Тикунов В. С. Геоинформатика. Определение входных и выходных данных информационно-управляющей системы

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

Определение входных и выходных данных системы

I. Одним из самых важных этапов планирования является оценка потребностей всех потенциальных пользователей, формулирование требований к информационным продуктам, используемым в их работе или являющихся ее результатом. Отсюда вытекают два ключевых шага работы над геоинформационным проектом.
А. Моделирование бизнес-процессов.
Б. Описание информационных продуктов, участвующих в этих процессах, и их параметров:
— требований к распечатке карт;
— требований к распечатке таблиц, списков, документов;
— требований к поиску документов;
— требований к данным (с учетом применяемых функций, частоты использования, логических связей, допустимых ошибок, толерантности к ожиданию, стоимости, анализа выгод).

При этом следует иметь в виду, что информационный продукт всегда является адресным.
В результате выполнения указанных шагов планирования системы должен быть создан документ с условным названием «Общий список входных данных».

Этот список должен содержать следующую информацию о каждом элементе списка.
• Идентификация данных:
- название набора данных;
- номер набора данных;
- название организации источника;
- существующие метаданные.
• Объем данных:
- носитель исходных данных;
- формат цифровых данных;
- процент цифровых данных (на момент создания списка);
- тип первичных записей;
- объем первичных записей;
- общий объем данных.
• Сканирование:
- размер листа (см);
- минимальное разрешение при сканировании dpi;
- качество материала.
• Графическая часть:
- типы объектов;
- характер их локализации;
- правила их цифрового описания;
- способ установления соответствия с атрибутивной информацией;
- точность данных.
• Атрибутивная часть:
- структура атрибутивной информации;
- наличие словарей и т.п.

Из реальной жизни известно, что при реализации конкретных проектов вьщеляется как минимум два подхода: 1) сбор всех более или менее пригодных данных, которые когда-нибудь могут пригодиться и 2) жесткий отбор данных по принципу «чем меньше "мусора" в базах данных, тем лучше». У каждого из подходов есть свои плюсы и минусы, поэтому задача состоит в их оптимизации. Любопытно, что разные типы людей предпочитают разные подходы к сбору данных — так, более замкнутые в себе интроверты предпочитают второй подход, а экстраверты — первый.

II. Следующий этап проектирования системы — определение приоритетов, очередности создания и основных параметров (территориального охвата, функционального охвата и объема данных) создаваемой системы.

Этот этап включает анализ:

• приоритетности информационных продуктов.
Для определения приоритетности должны быть заданы критерии, например:
— увеличение скорости принятия решения;
— объективизация принятия решений;
— улучшение качества услуг и т.д.;

• нагрузки, связанной с обработкой данных.
Анализ потенциальных пользователей, территорий, на которых необходимо первоначальное внедрение, определение частоты обращений, сложности функций обработки данных, их ориентировочные объемы и т.д.;

• требований к наличию данных.

При каком объеме накопленных данных система может выполнять свои функции.
Далее определяются требования к используемым данным с учетом максимального их применения уже в начале реализации проекта, причем как у заказчика, так и в других организациях.

На данном этапе определяются концептуальные требования:

• логическая модель данных. Речь идет о моделях данных для хранения как позиционной, так и атрибутивной информации. От выбора адекватных моделей данных зависит возможность совершенствования системы по мере роста потребностей и возможностей организации. Например, при работе с сетями важно обеспечить решение как собственно сетевых задач (массоэнергоперенос, оптимизация нагрузок, перераспределение транспортных потоков при авариях), так и задач пространственного анализа (построение зон отчуждения, природоохранных зон, моделирование магнитных полей в зоне линий электропередач, опасных геологических процессов в местах расположения опор, фундаментов и т.п.);

• качество данных (разрешение, требования к точности, интеграции и обновлению, уровень ошибок, потребность в информационных продуктах);

• анализ допустимости различных типов ошибок: пространственного положения, топологических, ссылочных, ошибок в атрибутивной информации;

• пространственное расположение данных. В каких точках физически хранятся, накапливаются и обновляются данные, каковы условия предоставления данных в общую систему;

• стандарты данных (текущие, прогнозируемые, потребность в информационных продуктах, обеспечивающих их поддержку);

• требования к преобразованию данных. Многообразны аспекты, связанные с процессами цифрования различных картографических материалов. Несмотря на все большее распространение технологий сканирования с последующей векторизацией изображений, доля ручного труда на этом этапе самая существенная. Помимо аспектов, связанных с изучением появления ошибок при цифровании (см. 2.1.3), что исследовано достаточно хорошо, важны также оценки психологической предрасположенности людей к монотонным рутинным операциям.
Следует также учитывать возможные типы обмена цифровыми данными. Например, в системах мониторинга чрезвычайных ситуаций может быть необходимо обеспечение работы напрямую с данными в форматах других систем (мониторинга лесных пожаров, мониторинга наводнений и т.п.), а в системах градостроительного кадастра достаточно передавать информацию через обменные форматы. В ряде случаев требуется конвертация данных с участием специалистов, особенно если классификаторы данных в проектируемой системе не совпадают с классификаторами в системах, информацию которых предполагается использовать;

• оценка нагрузки и затрат, связанных с обработкой данных. На этом шаге следует учитывать не только непосредственные работы по анализу и обработке данных, но и работы, связанные с обеспечением необходимой степени надежности их хранения.
Только изменение способа хранения данных, обеспечение его надежности приводит к изменению стоимости в 20-25 раз.
Экспертная оценка затрат, связанных с хранением данных (2001-2002), такова:
— персональный компьютер: до 40 Гб, безопасность не гарантируется, $5 за 1 Гб;
— подключение к серверу рабочей группы: 40-200 Гб, RAID 5, $70-90 за 1 Гб;
— массовое хранение в корпоративной сети: от 600 Гб до 10 Тб, RAID 1, полное «зеркало»;
— серверная и дисковая подсистема, высокая степень безопасности: $100-130 за 1 Гб;

•  требования к технологии обработки данных.
Прежде всего оценке подлежат требования к функциональным возможностям системы.
Фирма Tomlinson Associates Ltd. ранжировала функции обработки и анализа данных, применяемые в ГИС по частоте их использования. В скобках указан относительный коэффициент использования различных функций:
— поиск объектов по атрибутам (1050);
— изменение масштаба (192);
— графическое наложение (154);
— топологическое наложение (полигон на полигон) (115);
— расчет центроида (109);
— кадрирование (98);
— обновление (88);
— анализ сети (78);
— топологическое наложение (точки в полигон) (54);
— расчетная арифметика — создание макросов (29);
— анализ непрерывности (28);
— измерение площадей (25);
— топологическое наложение (линия на полигон) (17);
— сжатие (12);
— повторная классификация атрибутов (8);
— функции САПР (6).

Наличие следующих функций необходимо в системе. Они нужны нечасто, но от их наличия может зависеть возможность решения некоторых задач:
ввод точек;
растеризация (переход к растровой модели данных);
построение буферных зон;
преобразования плоскости;
создание окружностей;
создание полигонов;
координатная геометрия: угол/расстояние между точками;
создание линий;
пообъектный просмотр;
подсчет количества объектов;
построение границы водоразделов;
поиск по регионам;
рассеивание линий/слияние атрибутов;
построение графиков;
определение зон прямой видимости;
измерение расстояний;
интерполяция рельефа;
трехмерная визуализация (перспективная проекция);
определение кратчайшего маршрута;
оконтуривание;
статистические функции;

• определение требований к интерфейсу системы и к передаче данных.
Требования к интерфейсу могут изменить настройку от «системы с одной кнопкой» до «системы с гибким интерфейсом пользователя». Первый вариант характерен для клиентских мест, установленных в диспетчерских или производственных службах, решающих конкретные задачи (выдача наряд-заказа и т.п.). Пользователи таких служб не обладают высокой квалификацией и не решают задач по серьезному анализу информации.
Информационно-аналитические службы, напротив, имеют множество нестандартных задач, предусмотреть которые заранее практически невозможно. В этом случае интерфейс должен обеспечить настройку системы для более удобного решения конкретной задачи текущего момента.
Требования к передаче данных зависят от способа их сбора, распределенности системы и необходимой оперативности их передачи.
Если ремонтные бригады в процессе работы или после ее окончания выполняют съемку территории и объектов на ней, то в современных условиях для этого могут быть использованы карманные компьютеры типа Palm или Cassipeia с блоками GPS. Для передачи данных между распределенными центрами сбора и обработки информации, не используемой в режиме реального времени, может быть использована электронная почта. При работе в режиме реального времени необходима сеть, параметры которой зависят от степени оперативности и надежности. В нефтегазовой отрасли для объектов, отключение которых может привести к выходу из строя всей системы добычи нефти, используются датчики, которые через спутниковые каналы периодически передают мониторинговые данные и координаты объекта. В современных условиях при существенном снижении стоимости микросхем, на базе которых создаются такие датчики, это позволяет значительно снизить затраты и повысить оперативность выполнения мониторинга.
Следует отметить, что все технологические решения очень быстро морально устаревают.

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу