Інформаційна технологія автоматизації обробки параметрів геоінформаційних систем з геометричними мережами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Інформаційна технологія автоматизації обробки параметрів геоінформаційних систем з геометричними мережами

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Загальна характеристика роботи

Вибраний напрямок досліджень співпадає з напрямком досліджень за такими науково-дослідними роботами (НДР) Вінницького національного технічного університету (ВНТУ), де здобувач брав участь як виконавець:

- «Оптимізація транспортної мережі міста Вінниці» (№ДР 0107U012444), яка була виконана на замовлення Вінницької міської ради у 2007 р.;

- «Синтез способів та систем для діагностування транспортних засобів» (№ДР 0104U000743), яка була виконана на замовлення Міністерства освіти і науки України (МОН України) у 2004-2006 рр.;

- «Розробка моделей та методів оптимізації режимів руху транспортних засобів по магістралях зі складним рельєфом» (№ДР 0107U002096), яка була виконана на замовлення МОН України у 2007-2009 рр.;

- «Розробка методів інтеграції математичних моделей природних процесів з геоінформаційними системами природних екосистем» (№ДР 0108U000654), яка була виконана на замовлення МОН України у 2008-2010 рр.;

- «Ідентифікація якості та стану поверхневих вод за даними системи регулярного державного моніторингу довкілля» (№ДР 0105U002428), яка була виконана на замовлення МОН України у 2005-2007 рр.;

- «Розробка та впровадження єдиної автоматизованої системи Державної екологічної інспекції та підрозділів аналітичного контролю територіальних органів Мінприроди України із отриманням результатів вимірювань стану забруднення довкілля, викидів, скидів і відходів, їх накопичення, оброблення та аналізування» (№ДР 0105U008854), яка була виконана на замовлення Державної екологічної інспекції України у 2005-2006 рр.;

- «Створення Інтернет-порталу для ГІС-систем моніторингу Вінницької області» (№ДР 0107U012437), яка була виконана на замовлення Держуправління охорони навколишнього природного середовища у Вінницькій області у 2007 р.

Мета і завдання дослідження. Мета дослідження полягає у підвищенні швидкості та комплексності автоматизованої обробки параметрів шарів геоінформаційних систем з геометричними мережами, на які впливають інші елементи систем.

У результаті проведеного аналізу для досягнення поставленої мети сформульовано задачі дослідження:

- здійснити аналіз проблем та підходів до автоматизації обробки параметрів шарів геоінформаційних систем;

- розробити структуру інформаційних моделей елементів ГІС та запропонувати методи та алгоритми їх ідентифікації;

- розробити інформаційну технологію автоматизації обробки параметрів шарів ГІС з геометричними мережами, основану на базі знань про елементи та взаємовплив параметрів цих ГІС;

- створити програмні засоби для реалізації розробленої інформаційної технології та апробувати їх на практичних прикладах і впровадити у відповідні організації та установи.

Об'єктом дослідження є процес автоматизації обробки параметрів шарів геоінформаційних систем з геометричними мережами, на які впливають інші елементи систем.

Предметом дослідження є методи, засоби та алгоритми автоматизації обробки параметрів шарів геоінформаційних систем з геометричними мережами, на які впливають інші елементи систем природних та технічних об'єктів.

Методи дослідження. У дослідженнях використовувались такі методи: під час формалізації та створення бази знань - методи теорії реляційних баз даних; для ідентифікації параметрів баз знань - методи математичного моделювання; для автоматизації обробки параметрів - метод формалізації даних; під час розробки програмного коду інформаційних систем - методи об'єктно-орієнтованого програмування.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Запропоновано нову структуру моделі бази знань про шари геоінформаційної системи з геометричною мережею, яка відрізняється від існуючих урахуванням мультиплікативних та адитивних складових математичного опису взаємовпливу між параметрами різних елементів ГІС, що дозволяє більш точно врахувати взаємовплив параметрів інформаційних моделей різних елементів ГІС.

2. Вперше розроблено інформаційну технологію автоматизації обробки параметрів геоінформаційних систем з геометричними мережами, основану на декомпозиції елементів шарів ГІС за критерієм впливу на інтегральні показники мережі та формалізації у базі знань можливих взаємовпливів між параметрами цих елементів поліномом першого порядку, яка дозволяє більш швидко визначати інтегральні показники геометричної мережі у разі зміни параметрів елементів шарів ГІС.

3. Дістав подальший розвиток підхід щодо автоматизованої ідентифікації параметрів та структури математичних моделей процесів у геометричних мережах з урахуванням багатьох факторів, за рахунок налагодження відповідності між структурою інформаційних моделей ГІС та структурою математичних моделей, що дозволить більш комплексно та швидко оптимізувати інтегральні параметри геометричної мережі для різного набору шарів ГІС.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблена інформаційна технологія може широко застосовуватися до обробки даних та оптимізації систем з геометричними мережами. Широкий спектр задач, які вирішуються за її допомогою, дозволяє використовувати її для підприємств та установ, що займаються управлінням та оптимізацією параметрів об'єктів, які у ГІС формалізуються як геометричні мережі.

Найбільшу практичну цінність мають такі одержані результати:

1. Розроблена технологія дозволить підвищити швидкість та комплексність автоматизованої обробки параметрів шарів ГІС з ГМ, на які впливають інші елементи систем, та підвищити наочність візуалізації результатів моделювання на картах ГІС.

2. Розроблено структуру та частково наповнено у 2010 р. базу знань ГІС транспортної системи мікрорайону Вишенька міста Вінниці, впроваджену у комунальному підприємстві «Вінницька спеціалізована монтажно-експлуатаційна дільниця з організації дорожнього руху», що дозволяє оптимізувати параметри технічних засобів регулювання дорожнього руху та збільшити пропускну здатність дорожньої мережі міста.

3. Розроблено ГІС громадського маршрутного транспорту міста Вінниці, впроваджену в Управлінні комп'ютеризації та телекомунікацій Вінницької міської ради, що дозволило іншим фахівцям виконати його оптимізацію та візуалізувати її результати на цій же ГІС. Результатом стала Концепція розвитку пасажирського автомобільного транспорту у місті Вінниці з метою оптимізації маршрутної мережі, затверджена Вінницькою міською радою у 2007 році.

4. Удосконалено ГІС басейну р. Південний Буг, що дозволяє проводити більш комплексний аналіз впливу водокористування на якість поверхневих вод. Результати впроваджено у Басейновому управлінні водними ресурсами річки Південний Буг у 2010 р.

Матеріали дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі кафедри «Моделювання та моніторингу складних систем» під час викладання дисциплін «Геоінформаційні системи», «Моніторинг довкілля» і «Бази даних», а також написання бакалаврських і дипломних робіт для студентів ВНТУ спеціальностей:

- 080404 (050101) - «Інтелектуальні системи прийняття рішень» (спеціалізація «Інтелектуальні інформаційні технології обробки даних в системах моніторингу та контролю»);

- 070801 (040106) - «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування» (спеціалізація «Комп'ютеризовані системи екологічного моніторингу»).

Впровадження систем підтверджується відповідними актами.

Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційної роботи отримані автором особисто. У роботах, опублікованих у співавторстві, здобувачу належать такі результати: [1] - охарактеризовано типові закономірності у розподілі завантаженості вулично-дорожньої мережі та удосконалено концептуальні теоретичні основи створення ГІС підтримки прийняття рішень для управління транспортною мережею міста; [2] - розроблено та охарактеризовано інформаційну технологію побудови геоінформаційної моделі параметрів транспортної мережі; [3] - розроблено структуру моделі бази знань про шари ГІС з ГМ та інформаційну технологію автоматизованої побудови ГІС з ГМ на основі такої бази знань; [4] - запропоновано принцип побудови розкладу руху електротранспорту та розроблено узагальнену модель функціонування електротранспорту; [5] - запропоновано метод розстановки розривних випусків на маршруті; [6] - cтворено модель визначення оптимальної кількості машин на маршруті, розроблено алгоритм розв'язання задачі щодо вирівнювання інтервалів руху при вибраній кількості машин; [7] - розроблено та охарактеризовано програмний комплекс для автоматизованого створення розкладів руху електротранспорту міста. [8] - розроблено програмне забезпечення.

Апробація результатів дисертації. Результати, одержані в дисертаційній роботі, пройшли апробацію на 10-ти наукових конференціях:

8-а та 9-а Міжнародні науково-технічні конференції «Контроль і управління в складних системах» (КУСС) (м. Вінниця, 2005 р., 2007 р.); Міжнародна наукова конференція «Проблеми автоматизованого електроприводу» (м. Дніпродзержинськ, 2007 р.); I Міжнародна науково-практична конференція «Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія» (м. Вінниця, 2010 р.); Науково-технічні конференції професорсько-викладацького складу, співробітників та студентів ВНТУ за участю інженерно-технічних працівників підприємств міста Вінниці і області (м. Вінниця, 2005 р., 2006 р., 2007 р., 2008 р. 2009 р., 2010 р.).

Публікації. Всього за тематикою дослідження опубліковано 8 наукових праць, в тому числі 7 статей у наукових фахових журналах, що входять до переліку ВАК України, отримано свідоцтво про реєстрацію авторських прав на комп'ютерну програму.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних джерел (119 найменувань) та трьох додатків. Основний зміст викладено на 110 сторінках друкованого тексту, містить 40 рисунків, 22 таблиці. Загальний обсяг дисертації 155 сторінок.

Основний зміст роботи

геоінформаційний автоматизація алгоритм програмний

У вступі розкрито сутність і стан досліджень науково-прикладної задачі, підстави і вихідні дані для проведення дослідження. Також викладено: актуальність теми дисертації, мету, задачі дослідження, наукову новизну та практичне значення одержаних результатів, особистий внесок здобувача та апробацію результатів дисертації і публікації здобувача.

Першій розділ. У даному розділі проведено огляд методів та технології обробки параметрів геометричних мереж.

Проаналізовано проблеми моделювання та обробки параметрів геометричних мереж на прикладі транспортної мережі, які пов'язані з урахуванням різних факторів та взаємовпливу одних факторів на інші, що ускладнює обробку даних. Наприклад, необхідність врахування нових об'єктів транспортної інфраструктури або погіршення умов пересування (стан доріг, «пробки» тощо) транспортних засобів вимагає значного часу на ідентифікацію та оптимізацію раніше побудованої моделі цієї мережі.

Таким чином, аналіз показав, що є чимало методів, моделей та підходів математичного моделювання параметрів геометричних мереж на прикладі транспортної мережі за різних умов та з урахуванням різних факторів. Усі ці методи в комплексі можна використати для синтезу оптимальних законів управління транспортом у місті. Однак, під час застосування даних методів на практиці основною проблемою є адаптація моделей до конкретної вулично-дорожньої мережі, ідентифікація параметрів моделей на практиці, врахування особливостей та обмежень, знаків та інших факторів, які вже є у місті. Зменшити час на таку адаптацію, охопити розрахунками сотні доріг та перехресть, тисячі комбінацій маршрутів можна тільки з використанням сучасних геоінформаційних технологій, зокрема за допомогою геоінформаційної системи вулично-дорожньої мережі заданого міста. Аналогічні задачі є актуальними і під час моделювання процесів у розгалужених річкових та інших мережах.

Питаннями визначення та обробки параметрів геометричних мереж різного характеру, зокрема транспортних та річкових, присвячено роботи таких зарубіжних вчених, як: Гаврилов А.А. (РФ), Корсей С.Г. (РФ), Д. Уізем (США), Буренскене М.Ч. (РФ), Сильянов В.В. (РФ), Greenshields B.D. (США), Greenberg H. (США), Mitchell A. (США), Payne H.J. (США), Bekey G.A. (США), Yang H. (США), Бертольд І. (РФ), Семенов В.В. (РФ) та інші. В Україні дослідження по даній тематиці проводили - Поліщук В.П., Доля В.К., Рябенький В.М., Ходаков В. Є., Петров Е.Г., Нефьодов М.А., Прокудин Г.С.,

Усов А.В., Єресов В. І., Левковець П.Р., Доля В.К., Давідіч Ю.О. та інші.

Для розв'язання задач оптимізації параметрів ГІС з ГМ потрібно створити уніфіковану структуру, яка буде враховувати розбиття елементів системи на типові шари, класифікацію та містити опис параметрів окремих елементів, а також інформаційні, топологічні та математичні зв'язки між елементами різних шарів.

Отже, є актуальною задача створення інформаційної технології автоматизованої обробки параметрів геоінформаційних систем з геометричними мережами (ГІС з ГМ). Технологія повинна містити моделі, методи, алгоритми, прийоми та програмне забезпечення для побудови та ідентифікації типових елементів ГІС з ГМ за реальними даними.

Викладене визначило зміст наукових досліджень, вказаний в задачах досліджень.

Другий розділ присвячено розробці інформаційних моделей та методів формалізації даних про елементи геометричних мереж у ГІС.

Запропонована класифікація та кодування основних елементів ГІС на прикладі транспортної системи міста.

При формуванні єдиної системи класифікації та позначень елементів ГІС з ГМ та їх параметрів запропоновано взяти за основу, по-перше, підходи до класифікації та системи позначень, що використовуються у класифікаторах ГІС. Пропонується використовувати таке кодування:

C = 1 x₁ x₂ x₃ x₄ x₅ x₆ x₇ x₈, (1)

тобто одиниця та 8 розрядів, позначених цифрами від 0 до 9, утворюють ієрархічну структуру об'єктів, подібну до структури об'єктів у класифікаторі ГІС. Перша цифра «1» потрібна для того, щоб відрізнити код від типового кодування об'єктів, яке є загальноприйнятим у держстандартах України.

Розроблено та описано інформаційні моделі елементів ГІС з ГМ. Подано їх приклади для транспортних систем міст.

Охарактеризовано параметри типового шару елементів ГІС з ГМ. Запропоновано формалізований опис параметрів кожного шару ГІС з ГМ (інформаційну модель) за такою структурою:

1. Тип.

2. Параметри та характеристики елемента ГІС з ГМ.

3. Варіанти ускладнень.

4. Напрямки зміни характеристик.

5. Фактори, які слід враховувати.

6. Методики ідентифікації параметрів моделей.

7. Умови узгодження топології з іншими.

8. Умови узгодження впливу об'єкту на інші.

У табл. 1 наведено складові інформаційної моделі на прикладі елемента ТС «Вулиця».

Охарактеризовано важливий елемент природних та технічних мереж - місця тяжіння, врахування впливів яких дозволить більш оптимально розподіляти потоки в мережах. Місцем тяжіння назвемо об'єкт або територію, до якої у певні моменти часу спрямовані порівняно великі потоки. Особливість цих точок (об'єктів) полягає в тому, що, в залежності від часових параметрів доби, сезону року, вони змінюють свою значущість або взагалі втрачають.

Для транспортних мереж це можуть бути навчальні заклади, супермаркети, території масового відпочинку, великі громадські установи тощо. Для річок - водозабори. Для електричних мереж - великі споживачі (заводи, фабрики тощо).

Розроблено та охарактеризовано нову структуру бази знань про елементи ГІС з ГМ (рис. 1), запропоновано алгоритми її ідентифікації на практиці.

Структура типової інформаційної моделі елемента ТС «Вулиця»

Розроблено структуру бази знань підсистеми обробки даних інформаційних моделей та охарактеризовано її зв'язок з параметрами математичних моделей процесів у ГІС. Для цього, для кожного шару створюється типова інформаційна модель у базі знань. База знань містить в собі типовий набір параметрів об'єктів мережі в загальному вигляді, а також набір правил, по яким взаємодіють об'єкти бази знань між собою.

Структура узагальненої геоінформаційної моделі елемента транспортної системи

Для бази знань обов'язково вводиться обмеження - вплив параметрів багатьох шарів на заданий параметр може бути формалізований як сума окремих впливів кожного з цих параметрів на заданий. А цей вплив параметру одного шару p₁ на параметр іншого p₂ можна формалізувати у вигляді поліному першого порядку з адитивною і мультиплікативною складовою:

. (2)

За допомогою цих складових можна врахувати вплив елементів будь-якого шару на інший. Модель для кожного параметру може містити як обидві складові, так і лише одну з них, вони можуть залежати від часу t, а можуть бути і сталими. У таблиці 2 наведено приклад такої формалізації.

Приклад опису взаємовпливу шарів ГІС у базі знань

Охарактеризовано, яким чином може здійснюватись автоматизована ідентифікація параметрів та структури математичних моделей процесів в геометричних мережах з урахуванням багатьох факторів, за рахунок налагодження відповідності між структурою інформаційних моделей ГІС та структурою математичних моделей, що дозволить більш комплексно та швидко визначати та оптимізувати інтегральні параметри геометричної мережі для різного набору шарів ГІС. Різна структура інформаційних моделей ГІС, у т.ч. різний набір шарів ГІС, несуть різну інформацію та враховують і формалізують різну кількість факторів, що впливають на задані показники системи (пропускна здатність вулиць, якість води у річці тощо).

Наприклад, нехай характеристика (пропускна здатність, якість води річки тощо) y пов'язана з вектором вхідних параметрів x деякого шару певною функціональною залежністю F:

, (3)

де K_i, - і-ті мультиплікативний та адитивний коефіцієнти шару, відповідно; - кількість коефіцієнтів j-ого шару; - активний шар ГІС, тобто такий, вплив якого враховує модель (3).

Налагодивши чітку відповідність між інформаційними моделями ГІС (3) та структурою математичних моделей, які описують зміну таких показників під дією різних факторів, можна у разі вибору та ідентифікації тієї чи іншої структури інформаційних моделей ГІС автоматизовано (а то і автоматично) ідентифікувати структуру та параметри відповідної математичної моделі. А це, у свою чергу, дозволить швидше моделювати різні сценарії пошуку оптимальних рішень зі зміни параметрів геометричної мережі у ГІС для покращення її основних характеристик.

Наведено приклади формування бази знань про шари ГІС з ГМ.

Третій розділ присвячено розробці геоінформаційної технології обробки параметрів шарів геометричних мереж у ГІС.

Запропоновано узагальнений алгоритм застосування технології на прикладі транспортної системи (ТС). На основі проведеного аналізу наявних математичних можливостей у розв'язанні задач з управління транспортними потоками у місті, можливостей геоінформаційних технологій (ГІС-технологій) та специфіки задачі в цілому, запропоновано концепцію створення геоінформаційної системи обробки параметрів ГІС для управління транспортною системою міста, яку пропонується запроваджувати поетапно.

Етап 1. Збирання вхідних даних, вибір основних елементів ТС та варіантів структури інформаційних моделей їх елементів.

Етап 2. Ідентифікація інформаційних моделей елементів ТС міста.

Етап 3. Оптимізація параметрів ТС міста.

Дістала подальший розвиток формалізація геоінформаційних моделей на прикладі елементів транспортної мережі шляхом урахування, поряд із просторовими відношеннями, атрибутивних відношень параметрів різних об'єктів ГІС. Запропоновано метод ідентифікації геоінформаційної моделі транспортної системи (ТС) з відбором елементів мережі за ступенем впливу на параметри та топологію ГІС-моделі мережі шляхом порівняння значень ваги цих елементів із певним граничним значенням.

Розроблено програмний комплекс із застосуванням запропонованої технології для розв'язання задачі оптимізації параметрів руху міського громадського транспорту.

Формалізовано інформаційну модель шару ГІС «Міський громадський транспорт». Визначено вплив параметрів між собою.

Розроблено алгоритм ідентифікації параметрів руху для окремого маршруту міського громадського транспорту. Для цього формалізовано співвідношення між різними параметрами руху електротранспорту (рис. 2) відображає процес ідентифікації параметрів маршруту. Описано методи визначення необхідної кількості розривних випусків, які потрібно буде випустити на маршрут для покращення його якісних характеристик, та метод розстановки їх на маршруті. Наведено алгоритм реалізації методу розстановки.

Граф співвідношень параметрів руху електротранспорту

Розроблено типовий програмний інструментарій для реалізації запропонованої інформаційної технології на прикладі транспортної системи (ТС), в якому враховані такі особливості ТС та прийоми роботи з ГІС:

1. Під час побудови ГІС-моделей елементів ТС та формалізації у базі знань використовуються уніфіковані умовні позначення та назви параметрів (атрибутів), щоб легше було потім їх обробляти.

2. У базі знань закладено множину типових ГІС-моделей, які адаптуються під конкретні елементи ТС, наприклад: «Вулиця із двобічним рухом», «Т-подібне перехрестя», «Забороняючий знак», «Трикольоровий світлофор», «Розмітка - суцільна лінія», «Місце тяжіння - Школа», «Ямковість дороги» тощо.

3. Перед застосуванням програмного забезпечення максимально наповнити бази атрибутивних даних та шари ГІС актуальною інформацією, яка може бути в подальшому використана у математичних моделях процесів на окремих ділянках чи об'єктах, що утворюють геометричну мережу.

Типове авторське програмне забезпечення на GISToolKit Free

ГІС «Панорама» для зручної роботи з шарами ГІС ТС та обробки їх даних і розв'язання прикладних задач

Проведено порівняльний аналіз тривалості розв'язання задачі ідентифікації параметрів математичних моделей з використанням запропонованої технології та за традиційними підходами на прикладі дорожнього руху у місті та річкової системи.

Для транспортної мережі одним з основних параметрів математичних моделей є середня швидкість руху транспортних засобів по перегонах вулиць між світлофорами. Саме цей параметр дозволяє коректно проводити синхронізацію фаз світлофорів для забезпечення так званої «зеленої хвилі» для транспортних засобів, оцінювати максимальну пропускну здатність вулично-дорожньої мережі тощо. Як відомо, на цей параметр впливає багато факторів. Чим більш точно вони описані та враховані, тим точнішими будуть і моделі, які його використовують. Була оцінена тривалість визначення таких факторів та характеру їх впливу: засоби регулювання руху транспортних засобів (дорожні знаки, дорожня розмітка), вплив метеорологічних показників (слизькість, видимість) та якісний склад транспортних потоків.

Для моделювання якості води у розгалужених річкових водах аналізувались фактори та характер їх впливу на якість вод у річках: скиди стічних чи зворотних вод та місця їх випуску у річки (біля берега чи у стрижень); гідравлічні та гідрологічні параметри річок (звивистість річок, усереднений коефіцієнт турбулентної дифузії річок, коефіцієнт шорсткості дна русла); коефіцієнт самоочищення річок під дією інших, окрім розбавлення і перемішування, процесів; якість води у річках вище і нижче скидів (за даними державного моніторингу довкілля).

Проведений аналіз показав, що при застосуванні запропонованої інформаційної технології для транспортної мережі у порівнянні з традиційними технологіями та підходами тривалість зменшилась у майже 10 разів, а для річкової мережі - у майже 18 разів. У разі збільшення параметрів, які враховуються, та кількості елементів геометричної мережі, тривалість розрахунку буде зменшуватись.

У четвертому розділі наведено практичне апробування запропонованої технології. Розроблено структуру та частково наповнено базу знань ГІС транспортної системи мікрорайону Вишенька міста Вінниці, впроваджену у комунальному підприємстві «Вінницька спеціалізована монтажно-експлуатаційна дільниця з організації дорожнього руху».

Розроблено ГІС громадського маршрутного транспорту міста Вінниці, що дозволило іншим фахівцям виконати їх оптимізацію та візуалізувати її результати на цій же ГІС (рис. 4). Результатом стала Концепція розвитку пасажирського автомобільного транспорту у місті Вінниці з метою оптимізації маршрутної мережі, затверджена Вінницькою міськрадою у 2007 році.

ГІС міста з шаром зупинок маршрутних таксі

Удосконалено ГІС басейну р. Південний Буг, що дозволяє проводити більш комплексний аналіз впливу водокористування на якість природних поверхневих вод. Результати впроваджено у Басейновому управлінні водними ресурсами річки Південний Буг. Моделювання різних ситуацій за допомогою цієї програми дозволяє більш чітко та набагато швидше виявити проблемні місця, які потребують розташування додаткових постів моніторингу якості та кількості поверхневих вод та вжиття певних управлінських заходів на зниження антропогенного впливу. Вчасне усунення в майбутньому цих проблемних місць, наприклад, шляхом урахування відповідних рекомендацій під час розробки нових нормативів на гранично допустимі скиди підприємств, дасть значний соціально-екологічний та економічний (для водокористувачів) ефект.

Матеріали дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі кафедри «Моделювання та моніторингу складних систем» під час викладання дисциплін «Геоінформаційні системи», «Моніторинг довкілля» і «Бази даних», а також написання бакалаврських і дипломних робіт для студентів ВНТУ спеціальностей:

- 080404 (050101) - «Інтелектуальні системи прийняття рішень» (спеціалізація «Інтелектуальні інформаційні технології обробки даних в системах моніторингу та контролю»);

- 070801 (040106) - «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування» (спеціалізація «Комп'ютеризовані системи екологічного моніторингу»).

У висновках сформульовано основні результати дисертаційної роботи.

Основні висновки та результати роботи

Робота присвячена підвищенню швидкості та комплексності автоматизованої обробки параметрів шарів геоінформаційних систем з геометричними мережами, на які впливають інші елементи систем.

У результаті проведеного дослідження отримано такі нові наукові та практичні результати:

1. Запропоновано нову структуру моделі бази знань про шари геоінформаційної системи з геометричною мережею, яка відрізняється від існуючих урахуванням мультиплікативних та адитивних складових математичного опису взаємовпливу між параметрами різних елементів ГІС, що дозволяє більш точно врахувати взаємовплив параметрів інформаційних моделей різних елементів ГІС.

2. Дістав подальший розвиток підхід щодо автоматизованої ідентифікації параметрів та структури математичних моделей процесів в геометричних мережах з урахуванням багатьох факторів, за рахунок налагодження відповідності між структурою інформаційних моделей ГІС та структурою математичних моделей, що дозволить більш комплексно та швидко оптимізувати інтегральні параметри геометричної мережі для різного набору шарів ГІС.

3. Вперше розроблено інформаційну технологію автоматизованої побудови ГІС з геометричною мережею, основану на декомпозиції елементів шарів ГІС за критерієм впливу на інтегральні показники мережі та формалізації у базі знань можливих взаємовпливів між параметрами цих елементів поліномом першого порядку, яка дозволяє більш швидко визначати інтегральні показники геометричної мережі у разі зміни параметрів елементів шарів ГІС. Проведено оцінювання швидкості ідентифікації математичної моделі процесів за допомогою запропонованої технології у порівнянні з традиційними підходами на прикладах для транспортної системи міста та процесів розбавлення стічних вод із річковими. Для розглянутих прикладів досягнуто прискорення ідентифікації майже у 10 та 18 разів, відповідно. У разі збільшення кількості елементів мережі та факторів, які враховуються, ця різниця буде збільшуватись.

Розроблена інформаційна технологія може широко застосовуватися до обробки даних та оптимізації систем з геометричними мережами. Широкий спектр задач, які вирішуються за її допомогою, дозволяє використовувати її для підприємств та установ, що займаються управлінням та оптимізацією параметрів об'єктів, які у ГІС формалізуються як геометричні мережі. Зокрема, було розроблено ГІС громадського маршрутного транспорту міста Вінниці, яка є впровадженою в Управлінні комп'ютеризації та телекомунікацій Вінницької міської ради, що дозволило іншим фахівцям виконати його оптимізацію та візуалізувати її результати на цій же ГІС. Результатом стала Концепція розвитку пасажирського автомобільного транспорту у місті Вінниці з метою оптимізації маршрутної мережі, затверджена Вінницькою міською радою у 2007 році. Розроблено структуру та частково наповнено у 2010 р. базу знань ГІС транспортної системи мікрорайону Вишенька міста Вінниці, впроваджену у комунальному підприємстві «Вінницька спеціалізована монтажно-експлуатаційна дільниця з організації дорожнього руху», що дозволяє оптимізувати параметри технічних засобів регулювання дорожнього руху та збільшити пропускну здатність дорожньої мережі міста. Удосконалено ГІС басейну р. Південний Буг, що дозволяє проводити більш комплексний аналіз впливу водокористування на якість поверхневих вод. Результати впроваджено у Басейновому управлінні водними ресурсами річки Південний Буг у 2010 р.

Матеріали дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі кафедри «Моделювання та моніторингу складних систем» під час викладання дисциплін «Геоінформаційні системи», «Моніторинг довкілля» і «Бази даних», а також написання бакалаврських і дипломних робіт для студентів ВНТУ спеціальностей:

- 080404 (050101) - «Інтелектуальні системи прийняття рішень» (спеціалізація «Інтелектуальні інформаційні технології обробки даних в системах моніторингу та контролю»);

- 070801 (040106) - «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування» (спеціалізація «Комп'ютеризовані системи екологічного моніторингу»).

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Сторчак В.Г. Концепція створення геоінформаційної системи підтримки прийняття рішень для управління транспортною мережею міста / Сторчак В.Г., Мокін В.Б. // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2009. - №2. - С. 78-83.

2. Сторчак В.Г. Технологія побудови інформаційної моделі транспортної мережі міста на основі геоінформаційних моделей її елементів / Сторчак В.Г., Мокін В.Б. // Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. - 2010. - №2. - С. 64-67.

3. Сторчак В.Г. Інформаційна технологія автоматизації обробки параметрів геоінформаційних систем з геометричними мережами / Сторчак В.Г., Мокін В.Б. // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2010. - №5. - С. 79-83.

4. Сторчак В.Г. Розробка розкладу руху електротранспорту / Сторчак В.Г. Мокін Б. І., Розводюк М.П. // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2005. - №3. - С. 35-38.

5. Сторчак В.Г. До питання оптимізації руху міського електротранспорту / Сторчак В.Г., Мокін В.Б., Розводюк М.П. // Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика. Сб. научных трудов Днепродзержинского государственного технического университета. - 2007. - С. 143-147.

6. Сторчак В.Г. До питання визначення необхідної кількості вагонів міського електротранспорту на маршруті / Сторчак В.Г., Мокін Б. І., Розводюк М. П // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету: Наукові праці КДПУ. - Кременчук: КДПУ, 2006. - Вип. 3/2006 (38). - Ч. 2. - С. 34-36.

7. Сторчак В.Г. Програма «Розрахунок розкладу руху електротранспорту» / Сторчак В.Г., Мокін Б. І., Розводюк М.П. // Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. - 2005. - №6. - С. 30-34.

8. Сторчак В.Г. Комп'ютерна програма для автоматизації процесу складання розкладів руху міського електротранспорту («Rasprash») / Сторчак В.Г., Мокін В.Б., Розводюк М.П. // Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір №21865. - К.: Державний департамент інтелектуальної власності України. - Дата реєстрації: 30.08.2007.

Размещено на Allbest.ru