Кузнецов О.Л., Никитин А.А., Черемисина Е.Н. Геоинформатика и геоинформационные системы

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.11.4. Окно «Обозреватель» ИАС.

Данный подход имеет ряд достоинств.

1. Иерархическое представление элементов ИАС позволяет реализовать

гибкие функциональные структуры, то есть в зависимости от специ-

фики решаемых задач можно создавать любое необходимое количе-

ство элементов, группируя их по любому необходимому признаку.

2. Ядро ИАС Конструктора содержит только служебные модули (ре-

дакторы и интерпретаторы). Обеспечивается экономия ресурсов опе-

ративной и постоянной памяти компьютера-клиента, так как каждый

из элементов ИАС загружается из БД в оперативную память клиента

только при открытии этого элемента, и сразу выгружается из памяти

при закрытии.

3. Хранение описаний элементов ИАС в базе данных на сервере позво-

ляет упростить многопользовательский доступ к функционалу ИАС,

и облегчает настройку, унификацию и сопровождение.

Пользователями системы являются должностные лица различных ка-

тегорий, отличающихся спецификой работы с информацией – руководитель,

должностное лицо органа управления, специалисты отделов, операторы, и

т.п. Соответственно, для различных пользователей может различаться набор

функций и вид пользовательского интерфейса клиентского места системы.

В системе ИАС Конструктор использован следующий подход к на-

стройке конкретного клиентского места и обеспечению распределения дос-

тупа к информации. Все пользователи ИАС разделяются на три основные

группы:

– администратор системы;

– привилегированный пользователь;

– пользователь.

Администратор – единственный встроенный пользователь системы,

имеющий право добавлять и удалять других пользователей, изменять их

права доступа, а также редактировать метаданные.

Привилегированный пользователь может создавать элементы ИАС;

и назначать права на их использование и редактирование другим пользова-

телям.

Обычные пользователи могут использовать (без возможности ре-

дактирования) лишь те элементы ИАС, на которые у них есть право доступа.

После успешной авторизации пользователя система определяет его

категорию и права доступа (эта информация также хранится в базе данных

на сервере), и в структуру, отображаемую в Обозревателе (рис. 11.4.) добав-

ляет только те элементы, на которые у этого пользователя есть права досту-

па. Таким образом, обеспечивается настройка системы под конкретного

пользователя при унифицированной программной реализации ИАС.

Кроме того добавления и изменения элементов ИАС фиксируются в

базе данных на сервере, и сразу становятся доступными для общего исполь-

зования, что максимально упрощает сопровождение и развитие системы.

Еще одним важным моментом, относящимся к возможностям ИАС

Конструктора, является использование метаданных, к которым относятся

описания объектов БД (справочников, таблиц и представлений) на языке

предметной области. Программно-технологический инструментарий ИАС

Конструктора, на основе использования данной информации, позволяет:

– унифицировать процесс редактирования и контроля справочно-

классификационной информации;

– автоматизировать внесение и использование данных из справочников

в информационных таблицах БД;

– решать задачи обобщения и анализа (построение запросов, графиче-

ский анализ, и т.п.), используя терминологию предметной области.

В качестве средства, обеспечивающего поддержку работы с детали-

зированной информацией, используются создаваемые в среде ИАС Конст-

руктора экранные формы.

Редактор форм представляет собой визуальную среду, позволяю-

щую создать практически любое окно для работы с данными. Как и в наи-

более развитых средах программирования, он предоставляет возможность

конструирования формы путем добавления и настройки необходимых ком-

понентов. Данные компоненты являются развитием широко известной раз-

работчикам программных систем библиотеки VCL (Visual Component Li-

brary) фирмы Borland.

Компоненты из этой библиотеки были доработаны таким образом,

что у пользователя отпадает необходимость дополнительного программиро-

вания, все необходимые настройки можно произвести либо манипулируя

компонентом при помощи мыши (перетаскивая компоненты, изменяя их

размеры, и т.п.), либо изменяя значения свойств компонента в специальном

окне – Инспекторе объектов (рис. 11.5).

Изменения формы сразу же проверяются на корректность, и записы-

ваются в базу данных. То есть система позволяет создавать экранные формы

практически любой сложности без программирования и компилирования.

Мастер запросов к БД представляют собой основу для проведения

аналитической работы. Фактически они представляют собой SQL-

выражение, отрабатывающее при вызове запроса, и формирующее в резуль-

тате некий набор данных из базы.

Рис.11.5. Пример создания формы.

При этом для формировании данного выражения пользователь, в за-

висимости от своих знаний SQL и структуры базы данных, может восполь-

зоваться различными способами, предлагаемыми ИАС Конструктором. Са-

мые опытные пользователи могут набрать его в виде собственного выраже-

ния на языке SQL, менее опытные могут воспользоваться Мастером запро-

сов (рис. 11.6), который позволяет формировать запрос в полуавтоматиче-

ском режиме (выбрать источник данных, необходимые поля, наложить на их

значения условия и фильтры отбора). При этом, пользователи, владеющие

предметной областью, но не владеющие знаниями структуры базы данных,

могут формировать запрос на языке предметной области (при этом исполь-

зуются метаданные), а система сама проинтерпретирует их запрос на собст-

венно физические объекты БД, и сформирует SQL-выражение.

Рис. 11.6. Окно Мастера запросов.

Средства проведения анализа данных.

В качестве основы для проведения анализа данных используются

средства графического отображения данных в виде диаграмм. Каждый эле-

мент «Диаграмма» может включать в себя несколько серий, каждая из кото-

рых является графическим отображением результата конкретного запроса.

При этом, существуют инструменты для детальной настройки каждого гра-

фика, начиная с его типа (линейная, столбчатая, круговая), и заканчивая на-

стройкой цвета и подписей осей.

В диаграммах присутствует ряд инструментов, предназначенных для

проведения аналитической работы с данными.

Для построения наложения дополнительных условий, группирования

данных, а также проведения многомерных аналитических «срезов» по каж-

дому запросу, в диаграммах присутствует инструмент для задания так назы-

ваемых фильтров, каждый из которых представляет собой условие, накла-

дываемое на значение какого-либо поля данных. При этом фильтры можно

создавать для любого количества полей, входящих в запрос.

Кроме того, существует ряд инструментов для статистического ана-

лиза данных (применяется для серий линейных графиков), в частности:

– расчет максимального, минимального и среднего значения для ука-

занных серий;

– интерполяция значений. Все линейные серии, представленные в диа-

грамме интерполируются на единую сеть. В диалоговом окне «Ин-

терполяция» задаются параметры этой сети: число ячеек, шаг сети и

точка начала отсчета. Также можно задать количество итераций ин-

терполяционного алгоритма;

– построение порогов отсечения для выбранных серий. Порог отсече-

ния задается величиной (m + 3 * s) и (m – 3 * s), где m – среднее, а s –

среднее квадратичное отклонение значений серии;

– расчет коэффициента корреляции для двух выбранных серий;

– поиск точек пересечений выбранных серий.

Средства генерации отчетов.

При разработке инструментария для разработки и печати отчетной

информации учитывается необходимость создания и опубликования как

статической регламентной отчетности, так и построения динамических от-

четов с возможностью редактирования и структуры отчета, и наполнения

отчетов данными. Поэтому в ИАС Конструкторе реализовано два основных

подхода к созданию отчетов.

Очевидно, что исходя из функциональных возможностей элементов

ИАС Конструктора, перечисленных выше, нельзя решить абсолютно все за-

дачи, возникающие при обработке данных. Для реализации более сложных

алгоритмов обработки и анализа, в ИАС Конструкторе существует возмож-

ность расширения функциональных возможностей за счет использования

дополнительного программного обеспечения. При помощи визуальных ре-

дакторов пользователь может настроить параметры использования внешней

программы, которые также переводятся во внутренний формат и загружа-

ются в базу данных. Данная привязка отражается в виде элемента иерархи-

ческой структуры, и может использоваться пользователями как полноцен-

ный функциональный элемент в составе ИАС. Например, на рис. 11.7 пока-

зано подключение к ИАС геоинформационного проекта в среде ArcView.

При этом для расширения функциональных возможностей ИАС мо-

гут использоваться:

– разработанное в ВНИИГеосистем специализированное программно-

технологическое обеспечение (ГИС ИНТЕГРО, СППР Эксперт);

– любые внешние программные системы (аналитических комплексов,

ГИС-технологий, и т.п.).

Рис.11.7. Пример подключения проекта ГИС.

11.3 Информационно-аналитические системы

в недро- и природопользовании

Основной проблемой эффективного использования информационных

ресурсов в недро- и природопользовании является их интеграция в единую

систему для многоцелевого применения разнородной и многоуровневой ин-

формации, рассредоточенной по разным хранилищам в самых разнообраз-

ных форматах и на всех возможных видах технических носителей. Решени-

ем этой проблемы служит построение информационно-аналитической сис-

темы (ИАС), функциональные элементы которой реализуют надежное рас-

пределенное хранение, многоцелевое использование и оперативное предос-

тавление информационных ресурсов органам управления и предприятиям

конкретного региона.

Построение ИАС для недропользования рассмотрено на примерах

республики Саха (Якутия), а для природопользования на примере Республи-

ки Казахстан.

11.3.1 Информационно-аналитическая система недропользования

Республики Саха (Якутия)

Данная ИАС разработана под руководством С.П. Васильева. Её раз-

работке способствовало слияние отдельно действующих предприятий Саха-

геолфонд и регионального информационно-компьютерного центра. Образо-

вание единой организационной структуры, ориентированной на создание и

ведение геологического информационного фонда в единых требованиях, по-

зволяет снять целый ряд противоречий в вопросах представления и исполь-

зования информационных ресурсов при решении широкого круга задач не-

дропользования.

Создание ИАС недропользования непосредственно связано с:

– построением взаимоувязанной в пространственно-объектовой при-

вязке среды накопления и хранения разноуровневой и разнотипной

информации геологического содержания, функционирующего в еди-

ном информационном пространстве геологической отрасли;

– разработкой эффективного информационно-аналитического обеспе-

чения регулирования и управления недропользованием региона, изу-

чения геологического строения, поисков и разведки месторождений

полезных ископаемых, мониторинга природных, техногенных и эко-

номических процесов;

– обеспечением открытости ИАС, т.е. возможностью развития, вклю-

чая расширение функций системы, её состава и структуры, модифи-

кацию технологического обеспечения.

В целом ИАС для недропользования создается для оперативного

обеспечения органов государственного управления, всех категорий недро-

пользователей многоуровневой геоинформацией, результатами её обработки

и интерпретации при физической сохранности геоинформации, организации

упорядочения её хранения и использования, поиска и представления.

Геоинформационные ресурсы, находящиеся в территориальном гео-

фонде, фондах геологических предприятий компаний (более 18 тыс. отче-

тов) Республики Саха (Якутия), включают:

– архивы первичных материалов геологических и геофизических съе-

мок, хранящиеся на бумажных носителях;

– архивы геологической, геофизической и геохимической информации

как первичной, так и полученной в результате обработки в цифровом

виде хранения;

– результаты тематических обобщений в виде текстовых отчетов и

графических приложений;

– специализированные архивы данных по отдельным видам исследова-

ний (сейсморазведка, геофизические исследования глубоких скважин

на углеводороды и т.д.);

– обобщенные данные о состоянии минерально-сырьевой базы и геоло-

гической изученности Республики (каталоги, реестры, кадастры и

т.д.).

В государственном балансе запасов Республики учтено более 2000

объектов, в кадастре месторождений содержатся сведения о 1520-ти место-

рождений.

Таким образом, геоинформационные ресурсы Республики характери-

зуются огромным объемом и разнородностью, что обуславливает необходи-

мость перевода наиболее актуальной информации в цифровую форму, кото-

рая обеспечивает возможность оперативной обработки на основе современ-

ных компьютерных технологий.

Эта проблема решается путем создания регионального банка цифро-

вой геоинфомации с соответствующей структурой и наполнением.

Основные требования, предъявляемые к функциональному, техноло-

гическому и организационному обеспечению ИАС регионального уровня( в

частности для Республики Саха (Якутия)), сводятся к нижеследующим по-

зициям.

Требования к функциональному обеспечению включают:

– решение информационно-аналитических задач, стоящих перед орга-

ном управления недропользования и пользователями геоинформа-

ции;

– реализацию взаимодействия между федеральным и территориальным

уровнями функционирования;

– открытость для расширения функциональных возможностей и ис-

пользования в сочетании с другими системами регионального уров-

ня.

Требования к информационному обеспечению определяются:

– накоплением и ведением единого информационного фонда геоин-

формационных цифровых ресурсов в единой (взаимоувязанной) сре-

де стандартов и соглашений;