Предмет исследования – особенности применения и закономерности создания ГИС для автоматизации процессов проектирования и обработки геоэкологической информации.

Методологические и теоретические основы исследования: работы отечественных и зарубежных ученых в области теории функциональных систем, системотехники, инфографии, теории информационных систем, а также прикладные исследования САПР объектов строительства.

Достоверность результатов обеспечивается применением системного анализа, обоснованных теоретических методов, аппарата инфографического исследования, а также результатами внедрения специализированной ГИС в реальных условиях городов Новочеркасска и Элисты.

Актуальность темы диссертационного исследования определяется необходимостью в разработке специализированных программных средств для оценки и управления геоэкологической обстановкой, решения задач комплексного развития территорий муниципальных образований.

Научная новизна:

развита методика создания геоинформационных систем для оценки и управления геоэкологической обстановкой территорий;

предложена методика создания программного ядра геоинформационных систем;

доработан алгоритм интерполяции данных с использованием современных графических ускорителей;

сформулированы и предложены основные принципы построения типовой структуры программного ядра ГИС.

Практическая значимость:

осуществлена возможность интерактивного построения пространственного распределения различных характеристик геологических и геоэкологических параметров;

предложены принципы интеграции ГИС в САПР объектов строительства;

получено свидетельство №20016111292 Российского агентства по патентам и товарным знакам о регистрации программы «Специализированная геоинформационная система «Подтопление г.Новочеркасска грунтовыми

разработано ядро геоинформационной системы, позволяющей выполнять анализ экологической ситуации и упростить процесс принятия проектных решений на

разработанное ядро было апробировано в процессе создания СГИС для г.Новочеркасска и г.Элисты;

построены карты уровня грунтовых вод и просадочности грунтов для территории г.Элисты и их влияния на экологическую обстановку в городе;

осуществлено внедрение разработанной СГИС в ряде проектных и производственных предприятий Ростовской области;

разработаны критерии анализа геоэкологических данных, их формализация и структурирования на примере данных инженерно-геологических изысканий.

Внедрение результатов. Результаты исследований, модели, информационные технологии автоматизированного проектирования с использованием специализированных ГИС внедрены для оперативного получения данных о негативных факторах подтопления для микрорайонов городской застройки при решении задач проектирования, эксплуатации и реконструкции объектов строительства, решения задач производства инженерно-геологических изысканий в ОАО ДОНПРОЕКТЭЛЕКТРО, ООО СП ТОП-ДИЗАЙН, ОАО 711 ВОЕНПРОЕКТ, НПФ ИЗЫСКАТЕЛЬ, ОАО СЕВКАВНИПИАГРОПРОМ, использованы при разработке проектов зданий и сооружений учебно-библиотечного корпуса ЮРГТУ (НПИ), жилого комплекса ОЛИМП в г. Новочеркасске. Разработанная СГИС применена в Ростовском Государственном строительном университете при выполнении работ по государственному контракту №36 ГК-Арх «Проведение и информационное обеспечение геотехнического мониторинга территорий городских округов «город Таганрог», «город Азов», «город Новочеркасск».

Положения, выносимые на защиту:

методика создания геоинформационных систем с учетом необходимости разработки программного ядра;

алгоритм интерполяции данных с использованием современных графических ускорителей;

основные принципы построения типовой структуры программного ядра ГИС на примере г. Новочеркасска и г.Элиста.

, Technische Universitaet Dresden) был выполнен доклад по работе, получивший положительные отзывы.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст диссертации содержит 120 страниц машинописного текста, 30 рисунков. Список использованной литературы включает 105 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, поставленные цели и задачи исследований.

Первая глава представляет собой обзор отечественной и зарубежной литературы. Охарактеризованы методики обобщения и классификации топографической, геологической и экологической информации. Особое внимание уделено взаимосвязи информации этих типов, общим алгоритмам обработки и возможностям унификации хранения. Рассмотрены варианты хранения различных видов информации в ГИС.

Изучена литература по вопросам преобразования информации различных типов в цифровой вид, работы отечественных и зарубежных авторов по вопросам создания ГИС и реализации составных частей ГИС.

Рассмотрены примеры реализации наиболее популярных универсальных ГИС. Среди российских разработок особо выделяются системы «Карта», «Zulu», «ObjectLand». Все они имеют достаточно богатый набор базовых функций, необходимых при работе с пространственными данными, однако, имеется некоторая специализация. Наиболее распространенными на мировом рынке являются системы ArcGIS и MapInfo. Первая из них имеет четко выделенную модульную систему. Каждый из модулей частично пересекается по возможностям с остальными, однако являет собой логически обособленную единицу. Система MapInfo, наоборот, не имеет такого строгого деления на модули (в случае ArcGIS они могут поставляться отдельно), ее структура более проста и расширение функциональности обеспечивается за счет предоставления пользователю набора ActiveX компонентов для обеспечения доступа к функциям программы извне. Большинство систем достигли уровня развития, достаточного для широкого применения и различаются лишь удобством выполнения отдельных специфических операций. Самым значительным их недостатком является цена, зачастую высокая даже по западным меркам.

Приведен анализ существующих на рынке систем управления базами данных (СУБД), применение которых необходимо во многих проектах по созданию ГИС. Сформулированы основные требования, выдвигаемые при выборе СУБД, а также выделены основные характеристики, оказывающие наибольшее влияние на процесс разработки и использования ГИС.

Во второй главе описывается концептуальная методика создания программного ядра геоинформационной системы. Приведено логическое разбиение на этапы, указана рекомендуемая последовательность этапов, особое внимание уделено шагам, влияющим на разработку программного ядра

Обзор литературы и существующих ГИС в первой главе показал, что в определенных случаях целесообразно вместо использования существующих коммерческих создать собственную ГИС, в том числе разработать ее программное ядро. Наибольшая часть работ направлена на разработку компонент, предназначенных для интеграции в существующую систему, или же созданию ГИС на базе одной из распространенных коммерческих платформ. В русской технической литературе не было найдено работ, описывающих процесс разработки программного ядра СГИС. Поэтому одной из важных, на наш взгляд, решенных в диссертации задач является целостное обобщенное представление технологии и процессов разработки программного ядра геоинформационной системы, позволяющее проникнуть в его суть, а также в последовательность, соотношение и особенности каждого из этапов, оценить их значение в общем технологическом цикле, степень разработанности по разным параметрам. Для практического использования важно на сегодняшний день показать реальные возможности воплощения научных и технологических достижений при создании ГИС.

"мулированными положениями, требуется разработать методику создания СГИС. Ввиду того, что многие решения, принятые на различных этапах создания ГИС оказывают непосредственное влияние на структуру и функциональный состав программного ядра, методику его создания необходимо рассматривать в контексте создания ГИС в целом.

Обобщенная методика разработки ГИС представлена на рисунке 1. Покажем ее основные особенности.

1. В нашей стране понятия «геоинформационная система» и «программное ядро геоинформационной системы» зачастую не различаются, вследствие того, что одно является частью другого. Тем не менее, их важно различать и четко понимать какой именно шаг в создании ГИС и как он повлияет на ее программное ядро.

2. При создании собственного программного ядра ГИС необходимо выполнить практически все те же шаги, что и при использовании существующего ядра, однако порядок их выполнения и влияние друг на друга зачастую изменяются, т.к. добавляются шаги, необходимые для разработки компонент программы.

3. Подготовительные работы логически разделены на 2 этапа: на первом – анализ имеющихся данных – данные влияют на структуру программной части, а на втором – преобразование данных – наоборот, программа влияет на данные. При этом важно соблюсти правильный порядок, иначе часть результатов может оказаться недостоверной, и может потребоваться повторное выполнение работ.

Рисунок 1. Концептуальная схема разработки ГИС.