Информационная система по сбору, обработке и визуализации сведений о лесных ресурсах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное БЮДЖЕТНОЕ образовательное учреждение высшего профессионального образования «Государственный университет-учебно-научно-производственный комплекс»

АВТОРЕФЕРАТ

выпускной квалификационной работы

Информационная система по сбору, обработке и визуализации сведений о лесных ресурсах

Направление: 09.04.03 «Прикладная информатика»

Магистерская программа: «Корпоративные информационные системы»

Артемова Елена Владимировна

Орёл, 2015

Работа выполнена на кафедре "Информационные системы" федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс"

Научный руководитель: кандидат экономических наук, доцент Фролова Варвара Александровна

Официальный оппонент: кандидат технических наук Савенков Алексей Николаевич

Защита состоится 30 июня 2015 г. в 10:00 на заседании Государственной экзаменационной комиссии по адресу: 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, д. 40, ауд. 319.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Для эффективного функционирования лесничества и лесной отрасли необходимо решить проблемы, связанные с подготовкой и обработкой документов в бумажном виде, процедурой сбора, хранения и передачи сведений о землях лесного фонда и лесных ресурсах, а формирование планово-картографических материалов. В настоящее время лесничествам и лесным хозяйствам затруднительно фиксировать сведения о развитии определенного участка леса и его ресурсов без предварительной картографической и справочной информации об изучаемом участке и лесном ресурсе на местности.

Применение информационных систем в процессе сбора, фиксирования и анализа сведений позволит сократить временные затраты, а также улучшить качество получаемой информации. Сформированную картографическую информацию по расположению, сезонному развитию и росту лесных ресурсов можно будет предоставлять лицам, заинтересованных в их сборе.

Объектом исследования является процесс обработки и хранения сведений о лесных ресурсах.

В качестве предмета исследования рассматриваются модели и алгоритмы хранения и обработки данных о лесных ресурсах.

Цель выпускной квалификационной работы состоит в создании моделей, методики и алгоритмов обработки сведений о лесных ресурсах.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1) провести анализ сведений о лесных ресурсах;

2) провести анализ существующих информационных систем в сфере работы лесничеств и лесных хозяйств;

3) проанализировать существующие модели хранения и обработки картографических данных;

4) разработать методику и модели описания, представления, хранения, получения и обработки информации о лесных землях и ресурсах;

5) сформулировать функциональные и нефункциональные требования к разрабатываемой информационной системе;

6) структуру информационной системы и основные алгоритмы функционирования;

7) реализовать прототип информационной системы по сбору, обработке и визуализации сведений о лесных ресурсах.

Методы и средства исследований

При решении указанных задач использовались теории множеств, теории графов, реляционной алгебры, модульного программирования, теории реляционных баз данных, клиент-серверная модель построения информационных систем, диаграммы UML.

Практическая ценность работы заключается в разработке прототипа информационной системы по сбору, обработке и визуализации сведений о лесных ресурсах.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены в виде статьи в журнале «Экономика и социум» (г. Саратов, 2015 г.), а также на конкурсе инновационных технологий «УМНИК» (г. Орел, 2014 г.).

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы. Работа содержит 106 страниц текста, в том числе 6 таблиц и 41 рисунков.

На защиту выносятся следующие результаты и положения:

1. Модель описания и представления данных о лесных ресурсах;

2. Методика формирования плана работ по сбору и обработки информации о лесных ресурсах;

3. Структура информационной системы, основные алгоритмы ее функционирования.

Содержание работы

Во введении обосновывается выбор темы работы, ее актуальность, определяются цель, задачи, объект, предмет исследования и практическая значимость исследования.

Первая глава работы посвящена анализу видов лесных ресурсах, исследованию существующих информационных систем в сфере работы лесничеств и лесных хозяйств и анализу моделей хранения и обработки картографических данных о лесных ресурсах.

Проведен анализ видов лесных ресурсов. На основании ежегодного доклада о состоянии и использовании лесов за 2012 год под лесными ресурсами понимают запасы древесины, пушнины, дичи, грибов, ягод, лекарственных растений и других охотничье-промысловых богатств в лесах, а также водоохранные, климаторегулируюшие, противоэрозионные, оздоровительные свойства леса. Виды древесных лесных ресурсов и ресурсов, не связанных с заготовкой древесины представлены на рисунках 1,2.

Рисунок 1 - Виды древесных лесных ресурсов

Рисунок 2 - Виды ресурсов, не связанных с заготовкой древесины

лесной ресурс информационная система

Управление лесными ресурсами на сегодняшний день осуществляется Правительством Российской Федерации, Министерством природных ресурсов и экологии Российской Федерации, государственными органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, а также специально уполномоченными органами исполнительной власти.

Основными видами работ лесничеств и лесных хозяйств, на основании ежегодного доклада о состоянии и использовании лесов за 2012 год, являются работы по защите и воспроизводству древесных лесных ресурсов. А получение прибыли от таких видов работ как заготовка и сбор недревесных лесных ресурсов, заготовка пищевых лесных ресурсов и сбор лекарственных растений осуществляется в минимальных размерах. Проблема получения прибыли по данным ресурсам заключается в проведение большого количества действий по формированию планово-картографических материалов. Для выявления функций информационных систем, не используемых в работе лесничеств и лесных хозяйств, был проведен анализ существующих информационных систем в сфере работы лесничеств и лесных хозяйств, представленный в таблице 1.

Данные проведенного анализа позволили сформировать функциональные и нефункциональные требования к разрабатываемой информационной системе, которая должна осуществлять обработку и хранение первичных сведений о лесных ресурсах на местности. Основной функциональной особенностью информационной системы является построение картографических данных по расположению лесных ресурсов на местности.

Таблица 1 - Информационные системы, используемые в сфере работы лесничеств

Для построения картографических данных информационной системы в работе были рассмотрены модели данных, используемые геоинформационной системой (ГИС): растровая и векторная модели данных. С учетом рассмотренных моделей было предложено решение использовать векторную модель данных, преимуществами которой являются: расположить слои с объектами разного типа в любой последовательности; показ векторного изображения в любом масштабе происходит без искажения; четкое отражение границ объектов пространственных данных; хранение объектов в памяти компьютера занимает меньший (в 100-1000 раз) объем памяти, они легко редактируются, масштабируются и трансформируются без искажений

Во второй главе разработаны модель описания и представления данных о лесных ресурсах, модель взаимодействия пользователей с информационной системой, методика сбора и обработки информации о лесных ресурсах.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3 - Модель описания и представления данных о лесных ресурсах

На рисунке 3 представлена модель описания и представления информации о лесных ресурсах.

Описание и представления данных состоит из трех этапов построения объектов лесных ресурсов на карте:

1. Создание пространственного объекта лесного ресурса при использовании таких элементов, как области, точки и линии. И описания свойств элементов в виде тематических и временных характеристик, таких символы, названия, числа и графические признаки.

2. Создания способа отображения (представления) лесного ресурса на карте.

3. Построения картографических данных с расположением лесных ресурсов на местности.

При построении модели описания и представления данных о лесных ресурсах необходимо учитывать хранение объектов и построение отношений между объектами. Для визуализации объектов сформирована модель топологических отношений данных о лесных ресурсах с использованием методики кодирования «дуга-узел». На рисунке 4 представлены результирующая схема и элементы модели топологических отношений данных о лесных ресурсах.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4 - Элементы модели топологических отношений данных о лесных ресурсах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В соответствии с ранее сформулированными функциональными требованиями к информационной системе была разработана модель взаимодействия пользователей с информационной системой, представленная на рисунке 5. В данной модели пользователи информационной системы разбиваются на две основные группы: внешние и внутренние.

Внутренними пользователями являются работники лесных хозяйств и лесничеств, которые непосредственно вносят сведения в систему и обрабатывают полученные данные. Внешними пользователи системы являются лица, получаемые картографические сведения ИС, заинтересованные в сборе лесных ресурсов на территории лесничеств и лесных хозяйств.

Рисунок 6 - Методика формирования плана работ по сбору и обработке информации о лесных ресурсах на местности

Для внесения сведений в информационную систему работниками лесных хозяйств и лесничеств разработана методика формирования плана работ по сбору и обработке информации о лесных ресурсах на местности, представленная на рисунке 6.

Третья глава работы посвящена проектированию и разработке информационной системы, алгоритмов функционирования, ее программных модулей, фиксированию и обработке сведений о лесных ресурсах.

Для построения информационной системы по сбору, обработке и визуализации сведений о лесных ресурсах используется модульный принцип организации и построения информационных систем. На основании предложенных моделей, модульного принципа организации и построения информационных систем нами разработана структура информационной системы, представленная на рисунке 7, состоящая из серверного и мобильного приложения.

Серверное приложение отвечает за модели обработки данных, формирование и ведения картографического архива, создания отчетов по развитию и росту лесных ресурсов, а также отчетов по выполненным работам сотрудниками лесничеств и лесных хозяйств.

Мобильное приложение позволяет осуществлять сбор, фиксирование и первичную обработку сведений о лесных ресурсах на местности. Предоставляет картографические сведения о расположении определенных ресурсов на местности, а также осуществляет ознакомление со справочной информацией по каждому лесному ресурсу и зафиксирует его расположение, а также просмотреть историю картографических карт требуемого участка леса. Встроенные навигационные характеристики определяют точное расположение каждого лесного ресурса.

Использование базы данных мобильного приложения позволяет осуществлять работу в автономном режиме без использования сети передачи данных. При подключении сети передачи базы данных мобильного и серверного приложения синхронизируются.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 7 - Структура информационной системы анализа деятельности по управлению лесными ресурсами

Для функционирования информационной системы разработаны следующие алгоритмы: алгоритм добавления нового сотрудника; алгоритм редактирования сведений по сотруднику; алгоритм блокирования сотрудника; алгоритм сохранения сведений по лесному ресурсу; алгоритм построения шаблонных форм отчетов; алгоритм добавления роли доступа к разделам информационной системы.

Разработаны следующие функции по взаимодействию мобильного и серверного приложений:

1. Функция авторизации пользователя. Выполняется проверка на наличие в справочниках АРМ с указанным кодом, пользователя с указанным паролем, лицензии для указанного лесничества.

2. Функция загрузки плана обходных работ на мобильное приложение. Производится проверка идентификатора сессии, из планов обходных работ на серверном приложении выбирается следующий свободный и присваивается в выходной параметр.

3. Функция синхронизации справочников. Данная функция отвечает за определение обновления информации справочных данных по лесным ресурсам.

4. Функция выгрузки не выгруженных материалов, которая проверяет наличие материалов в контейнере, содержащем не выгруженные материалы при работе мобильного приложения в автономном режиме.

5. Функция предоставления картографических данных внешним пользователям. По запросу пользователя на предоставление данных по определенному лесному ресурсу формируется запрос с последующим определением доступа к затребованным сведениям.

6. Функция предоставления картографических данных внутренним пользователям. Осуществляется получение требуемых картографических данных.

Была построена транзитивная сеть для обработки пользовательского диалога мобильного приложения, представленная на рисунке 8. Описание состояний и переходов представлено в таблице 2.

В результате работы был разработан прототип информационной системы по сбору, обработке и визуализации сведений о лесных ресурсов с учетом особенностей деятельности лесничеств и лесных хозяйств.

Рисунок 8 - Графовая модель организации работы мобильного приложения

Таблица 2 - Состояния и переходы экранных форм

В заключении излагаются основные результаты работы:

1) проведен анализ видов и особенностей лесных ресурсов, существующих информационных систем в сфере работы лесничеств и лесных хозяйств и моделей хранения картографических данных;

2) разработаны модель описания и представления данных о лесных ресурсах, методика формирования плана работ по сбору и обработки информации о лесных ресурсах, модель взаимодействия пользователей с информационной системой, модель топологических отношений данных;

3) разработана структура информационной системы, ее модули и основные алгоритмы функционирования.

Размещено на Allbest.ru