Разработка технологии организации пространственных данных в региональном узле российской инфраструктуры пространственных данных тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.35, кандидат технических наук Зраенко, Юлия Дмитриевна

  • Зраенко, Юлия Дмитриевна
  • кандидат технических науккандидат технических наук
  • 2010, Москва
  • Специальность ВАК РФ25.00.35
  • Количество страниц 248
Зраенко, Юлия Дмитриевна. Разработка технологии организации пространственных данных в региональном узле российской инфраструктуры пространственных данных: дис. кандидат технических наук: 25.00.35 - Геоинформатика. Москва. 2010. 248 с.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Зраенко, Юлия Дмитриевна

Содержание.

Основные обозначения и сокращения.

Введение.

ГЛАВА 1 Анализ технологий и моделей организации геопространственных данных.

1.1 Общие принципы описания пространственных данных.

1.2 Модели организации пространственных данных в ГИС.

1.2.1 Модели представления графической информации.

1.2.2 Модели организации атрибутивной информации.

1.2.3 Технологии связи атрибутивной и графической информации.

1.3 Организация пространственных данных в инфраструктурах пространственных данных.

1.3.1 Инфраструктуры пространственных данных.

1.3.2 Организация геопространственных данных в ИПД.

1.3.2 Доступ и обмен пространственными данными в ИПД.

ГЛАВА 2 Разработка концепции и архитектуры регионального узла РИПД.

2.1 Региональный узел РИПД.

2.2 Концепция работы с пространственными данными.

2.3 Информационно-функциональная структура регионального узла РИПД.

2.3.1 Подсистема «Архивная база данных».

2.3.2 Подсистема «Хранилище».

2.3.3 Подсистема «Геопортал».

2.4 Выбор инструментально-программных средств.

2.5 Предложения по развитию организационной структуры для поддержания функционирования узла РИПД.

2.6 Оценка эффективности программных средств Регионального узла РИПД

ГЛАВА 3 Разработка модели и структуры пространственных данных в узле РИПД.

3.1 Общая технологическая схема подсистемы «Хранилище».

3.1.1 Хранение пространственных данных.

3.1.2 Подготовка выходной продукции.

3.1.3 Подготовка web-публикации.

3.2 Требования и выбор модели данных для пространственного представления объектов местности в узле РИПД.

3.2.1 Основные модели данных в узле РИПД.

3.2.2 Классификация объектов.

3.2.3 Идентификация объектов.

3.2.4 Модель пространственного объекта.

3.2.5 Моделирование рельефа.

3.2.6 Точность.

3.2.7 Выбор математической основы.

3.3 Организация хранения геопространственных данных в подсистеме «Хранилище».

3.4 Топологические особенности при манипулировании геопространственными данными в подсистеме «Хранилище».

ГЛАВА 4 Реализация технологии организации пространственных данных на примере пилотного проекта «Банк геопространственных данных УрФО».

4.1 Архитектура Банка геопространственных данных УрФО.

4.1.1 Технологическая схема Банка геопространственных данных УрФ

4.2 Применение разработанной технологии организации пространственных данных в Банке геопространственных данных УрФО.

4.2.1 Архивное хранение готовой продукции.

4.2.2 Внедрение модели данных пространственного описания объектов местности в подсистеме Хранилище.

4.2.3 Подсистема Геопортал.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Геоинформатика», 25.00.35 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии организации пространственных данных в региональном узле российской инфраструктуры пространственных данных»

Актуальность темы. В настоящее время особенно острыми являются вопросы оперативного предоставления актуальной пространственной информации потребителям (органам государственной власти, местного самоуправления, организациям и гражданам) и создания условий для межведомственного и межуровневого информационного обмена.

Однако большой объем данных, накопленный в результате производственной деятельности предприятиями Роскартографии, а также разнообразие форматов, систем координат и технологий затрудняют, а иногда и вовсе препятствуют процессам обмена информацией. Новые требования рынка, предъявляемые к информации о местности, и развитие информационных технологий обуславливают необходимость поиска новых решений.

Выход из сложившейся ситуации видится в создании условий, обеспечивающих доступ потребителей к пространственным данным в электронном виде и их эффективное использование. За рубежом подобного рода системы получили название «инфраструктуры пространственных данных». Для Российской Федерации эта задача сформулирована в «Концепции создания и развития российской инфраструктуры пространственных данных» (РИПД), в которой РИПД определена как территориально распределенная система сбора, обработки, хранения и предоставления потребителям пространственных данных.

Таким образом, создание и развитие РИПД является приоритетной' задачей для Российской Федерации на ближайшие годы, решение которой возможно только при создании инфраструктур пространственных данных (ИПД) на территории каждого региона РФ по новым единым правилам и стандартам.

Изначально цифровая геоинформация в основном подготавливалась для использования в виде цифровых топографических карт (ЦТК), со всей сложившейся сложной системой классификации, системой символизации, компоновки условных знаков и с полным дублированием атрибутов в подписях. И как следствие, созданные карты перегружены цифровыми объектами, часто не имеющими никакого отношения к пространственным данным, а присутствующими на ней только для оформления и печати (подписи, рамки, легенда и т. п.). Кроме того, пространственные данные созданных ЦТК не обеспечивают единого покрытия территории РФ. Для обеспечения покрытия без разрывов на стыках номенклатурных листов необходимы их сводка и сшивка, что в условиях создания РИПД и переходу к использованию наборов базовых пространственных данных является недопустимым.

Данные в таком виде не пригодны не только для обмена, но и для хранения в объектных базах данных (получивших в последнее время широкое распространение) и последующего создания на их основе новых пространственных данных. Соответственно кроме разработки программных компонент для каждого регионального узла РИПД необходим пересмотр существующих технологических процессов по производству и актуализации пространственных данных. Также необходим переход на новые модели данных, форматы обмена и т.д.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является разработка концепции регионального узла РИПД, а также технологии обработки пространственных данных для решения производственных задач в узле РИПД, с использованием новой модели представления пространственных объектов.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- выполнить анализ информационных технологий по проектированию

ИПД;

- описать требования, предъявляемые к региональному узлу РИПД и используемым в нем моделям геоданных;

- разработать архитектуру регионального узла РИПД и новую модель пространственных данных, обеспечивающую эффективность его функционирования;

- разработать состав объектных метаданных и уровни их организации;

- разработать критерии оценки эффективности функционирования РИПД и выполнить тестирование разработанных компонентов РИПД.

Объект и предмет исследования. Объектом исследований является технология организации пространственных данных в условиях работы регионального узла РИПД, а предметом исследований являются модели геоданных и принципы работы с ними.

Методы исследования. Теоретические и практические исследования выполнялись на основе последних достижений в областях геоинформатики и цифровых методов составления топографических карт. При выполнении исследований были использованы цифровые модели, геоинформационные системы, СУБД Oracle, производственные материалы ФГУП «Уралгеоинформ». Для разработки моделей предметной области применялся метод объектно-ориентированного моделирования с использованием нотации UML. Для проектирования баз данных использовались реляционные методы, в том числе теория нормальных форм.

Научная новизна работы заключается в:

- разработке концепции и построении архитектуры регионального узла РИПД, комплексно охватывающей вопросы унификации, мониторинга и предоставления пользователям базовых пространственных данных;

- разработке структуры основной базы данных регионального узла РИПД, не зависящей от принятого каталога, и позволяющей управлять различными версиями пространственного объекта, его метрикой, семантикой, поддерживать различные уровни метаданных;

- разработке модели и структуры пространственных данных, объединяющей достоинства цепочно-узловой и объектной моделей, специально ориентированной под перевод данных с цифровых топографических карт в форматы пространственной базы данных;

- разработке новой схемы мониторинга пространственной информации.

Практическое значение работы. Работа выполнена в рамках государственного контракта по созданию «Банка геопространственных данных на территорию УрФО».

Предложенная в работе концепция легла в основу архитектуры Банка, а разработанные технологии используются в процессах создания, мониторинга и обработки геоданных в Банке геопространственных данных УрФО.

Теоретическое значение диссертации заключается в выработке нового подхода к обработке геопространственной информации, в условиях функционирования узла РИПД, в разработке новых моделей данных, в предложенных алгоритмах обработки метрической, семантической и метаинформации, а также в последовательном изложении всех этапов разработки информационной системы.

Использование результатов выполненных исследований на современном этапе формирования РИПД обеспечивает максимальное использование ранее накопленных в виде ЦТК геопространственных данных, позволяет сократить объём и периодичность составления топографических карт и повысить оперативность обработки актуальной пространственной информации в геоинформатике.

Похожие диссертационные работы по специальности «Геоинформатика», 25.00.35 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Геоинформатика», Зраенко, Юлия Дмитриевна

Выводы по главе 4

На основе изложенного можно сделать следующие выводы:

- Предложенная схема регионального1 узла-является достаточно эффективной и на современном этапе развития науки техники вполне реализуема. Эффективность реализованных программных средств составляет 56% (расчеты приведены в приложении 3).

- При использовании разработанной схемы регионального узла РИПД полностью изменяется идеология работы с пространственными данными: технологии обработки становятся более открытыми, геоинформация более доступной, значительно сокращается время и цикл актуализации, а также снижаются затраты на производство новой картографической продукции.

- В результате диссертационного исследования были разработаны прототипы всех подсистем регионального узла РИПД, однако полная реализация требует значительных затрат как материальных так и временных. При этом необходимо отметить, что полное развертывание и использование средств узла в работе министерств и ведомств требует переработки нормативной базы в области геодезии и картографии.

Заключение

Представленная диссертационная работа содержит следующие результаты научных исследований и разработок автора, сконцентрированных на общей технологии построения регионального узла РИПД и на внутренних моделях организации пространственных данных в нем:

1. Описаны требования, предъявляемые к региональному узлу РИПД и используемым в нем моделям геоданных.

2. Сформулирована концепция построения регионального узла РИПД: разработана архитектура узла, определен перечень подсистем и описаны пути их создания, изложена концепция работы с пространственными данными в условиях функционирования РИПД.

3. Для сбора информации и формирования метаданных в составе регионального узла РИПД создана специальная подсистема «Архив»;

4. На основе выполненного анализа существующих моделей пространственных данных, определены подходящие формы организации1 пространственных данных для использования в узле РИПД. Результаты анализа применены при разработке новой модели пространственных данных, основывающейся объектном- принципе описания информации о местности. Данная модель была реализована во второй подсистеме регионального узла — «Хранилище пространственных объектов».

5. При создании подсистемы «Хранилище пространственных объектов» разработана модель пространственного объекта, которая соответствует всем основным требованиям к идентификации, геометрии, составу атрибутивной информации и метаданным, а также к установлению связей между объектами. Разработан состав объектных метаданных, уровни организации метаданных, продуманы механизмы их ведения. Разработаны алгоритмы обработки пространственных объектов в подсистеме Хранилище.

6. Информационная модель пространственных данных регионального узла РИПД, построенная на основе ISO 19110 и модели пространственного объекта подсистемы «Хранилище», является достаточно универсальной, чтобы описать пространственные данные различных предметных областей вне зависимости от принятого каталог.

7. Также в процессе работы разработан состав двух типов объектов пространственных объектов (Устройство территории и Транспортная инфраструктура) для включения каталог базовых пространственных данных.

8. Для публикации базовых пространственных данных в составе регионального узла РИГТД разработан и внедрен геопортал с необходимым количеством геосервисов.

Использование разработанной технологии организации пространственных данных позволяет сократить сроки мониторинга пространственной информации и снизить трудозатраты на подготовку готовой картографической продукции. Результаты диссертационной работы используются региональном узле РИПД, функционирующем на базе ФГУП «Уралгеоинформ» и активно внедряются на предприятиях Службы государственной регистрации, кадастра и картографии. Эффективность разработанных решений для регионального узла РИПД составляет 56%.

Таким образом, поставленная цель диссертационной работы достигнута, а предусматриваемые ею задачи реализованы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Зраенко, Юлия Дмитриевна, 2010 год

1. Алгоритм RFC4122 Электронный ресурс. Режим доступа: http://m.wikipedia.org/wiki/UlI[D;

2. Андрианов В.Ю. Инфраструктура пространственных данных// ArcReview -2006.-№2(37);

3. Андрианов В.Ю. Географические веб-службы// ArcReview 2006. — № 2 (37);

4. Андрианов В.Ю., Кошкарев A.B., Кузнецов В.М. Структура, правила и порядок цифрового описания пространственных метаданных // Пространственные данные 2007. — №1 - С.6-15;

5. Андрианов В.Ю. Метаданные// ArcReview 2006. - № 2 (37);

6. Андрианов В.Ю. Сервер метаданных// ArcReview 2006. - № 2 (37) -С.9.;

7. Аш Е.В. Что называть геопорталом? // Пространственные данные — 2008 -№2.;

8. Баженова Ю.Д. Система "Архив"- инструмент учета готовой продукции и ведения метаданных // Геодезия и картография. 2009. - №1. - С.57-61.;

9. Бездушный А.Н., Кулагин М.В., Серебряков В.А. и др. Предложения по наборам метаданных для научных информационных ресурсов// Вычислительные технологии. — 2005. —Вып. 7, т. 10. — С.29-48.;

10. Бездушный А.Н., Динь Jle Дат, Дьяконов И.А., Вершинин А.В, Серебряков В.А. Пространственные метаданные в портале «ГеоМЕТА» // Пространственные данные 2008. — №2 — С. 15-28;

11. Берлянт A.M. Картография: Учебник для вузов. М: Аспект Пресс, 2002.336 с.;

12. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, 2-е изд./ Пер. с англ. — М.: «Издательство Бином», СПб.: «Невский диалект», 2001. 560 е., ил.

13. Буч Г. Язык UML. Руководство пользователя / Грейди Буч, Джеймс Рамбо, Айвар Джекобсон : Пер. с англ. Сликин A.A. 2-е изд., стер. - М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2004. - 432 с.:ил. - (Серия «Объектно-ориентированные технологии в программировании»);

14. Вендров A.M. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем: Учебник. — 2-е изд., перераб. И доп. -М.: Финансы и статистика, 2005. -544 е.: ил.;

15. Вендров A.M. Практикум по проектированию программного обеспечения экономических информационных систем: Учеб. пособие — 2-е изд., перераб. И доп. — М.: Финансы и статистика, 2005. —192 е.: ил.;

16. Геодезия, картография, геоинформатика, кадастр: Энциклопедия. В 2-х т./Под общ. ред. A.B. Бородко, В.П.Савиных. М: Геодезкартиздат, 2008. -Т. I. -496 е.;

17. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов /Под ред. А.М.Берлянта и А.В.Кошкарева. М.: ГИС-Ассоциация, 1999;

18. Геопротал ИПД Каталонии Электронный ресурс.

19. Режим доступа: http://www.geoportalidec.net/geoportal/eng/inici.jsp?pag= presentacio&home=s;

20. ГОСТ Р 52155-2003 Географические информационные системы федеральные, региональные, муниципальные. Общие технические требования;

21. ГОСТ Р 51605-2000 Карты цифровые топографические. Общие требования;

22. ГОСТ Р 51606-2000 Карты цифровые топографические. Система классификации и кодирования цифровой картографической информации. Общие требования;

23. ГОСТ Р 51607-2000 Карты цифровые топографические. Правила цифрового описания картографической информации. Общие требования;

24. ГОСТ Р 51608-2000 Карты цифровые топографические. Требования к качеству;24.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.