ВИРІШЕННЯ ОПТИМІЗАЦІЙНОЇ ЗАДАЧІ РОЗМІЩЕННЯ СТАЦІОНАРНИХ ПОСТІВ СПОСТЕРЕЖЕННЯ ЗА ЗАБРУДНЕННЯМ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ НА ТЕХНОГЕННО-НАВАНТАЖЕНИХ ТЕРИТОРІЯХ УКРАЇНИ

Анотація

Мережу постів спостереження за забрудненням атмосферного повітря України було побудовано ще в 1970-х роках відповідно до стандартів колишнього СРСР і з того часу її конфігурація не переглядалась. Але за цей період відбулось багато змін в економіці, промисловості, транспортній інфраструктурі, кліматичних умовах, які спричинили кардинальний перерозподіл техногенного навантаження на атмосферне повітря території України. Тому існуюча мережа постів на сьогоднішній день вже не є оптимальною, що не дає можливості бачити реальну картину забруднення. Це, в свою чергу, не дає можливості приймати ефективні рішення щодо управління станом атмосферного повітря та ризиком для здоров'я населення на урбанізованих територіях. Такий стан не відповідає загальноєвропейським вимогам, які Україна зобов'язалась виконувати згідно Угоди про партнерство і співпрацю між Євросоюзом, державами-членами і Україною. В прийнятих нормативно-правових актах України зазначається, що однією з пріоритетних задач розвитку існуючої системи моніторингу атмосферного повітря є теоретичне обґрунтування та підготовка пропозицій щодо оптимізованих схем побудови і функціонування мереж спостережень згідно європейських вимог та стандартів. Тому розробка математичних засобів для вирішення оптимізаційної задачі розміщення стаціонарних постів спостереження за забрудненням атмосферного повітря на техногенно-навантажених територіях є актуальною науковою проблемою. Виконано порівняльний аналіз різних підходів щодо визначення просторової конфігурації мережі моніторингу стану атмосферного повітря, визначено їхні основні недоліки, які практично унеможливлюють їх застосування в сьогоденній Україні. Здійснено математичну формалізацію оптимізаційної задачі розміщення стаціонарних постів спостереження за станом атмосферного повітря. З точки зору теорії оптимізації отримана задача є динамічною, нелінійною, детермінованою та дискретною на неопуклій області. Через значну складність задачі її розв’язання (знаходження оптимального розв’язку) можливе лише методом повного перебору. Проте для великих зон та агломерацій застосування даного методу є ускладненим через дуже велику кількість обчислювальних операцій, тому виникає необхідність використання нових оптимізаційних алгоритмів. Розроблено два алгоритми вирішення задачі оптимізації, які базуються на комбінації жадібного алгоритму та методу повного перебору. Тестування цих алгоритмів (на прикладі даних м. Києва) показало, що вони дозволяють отримати розв’язок задачі (близький до оптимального) значно швидше, ніж методом повного перебору.