Модели, методы и алгоритмы обработки и анализа разнородных данных пространственно-распределенных объектов в геоинформационных системах

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертационной работе в рамках решения поставленной научно-технической проблемы разработки теории, методов и моделей обработки информации о пространственно-распределенных объектах, а также создания и внедрения муниципальной геоинформационной системы получены следующие результаты:

1. Проведен анализ проблемы оперативного управления пространственно-распределенными объектами, выявлены достоинства и недостатки, определен перечень нерешенных задач. Показано, что системы управления пространственно-распределенными объектами не соответствуют современным требованиям к системам обработки информации из-за разрозненности хранения и разноплановости исходных данных.

2. Разработано общее алгебраическое описание пространственных объектов и отношений между ними. Рассмотрены простые и сложные объекты, слои карты. Определены топологические отношения: внутриобъектные, между объектами одного слоя, между слоями. Показаны следующие типы: соседство, изолированность, вложенность, близость, пересечение, параллельность и перпендикулярность, которые позволяют наиболее полно характеризовать положение ПРО в пространстве.

3. Созданы новые методы и алгоритмы обработки информации о пространственно-распределенных объектах, а именно:

- метод решения задач пространственного анализа особенностью, которого является возможность описания пространсвенного расположения объекта за счет бинарной матрицы «девяти пересечений»;

- этот метод расширен до трехмерного анализа положения объекта за счет увеличения матрицы связей до шестнадцати значений;

- предложен метод интегрированного описания объектов, отличающийся тем, что топологические связи определяются до классификации объектов по слоям коммуникационной карты.

4. Базируясь на анализе процессов обработки информации о ПРО, синтезе структурно-функциональной организации систем обработки пространственной информации разработана обобщенная математическая модель, учитывающая взаимовлияние объектов как на одном тематическом слое, так и при анализе межслойных характеристик.

5. Разработан ряд алгоритмов наполнения атрибутивной информацией ГИС и поддержки ее в актуальном состоянии, основанные на конвейерной технологии ввода и способе автоматизированной идентификации, которые позволили уменьшить временные затраты на ввод и идентификацию данных.

6. Разработана библиотека алгоритмов автоматического контроля размещения объектов на цифровой карте, установки топологических отношений, определения буферных зон и др., которая позволяет на основе введенной теории топологических отношений обрабатывать данные о пространственно-распределенных объектах городской инфраструктуры.

7. Предложена новая архитектура муниципальной информационной системы, которая основана на применении геоинформационного интегратора и позволяет объединить данные о ПРО из разрозненных муниципальных предприятий. Для построения МГИС разработана и апробирована методика, отличительной особенностью которой является сохранение существующих систем управления муниципальными объектами с добавлением новых функциональных возможностей.

8. Разработаны и внедрены ряд подсистем различного назначения, представляющие собой основу муниципальной ГИС:

- подсистема обработки информации об инженерной инфраструктуре городской теплосети;

- подсистема поддержки данных в актуальном состоянии и их обработки в горводоканале;

- подсистема построения газораспределительных коммуникаций на основе топологических характеристик объектов;

- подсистема ввода данных в муниципалитетах на основе информации адресного бюро и комитета муниципального имущества.

9. Исследования разработанных алгоритмов показали:

- с использованием введенных топологических отношений между объектами удалось сократить время работы алгоритмов поддержки карты в актуальном состоянии до нескольких секунд;

- применение кусочно-аффинного преобразования для сопоставления городских карт различных масштабов позволило произвести корректировку положения объекта и установить среднюю ошибку в координатах от 1,2 до 1,8 метра.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

Монографии

1. Андрианов, Д.Е. Геоинформационные системы: исследование, анализ и разработка [Текст] / Д.Е. Андрианов. М.: Государственный научный центр Российской Федерации - ВНИИгеосистем, 2004. 184 с.

2. Андрианов, Д.Е. Системы оперативного управления пространственно распределенными объектами [Текст] / Д.Е. Андрианов, К.В. Макаров, Р.А. Штыков. М.: Радио и связь, 2005. 286 с.

3. Андрианов, Д.Е. Разработка муниципальных геоинформационных систем [Текст] / Д.Е. Андрианов, С.С. Садыков, Р.А. Симаков. М.: Мир, 2006. 105 с.

4. Андрианов, Д.Е. Теоретические основы описания и анализа плоских пространственно-распределенных объектов в ГИС [Текст] / Д.Е. Андрианов, С.В. Еремеев, С.С. Садыков. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2007. - 110 с.

Учебное пособие

5. Андрианов, Д.Е. Разработка муниципальных геоинформационных систем: Учебное пособие [Текст] / Д.Е. Андрианов. Владимир: Изд-во Владим. Гос. ун-та, 2007. - 101 с.

Статьи в центральных журналах перечня ВАК

6. Андрианов, Д.Е. Проектирование и расчет тепловой сети промышленного предприятия на основе математических моделей [Текст] / Д.Е. Андрианов, Р.А. Штыков, Ю.В. Уткин // Промышленная энергетика М.: НТФ «Энергопрогресс», №3, 2004. 34-37 с.

7. Андрианов, Д.Е. Экономия энергии путем управления тепловыми сетями на промышленном предприятии [Текст] / Д.Е. Андрианов, Р.А. Штыков, Ю.В. Уткин // Промышленная энергетика М.: НТФ «Энергопрогресс», №6, 2003, 6-10 с.

8. Андрианов, Д.Е.. Модели и алгоритмы вычисления топологических отношений в геоинформационных системах [Текст] / Д.Е. Андрианов, А.В. Булаев // Программные продукты и системы. Приложение к международному журналу «Проблемы теории и практики управления» Тверь: МНИИПУ, 2006, №3, С.27 - 32

9. Андрианов, Д.Е. Метод определения взаимосвязипространственно распределенных объектов [Текст] / Д.Е. Андрианов // Геоинформатика, М.: ФГУП ГНЦ РФ - ВНИИгеосистем, 2006, №4, с. 7-9.

10. Андрианов, Д.Е. Создание метода представления топологических отношений в трехмерном пространстве для задач городских ГИС [Текст] / Д.Е. Андрианов // Геоинформатика, М.: ФГУП ГНЦ РФ - ВНИИгеосистем, 2007, №2, с. 1-3.

11. Андрианов, Д.Е. Проект системы оперативного управления энергетическим обеспечением промышленного предприятия [Текст] / Д.Е. Андрианов // Промышленная энергетика, М.: НТФ Энергопресс, 2007, №5, с. 27-28.

12. Андрианов, Д.Е. Автоматизированнавя обработка пространственной информации в геоинформационных системах [Текст] / Д.Е. Андрианов, А.В. Булаев // Автоматизация и современные технологии, М.: Машиностроение, 2007, №8 С. 3-6.

13. Андрианов, Д.Е. Метод интегрированного описания топологических отношений в геоинформационных системах [Текст] / Д.Е. Андрианов // Программные продукты и системы. Тверь: МНИИПУ, 2007, №3, С.90 - 91.

14. Андрианов, Д.Е. Разработка алгоритма актуализации электронных карт в муниципальных геоинформационных системах [Текст] / Д.Е. Андрианов, А.В. Булаев // Геоинформатика, М.: ФГУП ГНЦ РФ - ВНИИгеосистем, 2007, №4, с. 17-20.

15. Андрианов, Д.Е. Технология ввода данных в муниципальных геоинформационных системах [Текст] / Д.Е. Андрианов, А.В. Булаев // Программные продукты и системы. Тверь: МНИИПУ, 2007, №4, С.39 - 41.

Свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ

16. Андрианов, Д.Е. Модуль построения зоны затопления по электронной карте. [Текст] / Д.Е. Андрианов, А.В. Булаев, М.С. Соколов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2008610779 от 15 февраля 2008 г.

17. Андрианов, Д.Е. Модуль широкоформатной печати. [Текст] / Д.Е. Андрианов, А.В. Булаев, М.С. Соколов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2007613961 от 14 сентября 2007 г.

18. Андрианов, Д.Е. Модуль поддержания актуальности объектно-коммуникационной карты. [Текст] / Д.Е. Андрианов, А.В. Булаев, М.С. Соколов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2007614672 от 9 ноября 2007 г.

19. Андрианов, Д.Е. Пакет прикладных программ для муниципальных ГИС. [Текст] / Д.Е. Андрианов, А.В. Булаев, М.С. Соколов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. № 2008611563 от 15 апреля 2008 г.

Доклады на международных конференциях

20. Андрианов, Д.Е. Обработка геоинформации в экологических системах [Текст] / Д.Е. Андрианов, С.С. Садыков // Сборник материалов 5-й международной конференции «Распознавание 2001», Курск, 2001. С. 39-41.

21. Андрианов, Д.Е. Разработка городской геоинформационной структуры [Текст] / Д.Е. Андрианов, Р.А. Штыков // Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций: материалы 10 Международной науч.-техн. конф. Рязань: Рязанская государственная радиотехническая академия, 2001. С. 213-218.

22. Андрианов, Д.Е. Принципы разработки математической модели сети теплоснабжения [Текст] / Д.Е. Андрианов, Р.А. Штыков // XXVIII «Гагаринские чтения». Международная молодежная научная конференция. М.: МАТИ, 2002. С. 178-179.

23. Андрианов, Д.Е. Технология обработки геоинформационных данных [Текст] / Д.Е. Андрианов // Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций: Материалы 13-й Международной науч. - техн. конф. Рязань: Рязанская радиотехническая академия, 2004. С. 208-210.

24. Андрианов, Д.Е. Применение ГИС технологий в городской газовой службе [Текст] / Д.Е. Андрианов // Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций: Материалы 13-й Международной науч. - техн. конф. Рязань: Рязанская радиотехническая академия, 2004. С. 210-211.

25. Андрианов, Д.Е. Описание топологических отношений в геоинформационных системах на основе теории нечетких множеств [Текст] / Д.Е. Андрианов // Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации. Распознавание - 2005: Сборник материалов 7 Международной конференции. Курск, Курский государственный технический университет. 2005. С. 31-32.

26. Андрианов, Д.Е. Анализ пространственных топологических отношений [Текст] / Д.Е. Андрианов // Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций: Материалы 14-й Международной науч. - техн. конф. Рязань: Рязанская радиотехническая академия, 2005. С. 203-204.

27. Андрианов, Д.Е. Разработка системы классификации топологических отношений в ГИС [Текст] / Д.Е. Андрианов // Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций: Материалы 14-й Международной науч. - техн. конф. Рязань: Рязанская радиотехническая академия, 2005. С. 204-205.

28. Андрианов, Д.Е. Формализация представления сложных топологических отношений в геоинформационных системах [Текст] / Д.Е. Андрианов // Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования. Материалы Международной научно-технической конференции. Т.2. - Вологда: ВоГТУ, 2005.С. 157-159.

29. Андрианов, Д.Е. Классификация топологических отношений в муниципальных геоинформационных системах [Текст] / Д.Е. Андрианов // Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования. Материалы Международной научно-технической конференции. Т.2. - Вологда: ВоГТУ, 2005. С. 176-179.

30. Андрианов, Д.Е. Представление данных в муниципальных геоинформационных системах [Текст] / Д.Е. Андрианов // 2-я Международная научно-практическая конференция «Геопространственные технологии и сферы их применения». Тезисы докладов - М.: ИА «Гром», 2006. С. 101-104.

31. Андрианов, Д.Е. Назначение и функциональные возможности городских геоинформационных систем [Текст] / Д.Е. Андрианов // Составляющие научно-технического прогресса: сборник материалов 2-й международной научно-практической конференции. - Тамбов: Першина, 2006. С. 168-170.

32. Andrianov, D.E., Algorithm of representation of complex topologycal relations in geoinformation systems [Text] / D.E. Andrianov, A.V. Bulaev // Digital signal processing and its applications, march 29-31 2006: Proceeding of the 8-th international conference. Release VIII - 2. - Moscow.: RSTSREC, 2006. Р. 669.

33. Андрианов, Д.Е. Алгоритм представления сложных топологических отношений в геоинформационных системах [Текст] / Д.Е. Андрианов, А.В. Булаев // Цифровая обработка сигналов и ее применение. Доклады 8-й международной конференции. Выпуск VIII - 2. - М.: РНТОРЭС, 2006. С. 669.

Статьи в сборниках статей и всероссийские конференции.

34. Андрианов, Д.Е., Концепция построения муниципальных информационных систем [Текст] / Д.Е. Андрианов, Р.А. Штыков // С-Петербург: Гидрометиоиздат, 2001. С. 12-17.

35. Андрианов, Д.Е. Географическая информационная система городской газовой службы [Текст] / Д.Е. Андрианов, Р.А. Штыков Е.С. Саломадина // Компьютерные и информационные технологии обработки и анализа данных: Сборник научных статей / Под ред. С.С. Садыкова. - Муром: Изд. - полиграфический центр МИ ВлГУ, 2001. С. 29-34.

36. Андрианов, Д.Е. Разработка специального программного обеспечения по обработке информации для принятия управленческого решения при контроле радиационного фона исследуемой местности [Текст] / Д.Е. Андрианов, А.И. Соболев, А.О. Горштейн // Компьютерные и информационные технологии обработки и анализа данных: Сборник научных статей / Под ред. С.С. Садыкова. - Муром: Изд. - полиграфический центр МИ ВлГУ, 2001. С. 135-138.

37. Андрианов, Д.Е., Географическая информационная система муниципального хозяйства [Текст] / Д.Е. Андрианов, С.С. Садыков, К.В. Макаров, С.В. Кошелев // Системный анализ. Теория и практика. - Изд-во Костром. гос. технол. университета, 2001. С. 5-12.

38. Андрианов, Д.Е. Технические средства сбора и обработки информации в инженерных сетях [Текст] / Д.Е. Андрианов, Р.А. Штыков // Межвузовский сборник научных трудов / Под ред. В.В. Ромашова, В.В. Булкина. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. С. 135-139.

39. Андрианов, Д.Е., Формализация параметров инженерных сетей. [Текст] / Д.Е. Андрианов // Межвузовский сборник научных трудов / Под ред. В.В. Ромашова, В.В. Булкина. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. С. 140-144.

40. Андрианов, Д.Е. Разработка географической информационной системы газовой службы [Текст] / Д.Е. Андрианов, Е.С. Саломадина // Межвузовский сборник научных трудов / Под ред. В.В. Ромашова, В.В. Булкина. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. С. 145-149.

41. Андрианов, Д.Е., Обработка информации в картографических системах [Текст] / Д.Е. Андрианов // Сборник научных статей. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002. С.43-46.

42. Андрианов, Д.Е. Расчет параметров тепловых сетей [Текст] / Д.Е. Андрианов, Р.А. Штыков // Сборник научных статей. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002. с. 47-55.

43. Андрианов, Д.Е., Некоторые методы описания геоинформационных систем [Текст] / Д.Е. Андрианов, С.В. Еремеев // Сборник научных статей. - М.: Горячая линия - Телеком, 2002. С. 87-96.

44. Андрианов, Д.Е., Методика расчета параметров состояния в геоинформационных системах [Текст] / Д.Е. Андрианов, С.С. Садыков // Практика системного анализа. - Кострома: 2002. С. 44-49.

45. Андрианов, Д.Е., Расчет характеристик газовой сети с использованием ГИС [Текст] / Д.Е. Андрианов // Информационные технологии в проектировании, производстве и образовании: Сборник трудов Российской научно - практической конференции. - Ковров: КГТА, 2002 С. 98-101.

46. Андрианов, Д.Е., Симаков Р.А. Вопросы построения муниципальной системы поддержки принятия решений [Текст] / Д.Е. Андрианов, Р.А. Симаков // Обработка информации: методы и системы: Сборник научных статей. М.: Горячая линия - Телеком, 2003. С. 39-42.

47. Андрианов, Д.Е. Вопросы совершенствования систем оперативного управления инженерной инфраструктуры тепловой сети [Текст] / Д.Е. Андрианов, Р.А. Штыков // Обработка информации: методы и системы: Сборник научных статей. М.: Горячая линия - Телеком, 2003. С. 43-48.

48. Андрианов, Д.Е., Формальное определение топологических отношений между картографическими объектами [Текст] / Д.Е. Андрианов, С.С. Садыков, С.В. Еремеев // Обработка информации: методы и системы: Сборник научных статей. М.: Горячая линия - Телеком, 2003. С. 49-58.

49. Андрианов, Д.Е., Геоинформационные системы, обработка и анализ данных [Текст] / Д.Е. Андрианов, А.В. Куксин // Обработка информации: методы и системы: Сборник научных статей. М.: Горячая линия - Телеком, 2003. С.63-66.

50. Андрианов, Д.Е. Обработка и анализ информации в ГИС [Текст] / Д.Е. Андрианов, Гуреев А.П. // Методы и системы обработки информации. Сборник научных статей. М.: Горячая линия - Телеком, 2004. С. 77-82.

51. Андрианов, Д.Е. Основы классификации топологических отношений в муниципальных геоинформационных системах [Текст] / Д.Е. Андрианов // Системы и методы обработки и анализа информации. Сборник научных статей. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. С. 44-50

52. Андрианов, Д.Е. Разработка метода создания интегрированного паспорта геоинформационного объекта [Текст] / Д.Е. Андрианов // Алгоритмы, методы и системы обработки данных: Сборник научных статей. - М.: Горячая линия - телеком, 2006, С. 39-44

53. Андрианов, Д.Е. ГИС для управления городами и территориями [Текст] / Д.Е. Андрианов, К.Ю. Медведев // Алгоритмы, методы и системы обработки данных: Сборник научных статей. - М.: Центр информационных технологий в природопользовании, 2007, С. 13-18.

54. Андрианов, Д.Е. Управление процессом разработки муниципальных информационных систем [Текст] / Д.Е. Андрианов, В.В. Фролов // Алгоритмы, методы и системы обработки данных: Сборник научных статей. - М.: Центр информационных технологий в природопользовании, 2007, С. 18-23.

Размещено на Allbest.ru