Разработка и исследование принципов принятия решений в геоинформационной системе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.24.02, кандидат технических наук Сюй Сюемин

• Сюй Сюемин
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сюй Сюемин

ГЛАВА 1. ГИС И ЕЕ ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

§1.1 Концепция и состав ГИС

§1.2 Перспективы развития ГИС

ГЛАВА 2. БЕЗУСЛОВНАЯ И УСЛОВНАЯ ОПТИМИЗАЦИИ

§2.1 Общая постановка задачи оптимизации

§2.2 Задача безусловной оптимизации

§2.3 Задача условной оптимизации

ГЛАВА 3. ЛИНЕЙНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ

§3.1 Задача линейного программирования

§3.2 Транспортная задача

ГЛАВА 4. ТЕОРИЯ ИГР

§4.1 Основы теории игры

§4.2 Оценка риска при принятии решения

§4.3 Многоцелевые решения

ГЛАВА 5. ТЕОРИЯ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ

§5.1 Нечеткие множества

§5.2 Нечеткие выводы и нечеткие системы

§5.3 Применение теории нечетких множеств в теории игр для принятия решения

ГЛАВА 6. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ГИС

§6.1 Классификация типа загрязнения по разным факторам

§6.2 Оценка качества земель на их пригодность использования под различные сельскохозяйственные культуры

§6.3 Задача о наилучшем использовании посевной площади

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование принципов принятия решений в геоинформационной системе»

Создание проблемно-ориентированных геоинформационных систем (ГИС), в основу которых положена картографическая, топографо-геодезическая, аэрокосмическая информация, представленная в цифровом виде, дополненная многоцелевой тематической информацией, ориентированной на конкретного потребителя, открывает возможности широкого применения ГИС для решения целого комплекса рациональных и многообразных задач в области управления, планирования и рационального использования природных ресурсов территорий.

Для решения указанных проблем во многих сферах деятельности, таких например как экономика, управление производством, военном деле, широко использовались автоматизированные системы управления (АСУ) и системы управления проектированием (САПР). Одной из основных функцией которых состояла в автоматизированном принятии решения. Наличие указанной функции позволяло существенно сократить долю субъективных ошибок и время на выбор решения в системах управления и планирования.

Однако использование АСУ и САПР в территориальных системах управления было существенно ограничено из-за отсутствия в них возможности обработки геопространственных данных. Наиболее перспективными с точки зрения возможности всесторонней обработки геопространственных данных, как уже было отмечено и выше, явились геоинформационные системы. Большинство геоинформационных систем в настоящее время используется в основном для сбора данных, создания и редактирования электронных карт и визуализации результатов исследования. В ряде из них имеются и средства, позволяющие проводить определенный анализ данных. В тоже время геопространственные данные при автоматизации процессов принятия решений еще не нашли должного применения в системах территориального управления.

Выше сказанное определяет необходимость в реализации моделей поддержки принятия решений в ГИС-технологиях. Такая постановка вопроса безусловно требует проведения специальных исследований и разработок, что является на наш взгляд весьма актуальной задачей.

Целью диссертации являлся анализ алгоритмов по принятию решений, разработка различных моделей поддержки принятия решений с использованием геопространственных данных, разработка программного обеспечения для ГИС-технологий с включением моделей поддержки принятия решений.

Модели поддержки принятия решений могут быть использованы в ГИС для решения различных практических задач, например, для классификации типа загрязнения по разным факторам в экологии, для определения категорий пригодности земель для конкретного вида сельскохозяйственных культур, для решения задачи о наилучшем использовании посевной площади в сельском хозяйстве и т.д.

Заключение диссертации по теме «Аэрокосмические съемки, фотограмметрия, фототопография», Сюй Сюемин

Заключение

Кроме выше рассмотренных моделей принятия решений, основанных на теории математического программирования, теории игр и теории нечетких множеств, теория сетевой оптимизации имеют большой перспектив для построения новых моделей принятия решений в ГИС.

Сетевые модели широко применяются в исследовании операций и могут быть использованы на практике, например, при проектировании больших вычислительных комплексов, транспортных сетей, систем управления территориями, систем космических связи и других. Каждая система имеет весьма сложную структуру и является дорогостоящей, возникает необходимость в эффективном использовании уже существующих технических средств и в рациональном проектирования новых средств. При проектировании и усовершенствовании больших и сложных систем, а также при поиске путей их наиболее рационального использования существенное значение могут иметь методы сетевого анализа.

Методы решения потоковых задач являются мощным математическим средством, с помощью которого могут быть сформулированы и решены многие задачи. Наглядность и логическая обоснованность этих методов нередко позволяет выработать новый и довольно естественный подход к решению поставленной задачи, позволяющий определить пути последующего прикладного анализа. Методы сетевого анализа в настоящее время стали легко реализуемыми на ЭВМ и широко используются на практике при решении важных задач, стоящих перед современными техническими дисциплинами.

В геоинформационной системе методы сетевого анализа широко применяются для решения следующих типов задач:

• Выбор оптимального маршрута

Базовой функцией в ГИС для решения сетевой задачи является функция нахождения оптимального маршрута (кратчайшего пути, пути с минимальным расходом времени или денег). Для решения такого рода задачи применяются:

1. алгоритм Дейкстры решения задачи о кратчайшей цепи;

2. алгоритм поиска многополюсной кратчайшей цепи;

3. алгоритм поиска кратчайшего пути для решения класса задач с фиксированными платежами;

4. алгоритм двойного поиска для решения задачи о К кратчайших путях;

5. метод ветвей и границ для решения задачи коммивояжера;

• Оптимальное распределение ресурсов

Задача оптимального распределения ресурсов часто используются при определении ближайшей школы для студентов одного района, определении зоны обслуживания клиентов, определении зоны обслуживания какого-то водоема и т.д. Для решения такого рода задачи применяются:

1. алгоритм Дейкстры решения задачи о кратчайшей цепи;

2. алгоритм поиска многополюсной кратчайшей цепи;

• Анализ взаимной проходимости

Для решения такого рода задачи применяется алгоритм построения кратчайшего остовного дерева. Задача о кратчайшем остове широко применяется при распределении средств на ремонт автострады, прокладке телевизионных кабелей, соединяющих все станции в единую сеть, оценке надежности сетей и т.д.

• Потоковая задача

Потоковая задача включает в себя задача нахождения максимального потока в сети и задача определения максимальной пропускной способности. Для решения такого рода задачи применяются:

1. алгоритм нахождения максимального потока;

2. алгоритм нахождения многополюсного максимального потока;

3. алгоритм нахождения многополюсной цепи с максимальной пропускной способностью.

• Нахождение оптимального места

Нахождение оптимального места в очень большой степени зависит от выбранного критерия и реализуется в различных геоинформационных системах по-разному. Основные результаты и выводы по диссертационной работе состоят в следующем:

1. Разработаны применительно к геопространственным данным модели поддержки принятия решений в ГИС-технологиях на основе применения линейного программирования, транспортной задачи, теории игр и нечетких множеств.

Разработаны теория и соответствующие алгоритмы для оптимизации многоцелевых задач на основе совместного использования метода решения задачи линейного программирования, теории игр и теории нечетких множеств.

Доказана возможность применения разработанной теории и предложенной ГИС-технологии для поддержки принятия решений в сложных гео-экологических природоресурсных системах.

Разработано математическое обеспечение, включающее инструментальные и прикладные программные модули для поддержки принятия решений на основе геопространственных и специальных атрибутивных данных, получаемых как из геоинформационных систем, так и тематических баз данных.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сюй Сюемин, 1999 год

1. Сюй Сюемин, "Цифровая стереоизмерительная система (ЦСИС)", УДК 528.5 — 518.5, "Известия ВУЗ: Геодезия и аэрофотосъемка", 1998, № 2, стр. 146, МГУГиК, Москва.

2. И. Г. Журкии, Сюй Сюемин, "Метод оценки функциональных и эксплуатационных возможностей геоинформационных систем", УДК 528.087.4, "Известия ВУЗ: Геодезия и аэрофотосъемка",1998, № 3, стр. 155, МГУГиК, Москва.

3. Сюй Сюемин, "Разработка математического обеспечения для визуальных стереоизмерений в цифровой фотограмметрической станции (ЦФС)", УДК 528.5 -- 518.5, "Известия ВУЗ: Геодезия и аэрофотосъемка", 1998, № 4-5, стр. 101, МГУГиК, Москва.

4. Сюй Сюемин, "Разработка алгоритма автоматического слежения контуров", УДК 528.7, "Известия ВУЗ: Геодезия и аэрофотосъемка", 1999, № 1, стр. 182, МГУГиК, Москва.

5. Сюй Сюемин, "Способ построения моделей по принятию решений в ГИС", тезис доклада, 4-ая международная научная конференция "Методы дистанционного зондирования и ГИС-технологии для контроля и диагностики состояния окружающей среды", Москва, 1998.

6. И. Г. Журкин, В. Я. Цветков, "Принципы принятия решений в ГИС-технологиях", "Известия ВУЗ: Геодезия и аэрофотосъемка", 1999, № 3, стр. 137, МГУГиК, Москва.

7. А. В. Кошкарев, В. С. Тикунов, "Геоинформатика", Картгеоцентр-Геодезиздат, Москва, 1993.

8. Виллиам Ё. Хаксхолд, "Введение в городские географические информационные системы", Oxford University Press, New York, 1991.

9. Э. М. Галеев, "Курс лекций по вариационному исчислению и оптимальному управлению", МГУ, Москва, 1996.

10. Т. А. Летова, А. В. Пантелеев, "Экстремум функций в примерах и задачах", МАИ, Москва, 1998.

11. Ф. П. Васильев, А. Ю. Иваницкий, "Линейное программирование", Факториал, Москва, 1998.

12. Е. С. Вентцель, "Исследование операций", Наука, Москва, 1988.

13. Э. Мушик, П. Мюллер, "Методы принятия техническихрешений", Мир, Москва, 1990.

14. Т. Тэрано, К. Асаи, М. Сугэно, "Прикладные нечеткие системы", Мир, Москва, 1993.

15. Д. Филлипс, А. Гарсиа-диас, "Методы анализа сетей", Мир, Москва, 1984.

16. М. И. Баканов, А. Д. Шеремет, "Теория экономического анализа", Финансы и статистика, Москва, 1998.

17. О. Замков, А. В. Толстопятенко, Ю. Н. Черемных,

18. Математические методы в экономике", ДИС, Москва, 1998.

19. В. А. Рожков, С. В. Рожкова, "Почвенная информатика", МГУ, Москва, 1993.

20. П. Т. Нестеров, А. П. Нестеров, "Экономика природопользования и рынок", Закон и право, Издательское объединение "ЮНИТИ", Москва, 1997.

21. Е. И. Халугин, Е. А. Жалковский, Н. Д. Жданов, "Цифровые карты", Недра, Москва, 1992.

22. Ш. К. Чэн, "Принципы проектирования систем визуальной информации", перевод с английского, Мир, Москва, 1994.

23. А. Е. Мудров, "Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль", МП "Раско", Томск, 1991.

24. Б. П. Демидович, И. А. Марон, "Основы вычислительной математики", Наука, Москва, 1966.

25. И. Г. Журкин, Ю. М. Нейман, "Методы вычислений в геодезии", Недра, Москва, 1988.

26. В. А. Мороз, J1. И. Яблонский, "Трансформирование снимков", Недра, Москва, 1991.

27. Ю. Н. Тюрин, А. А. Макаров, "Анализ данных на компьютере", Финансы и статистика, Москва, 1995.

28. PC OVERLAY User's Guide, ESRI, 1991.

29. PC NETWORK User's Guide, ESRI, 1991.34.ARCREVIEW, No. 1, 1999.

30. ER Mapper Applications, 1995.

31. ACTA GEODAETICA et CARTOGRAPHICA SINICA, Vol. 21, No. 3, 1992, Beijing, China. WWW страница:http://www.chinainfo.gov.cn/periodical/—-. f^pi ."'«"А.«.» ------.

32. Geographic Information System, Wu Lun, Ren Wuhu, Xie Kunqing, Chen Qilun, Beijing University, China, 1994.

33. Chinese GIS technologies and management, Beijing, China, 1994.

34. Geographic model and Geographic Information System in China, Regional Study and Exploitation Journal Press, Beijing, China, 1990.

35. WWW страница ГИС-Ассоциация: http://vvww.ru/gisa/

36. WWW страница ООО ДАТА + : http://www.dataplus.ru

37. WWW страница ESRI : http://www.esri.com

38. WWW страница ГИС-Обозрение: http://www.glasnet.ru/-giprogor