Методика и технология разработки территориально-распределенных информационно-аналитических систем в управлении природопользованием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.35, кандидат технических наук Попов, Александр Сергеевич

• Попов, Александр Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Попов, Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ К ПОСТРОЕНИЮ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ В УПРАВЛЕНИИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕМ.

1.1. Анализ современного состояния автоматизации iн'иродопользования. Основные особенности прикладных информационно-аналитических систем в этой сфере.

1.2. Основные модели процесса разработки информационных систем.

1.3. Технологические подходы к созданию территориально-распределенных и11форма1цюнно-аналитических систем.

1.4. Использование ГИС-технологий при разработке информационно-аналитических систем в управлении природопользованием.

1.5. Инструментальные технологические средства, применяемые при разработке информационных систем.

1.6. Требования к методике и технологии разработки информационно-аналитических систем в управлении природопользованием.

ГЛАВА 2. ИНТЕГРАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ И МЕТОДИКА

СОЗДАНИЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.

2.1. Интегральная модель процесса разработки информационно-аналитических систем

2.2. Методика разработки информационно-аналитических сио ем на основе интегральной модели.

2.3. Разработка ГИС-составляющей информационно-аналитических систем.

2.4. Организация обмена и синхронизации данных в территориально-распределенной системе.

2.5. Требования к технологической платформе разработки территорилльно-рлс1 (ределепных информационно-аналитических систем в управлении природопользованием.

ГЛАВА 3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПЛАТФОРМЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ В УПРАВЛЕНИИ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕМ.

3.1. Технология унифицированного построения интерфейса рабочего места информационно-аналитических систем.

3.2. Программные компоненты технологической платформы разработки информационноаналитических систем.

3.2.1. Инструментальная среда конструирования информационно-аналитических систем

3.2.1.1. Элементы интерфейса рабочего места информационно-аналитических систем.

3.2.1.2 Функциональные возможности редактора окон пользовательского интерфейса настольных и веб-приложений.

3.3.3. Открытые программные интерфейсы технологической платформы.

3.2.3. Средства для работы с пространственными данными.

3.2.4. Встроенные функции регламентации доступа, реализованные в технологической платформе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика и технология разработки территориально-распределенных информационно-аналитических систем в управлении природопользованием»

Основными задачами управления природопользованием являются учет и контроль использования, мониторинг состояния и планирование изучения и освоения природных ресурсов. Эти задачи характеризуются большими объемами пространственно-привязанных данных, использованием средств поиска, агрегации и анализа информации, работой с электронными документами и сканобразами, что обуславливает использование надежных решений для организации хранилищ данных и геоинформационных систем для работы с пространственной информацией.

Процесс построения информационных систем осложняется отсутствием единой системы классификации существующих информационных ресурсов. Также сказывается разобщенность в технологическом аспекте: используются различные технологии и форматы хранения данных.

Слабая формализация задач природопользования влечет за собой частое изменение требований к информационным системам. Следовательно, необходима гибкость в адаптации к изменяющимся требованиям.

Большую проблему представляет собой территориальная распределенность организаций. Нередко подразделения организации обладают различными по технической оснащенности каналами связи, поэтому информационная система должна учитывать эту неоднородность и обеспечивать возможность построения единой информационной среды при любой конфигурации каналов связей подразделений.

Таким образом, актуальным является создание методики и технологии разработки территориально-распределенных информационно-аналитических систем в условиях большого объема разобщенных пространственно-привязанных данных, меняющихся требований к программному обеспечению и территориальной распределенности организаций-заказчиков.

Такие системы представляют собой сложный функциональный комплекс, основными компонентами которого являются: средства управления базами данных (СУБД), географические информационные системы (ГИС), средства многофункциональной аналитической обработки формализованных геоданных, а также средства организации удаленного доступа к данным (Web). Разработка информационных систем подобного рода является довольно трудоемким процессом, поэтому, при большом количестве проектов, требующих реализации, обоснованной представляется разработка технологической платформы, включающей в себя инструментальные средства для решения типовых задач и позволяющей интегрировать территориально-распределенные организации в единую информационную среду.

Целью данной работы является создание методики и технологии разработки территориально-распределенных информационно-аналитических систем в управлении природопользованием. Основными задачами работы явились:

1. Анализ методических и технологических подходов к построению территориально-распределенных информационно-аналитических систем (ИАС).

2. Построение модели процесса разработки и методики создания ИАС в управлении природопользованием.

3. Проектирование и разработка технологической платформы, обеспечивающей интеграцию и синхронизацию данных, конструирование рабочих мест системы, отображение и анализ пространственной информации.

4. Апробация разработанных решений при создании прикладных информационных систем в управлении природопользованием.

К научной новизне можно отнести следующие результаты:

1. Разработана новая модель процесса создания информационно-аналитических систем в управлении природопользованием, аккумулирующая основные преимущества существующих моделей.

2. Впервые разработан комплексный методико-технологический подход, обеспечивающий унификацию разработки ИАС в различных информационных средах.

3. Разработана новая технологическая платформа, обеспечивающая интеграцию информационных ресурсов, визуальное конструирование рабочих мест ИАС, отображение и анализ пространственной информации.

В работе защищаются следующие положения:

1. Методика создания ИАС, базирующаяся на интегральной модели, отвечает основным характеристикам процесса разработки информационных систем в управлении природопользованием.

2. Технология унифицированного построения ИАС обеспечивает ускорение разработки и упрощает сопровождение систем за счет визуального конструирования рабочих мест ИАС из типовых элементов.

3. Программные компоненты технологической платформы обеспечивают создание территориально-распределенных информационно-аналитических систем в управлении природопользованием.

Практическая значимость проведенных исследований состоит в разработке методики и программно-технологических средств для оперативного создания и обеспечения надежного функционирования территориально-распределенных ИАС поддержки управления природопользованием на основе СУБД, ГИС- и Web-технологий.

На базе разработанных автором подхода и программно-технологических средств созданы информационная система Государственного банка информации о недрах и недропользовании Республики Казахстан и Справочно-информационная система результатов экспертизы проектов и смет на геологическое изучение недр РФ, ведется создание и апробация Информационно-аналитической системы государственного мониторинга состояния подземных вод РФ, Автоматизированной системы лицензирования недропользования и др.

Основные результаты работы докладывались на Семинаре «Использование ГИС для управления территориями, городами, предприятиями» (Анапа, 2002), XXXI Международной конференции «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникациях и бизнесе» (Гурзуф, 2004), XII конференции пользователей ESRI и Leica Geosystems в России и странах СНГ (Голицино, 2006), конференции «Проблемы и решения задач в области наук о Земле в распределенной Интернет среде» (Москва, 2007), рабочем семинаре «Информационные технологии при производстве геологоразведочных работ. Современное состояние и перспективы развития» (Москва, 2007), XXI Международном симпозиуме по ядерной электронике и компьютингу (NEC'2007)(BapHa, 2007), XXXIII Международном геологическом конгрессе (Осло, 2008).

Диссертация основана на теоретических, методических и экспериментальных исследования, выполненных автором в 2000-2008 годах.

Основные теоретические, методические и технологические результаты получены непосредственно автором. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 печатных работ.

Автором обоснованы методические и технологические решения для оперативного построения прикладных ИАС в управлении природопользованием. Непосредственно автором разработана интегральная модель процесса разработки и методика создания ИАС, архитектура программного комплекса, компоненты технологии для обеспечения удаленной работы и синхронизации данных в территориально-распределенных информационных системах, визуальная среда для конструирования рабочего места системы и Web-cepeep для работы ИАС в Интернет. При участии автора реализован ряд прикладных ИАС управления природопользованием на основе технологической платформы.

Работа содержит 105 страниц, включает 31 рисунок, 7 таблиц и состоит из введения, четырех глав и заключения. Список использованной литературы включает 79 наименований.

Диссертация выполнена под научным руководством д.т.н. JI.E. Чесалова, которому автор выражает глубокую признательность, а также искренне благодарит д.т.н., проф. Е.Н. Черемисину, к.т.н. Д.Б. Аракчеева, к.т.н. О.В. Митракову, к.т.н. А.В. Любимову, к. т. н. К.В. Деева, А.С. Чучукина, В.В. Труханкина за консультации и помощь в работе; российских и казахстанских геологов за сотрудничество при разработке прикладных систем.

Заключение диссертации по теме «Геоинформатика», Попов, Александр Сергеевич

Заключение

В результате исследований разработана методика и создана технологическая платформа для разработки прикладных территориально-распределенных информационно-аналитических систем в управлении природопользованием, при этом получены следующие результаты:

1. Выполнен анализ методических и технологических подходов к построению территориально-распределенных ИАС.

2. Предложена новая интегральная модель процесса разработки территориально-распределенных ИАС в управлении природопользованием.

3. На основе интегральной модели разработана методика создания прикладных ИАС.

4. Выполнена реализация программного комплекса технологической платформы оперативного создания ИАС, включающая средства визуальной среды конструирования ИАС, подсистему отображения и анализа пространственной информации для Windows и веб-приложений, сервер для работы ИАС в Интернет и приложения для импорта и конвертации данных.

5. Проведена апробация разработок при создании прикладных распределенных информационно-аналитических систем, применяемых в управлении природопользованием России и Казахстана.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Попов, Александр Сергеевич, 2008 год

1. Аракчеев Д.Б. Программно-инструментальные средства для разработки информационно-аналитических систем //Геоинформатика № 2, 2004, с. 37-45.

2. Арсеньев Б.П., Яковлев С.А. Интеграция распределенных баз данных СПБ: Лань, 2001.-464 с.

3. Балашов В. ГИС-технологии: причины и следствия // ГИС-Обозрение.-2000.-№2,- С.8-11.

4. Вавилов К., Щербина С. Web-интеграция //Открытые системы, №1, 2001

5. Веревченко А.П. и др. Информационные ресурсы для принятия решений. М.: Академический проект, 2002. — 560 с.

6. Веселов В.В. Гидрогеологическое районирование и региональная оценка ресуров подземных вод Казахстана. -Алматы, НИЦ Гылым, 2002. -438 с.

7. Вестник РАЕН. Тематический номер по проблемам устойчивого развития. М.: РАЕН, № 4, т. 2,2002 г.

8. Геоинформатика/ А.Д.Иванников, В.П.Кулагин, А.Н.Тихонов, В.Я.Цветков. -М.:МАКС Пресс,2001

9. Геоинформатика. Под ред. В.С.Тикунова. М.: Академия, 2005.

10. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов. М.: ГИС-Ассоциация, 1999.

11. Грабер М. SQL: Справочное руководство. М.: Лори, 1997

12. Гусева А.И. Технология межсетевых взаимодействий. М.: Диалог-МИФИ,1997.

13. Даукеев С.Ж., Ужкенов Б.С. и др. Концепция управления и регулирования недропользования и охраны недр в Республике Казахстан, Издательство журнала

14. Минеральные ресурсы Казахстана", Алматы, 1994

15. ДеМерс М. Географические информационные системы: Основы. М.:Дата+,1999

16. Иванников А. Д., Кулагин В. П., Тихонов А. Н., Цветков В. Я. Геоинформатика. -М.: Изд. Макс Пресс, 2001, 349 с.

17. Когаловский М.Р. Интеграция данных в информационных системах//Ш-я Всерос.конф. «Стандарты в проектах современных информационных систем». -М.2003

18. Когаловский М.Р. Перспективные технологии информационных систем. М.: ДМК-Пресс, 2003, - 288с.

19. Когаловский М.Р. Энциклопедия технологий баз данных. М.: Финансы и статистика, 2002. - 800 с.

20. Концепция использования информационных технологий в деятельности федеральных органов государственной власти до 2010 года/ Российская газета" N3597 от 7 октября 2004 г

21. Концепция управления деятельностью по формированию, использованию, велению и защите государственных информационных ресурсов //Информационные ресурсы России. № 1, 1999.

22. Кошкарев А.В., Тикунов B.C. Геоинформатика М., Картгеоцентр-Геодезиздат, 1993г.,

23. Краевский С.В. Классификация аналитических информационных систем.//Финансовая газета, №20, 2003.

24. Крейн Д., Паскарелло Э., Джеймс Д. Ajax в действии.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2006. - 640 с.

25. Кузнецов O.JL, Никитин А.А. Геоинформатика . М.: Недра, 1992.

26. Кузнецов О. J1., Никитин А. А. Принципы и методы интегрированного системного анализа геоинформации. // «Разведка и охрана недр», 1991, №2.

27. Кузнецов O.JL, Черемисина Е.Н. Геоинформатика, геоинформация, геоинформационные технологии в природопользовании. // "Геоинформатика", № 2, 2003., с. 3-6.

28. Митракова О.В. Создание информационно-аналитических систем для обеспечения рационального природопользования и устойчивого развития регионов. //Геоинформатика, 2003, №2, с. 15-18.

29. Олвейн В. Структура и реализация современной технологии MPLS. : Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2004.

30. Попов А. С. И АС-КОНСТРУКТОР: технологическая платформа для разработки распределенных информационно-аналитических систем. // Геоинформатика, № 2, М., 2006.

31. Попов А. С. Создание Интернет-распределенных аналитических ГИС-систем на технологической платформе ИАС-КОНСТРУКТОР. // Геоинформатика, №2, М., 2007.

32. Прогноз. Платформа, http://www.prognoz.ru/ru/productsakprognoz.php.

33. Таненбаум Э., Ван Стеен М. Распределенные системы. Принципы и парадигмы. -СПб.: Питер, 2003.

34. Ужкенов Б. С. Методические основы создания банка геологической, геофизической и геохимической информации о недрах и недропользовании на примере республики Казахстан // Автореферат диссертации. — М., ВНИИгеосистем, 1997

35. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии.-М.: Финансы и статистика, 1998.- 288 с.

36. Черемисина Е. Н., Зубайраева М. С., Аракчеев Д. Б., Попов А. С. Принятие управленческих решений в природопользовании на основе системы "Эксперт". // Геоинформатика, №4, М., 2000.

37. Чесалов JT. Е. Единая информационная среда для интеграции информационных ресурсов при решении задач природопользования. // Геоинформатика, 2003, № 2.

38. Чесалов JI. Е., Аракчеев Д. Б., Попов А. С. Создание территориально-распределенных информационных систем на основе СУБД, ГИС и Web-технологий в сфере природопользования. «Разведка и охрана недр», №11, М., 2007.

39. Чесалов Jl. Е., Блискавицкий А. А., Аракчеев Д. Б. Информационноаналитическое обеспечение рационального природопользования. М.: Государственный научный центр Российской Федерации ВНИИгеосистем, 2005.

40. Шафер, Дональд, Д., Фатрелл, Роберт, Т., Шафер, Линда, И. Управление программными проектами: достижение оптимального качества при минимуме затрат.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. - 1136 с.

41. Шевчук А.В. Экономика природопользования (теория и практика).-М.: НИА-Природа, 1999.-308 с.

42. Щербина С. Web-интеграция: новый взгляд на построение корпоративных информационных систем// Информационные ресурсы России, 2001, №5

43. ActiveX Data Objects (ADO) Frequently Asked Questions. http://support.microsoft.com/default.aspx?scid=kb;EN-US;ql 83606

44. ArcGIS: The Complete Enterprise System, http://esri.com/software/arcgis/index.html.

45. Aronoff S. Geographic Information Systems. A.Management Perspective. Ottawa, Canada: WLD Publications.

46. Bass, L., Clements, P., and Kazman, R.: Software Architecture in Practice. Reading, MA: Addison-Westley, 1998.

47. Board Bernard. Application Prototyping: A Requirements Definition Strategy for the 80's, 1-е издание. New York, NY: John Wiley & Sons, 1984.

48. Boehm Barry. A Spiral Model of Software Development and Enhancement. IEEE Computer, 21(5): 61-72, 1988.

49. Boehm Barry. Software Engineering Economics. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1981.

50. Bernstein, P.: "Middleware: A Model for Distributed System Services." Commun. ACM, vol. 39, no. 2, pp. 87-98, Feb. 1996.

51. Brooks Fredrick P. "No Silver Bullet: Essence and Accidents of Software Engineering" //IEEE Computer. 20(4): 10-19, 1987.

52. Brooks Fredrick P. The Mythical Man-Month: Essays on Software Engineering, anniversary ed. Reading, MA: Addison-Wesley, 1995.

53. Connell John and Linda Shafer. Structured Rapid Prototyping: An Evolutionary Approach to Software Development, 1-е издание. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall, 1989.

54. Coulouris, G., Dollimore, J., and Kindberg, Т.: Distributed Systems, Concepts and Design. Wokingham: Addison-Wesley, 3rd ed., 2001.

55. Guichard J., and Pepelnjak I.: MPLS and VPN Architectures, Cisco Press, 2000.

56. IEEE 1074-1997. IEEE Standard for Developing Software Life Cycle Processes. NY: The Institute of Electrical and Electronics Engineers, 1998.

57. Institute of Electrical and Electronics Engineers. IEEE Std 610.12-1990 Standard Glossary of Software Engineering Terminology. Software Engineering Standards Collection. NY: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 1983. p.76.

58. ISCRA Информационные системы и технологии разработки. http://www.iscra.ru/index.html.

59. Kerzner Н. Project Management: A System Approach to Planning, Scheduling, and Controlling, 6th ed. NY: John Wiley & Sons, 1998. p. 2.

60. Krasner Herb. "Teamwork Considerations for Superior Software Development." Constructing Superior Software, 1-е издание. Indianapolis, IN: Macmillan Technical Publishing, C. 180, 1999.

61. Lewis James P. Project Planning, Scheduling, and Control: A Hands-On Guide to Bringing Projects in on Time and on Budget, rev ed. Chicago, IL: Irwin, 1995. pp. 23.

62. Maplnfo Professional, http://www.mapinfo.com/products/applications/mapping-and-analytical-applications/mapinfo-professional.

63. Martin Jarnes. Rapid Application Development, 1-е издание. NY: Macmillan, 1991.

64. McConnel Steve. Rapid Development: Taming Wild Software Shedules, 1-е издание. Redffibnd, WA: Microsoft Press, 1996.

65. Microsoft Corporation: The Component Object Model Specification, Version 0.9. Redmond, WA, Oct. 1995.

66. Mullinder, S.: Distributed Systems. Wokingham: Addison-Wesley, 2nd ed., 1993.

67. OpenGIS Specifications.//OpenGIS Documents. OGC, 2005. Product Compliant to or Implementing OGC Specs or Interfaces. // OpenGIS Resources. OGC, 2005.

68. Pressman Roger S. Software Engineering: A Practitioner's Approach, 5-е издание. Бостонб штат MA: McGrawHill, 2001.

69. Rescorla, E. and Schiffman, A. "The Secure HyperText Transfer Protocol." RFC 2660,1. Aug. 1999.

70. Rogerson, D.: Inside COM. Redmond, WA: Microsoft Press, 1997.

71. Royce W. W. "Managing the Development of Large Software Systems: Concepts and Techniques." Proceedings WESCON, Los Alamitos, CA, 1970.

72. Schach Stephen R. Classical and Object-Oriented Software Engineering, 4th ed. Boston, MA: McGrawHill, 1999 p. 76.

73. The 4D Ecosystem Explained, http://www.4d.com/products/ecosystem.html

74. Wiesmann, M., Pedone, F., Schifer, A., Kemme, В., and Alonso, G.: "Understanding Replication in Databases and Distributed Systems." Proc. 20th Int'l Conf on Distributed Computing Systems. IEEE, 2000, pp. 264-274.

75. Wu, J.: Distributed System Design. Boca Raton: CRC Press, 1998.