Конференции ИВТ СО РАН

Тезисы докладов

Информационные технологии

Электронное учебное пособие для исследования экологии водоемов

Разработан комплекс программ для исследования и прогнозирования состояния экосистем водоемов, а так же для обучения пользователей математическому моделированию.

Созданный программный продукт "QualWater" включает в себя электронное учебное пособие по имитационному моделированию водных экосистем, набор моделей и программное обеспечение для работы с ними.

Электронное учебное пособие "Математическое моделирование водных экосистем" позволяет ознакомиться с литературой по математическому моделированию, теории этого вопроса, примерам применения моделей водных экосистем. Даны полное описание, структура и численные методы реализации предложенных моделей. Учебник ориентирован на широкий круг пользователей. Он будет содержать подробные сведения о математическом моделировании водных экосистем. Предполагается, что, изучив теоретический материал, пользователи сами смогут моделировать как простые, так и более сложные процессы, происходящие в экосистемах.

В настоящее время в набор моделей входит ряд как простых, так и более сложных моделей, описывающих основные биологические процессы, протекающие в водных экосистемах. Эти модели опираются на широко известную модель Вольтерра «хищник-жертва». Включением новых динамических переменных и новых моделируемых процессов происходит усложнение математических моделей. Всего на данном этапе реализовано девять различных моделей, включая две одномерные. Рассмотрение моделей идет от более простых к более сложным, чтобы на примере показать этапы создания математических моделей водных экосистем.

Для более полного понимания процессов, происходящих в экосистемах, в программе описан и графически представлен набор различных функций: освещенности, роста, смертности, температурных функций и др., необходимых при построении моделей.

Предложен некоторый начальный банк коэффициентов реализованных моделей, каждый из которых имеет конкретный физический смысл.

Включенные в систему компьютерные модели позволяют вводить входные данные в интерактивном режиме, что позволит пользователю - преподавателю, студенту, учителю или школьнику - «поиграть» с этими моделями, провести предварительные исследовательские и учебные работы с использованием представленных в комплексе моделей и их модификаций и программного обеспечения. В процессе работы пользователь может динамически наблюдать моделируемый процесс, исследуя параметрические характеристики системы, а так же многократно обращаться к теоретическому материалу, понимание которого необходимо для решения конкретной задачи.

Результаты расчетов могут быть получены численно, представлены графически, а также переданы вовне для последующей обработки.

Опираясь на базовые модели, разработана и включена в систему собственная математическая модель водной экосистемы, состоящая из десяти обыкновенных дифференциальных уравнений. Главной особенностью данной модели является разделение сине-зеленых водорослей на зеленые и сине-зеленые, которое отсутствует во многих моделях.

Проведенные вычислительные эксперименты показали, что предложенные математические модели высокого уровня качественно правильно отражают динамику развития экосистем водоемов и могут использоваться как для учебно-методических, так и научных исследований, связанных с оценкой качества воды в водоемах.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2000, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2000, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск