Расчет эффективности поисков заблудившихся и пропавших без вести в лесной (и не только лесной) местности

1.

Расчет эффективности поисков
заблудившихся
и пропавших без вести в лесной
(и не только лесной) местности.
1

2.

применение простейших
методов теории вероятности
и математической статистики
для оценки показателей
эффективности поисков
(Теория POA-POD)
2
2

3.

Для чего?
- расчет потребного количества сил
- расчет достигнутой эффективности
- планирование поисков на основе уже
достигнутых результатов
- формирование объективной картины
полученных результатов
3

4.

Источники
теории зарубежные
4

5.

5

6.

методы применяются, когда собираемые в
районе поисков данные носят систематический
характер и достаточно объемны:
- при массовых поисках
- при полноценном перекрытии секторов
поиском на отклик
- при систематическом применении авиации,
БПЛА, на акваториях — плавсредств.

7.

Компьютерные программы для планирования
поисков:
- SAROPS (США) — поиски на море
- Win CASIE III – планирование при поисках на
суше

8.

Ограничения:
- точность расчетов определяется
неоднородностью значимых факторов
природной среды — растительности,
погоды, возможной неопределенностью
характеристик разыскиваемого объекта;
- большая погрешность определения
эффективной ширины поиска
8

9.

Специалист, проводящий расчеты, должен
ясно понимать физический смысл
проводимых вычислений
9

10. Определение района поиска

Район поиска определяется исходя из
сценариев предполагаемого поведения
пропавшего и возможностей привлекаемых
для поисков сил и средств. Единого
алгоритма не существует.
10

11. Определение района поиска

1. R=V*T (теоретический
радиус)
Искусственно уменьшаем
радиус:
2. R=V*√T,
T= 4-8 часов для первых
суток,
2-4 часа для вторых
и далее суток
V= 1-3 км/ч
11

12. Разбивка района на сектора

Первый вариант:
- Однородность природной среды в секторе (лес —
отдельно, поле — отдельно, болото — отдельно)
- Размер сектора предполагает, что сектор будет
отработан отдельной поисковой группой за один
операционный период (4-12 часов)
- желательны естественные ограничители секторов
(линейные ориентиры)
12

13. Разбивка района на сектора

Второй вариант
Разбивка на одинаковые квадраты
Преимущество — простота обработки данных.
Отработка квадрата ПСГ с использованием
спутниковой навигации не представляет
труда.
13

14. Термины

Английские термины и сокращения связаны с
их происхождением.
Сектор (Area, A) - часть района поисков. Плотность
вероятности пребывания пропавшего в секторе должна
быть одинаковой для простоты дальнейших расчетов. «A»
также обозначается площадь сектора.
Последняя известная позиция (ПИП, Initial Planning Point,
IPP) – точка на местности, в которой пропавшего видели в
последний раз, либо имеются достоверные сведения о том,
что он там был.
14

15. Термины

Вероятность пребывания пропавшего в
секторе (Probability of Area, POA) –
вероятность того, что разыскиваемый объект
находится внутри сектора, района или
другого географического образования.
безразмерная величина, занимающая
диапазон от 0 до 1 или от 0 до 100%. Сумма
POA всех секторов, включая сектор ROW
составляет 1 (100%).
15

16. Термины

Весь остальной мир (Rest of the world, ROW) – предположение, что с
некоторой вероятностью пропавший находится вне района поисков. В расчетах
представлен отдельным сектором. В некоторых случаях может достигать 80%.
Расширение района поисков с целью уменьшить ROW чаще всего нерационально,
поскольку многократно увеличивает площадь района за счет секторов с низкой
плотностью Pden, которые невозможно обследовать в разумных рамках времени
из-за ограниченности сил. Однако в тех случаях, когда сил и средств достаточно и
требуется результат (например, при поисках летательных аппаратов, совершивших
аварийную посадку) расширение района поисков обязательно и закономерно. Чем
больший объем работы проведен в районе поисков, тем выше расчетная
вероятность того, что пропавший находится вне района поисков.
16

17. Термины

Вероятность обнаружения (Probability of Detection, POD) – вероятность того,
что разыскиваемый объект будет найден при проведении некоторого объема
поисковых работ, предполагая, что он находится в обследуемом секторе.
POD указывает на эффективность, доскональность и качество поисков.
Вероятность обнаружения
является функцией
покрытия С
POD=1-e-c.
17

18. Термины

Покрытие (Coverage, C) – отношение приложенных усилий (Z) к площади
поискового сектора (A) или C=Z/A. Грубо – покрытие – это процент
площади сектора, которую удалось осмотреть. Для параллельного
прочесывания, когда линии движения членов поисковой группы
идеально прямые, параллельные и равноудаленные, C может быть
вычислено как отношение эффективной ширины полосы поиска (W) к
плотности цепи (S) или C=W\S. A (площадь поискового сектора) и Z
(приложенные усилия) должны быть выражены в одинаковых единицах
площади. W (эффективная ширина полосы поиска) и S (плотность цепи)
должны быть выражены в одинаковых единицах длины. Покрытие
можно мысленно представить как плотность, доскональность
обследования данной территории.
18

19. Термины

Эффективная ширина полосы поиска (sweep width, W) – показатель “находимости”. W зависит от свойств объекта
поисков, способностей и возможностей наблюдателей, характеристик используемых приборов и детекторов, условий
внешней среды во время поисков. Например, для поиска в море лодки оранжевого цвета в отсутствие волнения
эффективная ширина поиска будет гораздо больше, чем при поиске серой лодки при сильном волнении. Нет простых
или интуитивных способов определения W. Реальная ширина полосы должна определяться с помощью точных
экспериментов, разумное приближение может быть достигнуто с помощью специальных таблиц, значения которых
экспериментально найдены для различных ситуаций. Менее точный метод для визуальных поисков состоит в принятии
W равной двум максимальным дистанциям обнаружения объекта - МДО. W можно мысленно представить как ширину
полосы, по осевой линии которой проходит путь наблюдателя, такой, что вероятность не найти объект внутри полосы
равна вероятности найти объект вне нее, предполагая, что объект может быть равновероятно в любом месте. Другое,
равнозначное, определение таково: если участник поиска проходит через множество неподвижных объектов поиска,
случайно распределенных по площади поискового сектора, тогда W определяется уравнением:
W = количество найденных объектов в единице времени \ (количество объектов на единицу площади Х скорость участника
поисков),
где все величины усреднены в течение значительного периода. W необходима для расчета приложенных усилий Z, которые
применяются для расчета покрытия C, основанных на размерах сектора поиска. W вообще – простая в понимании и
самая неоднозначная в использовании величина модели POA-POD.
19

20. Эффективная ширина полосы поиска

20

21. Термины

Плотность вероятности (Density of
Probability, Pden) – отношение вероятности
пребывания пропавшего в секторе к
площади сектора. Pden=POA/A.
При прочих равных наиболее
перспективны для поиска ограниченными
силами сектора с наибольшей Pden.
21

22. Термины

Вероятность успеха ( Probability of Success,
POS) – вероятность найти объект во время
отдельного поиска. POS – главный
показатель эффективности поиска.
Вероятность успеха в отдельном секторе n
POS(n)=POA(n)*POD(n)
22

23. Термины

Аккумулированная вероятность обнаружения
(Cumulative probability of detection, CPOD) –
вероятность того, что пропавший, находящийся в
секторе, будет обнаружен в результате нескольких
отдельных поисков разнородными группами,
проведенных одновременно или последовательно:
CPOD=1-(1-POD1)*(1-POD2)*...*(1-PODn)
23

24. Термины

Приложенные усилия (Search Effort, Z) – произведение эффективной
ширины полосы поиска (W) на время поиска (T) и на скорость
участников поиска (V) для одного участника или одного подразделения
(лодки, воздушного судна или команды). Или же поисковые усилия Z =
WxD, где D – пройденная дистанция. Величина выражается в единицах
площади (кв. км и т.п.). Если несколько участников поиска следуют
независимыми путями и вместе определяют покрытие сектора, общие
поисковые усилия составляют Z = n x W x V x T, где n – количество
участников поиска. Грубо говоря, приложенные усилия - это общая
площадь, эффективно просмотренная участниками.
24

25.

Определение эффективной ширины полосы поиска
Руководство по международному авиационному и морскому
поиску и спасанию
25

26. Определение эффективной ширины полосы поиска

К сожалению, готовых таблиц для распространенных ситуаций поисков на
суше скорее всего не существует. Натурные эксперименты,
проведенные в США, указывают, что W для оранжево-белого объекта
(флага) составляет 60 м, для зеленого объекта 20 м, для мелкого
объекта 14 м.
Т.е. ориентирами при установлении W для расчетов можно принимать:
- при поиске яркого объекта 60 м
- при поиске темного, камуфлированного объекта — 20 м,
- при поиске мелкого объекта (улики) — 14 м.
При этом W не может быть больше 2-х максимальных дистанций
обнаружения.
26

27. Определение эффективной ширины полосы поиска

Вариант 1
Грубый интуитивный метод.
W определяется, как 1,5 дистанции видимости до соседа в цепи
прочесывания.
W как дистанция видимости до соседа скорее всего будет меньше, чем
определяемая другими способами. Искомое значение, скорее всего,
находится между ней и удвоенной дистанцией видимости, т. е. в цепи
соседи должны видеть друг друга только время от времени.
27

28. Определение эффективной ширины полосы поиска

Вариант 2.
Определение W с использованием максимальной дистанции обнаружения (МДО)
Один из способов, позволяющий установить ширину полосы поиска в полевых условиях,
заключается в следующем. Следует изготовить манекен - модель объекта поиска. При
этом нужно соблюсти цветовые характеристики одежды (если разыскивается человек)
или предмета, а также приблизительный размер. Например, наполнить подходящую
одежду мягкими вещами. Установить манекен в характерное положение в характерных
условиях поиска, например - усадить под дерево. Затем следует отходить от объекта до
тех пор, пока он не скроется из вида. Повторить в трех других перпендикулярных
направлениях (или проводить замер вчетвером, и это более предпочтительный вариант).
Замерить получившиеся расстояния. Провести эксперимент еще несколько раз, изменяя
условия расположения манекена, чем больше - тем точнее полученные результаты. В
результате получаем ряд цифр, из которых нужно вычислить среднее арифметическое.
Полученная величина является приблизительной максимальной дистанцией
обнаружения (МДО) конкретного объекта в данных условиях.
28

29.

Соотношение МДО и вероятности обнаружения
29

30. Определение эффективной ширины полосы поиска

Если проводить прочесывание с дистанцией между участниками,
равной МДО, вероятность обнаружения объекта составит примерно
85%. Однако эта величина
с точки зрения эффективности
применения имеющихся ресурсов слишком большая и такая или
меньшая дистанция применяется, только если сил достаточно.
Эффективность гораздо выше, если применять дистанцию 2хМДО.
В
этом
случае
вероятность
обнаружения
составляет
приблизительно 50-65%, но обследуемая площадь увеличивается
при этом в 2 раза. Для достижения величины 95% требуется
расстояние между участниками 0,65хМДО. В предлагаемых
таблицах
W=2*МДО
30

31. Прочесывание с отклонениями

При прочесывании с дистанцией 2МДО участники должны иметь возможность
осмотреть плохо просматриваемые участки — кусты, ямы и т. п., при этом
траектория их движения из прямой превращается в зигзагообразную с возвратом
обратно в точку на генеральной линии движения. Если двигаться строго прямо скорость движения увеличивается, но эффективность поиска снижается.
Прочесывание с отклонениями более предпочтительно. Порядок движения в цепи
должен быть определен заранее. С учетом отклонений вероятность обнаружения
при W=2*МДО составляет около 65%.
31

32. Определение эффективной ширины полосы поиска

Наиболее точный метод определения W состоит в
проведении натурного эксперимента, при котором муляжи
разыскиваемых объектов размещаются случайным образом
на территории с типичными для данной местности
характеристиками, проводится их поиск с точной
фиксацией всех показателей и на основании полученных
данных рассчитывается эталонная W.
Проводились ли такие эксперименты в России, мне не
известно.
32

33. Определение эффективной ширины полосы поиска

Установление дистанции между участниками (группами) при поиске «на отклик».
Рекомендуемая дистанция в 100-300 м имеет довольно большой диапазон; чтобы выбрать
более точную величину, следует обратить внимание на способность пропавшего
откликаться. Сами участники обычно имеют громкий голос, в отличие от разыскиваемого.
Если известно, что он (она) — пожилой человек, имеет слабый голос, устал, обессилел —
следует минимизировать дистанцию. Также дистанция уменьшается, если дует ветер или
имеется другой постоянный шум. Для более точного определения дистанции (МДО)
можно провести натурный эксперимент — двум участникам удалиться в лесном массиве
друг от друга на дистанцию предельной слышимости. Полученный результат уменьшить
в 1,5 раза.
При этом дистанция между участниками для достижения наибольшей эффективности
должна быть
МДО*2/1,5=1,3* МДО
33

34. Использование электронных таблиц

Для проведения расчетов предлагаются несложные таблицы в формате Exel «Расчеты POA-POD”.
Таблицы предназначены в основном для расчетов по площадным поискам, хотя
допускают введение линейных и точечных секторов.
Таблицы позволяют получить следующие данные:
- рассчитать потребное количество сил (таблица «Расчет числа участников»);
- рассчитать первоначальное распределение вероятностей по секторам через
метод экспертных оценок (таблица «Метод Мэттсона»);
- рассчитать CPOD секторов, района и сопутствующих величин после
нескольких оперативных периодов (таблица «Расчет CPOD);
- оценить влияние на POA найденных улик (блок «Влияние улик»).
34

35. Расчет числа участников

35

36. Первоначальное распределение POA по секторам

1. Равномерное распределение. Плотность вероятности Pden
одинакова для всего района поиска. POA сектора
пропорциональна площади сектора.
2. Распределение с убыванием Pden плотности с удалением
от ПИП (сложный).
3. Метод экспертных оценок (в данной таблице — метод
Мэттсона).
Таблица позволяет использовать первый и третий метод.

37. Метод Мэттсона

37

38. Расчет CPOD, модифицированной POA и CPOS

38

39. Оценка влияния найденных улик

39

40. Оценка перемещения пропавшего

Допускаем, что пропавший не движется (вероятность перемещения 0%) корректировка POA не требуется.
Допускаем, что пропавший перемещается по всему району поисков
(вероятность 100%) - независимо от достигнутой SPOS при следующем
расчете определяем равномерное распределение Pden, POA для ROW
определяем по суммарным результатам
Допускаем, что пропавший перемещается по району поисков с
вероятностью 50% - новая POA определяется как среднее
арифметическое между первоначальной POA и POA, определенной по
результатам поискового периода (POA(n))

41. В качестве заключения

Данная презентация только демонстрирует
возможность заменить стихийные атаки на
район поиска на систематическую
планомерную деятельность и тем повысить
эффективность проводимых мероприятий.
Для продолжения нужно потренироваться в
расчетах и попробовать установить МДО для
характерных ландшафтов своего региона.