Автоматизированные системы проектирования землеустройства и кадастра

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГБОУ ВО Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского

Агрономический факультет

Кафедра землеустройства, кадастров и сельскохозяйственной мелиорации

Ответы на теоретические вопросы

по дисциплине:

Автоматизированные системы проектирования землеустройства и кадастра

Иркутск - 2021

1. Понятие Системы автоматизированного землеустроительного проектирования САЗПР. Структура САЗПР

Система автоматизированного землеустроительного проектирования (САЗПР) - это организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимоувязанного с подразделениями проектной организации, и выполняющая проектирование в автоматизированном режиме на ЭВМ.

В ходе обоснования создания и построения САЗПР возникает необходимость деления ее на составные части, имеющие относительную самостоятельность и играющие различную роль в решении поставленных перед ней задач, то есть определения ее структуры. Такая система должна иметь разветвленную структуру и включать технологические комплексы, перерабатывающие большие объемы информации. Для нее также характерны непрерывное усложнение, развитие используемых технологических процессов.

Согласно теории систем деление САЗПР на составные части (подсистемы) позволяет соответствующим образом организовать и работы по ее созданию, то есть дифференцировать процесс разработки системы и внедрения отдельных ее элементов как по времени, так и по разработчикам. Важнейшим требованием при этом является обеспечение системного подхода к решению общей задачи.

В соответствии с методологией системного анализа всякая сложная система может рассматриваться, структурироваться и моделироваться на нескольких уровнях - элементов, структур, функций и результатов. При создании САЗПР необходимо учитывать возможность выделения различного рода структур на всех этих уровнях. На первом этапе ее создания наиболее важно выделение функциональной и обеспечивающей частей системы с делением каждой из них на подсистемы нижнего уровня.

Под функциональной структурой САЗПР следует понимать совокупность взаимосвязанных подсистем, блоков и комплексов задач, выделяемых в соответствии с функциями, которые выполняет система и ее отдельные элементы.

На первом этапе функционального структурирования САЗПР в основу выделения подсистем целесообразно положить объектно-функциональный принцип, позволяющий разделить систему на относительно обособленные составные части, объединяющие в себе различные виды землеустроительного проектирования, имеющие свои специфические объекты, сроки и стадийность проектирования, характер выходных проектных документов или обеспечивающих планирование проектных работ и контроль за осуществлением проектов. Данный подход можно представить в виде генерализованной информационно-логической модели (рис. 1).

Рис. 1. Генерализованная информационнологическая модель функциональной структуры САЗПР

Архитектура САЗПР - это общая логическая организация автоматизированных землеустроительных систем, определяющая процесс обработки и интерпретации данных (включая средства их кодирования, хранения, актуализации и визуализации), а также состав, назначение, принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.

В соответствии с ней автоматизации проектных работ по землеустройству должна предшествовать автоматизация планирования и организации землеустроительных работ.

2. Что является объектом автоматизации в землеустройстве?

Объектом автоматизации являются процессы землеустроительного проектирования, сбора, накопления и обработки данных, обоснования проектных решений, формирования документации. [С.Н. Волков, «Землеустройство. Системы автоматизированного проектированного проектирования в землеустройстве»].

3. Каковы роль, место и функции системы автоматизированного проектирования в землеустройстве?

Разработка проектов землеустройства - лишь одна из функций землеустроительной службы, к которым также относятся:

- ведение государственного земельного кадастра, мониторинга и оценки земель как информационной основы для принятия решения по управлению земельными ресурсами; получение и обновление планово-картографического материала, проведение специальных обследований и изысканий для нужд землеустройства и земельного кадастра;

- проведение топографо-геодезических работ для нужд землеустройства и земельного кадастра;

- планирование и прогнозирование использования земель;

- разработка и осуществление государственных (региональных) программ по использованию и охране земель;

- организация рационального использования и охраны земель на основе проектов землеустройства;

- реализация функций правового и экономического механизмов регулирования земельных отношений;

- осуществление государственного контроля за использованием и охраной земель.

Вполне очевидно, что эффективность работы землеустроительной службы страны и создаваемых в ее рамках автоматизированных систем будет тем выше, чем теснее они будут интегрированы для решения перечисленных выше задач.

Общая логика развития экономической реформы предполагает отказ от централизованного планирования производства и общественной жизни. Тем не менее и в новых условиях сохраняется потребность в изучении и прогнозировании социально-экономических процессов и явлений, а также в разработке на этой основе комплексных программ по достижению тех или иных общегосударственных целевых установок. В полной мере это относится к изучению земельных ресурсов, земельному кадастру, планированию, регулированию землепользования и землеустройства.

В связи с возникновением большого числа новых земельных собственников и пользователей существенное значение приобретает такая функция землеустроительной службы, как ведение государственного земельного кадастра, прежде всего осуществление регистрации землевладельцев и землепользователей, а также обеспечение их доброкачественным планово-картографическим материалом.

Ввиду резкого ухудшения экологической обстановки необходим также жесткий контроль за состоянием и использованием земель.

В новых условиях значительно возрастает роль правового и экономического механизмов регулирования земельных отношений. Поэтому перед землеустроительной службой страны возникает новая по содержанию функция разработки конкретных предложений по использованию экономических рычагов и стимулов (нормативов платы за землю, системы цен, налогов, льгот), оценки последствий их внедрения.

В связи с изменением экономической ситуации принципиальным образом должно перестраиваться и землеустройство. Эти изменения связаны не только с расширением объемов и повышением требований к межхозяйственному землеустройству (в связи с массовой реорганизацией землевладений и землепользовании), но и с самой направленностью внутрихозяйственного землеустройства.

В новых условиях проекты внутрихозяйственного землеустройства из инструмента приспособления земли под здания государственного заказа, из «придатка плана» должны трансформироваться в инструмент рационализации землевладения и землепользования и приобрести значительно большее экологическое, природоохранное и ресурсосберегающее значение, а их реализация в этой части должна получить прямую связь с экономическими рычагами и стимулами в рамках правового и экономического механизмов регулирования земельных отношений.

Существенное расширение функций землеустроительной службы требует создания различных автоматизированных систем, взаимосвязанных между собой (по горизонтали), имеющих многоуровневую структуру (по вертикали) и открытых не только для внутренних пользователей, но и для внешних стандартных и нестандартных запросов.

К их числу относятся автоматизированные системы:

- получения и обработки топографо-геодезической и аэрофотогеодезической информации (АСОТГИ);

- обработки картографических данных (АСОКД);

- земельного кадастра (АСЗК);

- плановых землеустроительных расчетов (АСПЗР);

- землеустроительного проектирования (САЗПР).

Данное деление в какой-то мере является условным, так как некоторые системы (например, АСОКД) могут входить в качестве подсистем в другие структуры (например, АСЗК). Однако их основное функциональное назначение, показанное на рис. 2, делает их достаточно автономными. В частности, АСОТГИ предназначена для получения сведений аэрофотогеодезическими и наземными методами с использованием электронных тахеометров, спутниковых систем, дигитайзеров, сканеров, традиционных методов и средств. На ее базе в результате получения метрической и семантической информации об объектах создается банк топографо-геодезических данных.

Рис. 2. Функциональные автоматизированные системы управления земельными ресурсами

Система обработки картографических данных (АСОКД) используется для цифрового преобразования картофотографических материалов и создания цифровых моделей местности (ЦММ), использования созданных или имеющихся в других системах ЦММ для составления карт, их тиражирования и графического редактирования.

АСЗК аккумулирует сведения по количественным и качественным характеристикам земельных участков и предназначена для ведения учета земель, регистрации землевладений и землепользовании, проведения бонитировки почв, оценки земель, контроля за использованием земель и информационного обслуживания государственных органов в целях применения методов правового регулирования земельных отношений, экономических рычагов и стимулов.

АСПЗР предназначена для решения задач прогнозирования и планирования использования и охраны земель, разработки целевых государственных и региональных программ в области землевладения и землепользования, внедрения экономического механизма регулирования земельных отношений, обеспечения информацией стандартных и нестандартных запросов.

Что касается САЗПР, то это основная система решения землеустроительных задач; она используется при проведении работ по межхозяйственному и внутрихозяйственному землеустройству, рабочему проектированию, авторскому надзору за осуществлением проектов.

Анализ информационно-логических связей между перечисленными подсистемами, а также содержания землеустроительных работ в условиях нового хозяйственного механизма позволяет построить объектно-функциональную модель суперсистемы «Управление земельными ресурсами России» и определить место САЗПР в ее структуре (рис. 3).

Учитывая современный характер организации проектно-изыскательных работ по землеустройству и их перспективы, создание САЗПР целесообразно осуществить в системе «РосНИИЗемпроект», в том числе на областном (краевом) уровне - в соответствующих проектных институтах (филиалах).

Рис. 3. САЗПР в объектно-функциональной структуре автоматизированных систем государственного управления земельными ресурсами

4. Перечислите основные подсистемы автоматизации различных видов землеустроительного проектирования, входящие в САЗПР

При создании САПР наиболее важно выделение 2 подсистем:

1) Проектирующая (функциональная);

2) Обслуживающая (обеспечивающая).

Каждая из этих подсистем делится на подсистемы нижнего уровня, при этом проектирующая подсистема непосредственно выполняет проектные процедуры, а обслуживающая подсистема обеспечивает функционирование проектирующей.

Техническое обеспечение САПР состоит из нескольких подсистем:

· Подсистема ввода информации служит для преобразования графической информации в цифровую. Вид и ввод ее в компьютере вкл. системный блок, клавиатуру, монитор, сканер, дигитайзер, накопители, геодезические приборы;

· Подсистема вывода информации, служит для вывода изображения на экран монитора или печатающее устройство для получения твердых копий. Включ. принтер, плоттер, магнитный носитель;

· Подсистема хранения информации служит для организации хранения и обновления данных с помощью соответствующей БД и систем управления.

В функции подсистемы планирования и организации входят:

- ведение базы нормативных данных (расценок на проектные и изыскательные работы и др.) по планированию землеустроительных действий;

- сбор сведений о наличии материалов различных обследований и изысканий по районам, землевладельцам и землепользователям;

- регистрация данных о потребности в проектных и изыскательских работах на основе комплексных программ рационального использования земель и заявок заинтересованных предприятий;

- составление оптимальных планов и сетевых графиков землеустроительных работ;

- выполнение автоматизированных расчетов по планированию численности, фонду зарплаты и материальному обеспечению проектных институтов, их филиалов и отделов .Существенное расширение функций землеустроительной службы требует создания различных автоматизированных систем, взаимосвязанных между собой (по горизонтали), имеющих многоуровневую структуру (по вертикали) и открытых не только для внутренних пользователей, но и для внешних стандартных и нестандартных запросов.

Автоматизированные системы:

- получения и обработки топографо-геодезической и аэрофотогеодезической информации (АСОТГИ);

- обработки картографических данных (АСОКД);

- земельного кадастра (АСЗК);

- плановых землеустроительных расчетов (АСПЗР);

- землеустроительного проектирования (САЗПР).

Данное деление в какой-то мере является условным, так как некоторые системы (например, АСОКД) могут входить в качестве подсистем в другие структуры (например, АСЗК). Однако их основное функциональное назначение, делает их достаточно автономными. В частности, АСОТГИ предназначена для получения сведений аэрофотогеодезическими и наземными методами с использованием электронных тахеометров, спутниковых систем, дигитайзеров, сканеров, традиционных методов и средств. На ее базе в результате получения метрической и семантической информации об объектах создается банк топографо-геодезических данных.

Система обработки картографических данных (АСОКД) используется для цифрового преобразования картофотографических материалов и создания цифровых моделей местности (ЦММ), использования созданных или имеющихся в других системах ЦММ для составления карт, их тиражирования и графического редактирования.

АСЗК аккумулирует сведения по количественным и качественным характеристикам земельных участков и предназначена для ведения учета земель, регистрации землевладений и землепользовании, проведения бонитировки почв, оценки земель, контроля за использованием земель и информационного обслуживания государственных органов в целях применения методов правового регулирования земельных отношений, экономических рычагов и стимулов.

АСПЗР предназначена для решения задач прогнозирования и планирования использования и охраны земель, разработки целевых государственных и региональных программ в области землевладения и землепользования, внедрения экономического механизма регулирования земельных отношений, обеспечения информацией стандартных и нестандартных запросов.

Что касается САЗПР, то это основная система решения землеустроительных задач; она используется при проведении работ по межхозяйственному и внутрихозяйственному землеустройству, рабочему проектированию, авторскому надзору за осуществлением проектов.

Анализ информационно-логических связей между перечисленными подсистемами, а также содержания землеустроительных работ в условиях нового хозяйственного механизма позволяет построить объектно-функциональную модель суперсистемы «Управление земельными ресурсами России» и определить место САЗПР в ее структуре.

Учитывая современный характер организации проектно-изыскательных работ по землеустройству и их перспективы, создание САЗПР целесообразно осуществить в системе «РосНИИЗемпроект», в том числе на областном (краевом) уровне - в соответствующих проектных институтах (филиалах).

5. Дайте краткое описание теоретических и методических основ построения и функционирования САЗПР?

Система автоматизированного землеустроительного проектирования в процессе функционирования должна обеспечивать:

- обработку первичной информации о земельных ресурсах (их качестве, количестве и распределении по землепользователям), результатах использования земель и осуществлении в натуре землеустроительных мероприятий;

- накапливание информации и ее генерализацию в соответствующих базах данных на каждом иерархическом уровне системы;

- аккумулирование и поддержание на различных уровнях системы экономических и технологических нормативов, связанных с организацией использования земельных ресурсов;

- генерирование ответов на стандартные и нестандартные справочные запросы конечных пользователей САЗПР.

Состав программных модулей, включенных в систему, должен обеспечивать комплексное решение взаимосвязанных задач землеустройства с получением экономического эффекта от внедрения средств автоматизации по следующим направлениям:

- автоматизация типовых решений, когда однократно проведенная работа по трудоемкой обработке и вводу нормативно-справочной и исходной информации в последующем может многократно использоваться на однотипных объектах;

- сокращение затрат трудовых ресурсов в связи с ликвидацией ручной обработки;

- повышение качества землеустроительных проектных решений за счет использования комплексного экономико-математического моделирования, многовариантной проработки проектов, современных методов и технических средств, расширяющих диапазон возможностей проектировщика в принятии решений;

- понижение квалификационных требований в области землеустройства к пользователям автоматизированных систем (так как в них реализованы всесторонне обоснованные математические алгоритмы система новейших методов и технологий решения землеустроительных задач).

Концепция системы автоматизированного землеустроительного проектирования является теоретической основой ее создания; она включает как общие положения, характерные для любых аналогичных направлений деятельности, так и частные, специфические для данной совокупности задач.

6. Автоматизированная система получения и обработки топографо-геодезической информации и ее подсистемы

В состав автоматизированной системы также входят средства оцифровки топографо-геодезических работ и оцифровки картографических материалов, что обеспечивает получение и исправление цифровых описаний земельных участков для их последующей загрузки в базу данных системы.

Система ввода - это программный блок, отвечающий за получение данных, источниками которых могут являться разнообразные электронные устройства, такие как дигитайзер (цифрователь), на котором осуществляется цифрование карт, сканер, считывающий изображение в виде растровой картинки, электронные теодолиты и другие геодезические приборы.

Информация также может быть введена вручную с клавиатуры или получена импортированием из другой компьютерной системы. Ее источниками также могут быть аэрофотоснимки и космические снимки, обрабатываемые на специализированных рабочих станциях.

Автоматизированная система обработки землеустроительной информации включает в себя наличие программного комплекса по обработке материалов полевых измерений, средства автоматизированного ввода данных (из памяти электронных геодезических приборов), средства ввода графической информации (дигитайзер, сканер), программы для обработки графики и автоматизированного черчения, устройства вывода графической и текстовой информации.

7. Автоматизированная система плановых землеустроительных расчетов и ее подсистемы

Существенное расширение функций землеустроительной службы требует создания различных автоматизированных систем, взаимосвязанных между собой (по горизонтали), имеющих многоуровневую структуру (по вертикали) и открытых не только для внутренних пользователей, но и для внешних стандартных и нестандартных запросов. К их числу относятся автоматизированные системы - АСПЗР - Автоматизированная система плановых землеустроительных расчетов. АСПЗР предназначена для решения задач прогнозирования и планирования использования и охраны земель, разработки целевых государственных и региональных программ в области землевладения и землепользования, внедрения экономического механизма регулирования земельных отношений, обеспечения информацией стандартных и нестандартных запросов.

В процессе автоматизации землеустроительных расчетов необходимо решать следующие задачи:

- анализ предметной области;

- конкретизация проблемы (точное определение идентифицируемых задач, временные ограничения, имеющиеся ресурсы, оценка процедур и т.д.);

- анализ методов обоснования проектных решений;

- выбор метода для его реализации на ЭВМ;

- разработка основных принципов автоматизации землеустроительных расчетов;

- разработка экономико-математических моделей, математических и программных алгоритмов;

- разработка технологической схемы решения проблемной задачи землеустройства;

- определение конфигурации программно-технических средств, состава программных модулей, интерфейсов для согласования их работы;

- определение состава информационного обеспечения; описание потоков входной и выходной информации, ее структуризация и унификация;

- разработка форм входных и выходных документов; разработка и отладка программных средств; апробация разработанного программного обеспечения; анализ полученных результатов.

В процессе создания системы и средств автоматизированных расчетов необходимо раз работать следующие виды обеспечения:

- математическое - совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, представленных в заданной форме;

- техническое - комплекс взаимоувязанных и взаимодействующих технических средств (подготовки, ввода данных и манипулирования ими, средства дистанционной связи для передачи файлов данных больших объе-мов);

- комплексной обработки данных, их документирования и отображения, ведения архива проектных решений (хранение, контроль, восстановление, размножение исходных и результирующих данных);

- информационное - систему сведений, необходимую для выполнения автоматизированных землеустроительных расчетов, организованную как в традиционной форме представления информации, так и в виде автоматизированных банков данных;

- программное - совокупность общесистемных и прикладных программ, представленных в заданной форме и объединенных соответствующим образом;

На рис. 4 приведена обобщенная блок-схема землеустроительных расчетов, которая иллюстрирует процесс прохождения задачи в автоматизированной системе.

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Рис. 4. Обобщенная блок-схема землеустроительных расчетов в автоматизированном режиме

8. Основные принципы автоматизации землеустроительных работ

Опыт создания систем автоматизированного проектирования свидетельствует о том, что они отличаются достаточной сложностью, должны находиться в постоянном развитии и быть открытыми (то есть предусматривать возможность постоянного использования информации, ее обмена между пользователями), а также ориентированными на получение оптимальных управленческих решений.

Принцип системности заключается в комплексном анализе объектов проектирования, на основе которого должна быть проведена полная структуризация процесса проектирования с единых позиций, что позволяет организовать сквозной цикл проектирования, находить рациональное распределение функций между подразделениями, а также решать вопросы, регламентирующие режим подготовки, оформления, прохождения и выпуска технической документации в условиях землеустроительного производства. В основе данной концепции лежит исследование системы автоматизированного проектирования, направленное на поиск механизмов целостности всей системы, выделение составных элементов и выявление связей между ними.

Системный подход позволяет провести общую оптимизацию проектирования, разработку и эксплуатацию автоматизированной системы, а также обеспечивает программное решение проблемной задачи проектирования (как в каждой части, так и с учетом целого).

Известные принципы системного подхода в применении к проектированию и созданию САЗПР можно сформулировать следующим образом:

- САЗПР является системой иерархического типа, то есть каждая подсистема или элемент могут рассматриваться как самостоятельная система с заранее определенной последовательностью функционирования и способами передачи и хранения данных;

- эта система обладает структурностью, то есть может быть описана с помощью коммуникационных связей между элементами;

- общее описание системы может быть составлено на основе результатов математического моделирования;

- формализация свойств системы осуществляется на основе анализа и знания ее частей;

- система, состоящая из оптимально спроектированных отдельных частей, не является в общем случае оптимальной; ее необходимо оптимизировать как единый объект того или иного целевого назначения;

- каждый элемент системы должен оптимизироваться по критерию, отражающему цель оптимизации (например, получение оптимального варианта проекта);

- САЗПР оптимизируется в условиях количественно определенных ограничений на оптимизируемые параметры.

Использование системного подхода позволяет учитывать факторы, которые влияют на процесс создания САЗПР, взаимосвязи этих факторов, выбрать вид, способы определения, число, уровень сложности, формы представления математических моделей и т.д.

Принцип совершенствования и непрерывного развития предполагает модернизацию сложившихся методов и приемов землеустроительного проектирования в соответствии с новыми возможностями и подходами. При разработке САЗПР должна обеспечиваться совместимость ручного и автоматизированного режимов проектирования.

Соблюдение данного принципа предполагает также необходимость организации системы в виде последовательности взаимосвязанных этапов разработки и внедрения отдельных ее элементов путем наращивания ее функциональных возможностей. САЗПР - это открытая развивающаяся система, в которой опыт разработчика постепенно формализуется и трансформируется в алгоритмы, реализуемые на ЭВМ.

Принцип единства информационной базы требует накопления информации, единообразно характеризующей объекты проектирования. Во всех компонентах САЗПР должны использовать термины, символы, условные обозначения и способы представления информации в соответствии с нормативными документами. Этот принцип диктует также безусловную согласованность информационных потоков, адресуемых САЗПР в рамках всех имеющихся в стране информационно-вычислительных и информационно-справочных систем, касающихся земельных ресурсов, тесную координацию развития при совершенствовании смежных функциональных систем и их подсистем.

Принцип согласованности пропускных способностей предполагает использование всех ресурсов системы с учетом объемно-временных характеристик программных и технических средств и производительности труда персонала, а также согласованность в работе технических средств САЗПР и других систем.

Принцип оперативности взаимодействия требует учета человеко-машинного характера системы, возможности коллективного доступа к ней, создания контролируемой системы, ее защиты от несанкционированного доступа.

Принцип инвариантности обеспечивает организационную увязку задач, решаемых САЗПР на разных этапах разработки проектных предложений, а также пакетов прикладных программ, обеспечивающих решение этих задач. Компоненты САЗПР должны быть по возможности универсальными и типовыми, т. е. инвариантными по отношению к объектам проектирования.

9. Охарактеризуйте основные принципы создания автоматизированных систем землеустроительного проектирования

Концепция комплексности решения. Рассматривая проблему создания системы автоматизированного землеустроительного проектирования с системных позиций, Исходя из того, что все задачи землеустройства взаимосвязаны, поэтому они должны быть объединены в технологический процесс с жестко формализованными связями и отношениями.

Концепция системности заключается в комплексном анализе объектов проектирования, на основе которого должна быть проведена полная структуризация процесса проектирования с единых позиций, что позволяет организовать сквозной цикл проектирования, находить рациональное распределение функций между подразделениями, а также решать вопросы, регламентирующие режим подготовки, оформления, прохождения и выпуска технической документации в условиях землеустроительного производства.

Концепция совершенствования и непрерывного развития предполагает модернизацию сложившихся методов и приемов землеустроительного проектирования в соответствии с новыми возможностями и подходами.

Концепция единства информационной базы требует накопления информации, единообразно характеризующей объекты проектирования. Во всех автоматизированных системах зп должны использовать термины, символы, условные обозначения и способы представления информации в соответствии с нормативными документами.

Концепция инвариантности заключается в том, что каждый элемент системы должен иметь возможность функционировать как в рамках системы, так и вне ее, обеспечивая эффективные решения в различных условиях его использования. Такой подход позволяет существенно повысить гибкость системы и расширить сферу ее применения.

Концепция согласованности пропускных способностей предполагает использование всех ресурсов системы с учетом объемно-временных характеристик программных и технических средств и производительности труда персонала, а также согласованность в работе технических средств автоматизированных системах зп и других систем.

Концепция оперативности взаимодействия требует учета человеко-машинного характера системы, возможности коллективного доступа к ней, создания контролируемой системы, ее защиты от несанкционированного доступа.

Концепция разбиения и локальной оптимизации. Система автоматизированного зп структурно может быть представлена как совокупность подсистем, обеспечивающих автоматизацию процессов: подготовки, ввода и хранения исходной информации; обмена информацией между задачами; моделирования; решения проектной задачи и сопряженных с ней задач; определения стоимостных и нормативных характеристик; интерпретации полученных результатов; графического отображения входных и выходных данных; оценки полученного варианта проекта и др.

Концепция абстрагирования. При создании автоматизированных системах зп большую роль играет диапазон конкретных требований и внешних условий, в пределах которого она может работать, то есть ее универсальность и независимость от особенностей и ограничений исходной информации, конфигурации технических средств, жестко определенных входных и выходных форм. Одно из средств достижения этой цели - применение принципа абстрагирования.

Концепция модульности. Любой элемент автоматизированных системах зп можно представить в виде совокупности блоков, имеющих законченный характер и обеспечивающих выполнение отдельно взятой функции системы. Все блоки являются независимыми с точки зрения их программной реализации, но объединенными между собой последовательностью функционирования и способами обмена информацией.

Концепция повторяемости. Сущность ее заключается в возможности многократного использования одних и тех же данных при работе различных элементов системы в разное время и в использовании накопленного опыта проектирования, нормирования и оценки.

Концепция развивающихся стандартов. При проектировании используют различные ограничения и допуски, регламентируемые многочисленными нормативными актами и документами; некоторые из них меняются в заданном диапазоне в зависимости от различных внешних условий. При создании системы автоматизированного проектирования нормативную базу следует рассматривать не как нечто постоянное и неизменное, а как динамически меняющуюся в зависимости от реальных условий.

Концепция оценочности вариантов. Элемент Еn предназначен для управления, решения и анализа результатов решения задачи землеустройства. Каждый элемент системы является замкнутым и состоит из трех подсистем, обеспечивающих на уровне подзадач оптимизацию решаемой задачи в соответствии с концепцией разбиения и локальной оптимизации.

Концепция интерактивности. Ее сущность заключается в рациональном распределении функций между персоналом и системой автоматизированного проектирования, в организации наиболее эффективного диалога между ними. Получение варранта проекта, соответствующего заданным условиям, является творческим процессом, эту задачу невозможно полностью переложить на ЭВМ.

Концепция эвристичности. Любая интерактивная система тем лучше, чем проще в ней диалог между пользователем и ЭВМ. Концепция эвристичности реализуется при возникновении ситуации, когда необходимо принять решение, которое ранее не было формализовано и введено в программные блоки системы. Использование так называемого искусственного интеллекта в автоматизированных системах, предназначенных для целей землеустройства, основывается на базе знаний и комплексах различных программ.

Концепция психофизиологических особенностей пользователя. При проектировании автоматизированных системах зп необходимо учитывать антропометрические характеристики пользователя, определяющие рабочее пространство зоны досягаемости, показатели восприятия обработки информации человеком, показатели моторных действий, уровень обученности, физиологические и психологические потребности, индивидуальные качества.

Концепция открытости заключается в том, что любой элемент в процессе функционирования системы можно добавлять, изменять или снимать, и эти операции не должны отражаться на состоянии системы в целом или требовать ее перепроектирования.

Концепция надежности. Одним из основных показателей работы автоматизированной системы является надежность; ее параметры закладываются в процессе концептуальной обработки и физической реализации системы. Для этого необходимо решить вопросы, связанные с нормированием надежности каждого элемента; обеспечением требуемого уровня надежности, контрольной апробацией (тестированием) системы в различных режимах ее функционирования.

Концепция клиент-сервер. Архитектура клиент-сервер позволяет оптимально распределять вычислительные ресурсы сети, чтобы все группы пользователей могли использовать их совместно.

10. Основные средства обеспечения САЗПР

Среди средств обеспечения САЗПР можно выделить соответствующие базы данных, средства ввода-вывода информации, программные средства подготовки текстовой и графической информации, текстовые и графические редакторы, пакеты прикладных программ для решения отдельных землеустроительных задач. Кроме того, отдельные массивы информации, содержащейся в базе данных, сами по себе требуют применения соответствующих экономико-статистических и экономико-математических методов планирования, программирования и оценки показателей (например, урожайность сельскохозяйственных культур, используемая в проектных расчетах по землеустройству), что предполагает наличие соответствующего программного обеспечения.

Средства обеспечения разрабатываются для системы в целом, ее функциональных подсистем, блоков и комплексов задач, а также для отдельных задач.

В состав документации должны входить также инструкции и методики для работы с секретными материалами.

Для внедрения средств обеспечения САЗПР должны быть разработаны технологии (методы) получения проектных решений по охране и рациональному использованию земельных ресурсов на основе тесной методологической, информационной и организационной увязки комплексов задач, решаемых на ЭВМ и традиционными способами. На этой базе, в свою очередь, должны быть созданы технологические схемы проведения расчетов на ПЭВМ.

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Рис. 5. Классификация средств обеспечения САЗПР

Средства обеспечения САЗПР должны соответствовать следующим требованиям:

оперативность, вариантность, соблюдение установленных сроков, надежность и точность решения поставленных задач;

совершенствование технологии обработки информации, согласованность обеспечивающих средств различных подсистем;

экономное использование ресурсов и обеспечивающих средств системы.

11. Дать понятие экспертных систем. Опишите базовую структуру ЭС. Охарактеризуйте основные компоненты экспертных систем (факты, правила и управляющие структуры)

Перспективы развития землеустроительных САПР и ГИС во многом связаны с созданием и использованием экспертных систем (ЭС), которые являются разновидностью систем искусственного интеллекта.

Решение задач землеустроительного проектирования постоянно требует привлечения экспертных знаний в большом объеме. Это обусловлено рядом причин: слабой структуризацией большинства задач данного типа; участием в их постановке специалистов-экспертов; возможностью получения различных, но практически равноценных проектов; отсутствием единого алгоритма решения; возрастанием сложности проектируемых объектов и увеличением количества учитываемых показателей на каждом следующем шаге проектирования.

Экспертная система - это человеко-машинная система, важнейшими компонентами которой являются база знаний (построенная в соответствии с определенной формой их представления) и механизм выводов, который обеспечивает манипулирование объектами базы при решении конкретных прикладных задач.

Детальная структура ЭС. Модуль вывода (решатель) по запросу от пользователя, используя имеющиеся знания, осуществляет поиск ответа, причем этот поиск, как правило, сопровождается диалогом между пользователем и ЭС. Если решение задачи (ответ) у пользователя вызывает сомнения, он может потребовать объяснений (эту работу выполняет подсистема объяснений, на рисунке не показанная).

Модуль усвоения знаний, если он включен в ЭС, действует на принципах индуктивного вывода; разработка таких модулей еще только начинается, поэтому в большинстве существующих ЭС он отсутствует.

Создание экспертных систем- менее формальный процесс, чем написание компьютерных программ, разработка баз данных, информационно-поисковых систем. Это объясняется не возрастом данной области (ЭС разрабатываются уже не менее 30 лет), а разнообразием плохо формализуемых задач, возникающих в раз­ личных предметных областях. Тем не менее ЭС применяются достаточно широко; их можно классифицировать по следующим типам:

- интерпретация (описание ситуаций по наблюдаемым данным); прогнозирование (вывод вероятных следствий из заданной ситуации);

- диагностика (вывод о нарушениях в работе технической системы или организма человека по данным наблюдений), проектирование (построение конфигурации объектов, которая удовлетворяет заданным ограничениям);

- планирование (разработка плана действий для достижения заданной цели); контроль (выдача предупреждений об опасности или нештатной ситуации);

- отладка (выдача рекомендаций по ликвидации недостатков функционирования);

- ремонт (устранение обнаруженных в системе дефектов);

- обучение;

- управление (адаптация системы к меняющимся условиям).

В настоящее время сложилась определенная технология разработки ЭС, которая включает 6 основных этапов: идентификацию, концептуализацию, формализацию, выполнение, тестирование и опытную эксплуатацию.

Этап идентификации связан с осмыслением задач, которые предстоит решить будущей ЭС, и формированием требований к ней. На данном этапе нужно получить ответ на вопрос, что будет делать система и какие ресурсы необходимо задействовать (идентификация задач, определение участников процесса проектирования и их роли, выявление ресурсов и целей).

Идентификация задачи заключается в составлении неформального (вербального) описания, в котором указываются: общие характеристики задачи; подзадачи, выделяемые внутри нее; ключевые понятия (объекты), их входные и выходные параметры; предположительный вид решения, а также знания, относящиеся к решаемой задаче.

На этапе концептуализации проводится содержательный анализ проблемной области, выявляются используемые понятия и их взаимосвязи, определяются методы решения задач. Он завершается созданием модели предметной области, включающей основные концепты и отношения. На этом этапе определяют следующие особенности задачи: типы доступных данных; исходные и выводимые данные, подзадачи общей задачи; используемые стратегии и гипотезы; виды взаимосвязей между объектами; типы используемых отношений (иерархия, причина - следствие, часть - целое и т. п.); процессы, используемые входе решения; состав знаний, необходимых для выработки решения; типы ограничений, накладываемых на процессы, используемые в ходе решения; состав знаний, используемых для обоснования принятых решений.

На этапе формализации все ключевые понятия и отношения выражаются на некотором формальном языке, который либо выбирается из числа уже существующих, либо создается заново. Другими словами, определяют состав средств выражения и способы представления декларативных и процедурных знаний, на основе которых формируется описание решения задачи ЭС на выбранном формальном языке. В частности, указывают способы представления знаний (фреймы, сценарии, семантические сети и т.д.), способы манипулирования ими (логический вывод, аналитическая модель, статистическая модель и др.) и их интерпретации.

Цель этапа выполнения - создание одного или нескольких прототипов ЭС, решающих требуемые задачи. Разработка прототипа заключается в программировании его компонентов или их выборе из известных инструментальных средств, а также в заполнении базы знаний. Прототип должен обеспечить проверку адекватности идей, методов и способов представления знаний, включенных в ЭС, решаемым задачам. Создание прототипа должно подтвердить, что выбранные методы решений и способы представления пригодны, по крайней мере, для ряда задач данной предметной области, а также продемонстрировать тенденцию к получению высококачественных и эффективных решений для всех задач этого типа по мере расширения базы знаний.

На этапе тестирования производится оценка выбранного способа представления знаний и работы ЭС в целом, на этапе опытной эксплуатации - ее пригодности для конечного пользователя.

Программным продуктом принято называть функционально законченный программный комплекс, поставляемый в качестве промышленного изделия. Как показывает анализ современного состояния рынка таких продуктов, пригодных для использования в САЗПР, они существенно различаются по назначению, мощности, сервисным функциям, надежности, заложенными в них концептуальными решениями. Программные продукты, которые могут применяться при решении задач землеустройства, условно можно разделить на использующие различные инструментальные пакеты и не использующие таковых. В зависимости от функциональных возможностей, а также полноты их реализации все продукты, относящиеся к первой группе, можно разделить на несколько уровней.

Первый уровень составляют программные продукты, основным назначением которых является создание систем автоматизированного проектирования. Наиболее распространенными являются Auto СAD фирмы Autodesk, CAD + GEO, Credo.

Ко второму уровню можно отнести программные средства, которые помимо основной функции САПР имеют дополнительные возможности, например, для решения отдельных картографо-землеустроительных задач и создания относительно несложных геоинформационных систем. Продукты данного уровня включают в состав своей среды систему управления базами данных (СУБД) и обеспечивают установление взаимосвязей между фафическими образами и их семантическими описаниями. К ним можно отнести, в частности, пакет CADdy, программный комплекс Кадастр Юг, разработанный ФКЦ «Земля», Object Land, Геополис.

На третьем уровне располагаются программные продукты, которые предоставляют развернутые средства для создания полномасштабных геоинформационных систем, обладают необходимым встроенным математическим аппаратом для многофункциональной обработки изображений и установления жестких взаимосвязей между информацией из семантических и графических баз данных. К этим продуктам можно отнести Arc/Info, Arc View до версии 3.5, Map Info, Geo Media Professional.

К четвертому уровню относятся программные продукты, характеризующиеся наличием мощных средств как для создания геоинформационных систем (ГИС) и обработки картографического материала, так и для построения полностью автоматизированной технологической линии - от обработки исходного картографо- геодезического материала до подготовки составительного оригинала. К ним относятся продукты MGE фирмы Intergraph, современные комплексы фирм ESRI и Erdas-Arclnfo 8.0

12. Опишите отличительные особенности программных средств, используемых в землеустройстве

Программные продукты (ПП), которые могут применяться при решении задач землеустройства, условно можно разделить на использующие различные инструментальные пакеты и не использующие таковых. В зависимости от функциональных возможностей, а также полноты их реализации все продукты, относящиеся к первой группе, можно разделить на несколько уровней.

Первый уровень составляют программные продукты, основным назначением которых является создание систем автоматизированного проектирования. Наиболее распространенными являются AutoCAD фирмы Autodesk, CAD + GEO, Credo.

В последних версиях AutoCAD многие проблемы сняты, однако необходимо учитывать, что этот пакет предназначен главным образом для решения задач САПР, а не является базовым инструментальным средством для формирования автоматизированной технологии землеустройства. Вместе с тем он может быть успешно использован как один из элементов системы, включенный в общую технологическую схему землеустроительных работ.

Ко второму уровню можно отнести программные средства, которые помимо основной функции САПР имеют дополнительные возможности, например, для решения отдельных картографо-землеустроительных задач и создания относительно несложных геоинформационных систем. Продукты данного уровня включают в состав своей среды систему управления базами данных (СУБД) и обеспечивают установление взаимосвязей между графическими образами и их семантическими описаниями.

На третьем уровне располагаются программные продукты, которые предоставляют развернутые средства для создания полномасштабных геоинформационных систем, обладают необходимым встроенным математическим аппаратом для многофункциональной обработки изображений и установления жестких взаимосвязей между ин-формацией из семантических и графических баз данных.

Достаточно широко распространенным средством для создания геоинформационных систем, решения задач автоматизированного картографирования и землеустроительного проектирования является Arc/Info - программный продукт, разработанный в американском Институте исследований систем окружающей среды (ESRI).

Серия интегрированных модулей, составляющих Arc/Info, обеспечивает цифрование карт, обмен данными в различных форматах, работу с реляционной базой данных, наложение карт, их показ на экране, топологическое структурирование данных, создание таблиц сопряженных характеристик, формирование разного рода запросов, интерактивное графическое редактирование, поиск объектов по их адресам и анализ линейных сетей типа коммуникационных с решением оптимизационных задач, вывод карт в виде твердых копий, наличие модулей топологической обработки. К недостаткам системы относятся сравнительно невысокая скорость графической обработки и определенная закрытость для пользователя.

Интересным примером сочетания технологий САПР и ГИС является программный продукт ArcCAD, который можно рассматривать как систему AutoCAD, полностью интегрированную с Arc/Info и созданными в ее формате продуктами, что обеспечивает наличие таких функциональных возможностей, как редактирование растровых изображений, моделирование поверхностей, наложение полигонов, создание буферных зон и т. д.

К четвертому уровню относятся программные продукты, характеризующиеся наличием мощных средств как для создания геоинформационных систем (ГИС) и обработки картографического материала, так и для построения полностью автоматизированной технологической линии - от обработки исходного картографо-геодезического материала до подготовки составительного оригинала. К ним относятся продукты MGE фирмы Intergraph, современные комплексы фирм ESRI и Erdas-Arclnfo 8.0 и выше и Erdus Imaging.

Одним из наиболее известных и мощных программно-технических комплексов, предназначенных для работы с географической информацией и обработки картографического изображения, является линия MGE и программных средств обработки данных дистанционного зондирования (ДДЗ) фирмы Intergraph. Данная система обладает большим перечнем функций и возможностей для ввода, хранения, обработки, анализа, интерпретации и моделирования различной пространственно-локализованной и атрибутивной информации, представленной на всевозможных картах, космических и аэрофотоснимках и т. д.

В среде программных продуктов Intergraph можно построить свою пользовательскую систему высокой степени сложности, обеспечивающую различные прикладные функции для работы с графическим изображением, обработки и анализа картографического материала (включая топологический и логический анализ данных), ввода и хранения информации в базах данных, построения трехмерных моделей, включения в свои технологии готовых или разработанных пользователями модулей тематического моделирования, создания необходимых интерфейсов.

...