Геоинформационная система для динамической визуализации геомагнитных вариаций

ВВЕДЕНИЕ 11
1 Анализ предметной области 13
1.1 Геомагнитные вариации 13
1.2 Актуальность и практическая ценность создания геоинформационной системы динамической визуализации геомагнитных вариаций 15
1.3 Методы представления геомагнитного поля 16
1.4 Интерполяция по методу обратно взвешенных расстояний для динамической визуализации геомагнитных вариаций 17
1.5 Цель и задачи ВКР 19
1.6 Пользователи системы динамической визуализации геомагнитных вариаций 20
Выводы по 1-й главе 21
2 Проектирование геоинформационной системы 22
2.1 Выбор подхода к проектированию ГИС 22
2.2 Анализ средств создания функциональной и информационной моделей 29
2.3 Построение функциональной модели системы 37
2.4 Построение информационной модели предметной области 42
2.5 Создание схемы алгоритма работы системы 43
Выводы по 2-й главе 44
3 Разработка системы динамической визуализации геомагнитных вариаций 45
3.1 Выбор программного обеспечения для разработки 45
3.2 Анализ исходных данных 48
3.3 Создание первых слоёв 49
3.4 Описание работы системы 53
Выводы по 3-й главе 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 56
ПРИЛОЖЕНИЕ 58
ПРИЛОЖЕНИЕ А Функциональная модель системы визуализации геомагнитных вариаций 58
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Информационная модель системы визуализации геомагнитных вариаций 62
ПРИЛОЖЕНИЕ В Блок-схема алгоритма работы системы 63
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Фрагмент кода системы визуализации геомагнитных вариаций 64

Весь текст будет доступен после покупки

Магнитное поле, или геомагнитное поле, представляет собой магнитное поле, возникающее внутри Земли благодаря внутренним источникам. Его влияние ощущается в экологических, геофизических и биофизических процессах нашей планеты. Геомагнитное поле сыграло важную роль в эволюции и существовании жизни на Земле.

Это поле генерируется электрическими токами, возникающими во внешнем жидком ядре на значительной глубине внутри Земли. Из-за его жидкого состояния, этот материал подвержен движению, такому как конвекция. Движущийся материал в ядре порождает электрический ток, который формирует магнитное поле.

Это поле надежно защищает Землю от космической радиации, которая обусловлена солнечным ветром - потоком ионизированных частиц, выбрасываемых из солнечной короны. Магнитосфера направляет этот поток, обеспечивая защиту всех живых организмов на Земле от фатального воздействия радиации. Без геомагнитного поля Земля лишилась бы атмосферы. Например, предполагается, что именно это произошло на Марсе.

Кроме солнечного ветра, Солнце также выбрасывает большое количество материала и энергии в виде корональных разрядов, высвобождая радиоактивные частицы. Однако даже в этих случаях магнитное поле Земли защищает планету, направляя эти потоки в сторону от Земли.

Заметно, что магнитный экран меняет полюса приблизительно раз в 250 000 лет. Северный магнитный полюс занимает место южного, и наоборот. Ученые пока не имеют точного объяснения причин этого явления.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Анализ предметной области
1.1 Геомагнитные вариации
Геомагнитные вариации представляют собой изменения магнитного поля Земли во времени под воздействием различных факторов. Один из таких факторов в космосе - солнечный ветер, представляющий собой пучок ионизированных частиц, в основном состоящих из гелия и водорода, выбрасываемых из солнечной короны со скоростью 300-1200 км/с. Это природное явление играет важную роль в структурообразовании магнитосферы Земли и является причиной магнитных (геомагнитных) бурь, вызванных солнечными вспышками, которые нарушают параметры магнитосферы и могут длиться от нескольких часов до нескольких суток.

Геомагнитные бури характеризуются возмущающими вариациями с начальной фазой продолжительностью от одного до шести часов. Они проходят через быстрый рост интенсивности геомагнитного поля вследствие сжатия магнитосферы солнечным ветром, основную фазу продолжительностью от 3 до 12 часов, включающую общую тенденцию к уменьшению горизонтальной составляющей вектора магнитного поля, а также фазу восстановления, характеризующуюся увеличением горизонтальной составляющей вектора магнитного поля до первоначального значения в течение нескольких часов до нескольких дней.

Солнечные суточные вариации (Sq вариации) и лунные суточные вариации (L вариации), связанные с лунным периодом и полупериодом, также представляют интерес в случае покоящихся (периодических) геомагнитных вариаций. 27-дневную изменчивость геомагнитного поля обуславливает наличие долгоживущих активных областей на Солнце.

Сезонная зависимость магнитной активности показывает выраженные сезонные вариации, увеличивающиеся в зависимости от общей магнитной активности. Основные характеристики сезонных вариаций обусловлены образованием кластерных активных областей на Солнце к северу и югу от плоскости эклиптики в области между широтами 10° и 30°.

Геомагнитные вариации также связаны с 11-летними, 22-летними и секулярными вариациями. 11-летние вариации геомагнитного поля связаны со временем солнечных полярных разворотов и вариациями числа Вольфа, численного показателя количества солнечных пятен. Секулярные вариации, в отличие от внешних вариаций, связаны с источниками в ядре Земли и меняются от места к месту и от периода к периоду.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Аржанцев, К.М. Прогнозирование и оценка геомагнитной обстановки. - М.: Наука, 1991.
2. Афанасьев, В.Н. Анализ временных рядов и прогнозирование: Учебник / В.Н. Афанасьев. - М.: Финансы и статистика, 2012. - 320 c.
3. Боровиков В.П., Боровиков И.П. STATISTICA Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. – М.: Филинъ, 1995.– 608 с.
4. Введение в автокорреляцию и частичную автокорреляцию : сайт. – URL: https://machinelearningmastery.ru/gentle-introduction-autocorrelation-partial-autocorrelation/ (дата обращения: 10.04.2023)
5. Геоинформационная система (ГИС) «ИнГео»: сайт. – URL: https://www.jetbrains.com/ru-ru/pycharm/features/ – 2023. (дата обращения: 14.04.2023)
6. Горбаченко В. И. Проектирование информационных систем с CA ERwin Modeling Suite 7.3 [Текст]: учебное пособие / В. И. Горбаченко, Г. Ф.Убиенных, Г. В. Бобрышева – Пенза: Изд-во ПГУ, 2012. – 154 с.
7. ГОСТ 19.701-90 Единая система программной документации. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения: дата введения 1992-01-01. – Москва : Издательство стандартов, 2010. – 24 с.
8. ГОСТ 25645.126-85 ПОЛЕ ГЕОМАГНИТНОЕ. МОДЕЛЬ ПОЛЯ ВНУТРИЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ: дата введения 1987-01-01. – Москва: Издание официальное, 1987. – 23 с.
9. Куда покажет стрелка компаса на Северном и Южном полюсе?: сайт. – URL: https://kipmu.ru/kuda-pokazhet-strelka-kompasa-na-severnom-i-yuzhnom-polyuse/ (дата обращения: 19.05.2023)

Весь текст будет доступен после покупки