Инструкция пользователя ГИС FOTS

Floating object tracking system — интегрированная геоинформационная система для моделирования, анализа и визуализации разливов нефти и связанных с ними процессов в морской среде.

Разработчик: Морской Гидрофизический Институт РАН (МГИ РАН)
Версия документа: 1.2
Дата: июнь 2026

Содержание

1. Введение
2. Для чего нужна программа
3. Расчётная модель World Oil Locator (FOTS)
4. Возможности ГИС-оболочки
5. Системные требования и установка
6. Обзор интерфейса
7. Вкладка «Траектории нефти»
8. Вкладка «Спутник и метео»
9. Вкладка «Маршруты судов»
10. Работа с картой
11. Анализ данных и отчёты
12. Экспорт результатов
13. Форматы данных
14. Настройка и конфигурация
15. Типовые рабочие сценарии
16. Устранение неполадок
17. Глоссарий

1. Введение

Аварийные разливы нефти и нефтепродуктов в море представляют серьёзную экологическую и экономическую угрозу. Для принятия оперативных решений — где направить силы ликвидации, какие берега находятся под риском, сколько нефти останется в воде — необходимо заранее или в режиме реального времени прогнозировать траекторию дрейфа, размеры пятна, скорость выветривания и вероятность выхода на берег.

FOTS (Floating object tracking system) — это настольное GIS-приложение, которое объединяет в одном рабочем месте:

• расчётную модель World Oil Locator — для численного моделирования разливов;
• интерактивную карту — для визуализации результатов и внешних данных;
• инструменты анализа — бюджет нефти, графики, 3D-вид, HTML-отчёты;
• слои наблюдений — спутниковые SAR-снимки, метеопрогноз GFS, поля течений и батиметрии;
• средства планирования — расстановка бонов, маршруты судов зачистки.

Программа разработана в Морском Гидрофизическом Институте РАН и предназначена для специалистов по ликвидации разливов, океанологов, экологов, операторов береговых диспетчерских служб, а также для научных и учебных задач.

1.1. Архитектура системы

Пользователь работает через единый графический интерфейс. Расчёт FOTS выполняется на локальном компьютере; для спутниковой подложки и загрузки GFS требуется интернет.

2. Для чего нужна программа

2.1. Основные задачи

2.2. Кому предназначена программа

• Оперативные штабы ликвидации разливов — быстрый прогноз и визуализация для принятия решений.
• Экологические службы и Росприроднадзор — оценка масштаба загрязнения, бюджет нефти, выход на берег.
• Нефтегазовые компании и портовые администрации — моделирование сценариев аварий, подготовка планов реагирования.
• Научные сотрудники МГИ РАН и других институтов — исследование процессов дрейфа, верификация модели по спутниковым данным.
• Студенты и стажёры — обучение методам моделирования разливов на примерах из каталога Examples/.

2.3. Чем FOTS отличается от «просто карты»

Обычная GIS-карта показывает статичные слои. FOTS дополнительно:

1. Запускает физическую модель — не просто рисует линию, а рассчитывает дрейф с учётом ветра, течений, свойств нефти и рельефа дна.
2. Работает во времени — панель воспроизведения показывает эволюцию пятна по шагам (часы/сутки).
3. Ведёт бюджет нефти — отслеживает, сколько нефти испарилось, dispersed, вышло на берег и т.д.
4. Интегрирует модель и наблюдения — SAR-снимок и расчётная траектория на одном экране.
5. Готовит отчёты — автоматически собирает карту, параметры и графики в HTML-документ.

2.4. Типичный цикл работы

Задание параметров разлива
↓
Запуск расчёта FOTS (или загрузка готового CSV)
↓
Визуализация на карте + анимация по времени
↓
Анализ: бюджет, точки на берегу, 3D, сравнение со снимком
↓
Планирование: боны, маршруты судов
↓
Экспорт: отчёт HTML, GIF, PNG

3. Расчётная модель World Oil Locator (FOTS)

Расчётный движок World Oil Locator (также обозначается как FOTS, версия модели v2) — ядро системы. Именно он выполняет численное моделирование; ГИС-оболочка задаёт параметры, запускает расчёт и отображает результаты.

3.1. Принцип работы модели

Модель использует лагранжев подход: нефтяное пятно представляется набором частиц (по умолчанию до 50, параметр nmb), каждая из которых переносится полем течений и ветра. Центральная частица (N_point = 0) задаёт главную траекторию; остальные частицы (N_point > 0) формируют облако, описывающее форму и размер пятна.

На каждом временном шаге (интервал задаётся параметром ddt0, по умолчанию 3 часа) модель:

1. Перемещает частицы по полю скоростей (течение + дрейф от ветра).
2. Рассчитывает распространение пятна (гравитационное расползание, метод PBD для частиц).
3. Применяет процессы трансформации нефти (испарение, дисперсия и др.).
4. Проверяет взаимодействие с берегом и льдом.
5. Записывает координаты, площадь, толщину, объём и накопленные потери в CSV-файл.

3.2. Физические процессы, которые учитывает модель

Конфигурация процессов задаётся в файле oil_config.json. По умолчанию включены:

Дополнительно модель поддерживает 3D-процессы (вертикальное перемешивание, турбулентная дисперсия, субsurface-биодеградация) — они включаются в расширенной конфигурации (use_3d_oil_processes).

Все процессы потерь отображаются в бюджете нефти программы: таблица и графики по шагам времени.

3.3. Движущие силы и поля среды

3.4. Режимы расчёта

3.5. Типы нефти и их свойства

Модель использует каталог нефтепродуктов с физико-химическими параметрами: плотность (roil), вязкость (muoil_cP), скорость испарения (c1, c2), склонность к эмульгированию (emulmax, emax) и др.

Базовые типы FOTS:

Дополнительно доступны 9 образцовых нефтяных продуктов NOAA/PyGNOME (из каталога oil_types_catalog.json).

Состояние нефти: «Свежая» — сразу после выброса; «Выветренная» — с учётом предшествующего испарения и трансформации.

3.6. Регионы моделирования

Модель поддерживает 124 морских региона мира (файл backend/regions.json): от Сахалина и Чёрного моря до Средиземноморья, Амазонки, Арктики и Антарктики. Каждый регион содержит:

• цифровую модель береговой линии;
• поля течений и метеоданные;
• при необходимости — ледовые данные и батиметрию.

Регион по умолчанию: AO_BlackSea (Азово-Черноморский бассейн).

При указании координат точки разлива программа автоматически подбирает подходящий регион по географическому bounding box.

3.7. Входные и выходные данные модели

На вход модель получает (через oil_spill_parameters.json):

• регион и координаты точек разлива (до 5);
• временной интервал (дата начала / окончания);
• тип и массу нефти, состояние (свежая/выветренная);
• флаги: обратный расчёт, лёд, постоянный источник, боны;
• имя расчёта (ne).

На выход модель выдаёт:

• CSV-файл траектории (surf_tr_electron*.csv) — основной результат;
• вспомогательные файлы в каталоге региона (карты, логи).

Ключевые столбцы CSV:

3.8. Ограничения модели

Пользователю следует учитывать:

• расчёт привязан к выбранному региону — точка за пределами bbox региона вызовет предупреждение;
• качество прогноза зависит от наличия метеоданных в {Region}/dat/ на заданный период;
• 3D-режим требует соответствующей конфигурации и столбца z в выходном CSV;
• модель не заменяет оперативные oceanographic nowcast-системы — она предназначена для прогнозно-аналитических задач;
• Sentinel-1 и GFS используются для визуального сопоставления, а не для автоматической ассимиляции в модель (в текущей версии).

4. Возможности ГИС-оболочки

ГИС-оболочка FOTS — это среда, в которой пользователь взаимодействует с моделью и данными. Её возможности выходят за рамки «запуска exe-файла».

4.1. Интерактивная карта

• Масштабирование, перемещение, несколько проекций (Mercator, WGS 84, полярные).
• Три подложки, включая спутниковые снимки.
• Отображение нескольких траекторий одновременно (разные цвета, видимость).
• Анимация по шагам времени с настраиваемой скоростью.
• Клик по точке → мгновенный анализ (время, координаты, толщина, площадь, ветер, течение).

4.2. Визуализация пятна

4.3. Спутниковые и метеорологические данные

• Sentinel-1 SAR — радарные снимки поверхности моря; импорт .SAFE, выбор поляризации, наложение на карту.
• GFS — глобальный прогноз ветра; анимированные векторы на карте.
• Течения FOTS/BAMS — поля океанических течений по датам.
• NetCDF / GeoTIFF — произвольные скalar-поля (батиметрия, температура, концентрация и т.п.).
• Док слоёв — управление прозрачностью, цветовой шкалой, видимостью всех активных слоёв.

4.4. Аналитика и отчёты

• Бюджет нефти — 6 процессов потерь, 9 типов графиков.
• 3D-вид — траектория в пространстве (долгота × широта × глубина × время).
• Анализ точки — графики площади, ветра, толщины во времени.
• HTML-отчёт — карта + параметры + бюджет в одном документе.
• GIF-анимация — последовательность кадров карты по шагам.

4.5. Планирование ликвидации

• Нефтяные боны — рисование линий на карте (локализация, отклонение, поглощение), экспорт SHP, учёт в расчёте.
• Маршруты судов — waypoints, характеристики судна, параметры оптимизации, загрузка готовых маршрутов.

4.6. Мультисессионная работа

Программа поддерживает одновременную работу с несколькими траекториями (загруженными или рассчитанными): сравнение сценариев «с бонами / без бонов», «лёгкая / тяжёлая нефть», разные точки разлива.

5. Системные требования и установка

5.1. Системные требования

Дополнительно для Linux (режим разработки и AppImage):

• библиотеки для Electron: libgtk-3-0, libnotify4, libnss3, libxss1, libxtst6, xdg-utils, libatspi2.0-0, libuuid1;
• для сборки backend: gdal-bin, libgdal-dev (или conda с GDAL/PROJ), компилятор C++;
• исполняемый файл расчётного движка FOTS для Linux (см. п. 5.3).

5.2. Установка — Windows (установщик)

Поставляется комплектом файлов (передавать все вместе, в одной папке):

1. Скопируйте всю папку installer/output/ на локальный диск.
2. Убедитесь, что рядом с Setup.exe есть FOTS_App.7z.
3. Запустите FOTS_GIS_Setup_1.0.3.exe от имени администратора.
4. В мастере выберите каталог и компоненты.
5. После завершения запустите через ярлык FOTS ГИС.
6. Дождитесь главного окна с картой.

Примечание. Backend встроен и запускается автоматически. Python не требуется.

Если Setup.exe не запускается. Проверьте наличие FOTS_App.7z рядом; скопируйте комплект на локальный диск; запуск от администратора; SmartScreen → «Выполнить в любом случае». Альтернатива — Установить_FOTS.bat (нужен 7-Zip).

5.2.1. Портативная версия (альтернативный вариант)

Также может собираться однофайловая portable-сборка (npm run build:prod:exe → release-build/*.exe) — запускается без установки, двойным щелчком, но включает весь backend в одном файле большого размера.

5.3. Установка — Linux (готовая сборка AppImage)

1. Соберите или получите файл *.AppImage из каталога release-build-linux/ (сборка выполняется на машине с Linux, см. п. 5.5).
2. Сделайте файл исполняемым:

• chmod +x "Floating object tracking system-1.0.0.AppImage"

1. Запустите двойным щелчком в файловом менеджере или из терминала:

• ./"Floating object tracking system-1.0.0.AppImage"

1. При первом запуске поднимается встроенный backend (resources/backend/app).

Важно. Расчётный движок world_region_oil_locator_start2 для Linux должен лежать в backend/FOTS_new/ до сборки (отдельная поставка от разработчиков модели; Windows-файл .exe на Linux не запускается). Без Linux-бинарника интерфейс работает, но кнопка «Запустить расчёт FOTS» выдаст ошибку.

FUSE. Если AppImage не стартует, установите поддержку FUSE (fuse3 / libfuse2) или распакуйте: ./имя.AppImage --appimage-extract и запускайте squashfs-root/AppRun.

5.4. Запуск в режиме разработки

Для разработчиков и тестирования на Windows:

# 1. Зависимости фронтенда
npm install

# 2. Python backend (отдельный терминал)
cd backend
python -m venv .venv
.venv\Scripts\activate
pip install -r requirements.txt
python app.py

# 3. UI + Electron (другой терминал)
npm run dev

На Linux:

npm install

cd backend
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt
python app.py

# в другом терминале
npm run dev

• Интерфейс: порт 5193
• API-сервер: порт 5000 (или переменная FOTS_BACKEND_PORT)

5.5. Сборка дистрибутива (для администраторов)

Подробнее об установщике — installer/README.md.

Сборка Linux выполняется только на Linux (PyInstaller и нативные библиотеки GDAL). На Windows можно собирать только Windows-версию.

5.6. Размещение на веб-сервере (сайт института)

FOTS можно развернуть как веб-приложение в браузере (без Electron). Сборка фронтенда:

npm run build:web

Результат — каталог web-dist/ для nginx. Backend — Flask на сервере; расчётный движок (.exe или Linux-бинарь) подключается отдельно.

Полная инструкция: РАЗВЕРТЫВАНИЕ_ВЕБ.md
Конфигурации nginx, systemd и скрипты деплоя — в каталоге deploy/.

5.7. Переключение языка

В правой части шапки окна нажмите RU или EN. Язык сохраняется между сеансами.

6. Обзор интерфейса

6.1. Компоновка окна

┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ ШАПКА: логотип, язык, подложка, проекция, Бюджет, Экспорт │
├──────────────┬────────────────────────────────────┬──────────────────┤
│ Левая │ │ Панель │
│ панель │ КАРТА │ «Анализ точки» │
│ (320 px) │ │ (384 px) │
│ │ + Док слоёв (вкладка «Спутник») │ (при выборе) │
├──────────────┴────────────────────────────────────┴──────────────────┤
│ ПАНЕЛЬ ВРЕМЕНИ (только вкладка «Траектории нефти») │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

6.2. Шапка окна

6.3. Вкладки левой панели

6.4. Карта

Центральная область — интерактивная GIS-карта на базе OpenLayers. На ней отображаются:

• траектории разлива и облака частиц;
• точки разлива и путевые точки судов;
• растровые слои (NetCDF, Sentinel-1, GFS, течения);
• векторный ветер (анимация);
• линии нефтяных бонов;
• координатная сетка и масштабная линейка.

Рис. 1. Интерфейс программы

7. Вкладка «Траектории нефти»

Основной рабочий режим для моделирования разливов нефти. Именно здесь задаются все параметры расчётной модели, запускается FOTS и анализируются полученные траектории.

Логика работы вкладки:

1. Задать — регион, точки, даты, параметры нефти и расчёта.
2. Рассчитать — запустить FOTS или загрузить готовый CSV.
3. Визуализировать — карта + панель времени + переключатели отображения.
4. Проанализировать — бюджет, анализ точки, 3D, сравнение сценариев.
5. Спланировать — боны, экспорт параметров и отчётов.

7.1. Параметры региона

Регион по умолчанию: AO_BlackSea (Азово-Черноморский бассейн).
Координаты по умолчанию: 43,0° с.ш., 36,5° в.д. (южнее Керченского пролива).

7.2. Точки разлива

Можно задать до 5 точек разлива:

1. Основной разлив
2. Вторичный разлив
3. Третичный разлив
4. Доп. точка (до двух)

Способы задания координат

На карте:

1. Нажмите «Выбор» в блоке точек разлива.
2. Щёлкайте по карте — координаты добавляются автоматически.
3. Нажмите «Стоп», чтобы выйти из режима выбора.

Вручную:

1. Нажмите «Добавить точку».
2. Введите широту и долготу в полях редактирования.

Удаление: кнопка удаления рядом с каждой точкой.

7.3. Параметры расчёта

Каждый параметр напрямую влияет на поведение модели World Oil Locator:

Совет. Для первого расчёта используйте настройки по умолчанию: прямой расчёт, дрейфовые течения включены, геострофические — выключены, лёд — выключен.

Рис. 2. Панель параметров расчёта (развёрнутый вид)

7.4. Параметры нефти

Свойства нефти определяют скорость испарения, эмульгирования и, следовательно, сколько нефти останется на поверхности и как быстро пятно трансформируется:

Пример: разлив 100 т средней нефти (Medium) в свежем состоянии в Чёрном море при умеренном ветре — за 7 суток значительная часть испарится, площадь пятна сначала вырастет (расползание), затем уменьшится (потери).

7.5. Запуск расчёта FOTS

Полный расчёт выполняется локальным исполняемым файлом расчётного движка (в Windows — world_region_oil_locator_start2.exe, в Linux — world_region_oil_locator_start2). Программа формирует JSON-параметры, запускает процесс и отслеживает его выполнение.

Пошаговая инструкция:

1. Убедитесь, что регион соответствует координатам точки разлива (при несоответствии появится предупреждение).
2. Задайте имя расчёта — оно будет использовано в имени выходного CSV (например, ne_oil1_wind_test3 → surf_tr_electron_ne_oil1_wind_test3.csv).
3. Заполните все необходимые параметры (точки, даты, нефть).
4. Нажмите «Запустить расчёт FOTS».
5. В нижней части окна появится терминал FOTS с журналом расчёта (stdout/stderr). Кнопка «Шире» расширяет панель лога.
6. Дождитесь завершения расчёта (кнопка «Расчёт…» вернётся в «Запустить расчёт FOTS»).
7. Результат (surf_tr_electron*.csv) загружается на карту автоматически и появляется в списке «Загруженные траектории».

Дополнительные действия:

Типичная длительность расчёта: от нескольких секунд (1–2 суток модельного времени) до нескольких минут (недельный прогноз с полным бюджетом нефти).

Рис. 3. Запуск расчёта FOTS и терминал с журналом выполнения

Рис. 4. Окно дополнительных параметров расчёта FOTS

Рис. 5. Просмотр конфигурации модели (oil_config.json, oil_model_config.json)

7.6. Тестовый расчёт

Блок «Тест: ветер, течение, симуляция» позволяет выполнить упрощённый расчёт без запуска полного FOTS exe:

1. Разверните секцию теста.
2. Задайте параметры ветра и течения.
3. Нажмите «Запустить тестовый расчёт».

Используйте для быстрой проверки настроек и отладки.

7.7. Загрузка готовой траектории

Если расчёт уже выполнен:

1. Нажмите «Загрузить траекторию» или перетащите файл в окно загрузки.
2. Поддерживаемые форматы: JSON, CSV (до 16 МБ).
3. Траектория появится в списке «Загруженные траектории».

Список загруженных траекторий

Для каждой сессии доступно:

• переключение активной траектории;
• включение/отключение видимости;
• выбор цвета линии;
• метка типа: ПИ (постоянный источник) или линия.

Рис. 6. Траектория разлива на карте с открытой панелью анализа точки

7.8. Планирование нефтяных бонов

Секция «Нефтяные боны»:

1. Нажмите «Добавить бон».
2. Выберите тип: Локализация, Отклонение или Поглощение.
3. Нажмите «Рисовать на карте» и щёлкайте точки линии бона.
4. Нажмите «Завершить рисование» (минимум 2 точки).
5. При необходимости включите «Учитывать боны в расчёте».
6. Сохраните: «Сохранить положение бонов» (экспорт в SHP и конфигурацию FOTS).

Рис. 7. Установка линии нефтяного бона на карте

Рис. 8. Расчёт траектории разлива с учётом установленного бона

Рис. 9. Расчёт траектории без учёта бона (для сравнения)

7.9. Панель управления временем

Появляется в нижней части окна при загруженной траектории.

Элементы управления

Переключатели отображения

Дополнительные действия

• «Открыть 3D вид» — трёхмерная визуализация (требуется столбец z в CSV).
• «Бюджет нефти» — таблица процессов потерь.
• GIF — сохранение анимации карты по шагам.

Рис. 10. Панель управления временем и создание GIF-анимации

8. Вкладка «Спутник и метео»

Работа со спутниковыми снимками, метеорологическими и океанографическими данными. Эта вкладка дополняет расчётную модель реальными наблюдениями и контекстом среды:

• Sentinel-1 SAR позволяет увидеть реальное нефтяное пятно на радарном снимке и сравнить его с модельным прогнозом.
• GFS (ветер) показывает, какие ветровые условия действовали или прогнозируются — это главный фактор дрейфа поверхностного пятна.
• Течения FOTS/BAMS дают поле океанических течений, используемых моделью.
• Батиметрия помогает понять рельеф дна в расчётном регионе.
• NetCDF — универсальный способ загрузить любое скalar-поле (температура, солёность, концентрация).

8.1. Слои среды

Батиметрия региона

1. Выберите регион на вкладке «Траектории нефти».
2. На вкладке «Спутник и метео» нажмите «Батиметрия региона».
3. Файл {регион}_bath.nc загрузится и станет доступен для визуализации.

Рис. 11. Слой батиметрии региона (серым цветом) на интерактивной карте

Метео (GFS — ветер)

1. В блоке «Метео» выберите дату.
2. Выберите переменную GFS.
3. Нажмите «Добавить слой».
4. На карте появятся векторы ветра (анимация «comet»).

Навигация по датам: кнопки «Предыдущая дата» / «Следующая дата».

Рис. 12. Слой метеоданных GFS: поле ветра на карте

Течения (FOTS/BAMS)

1. В блоке «Течения» выберите дату и переменную.
2. Добавьте слой на карту.
3. Управляйте отображением через док слоёв.

Рис. 13. Слой океанических течений FOTS/BAMS на карте

8.2. Слои NetCDF

Пошаговая загрузка произвольных NetCDF/GeoTIFF файлов:

Шаг 1. Загрузить файл NetCDF

• Поддерживаемые форматы: .nc, .nc4, .tif, .tiff
• Нажмите область загрузки или перетащите файл

Шаг 2. Выберите переменную

• Из списка скалярных переменных файла

Шаг 3. Параметры визуализации

Шаг 4. Нажмите «Добавить слой на карту».

Экспорт слоя:

• Экспорт GeoTIFF
• Экспорт JPG

Рис. 14. Визуализация скалярного поля из NetCDF-файла (температура)

8.3. Sentinel-1 SAR

Импорт снимка

1. Раскройте «Добавить новый снимок».
2. Выберите один из способов:
   • Выбрать .zip (.SAFE)… — загрузка архива продукта Sentinel-1;
   • Папка .SAFE — регистрация локальной папки с продуктом.
3. Дождитесь сообщения «Загружено» или «Зарегистрировано».

Добавление слоя на карту

1. В блоке «Выбор снимка Sentinel-1» выберите продукт из списка.
2. Укажите поляризацию и канал SAR.
3. Настройте цветовую карту, прозрачность, min/max.
4. Нажмите «Добавить слой».

Активные слои Sentinel

В списке «Активные слои Sentinel» для каждого слоя доступно:

• регулировка прозрачности;
• «На снимок» — центрирование карты;
• «Показать» / «Скрыть»;
• «Удалить»;
• «Пересчитать min/max» по текущему виду карты.

Рис. 15. Слой Sentinel-1 SAR на карте с настройкой цветовой шкалы

8.4. Док слоёв на карте

При активных слоях в нижней части карты появляется панель SatelliteLayersDock:

• список всех активных слоёв (NetCDF, Sentinel, GFS, течения);
• переключение видимости;
• настройка прозрачности и цветовой шкалы;
• навигация по датам для временных рядов.

9. Вкладка «Маршруты судов»

Рис. 16. Вкладка «Маршруты судов»: путевые точки и параметры оптимизации

Планирование и оптимизация траекторий судов при ликвидации разливов.

9.1. Путевые точки

Координаты задаются аналогично точкам разлива — на карте или вручную.

9.2. Характеристики судна

9.3. Параметры оптимизации

9.4. Расчёт и загрузка маршрута

Новый расчёт:

1. Задайте путевые точки и параметры.
2. Нажмите «Рассчитать оптимальный маршрут».

Загрузка готового маршрута:

1. Нажмите «Загрузить траекторию из CSV».
2. Выберите файл optim_tr_*.csv.
3. Маршрут отобразится на карте; приложение переключится на вкладку «Траектории нефти».9.5. Активные маршруты

Список сохранённых маршрутов со статусами: запланирован, активен, завершён, аварийный.

10. Работа с картой

10.1. Подложки

Выбор: Шапка → Подложка.

10.2. Проекции

При выборе полярной проекции подложка «Спутник» автоматически отключается.

Рис. 17. Карта в полярной проекции с траекторией разлива

10.3. Навигация

Рис. 18. Навигация по карте: масштабирование и детальный вид акватории

10.4. Выбор точек на карте

• Точки разлива — режим «Выбор» в панели параметров.
• Путевые точки судов — аналогично на вкладке «Маршруты судов».
• Боны — режим «Рисовать на карте».
• Измерение расстояния — два последовательных щелчка на карте.

10.5. Взаимодействие с траекторией

• Щелчок по точке траектории — открывает панель «Анализ точки» справа.
• Наведение — всплывающая подсказка с координатами и параметрами.

10.6. Элементы карты

11. Анализ данных и отчёты

11.1. Анализ точки

Открывается при щелчке по точке траектории на карте.

Основные показатели

Условия среды

• скорость и направление течения;
• скорость и направление ветра;
• температура воды.

Графики

• площадь нефти во времени (км²);
• скорость ветра во времени;
• толщина нефти во времени.

Экспорт: «Сохранить этот график в PNG» или «Сохранить отчёт с графиками в PNG».

Рис. 19. Панель анализа точки: показатели, условия среды и графики

11.2. Бюджет нефти

Окно «Бюджет нефти» (кнопка «Бюджет» в шапке или на панели времени) — один из ключевых инструментов анализа. Оно показывает, куда девается нефть в процессе моделирования: сколько остаётся в пятне, а сколько теряется через различные физические процессы.

Бюджет строится по данным CSV: на каждом временном шаге модель записывает накопленные объёмы потерь (v_evap_m3, v_disp_m3 и т.д.). Программа вычисляет приращения (Δ) за шаг и накопленные суммы (∑).

Процессы потерь

Режимы просмотра

• Таблица — пошаговые значения по каждому процессу; удобна для точных цифр.
• График — 9 типов диаграмм для визуальной оценки динамики:
  • Площадь: накопл. ∑ (stacked) — как накапливаются потери разных типов;
  • Линии: Δ за шаг — какие процессы активны на каждом шаге;
  • Итоги: круговая диаграмма — доля каждого процесса в общих потерях.

Интерпретация. Если к концу расчёта основная доля нефти ушла на испарение — пятно быстро «самоустранилось» (характерно для лёгких фракций). Если доминирует берег — необходимы береговые зачистные мероприятия. Если дисперсия — нефть ушла в толщу воды и может быть опасна для бентоса.

Рис. 20. Окно «Бюджет нефти»: табличный режим просмотра

Рис. 21. Бюджет нефти: потери при выходе нефти на берег

Рис. 22. Бюджет нефти: круговая диаграмма итоговых потерь

11.3. 3D вид траектории

«Открыть 3D вид» на панели времени.

• Оси: долгота, широта, глубина (м), время.
• Отображение центра пятна и траекторий частиц.
• Переключатели: «Показать полные траектории частиц», «Показать частицы».

Требование: в CSV-файле траектории должен присутствовать столбец z (глубина).

Рис. 23. Трёхмерная визуализация траектории разлива нефти

11.4. HTML-отчёт

Полноэкранный отчёт с картой, параметрами расчёта и бюджетом нефти.

Открытие: Шапка → Экспорт → Отчёт (HTML) (доступен при загруженной траектории на вкладке «Траектории нефти»).

Рис. 24. HTML-отчёт по результатам расчёта

12. Экспорт результатов

12.1. Меню «Экспорт» (шапка)

12.2. Дополнительные форматы экспорта

13. Форматы данных

13.1. Входные форматы

13.2. FOTS CSV — структура

Основные столбцы:

Правила:

• N_point = 0 → центральная линия траектории;
• N_point > 0 → частицы облака;
• имена с суффиксом _const → постоянный источник.

13.3. Ship optim CSV — структура

13.4. Примеры данных

Примеры файлов траекторий находятся в каталоге Examples/:

• surf_tr_volgoneft_2_const.csv — траектория с постоянным источником;
• surf_tr_volg_8_15.csv — стандартная траектория.

14. Настройка и конфигурация

14.1. Регионы FOTS

Каталог из 124 регионов хранится в backend/regions.json. Каждый регион содержит:

• идентификатор (например, AO_BlackSea);
• описание;
• ограничивающий прямоугольник (bbox).

При добавлении точки разлива система автоматически подбирает регион по координатам.

14.2. Каталог типов нефти

Файл public/oil_types_catalog.json содержит параметры нефти:

А также расширенный каталог PyGNOME (NOAA sample oils).

14.3. Конфигурация FOTS (backend)

Рядом с исполняемым файлом FOTS (backend/FOTS_new/):

14.4. Переменные окружения

14.5. Локальное хранилище

15. Типовые рабочие сценарии

15.1. Оперативный прогноз разлива (новый расчёт)

Ситуация: поступило сообщение об аварии, известны координаты и время.

1. Запустите FOTS.
2. На вкладке «Траектории нефти» выберите регион (или добавьте точку — регион подберётся автоматически).
3. Нажмите «Выбор» и щёлкните на карте в точке разлива (или введите координаты вручную).
4. Задайте дату начала = время аварии, дату окончания = время аварии + 3–7 суток.
5. Выберите тип нефти и массу (если известны; иначе — оценочные значения).
6. Нажмите «Запустить расчёт FOTS».
7. После завершения включите «Облако точек» и «Полигон пятна» на панели времени.
8. Запустите воспроизведение — оцените, когда пятно может подойти к берегу.
9. Включите «Точки на берегу» — проверьте, достигнет ли нефть суши.
10. Откройте «Бюджет нефти» — оцените, сколько нефти останется к моменту подхода.
11. Экспортируйте отчёт (HTML) для штаба ликвидации.

15.2. Обратный расчёт — поиск источника

Ситуация: обнаружено нефтяное пятно, источник неизвестен.

1. Задайте координаты обнаруженного пятна как точку разлива.
2. Установите дату окончания = время обнаружения.
3. Установите дату начала = время обнаружения минус предполагаемое время дрейфа (например, −48 ч).
4. Включите «Обратный расчёт».
5. Запустите FOTS — траектория покажет предполагаемый путь от источника к пятну.
6. Начало траектории (первые точки) — оценка местоположения источника.

15.3. Анализ готовой траектории

Ситуация: расчёт уже выполнен, есть CSV-файл.

1. Нажмите «Загрузить траекторию» или перетащите файл в окно загрузки.
2. Выберите CSV (surf_tr_*.csv) из каталога Examples/ или из результатов расчёта.
3. В списке «Загруженные траектории» выберите нужную сессию.
4. Включите «Облако точек» и «Полигон пятна».
5. Щёлкните по точке на карте → откроется «Анализ точки» с графиками.
6. Откройте 3D вид (если в CSV есть столбец z).
7. Сравните с Sentinel-1 (см. сценарий 15.5).

15.4. Планирование бонов и повторный расчёт

Ситуация: нужно оценить эффективность заграждения.

1. Выполните базовый расчёт (сценарий 15.1) без бонов.
2. В секции «Нефтяные боны» добавьте линии локализации на карте.
3. Включите «Учитывать боны в расчёте».
4. Запустите повторный расчёт FOTS.
5. Сравните две траектории в списке «Загруженные траектории» (разные цвета).
6. Оцените, изменилась ли траектория и уменьшилась ли площадь пятна.
7. Сохраните положение бонов: «Сохранить положение бонов» (SHP для полевых работ).

15.5. Сопоставление модели со спутниковым снимком

Ситуация: есть SAR-снимок Sentinel-1 с нефтяным пятном, нужно сравнить с моделью.

1. Загрузите или рассчитайте траекторию (сценарии 15.1 или 15.3).
2. Перейдите на вкладку «Спутник и метео».
3. Импортируйте .SAFE-архив Sentinel-1 («Добавить новый снимок»).
4. Выберите снимок, поляризацию, добавьте слой на карту.
5. Настройте прозрачность SAR-слоя в доке слоёв — траектория модели должна быть видна под/над снимком.
6. Визуально оцените совпадение положения и формы пятна.
7. Экспортируйте карту (PNG) для отчёта.

Рис. 25. Сопоставление расчётной траектории со спутниковым снимком

15.6. Планирование маршрута судна зачистки

Ситуация: нужно направить судно от порта к месту разлива.

1. Перейдите на вкладку «Маршруты судов».
2. Задайте порт отправления и пункт назначения (место разлива) на карте.
3. Укажите характеристики судна (осадка, скорость, ледовый класс).
4. Включите «Обход погоды» и «Учёт течений».
5. Нажмите «Рассчитать оптимальный маршрут».
6. Альтернатива: загрузите готовый маршрут из CSV (optim_tr_*.csv).

15.7. Обучение на примерах

Ситуация: первое знакомство с программой.

1. Запустите FOTS.
2. Нажмите «Загрузить траекторию».
3. Выберите файл Examples/surf_tr_volgoneft_2_const.csv — траектория с постоянным источником.
4. Включите «Облако точек», «Центральная линия», «Полигон пятна».
5. Запустите воспроизведение на панели времени.
6. Откройте «Бюджет нефти» — изучите процессы потерь.
7. Попробуйте «Открыть 3D вид», экспорт GIF и HTML-отчёта.

16. Устранение неполадок

16.1. Сервер недоступен

Симптом: сообщение «Сеть недоступна» или «Сервер оптимизации недоступен».

Решение:

1. В готовой сборке (Windows portable / Linux AppImage) перезапустите приложение.
2. В режиме разработки убедитесь, что python app.py запущен в каталоге backend/.
3. Проверьте, что порт 5000 не занят другим процессом (ss -tlnp | grep 5000 в Linux).

16.2. Расчёт FOTS не запускается

Симптом: ошибка «Не удалось запустить FOTS».

Решение:

1. Проверьте наличие расчётного движка в backend/FOTS_new/:
   • Windows: world_region_oil_locator_start2.exe;
   • Linux: world_region_oil_locator_start2 (исполняемый, chmod +x).
2. Убедитесь, что выбран корректный регион и заданы точки разлива.
3. Проверьте журнал в терминале FOTS.
4. Убедитесь, что данные региона (каталог {Region}/) присутствуют.

16.2.1. Linux: AppImage не запускается

Симптом: файл не открывается или «FUSE» / «libfuse».

Решение:

sudo apt install fuse libfuse2 # Debian/Ubuntu
chmod +x *.AppImage
./имя.AppImage --no-sandbox # при проблемах с песочницей в контейнерах

Лог backend: ~/.config/Floating object tracking system/fots-backend.log (или каталог userData Electron).

16.3. Терминал FOTS пуст

Симптом: расчёт запущен, но журнал пуст.

Причина: исполняемый файл FOTS может писать вывод только в файлы, а не в консоль.

Решение: дождитесь завершения расчёta — CSV загрузится автоматически. Проверьте выходные файлы в каталоге FOTS.

16.4. Спутниковая подложка недоступна

Симптом: «Спутник (снимки) — недоступно».

Причины:

• выбрана полярная проекция (EPSG:3031 или EPSG:3413);
• нет подключения к интернету.

Решение: переключитесь на EPSG:3857 или EPSG:4326; проверьте сеть.

16.5. 3D вид недоступен

Симптом: кнопка «Открыть 3D вид» неактивна.

Причина: в CSV-файле траектории отсутствует столбец z (глубина).

Решение: используйте CSV, полученный из расчёта FOTS с поддержкой 3D, или добавьте столбец z вручную.

16.6. Ошибка загрузки NetCDF

Симптом: «В файле нет скалярных переменных» или «Ошибка загрузки».

Решение:

1. Убедитесь, что файл имеет расширение .nc, .nc4, .tif или .tiff.
2. Проверьте, что backend запущен.
3. Попробуйте другую переменную из списка.

16.7. GIF не создаётся

Симптом: «Нужна траектория минимум из двух шагов».

Решение: загрузите или рассчитайте траекторию с временным рядом (≥ 2 временных шагов).

16.8. Sentinel-1: нет снимков

Симптом: «Нет снимков».

Решение:

1. Раскройте «Добавить новый снимок».
2. Импортируйте .zip-архив или зарегистрируйте папку .SAFE.
3. Нажмите «Обновить слои».

17. Глоссарий

© Морской Гидрофизический Институт РАН. Инструкция составлена на основе версии 1.1 системы FOTS.