.: Интеграл, 1999. 15 c.

7. Распоряжение Росприроднадзора от 13.12.2019 № 37-р "Об утверждении порядка организации работ по оценке выбросов от отдельных видов передвижных источников". URL: https://docs.cntd.ru/document/499073959 (дата обращения: 19.11.2024).

8. Невмержицкий Н. В., Ложкина О. В., Ложкин В. Н. Расчетная методика и компьютерная программа для оценки и прогнозирования загрязнения воздуха на автомагистралях мелкодисперсными взвешенными частицами PM10 и PM2.5 // Вестн. гражданских инженеров. 2016. Т. 2, № 55. С. 206–209.

9. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024662545 "Оценка дорожного трафика с использованием нейросетей". URL: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=EVM&DocNumber=2024662545 (дата обращения: 19.11.2024)

10. Методы расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе // Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. URL: https://docs.cntd.ru/document/456074826 (дата обращения: 19.11.2024).

11. Куракина Н. И., Мышко Р. А. Моделирование загрязнения атмосферного воздуха промышленными объектами в технологии геоинформационных систем // Изв. СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2021. № 5. С. 21–27.

12. Myshko R. A., Kurakina N. I. GIS for assessment and modeling air pollution by industrial facilities // IEEE Conf. of Russ. Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, St Petersburg, Moscow, Russia, 26–29 Jan. 2021. IEEE, 2021. P. 1789–1802. doi: 10.1109/ElConRus51938.2021.9396270

13. Анализ данных с использованием ГИС / Н. И. Куракина, Р. А. Мышко, П. Т. Прохожаев, К. Д. Дмитриенко // Изв. СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2024. Т. 17, № 3. С. 36–43. doi: 10.32603/2071-8985-2024-17-3-36-43

14. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024623146 "База данных цифровой модели дорожной сети". URL: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=DB&DocNumber=2024623146 (дата обращения: 19.11.2024).

15. Перечень измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений / утв. Постановлением Правительства Российской Федерации от 16 нояб. 2020 г. № 1847. URL: https://docs.cntd.ru/document/1302171502/titles/6540I (дата обращения: 19.11.2024).