Модели и алгоритмы обработки геоинформации в масштабируемом банке данных горной промышленности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.35, кандидат технических наук Кувашкина, Татьяна Анатольевна

• Кувашкина, Татьяна Анатольевна
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кувашкина, Татьяна Анатольевна

44 Введение.

1. Анализ предметной области и постановка задач исследования.

1.1 Горная промышленность как объект управления.

1.2 Технологии обработки информации в иерархических системах.

1.3 Интеграция банков данных.

1.4 Применение ГИС-технологий в управлении горным предприятием (горной промышленностью).

1.5 Постановка задач исследования.

2. Разработка масштабируемого банка данных горной промышленности

2.1 Принципы обработки пространственной информации.

2.2 Особенности построения масштабированного пространственно-атрибутивного банка данных горнопромышленной системы.

2.3 Информационная модель масштабируемого банка данных горной промышленности.

Выводы.

3. Разработка алгоритмов обработки масштабируемой информации

3.1 Подсчет запасов полезных ископаемых на базе объектно-ориентированной методологии.

3.2 Алгоритмы обработки масштабируемой информации.

3.3 Временное масштабирование при моделировании.

3.4 Комплексирование объектов с применением ГИС-технологий.

Выводы.

4. Разработка моделей и методов обработки информации.

4.1 Технология масштабированного расчета сметы.

4.2 Алгоритм расчета сметных затрат.

4.3 Эффективность обработки информации системой с МБнД.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модели и алгоритмы обработки геоинформации в масштабируемом банке данных горной промышленности»

Актуальность проблемы. Современные горнопромышленные комплексы (совокупности производств на определенной территории, предназначенных для разведки, добычи и переработки минерально-сырьевых ресурсов и объединенных единой межотраслевой административно-хозяйственной структурой) — сложные многофакторные образования природного и технологического происхождения. Управление такими комплексами, характеризующимися большими объемами разнородной информации, является сложной задачей, решение которой во многом зависит от методов, моделей и алгоритмов обработки и представления информации.

Эффективность работы большинства крупных компаний, в том числе горнодобывающих, тесно связана с умением управленческого персонала оперативно и качественно обрабатывать большие объемы информации, поступающей из различных источников и используемой для решения как локальных (оперативных), так и корпоративных (стратегических) задач. Для выполнения поставленных задач в таких больших иерархических системах требуется систематизировать разнородную информацию. Поэтому необходимо сформировать единую интегрированную систему сбора, хранения, обработки и передачи пространственно-атрибутивных данных любому лицу и подразделению горнопромышленного комплекса для использования при решении всех задач.

Таким образом, разработка новых, основанных на объектно-ориентированной методологии моделей, методов и алгоритмов обработки пространственно-атрибутивной информации о горных объектах является актуальной задачей.

Целью исследования является повышение эффективности управления горнодобывающими предприятиями за счет своевременной и качественной обработки пространственно-атрибутивной информации с использованием ГИС-технологий.

Идея работы заключается в создании механизма динамической распределенной обработки информации в горнопромышленных системах с использованием объектно-ориентированной методологии.

Объектом исследования являются интегрированные горнопромышленные системы (комплексы) различных уровней иерархии.

Основные научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:

1. Разработана архитектура масштабированного банка информации горнопромышленной системы на базе объектно-ориентированной методологии, позволяющего хранить и осуществлять распределенную обработку разнородной пространственно-атрибутивной информации о горно-геологических и горнотехнических элементах системы;

2. Создана масштабированная по уровням иерархии горнопромышленных систем динамическая модель формирования и обработки пространственно-атрибутивной информации, позволяющая унифицировать процессы выбора и

4 использования СОМ-модулей обработки данных при решении технологических и экономико-организационных задач;

3. Предложен метод размещения информации, упрощающий процессы создания и использования моделей-объектов и моделей-процессов при решении производственных задач;

4. Созданы алгоритмы иерархической обработки информации в масштабируемом банке данных горной промышленности, отличающиеся формированием промежуточной, нижнеуровневой и нормативной информации с помощью моделей-объектов непосредственно в процессе технико-экономических расчетов.

Достоверность научных положений, сформулированных в диссертации, подтверждается: корректным использованием методов системного анализа, сопоставимостью результатов тестовых расчетов по разработанным ме-* тодам и ранее выполненных расчетов по стандартным методикам.

Научная значимость работы заключается в разработке моделей, методов и алгоритмов обработки пространственно-атрибутивной информации на базе объектно-ориентированной методологии.

Методы исследований. В работе использованы методы: системного анализа; объектно-ориентированной методологии разработки и компьютерного моделирования сложных систем на основе информационных технологий; теории вероятностей и математической статистики; ГИС-методы пространственного анализа, хранения, преобразования и отображения пространственно-распределенных данных.

Практическая значимость работы состоит: в разработке моделей, методов и алгоритмов обработки динамической пространственно-атрибутивной информации по горно-геологическим и горно-технологическим объектам нескольких уровней иерархии систем, позволяющих выполнять соответствующие унифицированные расчеты на всех стадиях разведки и эксплуатации месторождений полезных ископаемых.

Апробация работы. Основное содержание работы и ее отдельные положения докладывались на научных симпозиумах «Неделя горняка» (г. Москва, 2002-2005 гг.), семинарах кафедры АСУ Московского государственного горного университета.

Разработанные модели и алгоритмы обработки геоинформации использованы при создании цифровой модели Воркутинского угольного месторождения.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 70 наименований. Общий объем диссертации составляет 190 страниц, в том числе 37 рисунков и 12 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Геоинформатика», Кувашкина, Татьяна Анатольевна

Основные результаты работы, полученные лично автором:

1. На основе проведенного анализа выбран наиболее рациональный способ представления и хранения данных об объектах горной промышленности, отличающийся использованием масштабирования информации по уровням иерархии систем и времени;

2. Выявлены своеобразия обработки пространственно-атрибутивной информации в горнопромышленных системах;

3. Разработана информационная модель МБнД горной промышленности, позволяющая работать с горно-геологическими и горнотехническими объектами в пространстве и во времени;

4. Разработан алгоритм обработки информации в масштабируемых банках данных горнопромышленных систем с использованием технологий ГИС;

5. Разработан метод создания и использования СОМ-объектов (мониторов, модуль-процессов и моникеров) при решении различных задач горной промышленности, отличающийся применением масштабирования объектов в зависимости от уровня принятия решений;

6. Созданы алгоритмы и технология обработки геоинформации в МБнД, позволяющие работать с пространственно-атрибутивной горной информацией в реальном времени.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе с применением ООМ и технологии ГИС решена важная научно-практическая задача разработки методов и алгоритмов обработки геоинформации в масштабируемом банке данных горной промышленности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кувашкина, Татьяна Анатольевна, 2005 год

1. Аксенов Е. Качество информации: от чистки данных к модели предприятия. // PC WEEK/RE № 36, 2002, с. 30-31.

2. Аленичев В.М., Суханов В.И., Хохряков B.C. Моделирование природ-но-сырьевых технологических комплексов (горное производство) / Под ред. B.JI. Яковлева. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. 147с.

3. Алтаев Ж.С. ГИС и земельный кадастр Казахстана 2. // ArcReview -современные геоинформационные технологии №2, 2005, с. 7-10.

4. Баранов Ю. Б., Берлянт А. М., Капралов Е. Г., Кошкарев А. В., Серапи-нас Б. Б., Филиппов Ю. А. Геоинформатика: толковый словарь основных терминов. М.: ГИС-Ассоциация, 1999. - 244 с.

5. Богомолов С.Н., Улисков Е.А. О построении территориальных информационных систем на базе геоинформационных технологий. // Сборник научных трудов «Математические методы в геоинформационных технологиях». Ярославль, 2000.

6. Большая Советская энциклопедия, М.: изд-во «Советская энциклопедия», 1972.

7. Борзенко А. Сети хранения данных. // PC WEEK/RE № 7, 2001, с. 35-36.

8. Бродская И.М., Любимский Э.З., Ухов JI.B. Модель гистоиерархическо-го объектно-ориентированного справочника для документной информационно-поисковой системы. Препринт Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, 1994 № 102.

9. Бродская И.М., Любимский Э.З., Ухов Л.В. Реализация гистоиерархиче-ского объектно-ориентированного справочника средствами документной информационной системы ИРИС. Препринт Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, 1995 № 136.

10. Букринский В.А. Геометризация недр. Практический курс. М.: Издательство МГГУ, 2003. - 234 с.

11. Бычков И.В. Корпоративная интеллектуальная технология обработкипространственно-распределенных данных в задачах управления регионом. Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук по направлению 25.00.35 Геоинформатика. Кемерово, 2003.

12. Вендров А.М. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. М.: Финансы и статистика, 1998.

13. В. Чистяков СОМ//Технология клиент-сервер №2, 2002, с. 11-14.

14. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов. М.: ГИС-Ассоциация, 1999, 204 с.

15. Геоинформационные системы. Обзорная информация. М.: ЦНИИГА-иК- 1992.-52 с.

16. Глазунов В.В., Ефимова H.H., Марченко А.Г. Геоинформационные системы. Учебное пособие. Санкт-Петербургский горный институт им. Плеханова, 2002, 82 с.

17. Горная Энциклопедия Том 2, М.: изд-во «Советская энциклопедия», 1986.

18. Григорьев М.Н., Попов В.Б., Остроумов Д.М. Геолого-экономическая оценка минерально-сырьевой базы на основе кластерных карт. // Аг-cReview 2002 современные геоинформационные технологии № 1, 2002, с. 9.

19. Гутштейн М.И., Гиршгорн C.JI. Новый подход к проектированию банков данных. Семантическая объектно-ориентированная технология. // Геоинформатика №1, 1999, с. 21-28.

20. Дейл Роджерсон Основы СОМ / Пер. с англ. М.: Издательство «Русская Редакция» ТОО «Channel Trading Ltd.», 1997. - 376 с.

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

22. Интернет-сайт: http://www.gisa.ru/8764.html. Тимерханов С. X., Костров В.А. Система «Атлас» фундамент ГИС предприятия.

23. Интернет-сайт: http://www.oe-it.ru. Восточный экспресс система комплексной автоматизации учета и управления предприятием. Рекламный буклет.

24. Капутин Ю.Е. Информационные технологии планирования горных работ (для горных инженеров). СПб.: «Недра», 2004. - 424 с.

25. Килячков А.П. Технология горного производства. М.: Недра, 1992.

26. Коган И.Д. Подсчет запасов и геолого-промышленная оценка рудных месторождений.-М.: Недра, 1974.

27. Колганов В.Ф. Практика применения программного обеспечения «DE-TAMINE» в АК «AJIPOCA». // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ. - 2003. - № 8. - с. 192-195.

28. Косяков C.B. Геоинформационные системы в управлении и производстве. Учебное пособие. Иваново: Издательство Ивановского государственного энергетического университета, 2001. - 99 с.

29. Ладыженский Г.М. Архитектура корпоративных информационных систем. СУБД, № 5-6, 1997.

30. Лукичев C.B., Наговицын О.В. Система компьютерного моделирования объектов горной технологии GeoTech-3D // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ. - 2002. - № 5. - с. 204-207.

31. Машины и оборудование для угольных шахт. В.Н. Хорин, С.Х. Кло-рикьян, A.C. Солов и др. М., Недра, 1987.

32. Машины и оборудование для шахт и рудников. Справочник С.Х. Кло-рикьян, В.В. Старичнева, М.А. Сребный М.: издательство Московского государственного горного университета. 1994. -471 с.

33. Месторождения полезных ископаемых: Учебник для вузов / Ермолов В.А., Попова Г.Б., Мосейкин В.В. и др.; Под ред. В.А. Ермолова. М.: Издательство МГГУ, 2001. - 570 с.щ,

34. Методические указания по определению стоимости строительной продукции на территории Российской Федерации (МДС 81-1.99).

35. Миллер С., Сорокин А. Выбор программных и технических средств ГИС. //Компьютерра№21, 1996, с. 17-19.

36. Миронов К. В. Справочник геолога-угольщика. М., Недра, 1982, 311 с.

37. Мирончик В.М., Саечников В.А. Прогноз уровня затопления и экономического ущерба в пойме рек // ArcReview 2002 современные геоинформационные технологии №1, 2002.

38. ОСТ 12.44.258-84 Комбайны очистные. Выбор параметров и расчет сил резания и подачи на исполнительных органах. Методика. 1984. 107 с.

39. Отраслевая инструкция по выбору шнековых исполнительных органов очистных комбайнов. М.: ИГД им. A.A. Скочинского, 1997. - 33 с.

40. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ: Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1989. - 367 с.

41. Подземная разработка пластовых месторождений / Михеев О.В., Витка-лов В.Г., Козовой Г.И., Атрушкевич В.А. М.: Издательство МГГУ, 2001.

42. Полежаев П.В. Анализ сметной стоимости работ и расчет ее снижения при формировании прибыли предприятия. Учебное пособие. Московская государственная геологоразведочная академия, М., 1997, 25 с.

43. Пучков JI.A. Шек В.М. Патент № 2130548. Способ определения количества полезного ископаемого в массиве горных пород.

44. Пучков JI.A., Федунец Н.И., Потресов Д.К. Автоматизированная системыма управления угольной промышленностью. М.: Недра, 1987.

45. Сборник сметных норм и расценок на строительные работы. Сб. 35. Горнопроходческие работы. Том 1. Сметные нормы и расценки на горнопроходческие работы (СНиП 4.02-91).

46. Система нормативных документов в строительстве. Основные положения (СНиП 10-01-94).т.

47. Скотаренко С.С., Самборская А.П., Морозова В.В., и др. Банки данныхминерально-сырьевой базы и технология их информационного взаимодействия. Обзорная информация. М.: ВНИИЭгазпром, 1992. - 33 с.

48. Степанов Б.В. Введение в геоинформационные системы (ГИС): Учебное пособие. М.: МГУ А, 2001. - 68 с.

49. Теория активных систем совершенствования хозяйственного механизма // Бурков В. Н., Кондратьев В. В., Цыганов В. В., Черкашин А. М. М.: Наука, 1984 г.

50. Территориальный комплексный кадастр природных ресурсов Красноярского края: состояние и перспективы / Сибгатулин В.Г., Грищенко В.А., Мирошников А.Е., и др. Красноярск: КНИИГиМС, 2004. 196 с.

51. Технология и механизация подземной добычи угля / И.Л. Черняк, С.А. Ярунин, Ю.И. Бурчаков М.: Недра, 1981.

52. Томаков П.И. Горные науки и промышленность / Хохряков B.C. Геоинформатика в горном производстве. М.: Недра, 1989.

53. Труды X Всероссийского угольного совещания.: Ростов-на-Дону, ВНИГРИуголь, 2001, 294 с.// Файдов O.E., Старокожева Г.И., Марченко Т.Н. Информационные технологии и геолого-экономический мониторинг запасов и ресурсов углей, с. 270-273.

54. Филиппова А. А. Геоинформационное моделирование распространениязагрязнений в горнопромышленном регионе. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. Москва, 2004.

55. Финк A.A. Формирование показателей годовой программы шахты по очистным работам. // Сборник научных трудов института Гипроуглеав-томатизация «Совершенствование АСУ в угольной промышленности». -М., 1993, 181 с.

56. Цхай A.A., Трунова Т.Н. ГИС «Освоение месторождения». // ArcReview 2002 современные геоинформационные технологии № 1, 2002, с. 19.

57. Чаусов В., Андреев К. Платформа для интеграции АБС. // Банки и технологии, 2002, №1.

58. Черемисина E.H., Марченко В.В., Чесалов JI.E. и др. ГИС-технологии в геологическом изучении недр. М.: ВНИИгеосистем, 1996. - 120 с.

59. Шаев А., Миронов П., Лебеденко О. Концепция построения корпоративной геоинформационной системы. // ArcReview современные геоинформационные технологии №1, 2002, с. 10.

60. Шахраманьян М.А., Нигметов Г.М., Сосунов И.В. Применение ГИС-технологий для прогнозирования паводковой опасности. // Технологии гражданской обороны № 1. С. 62-68.

61. Шек В. М. Объектно-ориентированное моделирование горнопромышленных систем. М.: МГГУ, 2000, 304 с.

62. Шек В.М., Булатова A.A. Объектно-ориентированное моделирование стратегии бюджетного финансирования угольной отрасли. // Сборник научных трудов «20 лет кафедры Автоматизированные системы управления». М.: МГГУ, 2000, 187 с.

63. Шек В.М., Линник В.Ю. Автоматизированная система оценки характеристик угольных пластов и расчета параметров шнеков очистных комбайнов. // Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ. - 2002. - № 5. - С. 211-214.