ПРОГНОЗУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ БАГАТОВИМІРНИХ ПРОСТОРОВО-ЧАСОВИХ РЯДІВ З УРАХУВАННЯМ ВЛАСТИВОСТІ НЕСТАЦІОНАРНОСТІ РОЗПОДІЛУ ЧАСОВОЇ СКЛАДОВОЇ

Abstract

Актуальність. Актуальність роботи полягає в розробці методів збору, аналізу та обробки просторово-часової інформа- ції, а саме рядів даних, розподілених як у просторі, так і у часі та побудові на цій основі комп’ютерної ймовірнісної моделі процесу прогнозування виникнення та розвитку надзвичайних ситуацій техногенного характеру на інженерній інфраструк- турі міста. Просторово-часовий характер рядів даних визначає додаткові вимоги до процедур ідентифікації математичної моделі ряду, отже, в статті пропонується низка підходів до виявлення його структури та побудови моделі ряду. Мета. Створення, методична та програмна реалізація комп’ютерної моделі просторово-часового ряду, що використову- ватиметься для прогнозування майбутніх значень локацій та часу виникнення надзвичайних ситуацій на інженерній інфра- структурі мегаполісу і підвищення ефективності прийняття рішень. Метод. Розроблено проекційний підхід, що передбачає незалежне визначення випадкових просторових параметрів ава- рійних ланок інженерної інфраструктури як послідовності двох одновимірних рівномірних розподілів та визначення часово- го розподілу моментів виникнення аварій як нестаціонарного розподілу Пуассона. Запропоновано інтегральний підхід, який включає побудову точок-генераторів, потужність яких (характеристика складності аварії) визначається на основі реалізації підходу порівнювальної статики з так званим накопичувальним ефектом у межах певного часу. Побудовано релаксаційний підхід до визначення параметрів моделі вихідного просторово-часового ряду, що базується на кластеризації просторової складової за відповідною часовою характеристикою. Проведено формалізацію просторово-часового поля, побудовано про- цедури інформаційного забезпечення процесу прогнозування параметрів просторово-часового ряду, виконано типізацію вихідних даних для проведення чисельних експериментів на прикладі мережі водопостачання та водовідведення комуналь- ного підприємства «Харківводоканал», м. Харків. Результати. Запропоновано дуальну методологію щодо визначення параметрів імітаційної моделі просторово-часового ряду, що містить як проекційний так і інтегральний підходи, а також комбіновану методику – релаксаційний підхід. Прове- дено чисельні експерименти на основі побудованої моделі, що є теоретичною основою для здійснення та побудови прогнозу з використанням великого обсягу історичних даних. Висновки. В роботі одержав подальший розвиток метод прогнозування параметрів просторово-часових рядів з ураху- ванням властивості нестаціонарності розподілу часової складової. Застосування запропонованих інструментальних засобів комп’ютерного моделювання дозволяє підвищити точність прогнозу локації, часу настання та тяжкості можливої аварії на інженерній інфраструктурі мегаполісу.