Скворцов А.В., Поспелов П.И., Крысин С.П. Геоинформатика в дорожной отрасли (на примере IndorGIS)

Подождите немного. Документ загружается.



Рис. 9.82. Триангуляционная модель рельефа в ГИС IndorGIS



Ни одна из этих моделей не является лучшей и наиболее подходящей для

всех случаев. Низкая вычислительная стоимость поверхностного анализа для

регулярных сетей противопоставляется более точным результатам при

использовании триангуляции. Поэтому система IndorGIS поддерживает обе

модели рельефа, а также позволяет переходить от одной формы

представления поверхности к другой в зависимости от характера решаемой

задачи.

Для работы с рельефом в систему IndorGIS входит следующий набор основных функций:

  построение модели рельефа по входным данным в виде сети регулярных и

нерегулярных отсчётов, набора структурных линий рельефа и полигонов;

  отображение модели рельефа на двумерной карте в качестве слоя и в трёхмерном

виде;

  интерполяция высот в любой точке модели рельефа;

  вычисление расстояний и площадей по поверхности;

  построение разрезов вдоль любой заданной на карте ломаной;

  построение изолиний;

  построение изоклин;

  построение полосовых контуров, соответствующим изолиниям и изоклинам;

  вычисление объёмов земляных работ (балансового объёма и объёма перемещаемых

масс грунта) при формировании горизонтальных площадок на выделенном участке

поверхности;

  построение разности двух триангуляционных поверхностей в целях последующего

анализа и расчетов объемов земляных работ;

  построение зон и линий видимости;

  конвертирование моделей рельефа в другие форматы.

9.9.Решение транспортных задач

Для ГИС IndorGIS разработаны специальные дополнительные модули для

решения транспортных задач и моделирования транспортных потоков.

Модуль IndorTransport позволяет решать следующие задачи:

  Поиск кратчайших маршрутов между пунктами по улично-дорожной сети или по

сети маршрутного транспорта.

  Планирование кратчайших маршрутов обхода заданных пунктов на карте пешком,

по улично-дорожной сети или по сети маршрутного транспорта.

  Поиск ближайших пунктов обслуживания для заданных точек событий по

транспортной сети.

  Построение зон ближайшего транспортного обслуживания заданными сервисными

пунктами.

Модуль IndorTraffic предназначен для укрупненного анализа транспортных

потоков на уровне города или региона на основе гравитационной модели

корреспонденций. Модуль позволяет решать следующие задачи:

  Расчет агрегированных характеристик транспортных районов, таких как подсчет

населения, числа рабочих мест и емкости сервисных пунктов.

  Классифицировать транспортные районы по принадлежности суперрайонам.

  Расчет межрайонных транспортных потоков на основе гравитационной модели

корреспонденций.

  Распределение межрайонных потоков на улично-дорожную сеть.

  Анализ транспортной обеспеченности районов (среднее время поездок, средние

расстояния и др.).

  Анализ транспортной нагрузки маршрутов общественного транспорта по

остановкам.

Анализ транспортных районов может производиться на уровне города, либо на уровне

региона.

9.10.Вопросы для самопроверки

1.Дайте общую характеристику IndorGIS 5.0?

2.Что такое проект в IndorGIS и какие основные элементы он может

включать в себя?

3.Какие виды пространственных данных поддерживает IndorGIS?

4.Что такое ввод по классификатору?

5.Какие виды геодезических и геометрических построений возможны в

IndorGIS?

6.Для чего предназначен инспектор объектов?

7.Что такое привязка растра и как она осуществляется в IndorGIS?

8.Каким способом отображаются условные знаки в IndorGIS?

9.Какие модели рельефа поддерживаются в IndorGIS?

10.Какие транспортные задачи можно решать с помощью IndorGIS?



Глава 10. Информационная система

IndorInfo/Road 3.0

10.1.Общие сведения о системе

Основная функция геоинформационной системы автомобильных дорог

IndorInfo/Road, разработанной в ООО «ИндорСофт» (г. Томск), заключается

в оперативном обеспечении персонала сведениями, необходимыми в

процессе эксплуатации, в ведении и анализе данных о состоянии

автомобильных дорог и инженерных сооружениях на них, а также в

автоматическом создании выходных форм отчетности. Информационная

система обеспечивает возможность ввода и хранения стандартизованных

описаний объектов сети автомобильных дорог и улично-дорожной сети

населенных пунктов, анализ текущего состояния дорожных сетей, оценку

эффективности работы персонала, упрощение решения задачи развития

дорог. Наиболее важными функциями информационной системы являются:

  Ведение паспортов, сведений по диагностике, мониторингу, оценке уровня

содержания автомобильных дорог.

  Оперативное получение информации о дорогах и дорожных объектах в любой части

охватываемой территории.

  Отслеживание дефектов, регламентных и ремонтных работ с указанием сроков,

результатов контрольных измерений и испытаний.

  Графическое отображение дороги в виде чертежа в произвольном масштабе в

произвольной ориентации либо на плане местности.

  Отслеживание остаточной стоимости основных фондов; инвентаризация

автомобильных и городских дорог.

  Оценка качества содержания автомобильных и городских дорог.

  Формирование статистического материала по дефектам с целью выявления слабых

мест.

  Формирование статистического материала по ДТП.

  Ведение архива документов по дороге и ее объектам. Под документами понимаются

текстовые, графические файлы, чертежи, отсканированные материалы, видеоряды и

любые другие данные.

  Ведение информации и документов по правам собственности на землю,

информации по полосам отчуждения и обременения.

Система предназначена для работы с сетью автомобильных дорог и улично-

дорожной сетью населенных пунктов. Система IndorInfo/Road может

работать как самостоятельно, так и в составе ГИС IndorGIS в качестве

дополнительного модуля.

Информационная система построена по технологии клиент-сервер и состоит

из базы данных и клиентских мест. База данных размещается на базе СУБД

MS SQL Server 2000. Клиентские места могут функционировать под

управлением операционной системы Windows 98/Me/NT/ 2000/XP.

10.2.Концепция построения системы

Обеспечение эффективной работы системы управления дорожным

хозяйством является важнейшей задачей дорожной отрасли. Ее решение в

основном базируется на развитии систем связи. В последние годы

Росавтодором проводится целенаправленная работа по совершенствованию

этого стратегического направления.

Основные направления развития системы управления дорожным хозяйством

России определены программой «Автомобильные дороги». В её

программном проекте «Информационное обеспечение» в качестве одной из

основных задач по формированию и поддержанию системы оперативного

информационного органов управления, организаций и предприятий

дорожного хозяйства является создание и поддержание единого

информационного пространства в целях надежного управления дорожным

хозяйством, эффективного контроля за деятельностью дорожных

организаций и предприятий, а также повышение качества обслуживания

пользователей автомобильных дорог.

В соответствии с программным проектом «Информационное обеспечение»

на важнейших федеральных автомобильных дорогах, в первую очередь,

входящих в состав международных транспортных коридоров, будет

осуществлено создание и развитие отраслевой системы связи и

информатизации с использованием современных технологий, направленной

на своевременное обеспечение работников дорожно-эксплутационных

организаций и пользователей необходимой информацией о транспортно-

эксплутационном состоянии автомобильных дорог, условиях безопасности

движения, метеорологических условиях, наличии и состоянии объектов

дорожного сервиса, интенсивности и составе движения транспортных

потоков и т.д. Она позволяет обеспечить определенную связь с

учреждениями здравоохранения, охраны правопорядка, противопожарной

службы и других, будет способствовать снижению тяжести последствий ДТП

за счет сокращения времени спасения и эвакуации пострадавших, оказания

им оперативной медицинской помощи. Система предусматривает развитие

автоматизированных центров управления производством в организациях,

осуществляющих содержание федеральных автомобильных дорог.

Концепцией IndorInfo/Road стало создание единой информационной системы

в дорожной отрасли, системы поддержки принятия управленческих решений,

единой унифицированной базы данных (содержащей полную информацию

по диагностике, инвентаризации и паспортизации обследуемых

автомобильных дорог и дорожных сооружений на них) со всесторонним

анализом и последующей оптимизацией используемых в настоящее время

методов и форм для сбора данных по соответствующим видам работ. В

результате появляется возможность исключить параллелизм хранимой

информации, а также существенно сократить суммарные затраты на сбор и

обработку необходимых данных.

Информационная система охватывает такие направления, как сбор и

обработка данных по:

  диагностике автомобильных и городских дорог и сооружений;

  инвентаризации дорог, сооружений и имущества;

  сбору данных о ДТП;

  учёту интенсивности дорожного движения;

  сбору данных для паспортизации дорог;

  оценке уровня содержания дорог;

  осмотрам дорог (текущие и периодические);

  техническому учёту дорожных работ;

  приёмке вновь построенных, реконструированных и отремонтированных дорог и

сооружений;

  предпроектным обследованиям (изыскательским работам);

  обследованиям, выполненным органами управления собственными силами или

заказанные ими другим организациям;

  оцифровке элементов дорог и сооружений;

  обследованиям, выполненным для разработки схем дислокации дорожных знаков и

дорожной разметки.

10.2.1. Функции информационных систем

При создании информационных систем всегда встает вопрос: для чего они

нужны? Какие функции они будут выполнять? Для ответа на него следует

рассмотреть, какие функции несет в себе обычный, «неэлектронный»

документооборот в организациях дорожной отрасли, и какие функции он не

может выполнить.

Сложившаяся практика инженерной эксплуатации дорог имеет дело с

необходимостью следующих оперативных действий:

  Ведение и получение технологической информации по требуемым объектам и

участкам автомобильных дорог.

  Ведение и получение всех видов документов.

  Поиск объектов дорожной сети по их описанию и параметрам.

  Ведение и получение информации по текущим и прошедшим технологическим

событиям на дороге.

  Ведение и получение информации об изменениях параметров дороги.

  Ведение и получение информации о происшествиях на дороге.

  Формирование стандартных инвентарных отчетов.

  Формирование специальных отчетов по работам и затратам.

Помимо этих классических задач весьма перспективной и востребованной

задачей является сопряжение документальных функций и визуальных

средств отображения и анализа геометрии дороги. Отсюда вытекают

следующие задачи:

  Ведение геометрической информации по расположению и форме всех элементов

автомобильной дороги, как на основе исполнительной документации, так и на основе

инвентаризационной съемки.

  Представление геометрического изображения автомобильных дорог как

структурированного набора графических объектов, представляющих элементы дорог в

требуемой проекции.

  Совместное представление геометрического изображения сети автомобильных

дорог и окружающей местности (топоосновы). Проведение различных видов совместного

геометрического и топологического анализа.

  Формирование чертежей, карт и атласов автомобильных дорог.

  Формирование исходных данных для задач расчета транспортных потоков, задач

проектирования реконструкции и создания новых объектов сети автомобильных дорог.

Следует отметить, что большая часть перечисленных функций и по сей день

выполняется вручную, либо при очень слабой поддержке технологий

информационных систем. Предлагаемая вашему вниманию информационная

система создана в соответствии с данным преставлением о функциях

информационной системы.

10.2.2. Объектные модели автомобильных дорог

Для глубокого понимания сущности информационного описания

автомобильных дорог, предлагаемого в рамках данной системы, необходимо

представление о моделях, лежащих в ее основе (рис. 9.1).



Рис. 9.1. Реальная автомобильная дорога и ее информационная модель



Базовой методологией, используемой при решении задачи построения

информационной системы, является системный анализ. Введем несколько

определений:

Объект – некоторая ограниченная сущность реального мира, которая может

быть рассмотрена самостоятельно, и для которой могут быть выделены

присущие ей характеристики и методы действий (поведения). Так, например,

объектом может быть мост, светофор, автобусная остановка. Объект при

необходимости можно рассматривать как совокупность деталей

(подобъектов), что называется анализом, либо как составную часть более

крупного объекта (суперобъекта), что называется синтезом.

Класс – абстрактное правило для группировки однотипных объектов. Класс

определяет, какие характеристики и методы действий должны

наличествовать у представителей (экземпляров) данного класса. Так,

например, класс дорожных знаков определяет, что у его представителей

должны быть следующие характеристики: принадлежность к титулу;

расположение; тип знака; техническое состояние.

Наследование – механизм повторения правил между классом-потомком и

классом-предком. Этот механизм позволяет строить иерархию классов,

выделяя обобщенный базовый класс и более частные случаи. Данный подход

позволяет сделать структуру классов более логичной и избежать

многократного дублирования. Пример наследования представлен на рис. 9.2.

На рис. 9.3 изображена типовая структура объекта и его связей с

окружающим миром. Важным достоинством объектного подхода является

его автономность, что дает возможность самостоятельной работы объекта по

отслеживанию своей истории.



Рис. 9.2. Демонстрация механизма наследования



Рис. 9.3. Объект и его отношения с окружающей средой



Необходимость отслеживания состояния моделируемого объекта во времени

приводит к использованию объектно-ориентированного подхода с

элементами темпоральности. При этом появляется возможность

отслеживания не только состояния параметров объекта, его элементов и

моментов их изменения, но и поведения объектов, изменения его внутренней

структуры.

Объекты представляют собой особый блок или сущность (реальную или

абстрактную), имеющую важное функциональное назначение в данной

предметной области. Классы и объекты являются базовыми строительными

блоками при использовании объектно-ориентированной методологии для

создания сложных программных систем.

10.2.3. Краткий системный анализ дорожной сети

Дорожные сети являются сложными объектами, имеющими протяженность

не только в пространстве, но и во времени. Развитие дорожных сетей во

времени есть жизненный цикл.

Выделим основные этапы жизненного цикла дорожных сетей.

Существование любой дороги обусловлено необходимостью получения

услуг. Эта необходимость ставит задачу по созданию дороги определенного

класса. Созданию дороги предшествуют действия по изысканиям и

проектированию дороги. После проектирования следует этап физического

воплощения проекта – строительство. Как правило, это длительный этап,

совмещенный с эксплуатацией уже построенных частей дороги.

Следующим концептуальным этапом является эксплуатация, то есть процесс

обслуживания дороги в соответствии с задачами по ее содержанию. В

процессе эксплуатации автомобильной дороги может возникнуть

необходимость в ремонте или реконструкции, в зависимости от технического

состояния.

Дорожная сеть не существует сама по себе, она является следствием

потребностей окружающего мира в транспортных услугах. Для целостного

анализа требуется определить ближнюю и дальнюю среду, а также круг лиц,

принимающих жизненные решения в дорожной сети.

Ближней средой дорожной сети являются объекты, явно взаимодействующие

с сетью: транспорт, обслуживающий персонал, смежные инженерные сети и

территориальные объекты, вблизи которых пролегает сеть, например,

объекты гидрографии и т.п. (рис. 9.4). Дальней средой инженерной сети

являются объекты, неявно или опосредованно взаимодействующие с сетью.

Это органы власти той территории, на которой располагается сеть, общество,

чьи потребности выполняет сеть и чей уровень жизни она должна

поддерживать, природа, которая несет экологическую нагрузку от

взаимодействия с сетью и культура, в рамках которой сеть выполняет

утилитарную роль и является объектом ее внимания.

В процессе эксплуатации дорог перед системой управления встает целый ряд

задач. Рассмотрим основные прикладные задачи, встающие при управлении

(рис. 9.5).