автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Информационное обеспечение управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных

На правах рукописи

АБРАМОВ Сергей Александрович

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ НА ОСНОВЕ ТОПОЛОГИИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ

Специальность 05.13.01 -Системный анализ, управление и обработка информации (в промышленности)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООЗДБЗ^а 1

Уфа-2009

003463291

Работа выполнена на кафедре геоинформационных систем Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования " «Уфимский государственный авиационный технический университет»

Научный руководитель д-р техн. наук, проф.

ПАВЛОВ Сергей Владимирович

Официальные оппоненты д-р техн. наук, проф.

ЮСУПОВА Нафиса Исламовна

канд. техн. наук

ПОГОРЕЛОВ Григорий Иванович

Ведущая организация Институт экологии Волжского бассейна РАН,

г. Тольятти

Защита состоится 20 марта 2009 года в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д-212.288.03 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. К.Маркса, 12

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан /7С^Л^АлЫ 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн. наук, проф.

О

о. /Ц«^8™0"

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Одним из ключевых факторов, влияющих на качество принятия решений по управлению водными ресурсами, является наличие пространственной информации, описывающей водные объекты (реки, озера, водохранилища и др.), особенностью которых является существенная протяженность и распределенность по всей территории Российской Федерации. Информация о точном местоположении объектов, их взаимном расположении и взаимосвязи существенно повышает качество управленческих решений, в связи с чем при создании современного информационного обеспечения предприятий, учреждений и органов, осуществляющих управление водными ресурсами, в качестве технологической основы должны быть выбраны геоинформационные системы.

В связи с тем, что водные объекты (например, речная сеть бассейна крупной реки, расположенная на территории субъекта Российской Федерации) представляют собой, чаще всего, физически целостный объект, очень важно, чтобы представление различных участников водных отношений об отдельных частях водных объектов и их отдельных характеристиках, при их объединении составляли целостную картину о водных ресурсах Российской Федерации. В работе рассматривается применение подходов к анализу, обработке и использованию пространственных данных в системе управления водными ресурсами на уровне субъектов Российской Федерации на примере Республики Башкортостан.

Дня описания отношений, возникающих в пространственных данных, хорошо зарекомендовал себя подход, основанный на использовании топологических правил, применение которых позволяет обеспечивать целостность и непротиворечивость пространственной информации. Данный подход можно применить и для пространственных данных, используемых при управлении водными ресурсами. Вопросам разработки систем информационного обеспечения управления в различных отраслях, в том числе для управления водными ресурсам, посвящен ряд работ отечественных и зарубежных авторов, в частности работы Р. 3. Хамитова, М. А. Шахраманьяна, В. В. Кульбы., В. И. Данилова-Данильяна, В. Г. Пряжинской, М. В. Болгова, Б. Г. Ильясова, В. И. Васильева, Н. И. Юсуповой, Р. Аблера, Э' Кодда, Р. Томлинсона, Д. Мэйдмента, Ш. Шек-хара, М. Эгенхофера и др., однако в них задачам построения топологических отношений для пространственной информации, связанной с водными ресурсами, уделялось недостаточно внимания, в связи с чем задача построения топологии пространственных данных является актуальной как в теоретическом, так и в практическом плане.

Цель работы и задачи исследования

Целью работы является расширение функциональности информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами за счет использования пространственных данных с определенными на них топологическими отношениями.

Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:

1. На основе системного анализа процесса управления водными ресурсами и его информационного обеспечения сформулировать требования к виду и составу пространственных данных и определить для них топологические отношения;

2. Разработать метод построения топологических отношений пространственных данных для информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами, в том числе - для решения аналитических задач, связанных с обработкой пространственных данных;

3. Разработать метод пространственной привязки специальных (в том числе - промышленных) объектов для решения прикладных задач управления водными ресурсами;

4. Разработать модель данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных;

5. Разработать алгоритмы и методы ввода, извлечения и использования пространственных данных с определенными на них топологическими отношениями для решения задач по управлению водными ресурсами.

Методика исследования

В работе использовались методы системного анализа сложных систем, структурного анализа и проектирования (SADT), методология унифицированного процесса разработки программного обеспечения (RUP), методология унифицированного языка моделирования (UML) математического и геоинформационного моделирования, теория реляционных и объектно-ориентированых баз данных.

Научная новизна работы

1. Метод построения топологических отношений пространственных данных, используемых в информационном обеспечении процесса управления водными ресурсами, предложен впервые и заключается в использовании топологических правил (принадлежности, содержания, касания, пересечения, перекрытия, несвязности, следования); применение метода позволяет получать достоверные результаты при решении задач, связанных с использованием пространственных данных (анализ аварийных разливов загрязняющих веществ, моделирование зон затоплений и др.);

2. Метод пространственной привязки специальных (в том числе - промышленных) объектов отличается тем, что он основан на использовании топологических отношений и позволяет осуществлять ввод специальных объектов в базу пространствешшх данных по имеющемуся описанию их местоположения;

3. Модель данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных, отличающаяся наличием между классами объектов топологических отношений, обеспечивающих целостность и непротиворечивость пространственных данных.

Практическая значимость

Практическую значимость работы представляют следующие результаты:

1. Метод пространственной привязки специальных (в том числе - промышленных) объектов, основанный на использовании топологических отношений, позволяющий осуществлять ввод специальных объектов в базу пространственных данных по имеющемуся описанию их местоположения;

2. Модель данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных, обеспечивающая целостность и непротиворечивость пространственных данных за счёт использования топологических отношений;

3. Разработанные алгоритмы ввода, извлечения и использования пространственных данных с определенными на них топологическими отношениями для решения производственных задач, внедренные в составе ГИС в деятельность уполномоченного органа исполнительной власти, позволяющие на основе пространственной информации осуществлять информационную поддержку процесса управления водными ресурсами на уровне субъекта РФ.

Основные результаты работы внедрены в отделе водных ресурсов по Республике Башкортостан Камского бассейнового водного управления (свид. об офиц. per. программы для ЭВМ № 2008613808, от 08.08.2008 года).

На защиту выносятся:

1. Метод построения топологических отношений пространственных данных, используемых в информационном обеспечении процесса управления водными ресурсами;

2. Метод пространственной привязки специальных (в том числе - промышленных) объектов, основанный на использовании топологических отношений;

3. Модель данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных;

4. Алгоритмы ввода, извлечения и использования пространственных данных с определенными на них топологическими отношениями для решения

производственных задач по управлению водными ресурсами на уровне субъекта РФ.

Апробация работы. Основные теоретические и практические результаты работы докладывались на следующих конференциях, форумах и семинарах: Всероссийском совещании Федерального агентства водных ресурсов «Проблемы и перспективы внедрения информационных технологий в Росводресурсах» (Уфа, 2005); «Компьютерные науки и информационные технологии» (CSIT'2006 - 2007); Региональной зимней школе-семинаре аспирантов и молодых ученых (Уфа, 2007); Межрегиональной конференции, посвященной международному дшо воды (Уфа, 2008).

Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 11 источниках, включающих 6 статей, 3 материала конференций и семинаров, 2 свидетельства о регистрации программ и баз данных. Результаты работы опубликованы в 1 издании, входящем в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий из списка ВАК.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав основного материала, заключения, библиографического списка из 141 наименования и приложений. Работа содержит 187 страниц машинописного текста, включая 70 рисунков и 12 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится общая характеристика работы - обосновывается актуальность диссертационной работы, формулируется цель и задачи исследования, перечисляются методы исследования, отмечается научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

Первая глава диссертации посвящена анализу задач управления водными ресурсами, информации, используемой в процессе управления, а также анализу существующих методов обработки пространственных данных и используемых в них топологических отношений.

Анализ существующей системы управления водными ресурсами показал, что в процессе управления используется большой объем разнородной пространственной информации о водных ресурсах, водных объектах и водопользователях. Уполномоченньм органом по управлению водными ресурсами в Республике Башкортостан является отдел водных ресурсов по Республике Башкортостан Камского бассейнового водного управления.

Для обеспечения целостности и непротиворечивости пространственных

данных по водным и связанным с ними специальным (в том числе - промышленным) объектам в системе управления водными ресурсами хорошо подходит модель данных, основанная на применении объектно-ориентированного подхода для представления пространственных объектов с применением топологических правил.

Применительно к отношениям, возникающим в пространственных данных по водным объектам, имеющиеся правила не покрывают всех возможных случаев (например, отношение водозабор-водосброс в ситуации, когда водозабор расположен ниже водосброса по течению, что может сказаться на качестве забираемой воды). Кроме того, не существует метода построения топологических отношений для пространственных данных, в которых изначально отсутствовал топологический аспект (например, оцифрованные бумажные карты).

Анализ существующих топологических правил показал, что для обеспечения целостности и непротиворечивости пространственных данных по водным объектам с целью их хранения и обработки подходит ограниченное число топологических отношений (касаются, пересекаются, перекрываются, содержат, не связаны), кроме того, для описания некоторых пространственных отношений (водозабор-водосброс) правил не существует. Таким образом, при работе с пространственной информацией, характеризующей водные объекты, необходимо использовать имеющиеся правила, ввести дополнительные, а также разработать метод построения топологических отношений на основе полученных правил.

Вторая глава посвящена анализу места топологии пространственных данных в системе управления водными ресурсами, формальному описанию топологических правил, разработке методов построения топологических отношений в пространственных данных, а также разработке метода определения пространственного расположения специальных (в т.ч. - промышленных) объектов на топологически корректной речной сети.

На рис. 1 показана обобщённая схема управления водными ресурсами на территориальном уровне и место в ней информационного обеспечения процесса управления. Основным уполномоченным органом по управлению водными ресурсами в субъекте РФ является отдел водных ресурсов. Информационной основой управления водными ресурсами субъекта РФ являются пространственные данные о водных, водохозяйственных и других объектах и территориях. Для геометрических объектов в двумерном пространстве существует большое количество топологических отношений, определяемых свойствами объектов. Для пространственных данных, описывающих водные объекты (рис. 2), выделены пять типов топологических отношений {касаются, находятся внутри, пересекаются, перекрываются, не пересекаются), которые, в зависимости от типов водных объектов, могут являться возможными или невозможными, а также

операторы (Op¡, Op¡, Ора Ор0, Op¿), реализующие проверку этих отношений.

Карта местности некоторого масштаба представляет собой совокупность слоев, каждый из которых содержит простые и сложные объекты, описываемые или определяемые своими координатами. В работах А.Ф. Атнабаева, Г.М. Сай-футдиновой подробно описан подход, в котором предлагается выделять пространственные данные в тематические слои, множество которых составляет описание некоторой местности.

Точечные водные объекты представлены в базе данных ГИС набором объектов

sp„, = {О = {), \ f=1Я„,, (1)

линейные водные объекты - слоем объектов в виде ломаной линии

= \ q=WL, ¿ = W, (2)

полигональные водные объекты - как совокупность ломаных линий, ограничивающих этот водный объект (границы области), и всех точек, находящихся внутри этой границы (внутренности области)

SP={CBP;a} = {({(xSñ,yS'\},Atrs«),}, «=1Х,?=1Л (3)

Топологически корректная база геоданных (БГД) по водным объектам записывается в виде:

БГД = { UA„„. ЦSh, IXUОр}, (4)

(=l,m У-l.ii *=1,/

где Ор = {Ор,, Op¡, Орс, Ор0, Op¡¡} - множество операторов тополопии.

Введем не пересекающиеся множества допустимых (Al) и запрещённых (Rs) отношений на множестве пространственных объектов. Для любой пары объектов (Я/, Х%) из множества имеющихся справедливо: X¡, h принадлежат множеству допустимых, если отношение между ними не принадлежит к списку недопустимых.

Рассмотрим ситуацию на примере линейных водных объектов. Поскольку ломаные кривые, изображающие реки, должны касаться в одной точке - устье той или иной реки, то

( Vk,, к2 £ SL¡, Х,Орс Х2) eRs, (5)

(Vkп Х2 е SL¡, l,Op¡Х2) eRs, (6)

(VXh Х2 е SL¡, k¡Op0k2) eRs. (7)

Назовём водный объект лин&иным составным у бели 3 X¡ g Sl , тзкис, что Atr'^Átrf". Тогда

(VXhX¡e SL¡,XkOpdXi) eRs (8)

г

Федеральное агентство водных ресурсов

Органы государственной

власти а субъекте Российской Федерации

Информационная поддержка управления ВР

Отдел водных ресурсов территориального уровня

Акты, постановления, приказы> решения, нормативные документы и др.

Информационные запросы

Функциональные задачи

Информационное обеспечение процесса управления водными ресурсами

Опр едалбиде объемов экологических попусков и безвозвратного изъятия повархяоегных вод для каждого водного объеме

Разработка перспективных планов эксплуатации аодохрайипищ к водохозяйственных систем комплексного назначения

Обеспечение мероприятий по ра ииоиа п».ком у использование видных объектов

Разработка ререлекгиачых планов эксплуатации защитных м д ругилгидротехиических сооружений

Подготовку и осуществлен»)® противопаводковых мероприятии, мероприятий па проектированию и установлению ьодоохракных зон АОДИЫХ ОбЪвкТОв И их прибрежных защитных полос, предотвращению и ликвидации вредного еоадейстгия под

Моделирование зон эатоппамия и подтоппания при строительстве гидротехнических, сооружений и в паводковых ситуациях

Моделирование и прогнозирование последствий ааарий (при разрушении гидротехнических сооружений, разгерметизации трубопроводом и др.)

"П

л

База пространственных данных

Пространственная информация (картографическая информация, данные дист&нционного зондирования, прогнозные и фактические зоны затоплении, загрязнения, места водопользования, водоохранные зоны и др.)

Атрибутивная ииформация (данные станций и постов контроля, результаты различных исследований и др.)

Водные ресурсы

в а>

§3

£ I

о-;

-в-

V

у

Управление водными ресурсами на территориальном уровне

Управление водными ресурсами на федеральном уровне|

Рисунок 1. Структура системы управления водными ресурсами и место в ней пространственных данных

Рисунок 2. Виды топологических отношений пространственных данных по водным объектам

Назовём водный объект полигональным составным, если 3 Хп Х^еБ^, такие, что Лгг/" = Л . Тогда

(ШпХ, (9)

Назовём водный объект смешанным составным, если 3 Я,, , Хи е^ такие, что А^1' = . Тогда

(М,е311, Я„е5Р>, X, Ор<1 Хи) еЛу (10)

Речная сеть представляется в виде набора графов С=(Сг1, О?, ... О,,}, где С- орграф, соответствующий главной реке речного бассейна, V - множество вершин - соответствует истокам и устьям рек, впадающих в главную реку, Е - множество ребер - соответствует сегментам рек, входящих в речной бассейн и расположенных между устьями последовательных притоков, направленность ребер совпадает с направлением течения реки, п - число речных бассейнов в речной сети данной территории. Таким образом, речной бассейн (с

притоками различных порядков) представляет собой иерархическую сетевую структуру.

Речная сеть Республики Башкортостан будет представлена набором графов (хрБ~ {(^Белою вурал, С Обь}, где СБелая, Сурш " С0бь ~ графы, представляющие бассейны рек Белая, Урал и Обь соответственно.

Опишем граф матрицей притоков (рис. 3), которая представляет собой матрицу смежности, на главной диагонали которой расположены соответствующие длины рек, а на пересечении строки, соответствующей более мелкой реке, со столбцом, соответствующим более крупной реке, записан километраж впадения (вес соответствующего ребра).

Каждой вершине графа ставится в соответствие множество ломаных кривых из слоя линейных объектов (2.21), т.е. для УГеш имеется набор

^^»{({(А/'уЖ'),} 9= Щ (И)

Для крупных рек, представленных полигональными объектами, вершинам графа ставится в соответствие множество полигонов из слоя полигональных объектов:

С^={({(А/ЧМ»Л)|}. = (12)

Построение топологически корректной сети ведётся по каждому графу, характеризующему главную реку. Производится обход 1рафа в глубину, в процессе которого для каждой вершины осуществляется проверка сопоставленной ей геометрии и правил топологии.

Задача пространственной привязки специальных объектов заключается в следующем: по заданному километражу (расстоянию от устья) найти координаты точки, представляющей на реке некоторый объект.

Пусть Т={(х¡, уд}, / = 0,я - множество вершин ломаной кривой, соответствующее некоторому притоку реки. Множество Ь, /, еЬ, 1. = -х,)7 ,1 = 1,и - длина г-го отрезка. Множество частных сумм

= {£4 * = М, & е£ где = ¿/,, й=0.

I м ; (-о

Пусть ¡е[0; ¿У - расстояние от устья, на котором должен располагаться специальный объект. Очевидно, что для V/ е 3 тп е [1..п], такое что

5„./< / < Зададим функцию г(г) = гу (0), следующим образом:

гл (13)'

(м)

Эта функция ставит географические координаты объекта на реке в соответствии с расстоянием от устья.

На множестве водозаборов = { для каждого фрагмента

речной сети введём отношение следования со, определяющее возможность загрязнения одного водозабора другим. Для 8ез] е если /,•>/„ то й)5ю/., т.е. е Ж, где й^- упорядоченное множество загрязненных водозаборов.

Отношение со обладает свойством транзитивности, т.е. если со ¿"„у и га^з/,, то кроме того, оно несимметрично, т.е. со ^¿'„.«¿'„у.

Полученные в результате расстановки водозаборы могут быть использованы в задаче пространственного анализа при моделировании аварийных разливов загрязняющих веществ.

Пусть имеется некоторая речная сеть Ы~{А, В, С, Д Е, Р}. Опишем её матрицей притоков:

А в с я Е Р

А Ль 0 0 0 0 0

Б Вл Вл 0 0 0 0

С Сл 0 а 0 0 0

Ъ 0 0 Ъс Г>1 0 0

Е 0 0 Ее 0 Еь 0

Г 0 Ив 0 0 0

где ¡¡1, Си Оц Еь Рь - длины рек, ВА, СА, Вс, Ее, Рв - расстояние от устья реки А до места впадения в неё реки В и т.д.

На этой сети задано также множество водозаборов 5„—{ БюС,

где БезА - водозаборы, расположенные на реке А. Задача определения объектов, потенциально попадающих под воздействие загрязнения, сводится к следующему: в графе для каждого листа произво-

дится поиск пути к корню (задача, обратная задаче нахождения путей из корня орграфа к его вершинам). В результате такого поиска будет получен список вершин List (например, для пути из Е в А ~ List={E, С, А}). Далее, на основании списка вершин осуществляется анализ множества водозаборов. Допустим, загрязнение произошло в районе водозабора е Se,E (т.е. на реке Е). Для данного водозабора задано расстояние от устья te3Ei. Тогда, для VSslEk £ S<aE. t< teiEi, то SaEk e W. Процедура осуществляется для всех водозаборов, поставленных в соответствие вершинам из List, со следующим условием: если С следует в списке за Е, то для VS„ct <= S„3c tmа< Е0 то SmCi е W.

Наличие пространственных данных с определенными на них топологическими отношениями позволяет решать различные производственные задачи специалистов отдела управления водными ресурсами на уровне субъекта Российской Федерации (задача определения потенциально загрязняемых мест водопользования, задача анализа объектов, попавших в зону воздействия негативного влияния вод, зону загрязнения и др.).

В третьей главе описана разработка функциональной модели построения топологических отношений пространственных данных, представлена модель данных информационного обеспечения, а также алгоритмы ввода, извлечения и использования пространственных данных и решение на их основе задач по управлению водными ресурсами.

На основе разработанной информационной модели была создана база геоданных (БГД), которая содержит картографическую и атрибутивную информацию по водным и специальным объектам, участвующую в процессе управления водными ресурсами. Фрагмент модели пространственных данных по водным ресурсам представлен на рис. 4.

Для приведения данных к топологически корректному виду разработаны алгоритмы установки замыканий, устранения разрывов, объединения сегментов линейных и полигональных объектов. На рис.*5 приведен алгоритм построения речной сети на основе топологических правил.

Наличие топологических отношений пространственных данных позволяет решать различные задачи пространственного анализа, например, моделирование распространения загрязнений по водным объектам, моделирование зон затоплений при разрушении ГТС и т.п. Важно заметить, что в качестве исходных данных такие задачи используют также информацию о расположении на речной сети специальных (в т.ч. - промышленных) объектов (например, водосбросов, водозаборов - для задачи моделирования распространения загрязнений с целью анализа, какие водозаборы попадут в область воздействия загрязнителя и т.п.).

Реки

Водохранилища

Код реки

Код главной реки (РК)

Код водного объекта

Код района

Название

Глубина

Ширина

Судоходность

'1

I____

Специальные объекты

Код объекта

Тип объекта Название

Описание местоположения Широта

Класс линейных объектов

Q Код объекта (FK)

Геометрия

Код водохранилища

Код водного объекта Код района Название

Объем воды, млн мЗ

Объем воды полезный, млн мЗ

Площадь

Длина

Наибольшая ширина

Верхний бьеф

Нижний бьеф

НПУ

ФПУ

УМО

Объем при НПУ Площадь зеркала при НПУ Площадь зеркала при УМО

Топология точка-линия

Код_лин_об (FK) Код_точ_об (FK)

Топология линия-полигон

Отношение

Код_пол_об (FK) £4 Код_лин_об (FK)

I-

Класс точечных объектов

Топология точка-полигон

Код объекта (FK)

Геометрия

^ Код_гоч_об (FK) Код_пол_об (FK)

Класс полигональных объектов

Отношение

^ Код объекта (FK)

Геометрия

Рисунок 4. Фрагмент модели данных по водным объектам, включающей топологические правила

В четвертой главе приводится практическая реализация методов и алгоритмов ввода, извлечения и использования пространственных данных, разработка структуры и программного обеспечения, реализованного в составе ГИС.

Разработанные средства добавления, извлечения и изменения информации в БД являются сложным программным продуктом и состоят из нескольких частей: системы обработки пространственной информации на основе ArcGIS Server 9.2 и MS SQL Server Express 2005, системы обеспечения интернет-доступа (системы удаленного доступа) на основе web-сервисов ArcGIS Server 9.2 и MS IIS 6.0, и локальной версии для аналитиков и ГИС-специалистов на основе пакета программ ArcGIS Desktop.

Эффективность разработанных методов и алгоритмов определяется фактором реализуемости и успешностью их внедрения в отделе водных ресурсов по Республике Башкортостан Камского бассейнового водного управления.

В результате применения программных средств для корректировки пространственных данных исправлены ошибки топологии, существенно сокращено количество сегментированных объектов в базе (табл. 1).

Г Начало

Рисунок 5. Блок-схема алгоритма построения топологии для речной сети

Таблица 1.

Результаты объединения пространственных данных по водным объектам

Вид данных / Характеристика Линейная гидрография (реки, ручьи) Полигональная гидрография (реки) Полигональная гидрография (озера) Полигональная гидрография (водохранилища)

Исходное количество сегментов 10010 410 177 125

Количество ошибок топологии 100 15 32 38

Сегментов водных объектов после объединения 1600 133 150 30

Сокращение числа сегментов объектов, раз 6,25 3 1,18 4,17

Экспериментальное исследование эффективности использования разработанной базы пространственных данных показало, что в результате применения топологических правил удается достичь сокращения логических единиц хранения пространственных данных, используемых в информационном обеспечении процесса управления водными ресурсами, в среднем в 3,65 раз без потери информации и сокращения времени, затрачиваемого на её поиск, на 60% (рис. 6).

Количество объектов

Рисунок 6. Сокращение времени поиска в результате построения топологии

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан метод построения топологических отношений пространственных данных, используемых в информационном обеспечении процесса управления водными ресурсами, позволяющий осуществлять решение аналитических задач, связанных с обработкой пространственных данных (задачи моделирования аварийных разливов загрязняющих веществ в водных объектах и при угрозе попадания в водные объекты, моделирования зон затоплений при строительстве и разрушении гидротехнических сооружений и

др-);

2. Разработан метод пространственной привязки специальных (в том числе - промышленных) объектов, основанный на использовании топологических от-

ношений, позволяющий осуществлять ввод специальных объектов в базу пространственных данных по имеющемуся описанию их местоположения. Использование данного метода снижает возможность ошибки оператора за счет использования автоматизированных средств ввода, преобразующих словесное описание расположения в координаты на водном объекте;

3. Разработана модель данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных, включающая используемую в процессе управления информацию по водным, специальным и общегеографическим объектам, обеспечивающая целостность и непротиворечивость пространственных данных за счёт использования топологических отношений;

4. Разработаны алгоритмы ввода, извлечения и использования пространственных данных с определенными на них топологическими отношениями, реализованные в составе ГИС в отделе водных ресурсов по Республике Башкортостан Камского бассейнового водного управления. Результаты внедрения показали адекватность предложенного метода построения топологических отношений, метода пространственной привязки специальных объектов, модели данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных. Построение топологических отношений пррстранственных данных позволяет достичь сокращения логических единиц хранения пространственной информации, используемой в процессе управления водными ресурсами, в среднем в 3,65 раз без потери данных и сокращения времени, затрачиваемого на поиск информации, на 60%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ

В рецензируемых журналах из списка ВАК

1. Геоинформационная система для управления водными ресурсами на территориальном уровне (на примере Республики Башкортостан) / С.А. Абрамов, C.B. Павлов, О.И. Христодуло, P.A. Шкундина // Геоинформатика. 2008. №4. С. 14-20.

В других изданиях

2. Геоинформационная система Федерального агентства водных ресурсов как подсистема АИКСУ BP / С.А. Абрамов, C.B. Павлов, В.Е. Гвоздев, А.Б. Никитин // Проблемы и перспективы внедрения информационных технологий в Росводресурсах : матер, всеросс. совещ. Федерального агентства водных ресурсов. Уфа, 2006. С. 40-50.

3. Создание и внедрение ГИС водных ресурсов Республики Башкортостан / С.А. Абрамов // Интеллектуальные системы обработки информации и управ-

ления : матер. 2-й per. зимн. шк.-сем. аспирантов и молодых учёных. Уфа, 2007. Т. 1.С. 111-114.

4. Геоинформационная система водных ресурсов Башкортостана / С.А, Абрамов, B.C. Горячев, C.B. Павлов // Табигат: науч.-практ. экологич. журн., 2007. №11 (70). С. 28-29.

5. Создание многопользовательской базы геоданных водных ресурсов Республики Башкортостан / С.А. Абрамов А.Ш. Зарипов, Ю.Н. Кунаков // Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем : матер, межвуз. науч. сб. Уфа : УГАТУ, 2007. С. 130— 135.

6. Свид. об офиц. per. базы данных № 2007620342. База данных подсистемы зонирования территорий по различным критериям на основе данных из разнородных источников / C.B. Павлов, А.Б. Никитин, С.А. Абрамов и др. М. : РосАПО, 2007.

7. Создание корпоративного ресурса пространственной информации с использованием ArcGIS Server (на примере ГИС Росводресурсов) / С.А. Абрамов, И.Г. Иванов, А.Б. Никитин // Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем : матер, межвуз. науч. сб. Уфа : УГАТУ, 2008. С. 36-43.

8. Создание геоинформационной системы для управления водными ресурсами в субъектах Российской Федерации / С.А. Абрамов, B.C. Горячев, C.B. Павлов // Водно-ресурсные системы в экстремальных условиях (ЭКВАТЭК) : матер, междунар. науч. конф. М., 2008. С. 158-161.

9. Организация обмена пространственными данными в распределенной ГИС Росводресурсов на основе ArcGIS Server / И.Г. Иванов, С.А. Абрамов, А.Б. Никитин, C.B. Павлов // ArcReview : Современные геоинформационные технологии, М., 2008. С. 2-4,

10. Свид. об офиц. per. программы для ЭВМ №2008613808. Программное обеспечение для корректировки топологических отношений пространственных данных по водным объектам в базе геоданных / C.B. Павлов, С.А. Абрамов, А.Р. Максимов. М. : РосАПО, 2008.

11. Геоинформационная система для управления водными ресурсами в субъектах Российской Федерации / С.А. Абрамов, B.C. Горячев, C.B. Павлов // Компьютерные науки и информационные технологии (CSIT'2008) : матер. 10-

го Междунар. науч. сем. Анталия, Турция, 2008. Т. 2. С. 17-21. (на англ. яз.)

/

Диссертант С.А.Абрамов

АБРАМОВ Сергей Александрович

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ НА ОСНОВЕ ТОПОЛОГИИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ

Специальность 05.13.01 -Системный анализ, управление и обработка информации (в промышленности)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 16.02.09. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,25. Усл. кр.-отт. 1,25. Уч.-изд. л. 1,1. Тираж 100 экз. Заказ № 11

ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет Центр оператвной полиграфии 450000, Уфа-цешр, ул. КМаркса, 12

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ

1.1 Анализ существующей системы управления водными ресурсами в Российской Федерации.

1.2 Анализ информации, используемой при управлении водными ресурсами.

1.3 Анализ существующих моделей обработки пространственных данных для решения задач управления водными ресурсами.

1.4 Анализ топологических отношений, используемых в системах обработки пространственных данных по водным ресурсам.

Выводы по 1-й главе.

Глава 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ПОСТРОЕНИЯ

ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ

2.1 Топология пространственных данных в системе управления водными ресурсами.

2.2 Описание топологических отношений для участвующих в процессе ' управления водными ресурсами пространственных данных.

2.3 Разработка метода построения топологических отношений пространственных данных для информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами.г.:.

2.4 Разработка метода пространственной привязки специальных объектов на топологически корректной речной сети.

Выводы по 2-й главе.

Глава 3. РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫМИ РЕСУРСАМИ.

3.1 Разработка функциональной модели информационного обеспечения управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных

3.2 Разработка модели данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных

3.3 Разработка алгоритмов ввода, извлечения и использования пространственных данных и решение на их основе задач по управлению водными ресурсами.

Выводы по 3-й главе.

Глава 4. ВНЕДРЕНИЕ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ВВОДА, ИЗВЛЕЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ

4.1 Реализация подсистемы ввода, извлечения и использования пространственных данных.

4.2 Использование пространственных данных с топологическими отношениями для информационного обеспечения управления водными ресурсами в экстренных случаях и чрезвычайных ситуациях.

4.3 Анализ эффективности применения методов и алгоритмов ввода, извлечения и использования пространственных данных с топологическими отношениями.

Выводы по 4-й главе.

АКТУАЛЬНОСТЬ

Одним из ключевых факторов, влияющих на качество принятия решений по управлению водными ресурсами, является наличие пространственной информации, описывающей водные объекты (реки, озера, водохранилища и др.), особенностью которых является существенная протяженность и распределенность по всей территории Российской Федерации. Информация о точном местоположении объектов, их взаимном расположении и взаимосвязи существенно повышает качество управленческих решений, в связи с чем при создании современного информационного обеспечения предприятий, учреждений и органов, осуществляющих управление водными ресурсами, в качестве технологической основы должны быть выбраны геоинформационные системы. [88]

В связи с тем, что водные объекты (например, речная сеть бассейна крупной реки, расположенная на территории субъекта Российской Федерации) представляют собой, чаще всего, физически целостный объект, очень важно, чтобы представление различных участников водных отношений об отдельных частях водных объектов и их отдельных характеристиках, при их объединении составляли целостную картину о водных ресурсах Российской Федерации. При этом необходимо стремиться к созданию единого информационного пространства в области водных отношений, которое составляло бы совокупность отдельных компонентов, каждый из которых содержит всю необходимую информацию уровня субъектов Российской Федерации. В то же время субъектовые компоненты должны создаваться таким образом (организационно, структурно, технологически), чтобы их объединение в единую систему позволяло осуществлять качественное управление водными ресурсами. Уполномоченным органом исполнительной власти по управлению водными ресурсами в Российской Федерации является Федеральное агентство водных ресурсов (Росводресурсы), которому для осуществления этого управления необходима полная, своевременная, непротиворечивая информация о текущем и прогнозируемом состоянии водных ресурсов. [4, 68]. В данной работе рассматривается применение подходов к анализу, обработке и использованию пространственных данных в системе управления водными ресурсами на уровне субъектов Российской Федерации на примере Республики Башкортостан.

Для описания отношений пространственных данных хорошо зарекомендовал себя подход, основанный на использовании топологических правил, применение которых позволяет обеспечивать целостность и непротиворечивость пространственной информации [122]. Данный подход можно применить и для пространственных данных, используемых при управлении водными ресурсами. Вопросам разработки систем информационного обеспечения управления в различных отраслях, в том числе для управления водными ресурсам, посвящен ряд работ отечественных и зарубежных авторов, в частности работы Р. 3. Хамитова, М. А. Шахраманьяна, В. В. Кульбы., В. И. Данилова-Данильяна, В. Г. Пряжинской, М. В. Болгова, Б. Г. Ильясова, В. И. Васильева, Н. И. Юсуповой, Р. Аблера, Э. Кодда, Р. Томлинсона, Д. Мэйдмента, Ш. Шекхара, М. Эгенхофера и др., однако в них задачам построения топологических отношений для пространственной информации, связанной с водными ресурсами, уделялось недостаточно внимания, в связи с чем задача построения топологических отношений пространственных данных является актуальной как в теоретическом, так и в практическом плане.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью работы является расширение функциональности информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами за счет использования пространственных данных с определенными на них топологическими отношениями.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие задачи:

1. На основе системного анализа процесса управления водными ресурсами и его информационного обеспечения сформулировать требования к виду и составу пространственных данных и определить для них топологические отношения;

2. Разработать метод построения топологических отношений пространственных данных для информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами, в том числе - для решения аналитических задач, связанных с обработкой пространственных данных;

3. Разработать метод пространственной привязки специальных (в том числе - промышленных) объектов для решения прикладных задач управления водными ресурсами;

4. Разработать модель данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных;

5. Разработать алгоритмы и методы ввода, извлечения и использования пространственных данных с определенными на них топологическими отношениями для решения задач по управлению водными ресурсами.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использовались методы системного анализа сложных систем, структурного анализа и проектирования (8АБТ), методология унифицированного процесса разработки программного обеспечения (1ШР), методология унифицированного языка моделирования (ЦМЬ), математического и геоинформационного моделирования, теория реляционных и объектно-ориентированых баз данных.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Научная новизна работы содержится в следующих результатах: 1. Метод построения топологических отношений пространственных данных, используемых в информационном обеспечении процесса управления водными ресурсами, предложен впервые и заключается в использовании топологических правил (принадлежности, содержания, касания, пересечения, перекрытия, несвязности, следования); применение метода позволяет получать достоверные результаты при решении задач, связанных с использованием пространственных данных (анализ аварийных разливов загрязняющих веществ, моделирование зон затоплений и др.);

2. Метод пространственной привязки специальных (в том числе -промышленных) объектов отличается тем, что он основан на использовании топологических отношений и позволяет осуществлять ввод специальных объектов в базу пространственных данных по имеющемуся описанию их местоположения;

3. Модель данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных, отличающаяся наличием между классами объектов топологических отношений, обеспечивающих целостность и непротиворечивость пространственных данных.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

1. Метод пространственной привязки специальных (в том числе -промышленных) объектов, основанный на использовании топологических отношений, позволяющий осуществлять ввод специальных объектов в базу пространственных данных по имеющемуся описанию их местоположения;

2. Модель данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных, обеспечивающая целостность и непротиворечивость пространственных данных за счёт использования топологических отношений;

3. Разработанные алгоритмы ввода, извлечения и использования пространственных данных с определенными на них топологическими отношениями для решения производственных задач, внедренные в составе ГИС в деятельность уполномоченного органа исполнительной власти, позволяющие на основе пространственной информации осуществлять информационную поддержку процесса управления водными ресурсами на уровне субъекта РФ.

Основные результаты работы внедрены в отделе водных ресурсов по Республике Башкортостан Камского бассейнового водного управления (свид. об офиц. per. программы для ЭВМ № 2008613808, от 08.08.2008 года).

СВЯЗЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ С НАУЧНЫМИ ПРОГРАММАМИ

Работа выполнена в период 2006-2008 г.г. на кафедре геоинформационных систем Уфимского государственного авиационного технического университета в рамках государственных контрактов № И-06-12 «Разработка и внедрение геоинформационной системы водных ресурсов Республики Башкортостан», № И-6-05 «Создание прототипа геоинформационной системы Росводресурсов на базе разработки информационного и программного обеспечения и создания сервера геоданных», №15/15-3 «Анализ пространственной информации, используемой органами государственной власти и крупных предприятий Республики Башкортостан при осуществлении их деятельности».

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ

1. Метод построения топологических отношений пространственных данных, используемых в информационном обеспечении процесса управления водными ресурсами;

2. Метод пространственной привязки специальных (в том числе -промышленных) объектов, основанный на использовании топологических отношений;

3. Модель данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных;

4. Алгоритмы ввода, извлечения и использования пространственных данных с определенными на них топологическими отношениями для решения производственных задач по управлению водными ресурсами на уровне субъекта РФ.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные теоретические и практические результаты работы докладывались на следующих конференциях, форумах и семинарах: Всероссийском совещании Федерального агентства водных ресурсов «Проблемы и перспективы внедрения информационных технологий в Росводресурсах» (Уфа,

2006г.); «Компьютерные науки и информационные технологии» (С81Т2006 -2007); Региональной зимней школе-семинаре аспирантов и молодых ученых (Уфа, 2007 г.); Межрегиональной конференции, посвященной международному дню воды 21 марта 2008 года (Уфа, 2008).

ПУБЛИКАЦИИ

Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 22 источниках, включающих 12 статей, 8 материалов конференций и семинаров, 2 свидетельства о регистрации программ и баз данных. Результаты работы опубликованы в 1-м издании, входящем в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ

Работа включает введение, 4 главы основного материала, заключение, библиографический список и приложения.

Работа без библиографического списка и приложений изложена на 137 страницах машинописного текста. Библиографический список включает 141 наименование.

Выводы по 4-й главе

1. Внедрение методов и алгоритмов для ввода, извлечения и использования информации из базы пространственных данных в составе ГИС в отделе водных ресурсов по Республике Башкортостан и её опытная эксплуатация показали адекватность разработанных в диссертации моделей данных, а также методов и алгоритмов их извлечения и использования, что обусловлено заключением специалистов отдела водных ресурсов по Республике Башкортостан.

2. Реализованные методы и алгоритмы применены в подсистеме обработки информации в экстренных случаях и чрезвычайных ситуациях, связанных с водными объектами. Использование пространственных данных с определенными на них топологическими отношениями позволяет расширить функциональность информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами в экстренных случаях и чрезвычайных ситуациях.

3. Анализ эффективности использования разработанных методов и алгоритмов ввода, извлечения и использования пространственных данных показал, что в результате построения топологических отношений удается достичь сокращения логических единиц хранения пространственной информации по водным ресурсам в среднем в 3,65 раз без потери информации и сокращения времени, затрачиваемого пользователем на поиск информации, на 60%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная задача расширения функциональности информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами, заключающаяся в разработке методов построения топологических отношений пространственных данных по водным объектам. Использование разработанных методов позволяет расширить функциональность информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами за счет повышения достоверности пространственных данных.

При решении этой задачи получены следующие научные и практические результаты:

1. Разработан метод построения топологических отношений пространственных данных, используемых в информационном обеспечении процесса управления водными ресурсами, позволяющий осуществлять решение аналитических задач, связанных с обработкой пространственных данных (задачи моделирования аварийных разливов загрязняющих веществ в водных объектах и при угрозе попадания в водные объекты, моделирования зон затоплений при строительстве и разрушении гидротехнических сооружений и др.);

2. Разработан метод пространственной привязки специальных (в том числе -промышленных) объектов, основанный на использовании топологических отношений, позволяющий осуществлять ввод специальных объектов в базу пространственных данных по имеющемуся описанию их местоположения. Использование данного метода снижает возможность ошибки оператора за счет использования автоматизированных средств ввода, преобразующих словесное описание расположения в координаты на водном объекте;

3. Разработана модель данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных, включающая используемую в процессе управления информацию по водным, специальным и общегеографическим объектам, обеспечивающая целостность и непротиворечивость пространственных данных за счёт использования топологических отношений;

4. Разработаны алгоритмы ввода, извлечения и использования пространственных данных с определенными на них топологическими отношениями, реализованные в составе ГИС в отделе водных ресурсов по Республике Башкортостан Камского бассейнового водного управления. Результаты внедрения показали адекватность предложенного метода построения топологических отношений, метода пространственной привязки специальных объектов, модели данных информационного обеспечения процесса управления водными ресурсами на основе топологии пространственных данных. Построение топологических отношений пространственных данных позволяет достичь сокращения логических единиц хранения пространственной информации, используемой в процессе управления водными ресурсами, в среднем в 3,65 раз без потери данных и сокращения времени, затрачиваемого на поиск информации, на 60%.

1. Абдуллин А.Х., Абрамов С.А., Никитин А.Б. Оценивание зон затопления при разрушении и строительстве водохранилищ // Научно-практический экологический журнал «Табигат», №11 (70), 2007 г., С. 27-28

2. Абрамов С.А., Павлов C.B., Христодуло О.И., Шкундина P.A. Геоинформационная система для управления водными ресурсами на территориальном уровне (на примере Республики Башкортостан) // Журнал «Геоинформатика», №4, 2008 г. С. 14-20.

3. Абрамов С А., Иванов И.Г., Никитин А.Б., Павлов C.B. Организация обмена пространственными данными в распределенной ГИС Росводресурсов на основе ArcGIS Server // Журнал «ArcReview», №4 (47), 2008 г., С. 2-4

4. Абрамов С.А., Христодуло О.И. ГИС водных ресурсов Республики Башкортостан. // Материалы конференции «Капля воды — крупица золота», Уфа, 2007, С. 72-73.

5. Автоматизированное проектирование информационно-управляющих систем. Системное моделирование предметной области: Учебное пособие/ Г.Г.Куликов, А.Н.Набатов, А.В.Речкалов.; Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. Уфа, 1998.-204 с.

6. Андрианов, В. Тенденции развития ПО ГИС на примере продуктов ESRI // ArcReview «Современные геоинформационные технологии» 2006. — №2(37). - С. 2.

7. Анфилатов B.C. и др. системный анализ в управлении. Финансы и статистика, 2002 368с.н. ун-т. - Уфа, 1999. - 223 с.

8. Атнабаев А.Ф., Бахтизин Р.Н., Павлов C.B., Сайфутдинова Г.М. Оценка последствий аварийных разливов нефти на магистральных нефтепроводах // Нефтегазовое дело: Научно-технический журнал. 2006. - №4. - С. 317-321.

9. База данных подсистемы зонирования территорий по различным критериям на основе данных из разнородных источников (БД ПЗТРК) // свидетельство об официальной регистрации базы данных № 2007620342 от 5.10.2007.

10. Барзилович Е.Ю. Модели технического обслуживания сложных систем. М.: Высшая школа, 1982. - 231с.

11. Берлянт A.M. Картографический метод исследования. М.: МГУ, 1988.-252 с.

12. Берлянт A.M., Мусин O.P., Свентэк Ю.В. Геоинформационные технологии и их использование в эколого-географических исследованиях // География. М.: Изд-во МГУ, 1993. - 47 с.

13. Берлянт A.M., Мусин О.Р., Собчук T.B. Картографическая генерализация и теория фракталов. . -М.: 1998. -136 с.

14. Введение в системы баз данных. 8-е издание. / К. Дж. Дейт // ISBN 58459-0788-8, Вильяме, 2005.

15. Вендров A.M. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. М.: Финансы и статистика, 1998. -176 с.

16. Водное богатство России Кратко о водах России на рус. и англ. языках. Екатеринбург: Издательство РосНИИВХ, 2006. - 110 стр.

17. Водный кодекс РФ от 3 июня 2006 г. № 74-ФЗ (Собрание законодательства Российской Федерации, 2006, № 23, ст. 2381);.

18. Воды России (состояние, использование, охрана). 2004. -Екатеринбург: Издательство РосНИИВХ, 2006.

19. Вон К. Технология объектно-ориентированных баз данных. // Открытые системы. 1994. Вып. 4 (8). Осень. Р. 14.

20. Гареев A.M. Реки и озера Башкортостана. Уфа, изд-во Китап, 2001 г.

21. Гвоздев В.Е., Павлов С.В, Ямалов И.У. Информационное обеспечение контроля и управления состоянием природно-технических систем: Учеб. пособие/ Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. Уфа, 2002. - 138 с.

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

23. Гиг Дж. Ван. Прикладная общая теория систем. М.: Мир, 1981. -Кн. 1.-341 е., Кн. 2-730 с.

24. Голубков Е.П. Системный анализ как методологическая основа принятия решений // Менеджмент в России и за рубежом. Б.м - 2003. - N3. — С.95-115.

25. ГОСТ 17.1.1.01-77 Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения.

26. ГОСТ 28441-99 Картография цифровая. Термины и определения.

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

28. ГОСТ Р 1.11.394-1.003.07 Данные пространственные базовые, общие требования.

29. ГОСТ Р 52438-2005 Географические информационные системы. Термины и определения.

30. ГОСТ Р 52571-2006 Географические информационные системы. Совместимость пространственных данных. Общие требования.

31. ГОСТ Р 52573-2006 Географическая информация. Метаданные.

32. ГОСТ Р ИСО 19113-2003 Географическая информация. Принципы оценки качества.

33. Государственный доклад по итогам работы отдела водных ресуров по Республике Башкортостан Камского бассейнового водного управления за 2007 год.

34. Губанов В.А., Захаров В.В., Коваленко А.Н. Введение в системный анализ. Л.: Изд-во ЛГУ, 1988. - 232 с

35. Данджермонд Дж. Перспективы Национальной геоинформационной системы / http://www.dataplus.ru/Info/MapNET.html.

36. Дуда Р., Харт П. Распознавание образов и анализ сцен (пер. с англ.). М.: Мир, 1976.-511 с.

37. Евланов Jl. Г. Теория и практика принятия решений. М.: Экономика, 1984. - 176 с.

38. Евланов Л.Г., Кутузов В.А. Экспертные оценки в управлении. М.: Экономика, 1978. -133 с.

39. Жуков В.Т., Сербенюк С. Н., Тикунов В. С. Математико-картографическое моделирование в географии. М.: Мысль, 1980. - 223 с.

40. Замулин A.B. Типы данных в языках программирования и базах данных // Отв. ред. В.Е. Котов. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-е, 1987. - 147с.

41. Ильясов Б.Г. Моделирование производственно-рыночных систем.-Уфа: УГАТУ, 1995 .-321с.

42. Ильясов Б.Г., Исмагилова Л.А. и др. Методология моделирования и анализа устойчивости функционирования региональных систем // Проблемы управления в сложных системах. М., 2000. - С. 310.

43. Павлов C.B., Плеханов C.B., Бахтизин Р. Н. Интеграция геоинформационных систем с информационными системами трубопроводного предприятия на основе многомерных моделей данных. // Вестник УГАТУ, Том 8, № 1 (17), 2006.-С.39-42.

44. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. М.: Радио и связь., 1990. 280 с.

45. Концепция создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации, одобренная распоряжением Правительства Российской Федерации от 21 августа 2006 г. № 1157-р.

46. Кошкарев A.B., Каракин В.П. Региональные геоинформационные системы. М.: Наука, 1987. - 126 с.

47. Крымский В.Г., Павлов C.B., Хамитов Р.З. Построение системы стратегического управления безопасностью населения субъекта Российской Федерации (опыт Республики Башкортостан). Уфа: Экология, 1999. - 109 с.

48. Лебедева, Н. ГИС-портал — "единое окно" в пространственные данные // ArcReview «Современные геоинформационные технологии». 2006. - №2(37). — С.2.

49. Лебедева, Н. Единая модель данных для цифровых топографических карт и планов, или как нам обустроить ЦММ // ArcReview «Современные геоинформационные технологии». 2006. - №2(37).

50. Липаев В.В. Системное проектирование сложных программных средств для информационных систем. М.: СИНТЕГ, 1999.

51. Марка Д.А., МакГоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования: Пер. с англ. М.: МетаТехнология, 1993. - 240 е.: ил.

52. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. -М.: Мир, 1980.-662с.

53. Мейер Д. Теория реляционных баз данных. М. : Мир, 1987.-608 с.

54. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем / Пер. с англ. — М.: Мир, 1973. — 316 с.

55. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа, М.: Наука,1981.

56. Нагао М., Катаяма Т.,Уэмура С. Структура и базы данных. М.: Мир, 1986,- 198с.

57. Норенков И.П. Автоматизированное проектирование. М.: Мир, 2000. - 126 с.

58. Орлов В.Г., Трушевский B.JI. Экологические аспекты водопользования /Научно-методическое пособие. СПб.: Ун-та, — 1999. - 183 с.

59. Отчет к государственному контракту В-3-04 «Проведение системного анализа информационных потоков в области управления, регулирования и охраны водных ресурсов на федеральном уровне», УГАТУ, Уфа 2004г.

60. Павлов C.B. ГИС основа современного информационного обеспечения при управлении территориально-распределенными системами. // Научные проблемы топливно-энергетического комплекса РБ: - Уфа, 1997. - С. 63-70.

61. Павлов C.B., Хамитов Р.З., Никитин А.Б. Структура разнородной территориально-распределенной пространственной информации при создании единой геоинформационной системы Росводресурсов // Вестник УГАТУ, 2007. -Т. 9, №4(22). -С. 3-10.

62. Перегудов Ф.И., Трасенко Ф.П. Введение в системный анализ: Учебное пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1989. - 367 с.

63. Положение о Камском бассейновом водном управлении Федерального агентства водных ресурсов. Утверждено Приказом № 21 Федерального агентства водных ресурсов от 02.02.2007г.

64. Постановление Правительства Российской Федерации от 10 апреля 2007г. №219.

65. Постановление Правительства Российской Федерации от 16 июня 2004 г. № 282 «Положение о Федеральном агентстве водных ресурсов» (в ред. Постановлений Правительства РФ от 30.07.2004 N 401, от 06.06.2006 N 354).

66. Постановление Правительства Российской Федерации от 28 апреля 2007г. №253 «О порядке ведения государственного водного реестра».

67. Свами М., Тхуласираман К. Графы, сети и алгоритмы. М.: Мир, 1984 —444 с.

68. Снакин В.В., Акимов В.Н. Термины и определения в сфере водных, ресурсов. М.: НИА-Природа, 2004

69. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1985.-271 с.

70. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981.-720 с.

71. Таратунин А. А. Наводнения на территории Российской Федерации / Под ред. А. М. Черняева; РосНИИВХ. Екатеринбург, 2000. - 376 с.

72. Томлинсон, Роджер Ф. Думая о ГИС. Планирование географических информационных систем: руководство для менеджеров. Пер. с англ. М. Дата+, 2004. - 325 с.

73. Хамитов Р.З., Павлов C.B., Гвоздев В.Е., Васильев А.Н., Иванов И.Г. Создание геоинформационной модели Республики Башкортостан //Геоинформационные технологии. Управление. Природопользование. Бизнес: Всероссийский форум. Москва, 1995. - С. 26-27.

74. Хамитов Р.З., Павлов C.B., Никитин А.Б. Создание геоинформационной системы Федерального агентства водных ресурсов // ArcReview «Современные геоинформационные технологии», М.: 2005г. с.6-7

75. Хомяков Д.М., Хомяков П.М. Основы системного анализа М.: МГУ. 1996- 108 с.

76. Христодуло О.И., Павлов C.B., Галямов С.Р., Рингвальд Ф. Геоинформационные технологии в помощь экологам // Табигат 2006. - №6. - С. 13-15.

77. Что такое ArcGIS: описание программных продуктов семейства ArcGIS // Copyright 2001-2002 ESRI. 45 с.

78. Шахов И.С. Водные ресурсы и их рациональное использование. -Екатеринбург: Изд-во "АКВА-ПРЕСС" 2000. - 289 с.

79. Шахраманьян М.А. ГИС для прогнозирования чрезвычайных ситуаций // Компьютера М.: Новые технологии, 2001. - №47. - С. 23-26.

80. Шаши Шекхар, Санжей Чаула. Основы пространственных баз данных. /Пер. с англ. М. КУДИЦ-ОБРАЗ, 2004. - 336 с.

81. Экономика, политика, идеология. 1993, № 11. С. 18.

82. ArcGIS, правила топологии базы геоданных // Copyright 2004, ESRI.

83. ArcGIS: Working With Geodatabase Topology. An ESRI White Paper, May, 2003 // Copyright 2003, ESRI.

84. Arc View GIS.The Geographic Information System for Everyone. ESRI, Inc. USA, 1996.-350 p.

85. Arctur D., , Zeiler M. Designing Geodatabases: Case Studies in GIS Data Modeling. ESRI, Inc., 2004. 250p.

86. Brekotkin V.E., Efremova O.A., Gvozdev V.E., Pavlov S.V, Nikitin A.B. Creating the functional and information models of Computer-Aided Information-Communication System for Control of Water Resources (CAICS CWR) // USATU, CSIT'2005, v.2, p. 248-252

87. Chen Y. GIS and Remote Sensing in Hydrology, Water Resources and Environment. IAHS, 2004. 432p.

88. Crosier S. Getting Started With Arcgis: ArcGIS 9. ESRI, 2004. 265p.

89. Date C.J. Moving Forward with Relational Interview. // DBMS, 1994. V.7, № 10 (October)

90. David M. Mark and Max J. Egenhofer. An evaluation of the 9-intersection for region-line relations. In GIS/LIS Conference, San Jose, CA, November 1992.

91. David W. S. Wong, , Jay Lee. Statistical Analysis of Geographic Information with Arc View GIS And ArcGIS. John Wiley & Sons, 2005. 464 p.

92. DeBarry P.A., Quimpo R.G. Gis Modules and Distributed Models of the Watershed: Report. ASCE Publications, 1999. 120p.

93. Egenhofer, J. M. & Franzosa, R. D. (1991), Point-set topological spatial relations. International Journal of Geographical Information Systems, Vol. 5, No. 2, pp. 161-174.

94. Egenhofer, J. M. & Herring, J. R. (1991), Categorizing binary topological relations between regions, lines and points in geographic databases. Technical report, Department of surveying Engineering, University of Maine, Orono.

95. Eliseo Clementini and Paolino Di Felice. An object calculus for geographic databases. In A CM Symposium on Applied Computing, pages 302-308, Indianapolis, February 1993.

96. Guarro S.B. Risk Analysis and Risk Management Models for Information Systems Security Applications // Reliability Engineering and System Safety, 1989, v.25. —pp. 109-130

97. Gvozdev V.E., Krymsky V.G., Pavlov S.V., IChamitov R.Z., Nikitin A.B. Computer-Aided Information-Communication System for Control of Water Resources // USATU, CSIT'2005, v.2, p. 230-234

98. John L. Kelley. General Topology. Springer-Verlag, New York, 1955.

99. Halpin T. Using object Role Modeling to Design Relational Databases. Interview. // DBMS, 1995. V.8, № 9 (September). P.38

100. Kang-Tsung Chang. Introduction to Geographic Information Systems. McGraw-Hill Higher Education, 2006. 450 p.

101. K. Bennis et al. GeoGraph: A topological storage model for extensible GIS. In Auto-Carto 10, pages 349-367, March 1991.

102. Khamitov R.Z. Pavlov S.V., Nikitin A.B. Developing the geoinformation system as a part of corporate information system for Federal agency of water resources

103. Proc. of 8th International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT'2006), Vol. 1. USATU, Ufa, Russia, 2006, pp.257-261

104. Kovar K., Nachtnebel H. P. Application of Geographic Information Systems in Hydrology and Water Resources Management. International Association of Hydrological Sciences, 1996. 724p.

105. Lyon J G. GIS for Water Resources and Watershed Management. CRC Press, 2003.

106. Maidment D.R. Arc Hydro: GIS for Water Resources. ESRI, Inc, 2002.220p.

107. Max J. Egenhofer and John R. Herring. Categorizing binary topological relationships between regions, lines, and points in geographic databases. Technical report, Department of Surveying Engineering, University of Maine, Orono, ME, 1992.

108. Max J. Egenhofer and Robert D. Franzosa. Point-set topological spatial relations. International Journal of Geographical Information Systems, 5(2): 161-174, 1991.

109. Michael Stonebralcer, Lawrence A. Rowe, and Michael Itirohama. The implementation of Postgres. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering, 2(1): 125-142, March 1990.

110. Muller J.C. "Generalisation of Spatial databases" in "Geographical Information Systems" Volume 1: Principles edited by Maquire D.J., Goodchild M.F., Rhmd D.W., Longmans, 1991, p. 75-457.

111. Nick Roussopoulos, Christos Faloutsos, and Timos Sellis. An efficient pictorial database system for PSQL. IEEE Transactions on Software Engineering, 14(5):639-650, May 1988.

112. Ormsby T. Getting to Know ArcGIS Desktop: Basics of Arc View, ArcEditor, and Arclnfo. ESRI, 2004. 588p.

113. Peng Z-R. Tsou M-H. Internet GIS: Distributed Geographic Information Services for the Internet and Wireless Networks. John Wiley and Sons, 2003. 720p.

114. Price M.H. Mastering Arcgis. McGraw-Hill, 2006.

115. Raza, A., Object-oriented temporal GIS for urban applications. PhD Thesis, ITC Publication Number 79, 2001.

116. Ronald F. Abler. The national science foundation national center for geographic information and analysis. International Journal of Geographical Information Systems, l(4):303-326, 1987.

117. Singh Vijay P., Fiorentino M. Geographical Information Systems in Hydrology. Springer, 1996. 443p.

118. Sudhakar Menon and Terence R. Smith. A declarative spatial query processor for Geographic Information Systems. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 55(11): 1593-1600, November 1989.

119. Sylvia de Hoop and Peter van Oosterom. Storage and manipulation of topology in Postgres. In Third European Conference on Geographical Information Systems, pages 1324-1336, Munich, March 1992.

120. Tom Vijlbrief and Peter van Oosterom. The GEO system: An extensible GIS. In Proceedings of the 5th International Symposium on Spatial Data Handling, pages 40-50, Charleston, South Carolina, August 1992. International Geographical Union IGU.

121. Understanding ArcSDE: ArcGIS 9. ESRI Press, 2004. -60 p.

122. Understanding GIS. The ARC/INFO Method. Environmental Systems Research Institute, Inc. USA, 1995. 610 p.

123. Ward Andrew D., Elliot William J. Environmental hydrology. Boca Raton, Fla. : Lewis Publishers, 1995.

124. Zeiler, M., Modelling our world. USA: Environmental Systems Research Institute, Inc., 1999