автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Исследование и разработка комплекса программ для геомоделирования размещения объектов недропользования

00305780Э

На правах рукописи

Маньковскин Андрей Геннадьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ ДЛЯ ГЕОМОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ НЕДРОПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность 05 13 18 - математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск - 2007

003057809

Работа выполнена в Институте систем энергетики им Л А Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Людмила Васильевна

Массель

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор

Игорь Вячеславович Бычков

Глеб Владимирович Агафонов

кандидат технических наук

Ведущая организация Институт вычислительных технологий Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН)

Защита диссертации состоится «22» мая 2007 г в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 003 017 01 при Институте систем энергетики им Л А Мелентьева СО РАН по адресу 664033, Иркутск-33, ул Лермонтова, 130, к 355

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Институт^ систем энергетики им Л А Мелентьева СО РАН

Автореферат разослан а-^7*ег*я 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

А М Клер

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность: В настоящее время остро встают вопросы социально-экономического развития как России в целом, так и ее отдельных регионов В условиях жесткой плановой экономики в СССР для территорий централизованно составля лись схемы развития и размещения производительных сил При переходе к рыночной экономике старые механизмы регулирования стали неэффективными, а для реализации новых механизмов регулирования требуются более совершенные информационные технологии Для гибкого и эффективного экономического управления необходимо использовать новые методики моделирования и современные информационные технологии

Вопросы социального и экономического регулирования решаются на различных государственных уровнях, и решения регулируются следующими документами 1) программа социально-экономического развития Российской Федерации, 2) энергетическая стратегия России, 3) стратегия экономического развития Сибири, 4) схемы развития и размещения производительных сил, которые составляются субъектами федерации на период 2-4 года В этих документах формулируются соответствующие цели, задачи, мероприятия по их выполнению и приоритеты выполнения этих задач

Моделирование процессов функционирования систем производительных сил отдельных территорий с целью прогноза их социально-экономического развития, выбор оптимальных управляющих решений и дальнейшая оценка 1гх результативности требуют создания специализированных комплексов программ, базирующихся на геоинформационных (ГИС) технологиях

Существенный вклад в развитие этого научного направления внесли Бандман М К , Гранберг А Г (экономическая география), Орлов В П (геология), сотрудники ИСЭМ СО РАН Санеев Б Г, Кононов Ю Д, Макаров А А, Соколов А Д, Агафонов Г В и др , в развитие геоинформатики - Берлянт А М , Кошкарев А В , Иванников А Д, Кулагин В П , Тихонов А Н , Цветков В Я и др Развитие направлений, связанных с моделированием программ и данных, проектированием и реализацией сложных программных комплексов связано с именами Атре Ш , Дейта К Дж, Мартина Дж, Цикритзиса Д, Ла-ховски Ф, Чена П, Ульмана Дж, Брукса Ф, Фокса Дж, Буча Г, Рамбо Д и др В Сибирском отделении РАН направление, связанное с развитием ГИС-технологий и их применением для междисцитинарных исследований, воз-

главляют академик РАН Ю И Шокин и член-корр РАН А М Федотов В Иркутском научном центре это направление развивалось под руководством И В Бычкова В ИСЭМ СО РАН существенный вклад в развитие направления, связанного с созданием распределенных программных комплексов и баз данных для исследований энергетики, внесли работы Л В Массель, Е А Болдырева

Территория, ее ресурсы и географическое местоположение являются одними из определяющих факторов развития и размещения производительных сил Существует ряд моделей размещения производительных сил, но задача размещения объектов недропользования, как части производительных сил территории, является не менее актуальной

Современные геоинформационные системы, предлагаемые на рынке, обладают большим количеством функций анализа, моделирования, оценки, и применяются для решения задач пространственного характера

В то же время отсутствуют методический подход к геомоделированию (информационному моделированию с помощью ГИС), методики его выполнения и специализированные комплексы программ для поддержки геомоделирования региональных схем размещения объектов недропользования Такие комплексы программ должны включать как базовые функции универсальных ГИС, так и специально разработанные функции для целей геомоделирования, а также интегрировать ГИС, компьютерные модели1 инвестиционных проектов и базы данных (БД)

Таким образом, актуальность диссертационной работы определяется, с одной стороны, важностью проблемы размещения объектов недропользования, как составной части производительных сил, а с другой, необходимостью разработки соотвегствующего методического подхода к геомоделированию и созданию комплекса программ для его поддержки на основе интеграции ГИС, компьютерных моделей инвестиционных проектов и БД, а также технологии решения практических задач с использованием разработанного комплекса программ

Цель работы разработка методов и комплекса программ для геомоделирования региональных схем размещения объектов недропользования, повышающих эффективность решения задач государственного регулирования

1 Компьютерные модели - термин, принятый в нормативно правовых актах (приказ МПР РФ от 09 фев раля2001 г N 128) для обозначения экономических информационных моделей представленных в электронном виде (как правило с помощью электронных таблиц)

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

1 Анализ и классификация задач государственного регулирования, решаемых на схемах размещения производительных сил

2 Исследование и сравнительный анализ имеющихся моделей размещения производительных сит и комплексов программ их реализации, оценка их возможностей для решения необходимых задач государственного регулирования

3 Разработка методического подхода к построению проблемно-ориентированного комплекса программ для геомоделирования размещения объектов недропользования

4 Сравнение существующих геоинформационных систем и выбор универсальной ГИС для создания проблемно-ориентированного комплекса программ

5 Проектирование и реализация проблемно-ориентированного комплекса программ, использующего ГИС-технологии, для геомоделирования размещения объектов недропользования

6 Разработка технологии решения задач геомоделирования и формирования аналитических материалов в области минерально-сырьевых ресурсов с использованием проблемно-ориентированного комплекса программ

Методами и средствами исследования являются методы проектирования современных комплексов программ, геоинформационных систем и баз данных, методы программирования, методы цифровой картографии

Новизну составляют следующие положения

1 В работе обосновывается необходимость создания специализированного проблемно-ориентированного комплекса программ, использующего ГИС-технологии, для геомоделирования размещения объектов недропользования

2 Предложен методический подход к созданию проблемно-ориентированного комплекса программ для поддержки геомоделирования размещения объектов недропользования, включающий

а) методику геомодешрования,

б) архитектуру проблемно-ориентированного комплекса программ для поддержки геомоделирования,

в) инфологическую и геоинформационную модели данных,

г) механизм интеграции базовых компонентов комплекса

3 Разработан проблемно-ориентированный комплекс программ, который интегрирует ГИС, систему компьютерных моделей инвестиционных проектов и БД, а также поддерживает методику геомоделирования

4. Предложена технология решения задач геомоделирования и формирования аналитических материалов в области минерально-сырьевых ресурсов с использованием разработанного комплекса программ

На защиту выносятся

1 Архитектура проблемно-ориентированного комплекса программ для геомоделирования размещения объектов недропользования

2 Геоинформационная модель данных о получении и использовании минерального сырья (на примере углеводородного сырья)

3 Методика геомоделирования региональных схем размещения объектов недропользования

4 Технология решения задач геомоделирования и формирования аналитических материалов с использованием разработанного комплекса программ

Практическая значимость

Разработанная методика, проблемно-ориентированный комплекс программ и предлагаемая технология были использованы в выполненных автором работах

- визуализация газопроводов мира в рамках работы, выполнявшейся в ИСЭМ СО РАН по заказу международной лаборатории энергетики в Венгрии,

- реализация картографического режима отображения и анализа объектов недропользования в информационной системе регулирования использования минерально-сырьевых ресурсов, разрабатываемой и сопровождаемой ВостСибНИИГГиМС, в настоящее время используемой в территориальных органах Министерства природных ресурсов РФ и Агентства по недропользованию (Роснедра),

- построение карт недропользования по Иркутской области, Республике Бурятия и Читинской области, разработанных и сопровождаемых ВостСибНИИГГиМС, переданных в территориальные фонды информации названных субъектов РФ,

- подготовка материалов в раздел «Минерально-сырьевые ресурсы» государственного доклада «О состоянии озера Байкал и мерах по его охране», ежегодно выпускаемого и распространяемого среди подведомствен-

пых организаций Министерства природных ресурсов, а также передаваемого в другие заинтересованные организации, в 2004 - 2006 гг

Апробация работы Резучьтаты работы докладывались на XXXI и XXXII конференциях молодых ученых ИСЭМ СО РАН, г Иркутск, в 2001, 2002 гг, Всероссийской конференции «Математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии», г Иркутск, 2003 г, Научно-практической конференции «Основные направления совершенствования деятельности организаций МПР России по формированию и использованию государственных информационных ресурсов в области геологии и недропользования», г Москва, 2003 г , III и IV школах-семинарах «Математическое моделирование и информационные технологии управление, искусственный интеллект, прикладное программное обеспечение, технологии программирования», г Иркутск, 2003 и 2004 гг , Всероссийской конференции «Информационные и математические технологии», г Иркутск, 2004 г , на «Круглом столе» Совета Федерации «Стратегические природные ресурсы проекты и схемы освоения» Третьего Байкальского экономического форума, г Иркутск, 2004 г, а также докладывались и обсуждались на семинарах и секции Ученого Совета ИСЭМ СО РАН и на заседании Ученого Совета ВостСибНИИГГиМС

Личный вклад: Предложенный методический подход, инфологиче-ская и геоинформационная модели, проблемно-ориентированный комплекс программ, методика геомоделирования, и технология решения практических задач с их использованием разработаны лично автором

Публикации По теме диссертации опубликовано 10 работ Объем и структура работы Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 87 наименований и 7 приложений на 147 стр (основной текст 115 стр ), включает 3 табл и 46 рис

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность работы Ставятся цели и задачи исследования Приводятся основные положения работы

В первой главе обосновывается необходимость создания специализированного проблемно-ориентированного комплекса программ для геомоделирования размещения объектов недропользования Рассматриваются и классифицируются задачи государственного регулирования На примерах показано, что методы государственного регулирования базируются на организационных и экономических мерах Выполнены исследование и сравнительный анализ моделей размещения производительных сил и существующих программных средств, применяемых в этой области

Экономическое и социальное состояние региона во многом зависит от его ресурсов, его территориального расположения, населенности и других географических особенностей В работе рассматривается важный для Иркутской области вид ресурсов минерально-сырьевые ресурсы, такие, как нефть, газ, уголь, золото, мусковит и др Процесс добычи минерально-сырьевых ресурсов, или использования недр Российской Федерации называется недропользованием Недропользование в наши дни нуждается в особом контроле, а управление процессами недропользования является одной из наиболее важных задач на ближайшее время Объект недропользования - это участок или часть недр, отданная в пользование Объекты недропользования являются частью производительных сил, и построение схем размещения объектов недропользования является определенным этапом на пути составления комплексных схем размещения производительных сил региона в новых экономических условиях

Далее в главе выполнен сравнительный анализ распространенных универсальных геоинформационных систем (Maplnfo, ArcView, AutoCad Map) На основе проведенного анализа делается вывод о том, что, несмотря на все достоинства универсальных ГИС, они не обладают специализированными функциями, необходимыми для решения проблемы размещения объектов недропользования В то же время развитие универсальных ГИС, повышение их функциональности, направленность на решение пространственных задач и возможности интеграции с другими программными средствами позволяют использовать их в качестве базового компонента требующегося проблемно-ориентированного комплекса программ для геомоделирования размещения объектов недропользования Отмечается, что наиболее полный набор требуемых функций имеется в ESRI ArcView GIS

В заключение главы детализируется постановка задачи диссертационной работы

Во второй главе описывается методический подход к геомоделированию и построению пробпемно-ориентированного программного комплекса для его поддержки

На рис 1 приведена схема, иллюстрирующая разработанную автором методику геомоделирования Верхняя часть схемы включает как стандартные операции ГИС, так и предложенные автором дополнительные операции

Первоначальные установки па-саметшв геомоделтоования

Дополнительные операции, предложенные автором

Поиск объектов

Оверлейные операции

Буферизация

Графо-аналиги-ческие операции

Стандартные операции ГИС

Моделирование

Моделирование «сколько надо для»

ГИС

Расчет показатели

Продолжение моделирования

Возврат на шаг назад

Сохранение параметров геомоделиоования

Восстановление параметров предыдущего этапа

Дополнительные операции, предложенные автором

Рис 1 Схема, иллюстрирующая методику геомоде тирования

Нижняя часть схемы включает операции, обеспечивающие поддержку компьютерных моделей инвестиционных проектов

Предложенную методику можно применять для геомоделирования не только добычи, но и для других процессов получения и использования минерального сырья Эта методика является эффективным инструментом, позволяющим формализовать принимаемые решения и оценивать их последствия

На рис 2 приведена архитектура предлагаемого проблемно-ориентированного комплекса программ

Рис 2 Архитектура проблемно-ориентированного комплекса программ Его компонентами являются 1) геоинформационная система, поддерживающая геоинформационную модель, включающую необходимые тематические слои, 2) база данных «Информационной системы регулирования использования минерально-сырьевых ресурсов» (БД ИСР), 3) компьютерные модели инвестиционных проектов (модели ИП), 4) база данных геомоделирования, содержащая информацию об объектах, 5) компьютерная модель сценария; 6) панель управления геомоделированием, обеспечи-

вающая интеграцию базовых компонентов, позволяющая осуществлять визуальный контроль за процессом геомоделирования на каждом этапе

Компьютерная модель инвестиционного проекта, являющаяся обязательной по нормативно-правовым актам, отображает и позволяет рассчитывать экономические показатели предприятия либо объекта недропользования как элемента системы производительных сил Эта компьютерная модель разработана в ВостСибНИИГГиМС, является удобным инструментом расчета показателей и на данный момент используется во многих организациях Иркутской области и других субъектов Российской Федерации На рис 3 приведен вид главного меню компьютерной модели инвестиционных проектов освоения объектов недропользования Автором в эту модель были добавлены функции интеграции ее с остальными приложениями разрабатываемого проблемно-ориентированного комплекса программ

Далее во второй главе рассмотрено проектирование базы геодаиных В ее основе лежит геоинформационная модель данных, включающая следующие группы тематических слоев объектов месторождения и проявления Государственного кадастра месторождений (ГКМ), лицензионные участки, части недр, предлагаемые в пользование, изученность геологоразведочных работ, минерагения, перспективные структуры, скважины глубокого бурения, проектируемые трассы трубопроводов, особо охраняемые территории

Автор принимал участие в разработке структуры геоинформационной модели и наполнении данными групп слоев месторождения и проявления ГКМ, лицензионные участки, части недр, предлагаемые в пользование

На основе геоинформационной модели разработана инфологическая модель данных объектов недропользования, представленная в нотации САБЕ-средства Ег\Ут Эга инфологическая модель приведена на рис 4 Преимущества предложенной инфологической модели

- в разработанную модель данных заложена возможность оценки экономического и социального положения области,

- предусмотрена возможность учета как детальных, так и укрупненных показателей, что позволяет использовать БД для большинства известных методов и моделей размещения,

- разработанная модель данных обладает большой гибкостью и позволяет расширять первоначально намеченный круг задач и область применения БД

1 -СВОДНЫЕ ДАННЫЕ ПО ВСЕМ ВАРИАНТАМ

СМшпи шпайтвн

1>нфнч№31( НЛЛИКТ^тН

2 . ДЕТАЛЬНЫЕ данник ПО РАЗДЕЛАМ МОДЕЛИ

Вариант 1 Вариант 2

2.1. 2.2.

2.3.

2.4.

2.5.

2.6.

2.7.

2.8.

Характеристики объекта и зоологические запасы.

реализация (Производственная программа и выручка от реализации - таблицы 1,2) —.

Затраты (Производственные издержки и структура себестоимости - Таблицы 7.8)-----_

Прибыль от производственной деятельности---------—---'----■■■-_

Капвложения (Инвестиционные издержки - Таблица 3)—--------- ■ —-----—--^

раздел продукции по CPD----- и---------------------—_

Экономическая эффективность производственной и инвестиционной деятельности----

(Дисконтированные показатели - Таблицы 11,12,13)

коммерческая эффективность - потоки денег----------_---

(Движение потоков наличности - Таблицы 4,5,10) Бюджетная эффективность - потоки государственных средств.-, распределение доходов фодхезд по уровняй—---------

2.9.

2.10,

2.11. экономическая эффективность смвяпи производств—-----

2.13. нормативы и ставки налогов и платежей---„-------

2.14 . Расчетные периоды------_------------

2.15. таблиц» ТЭ0 СРП Пйблииы а.1 и 8.11 Регламент Минтопэнерго).

3.ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДАННЫЕ...

Ьомчеямрлв

Тексты макросов

Тяблноя мв сСоря тмШ1 ]нш>

иримачания : 1) возврат на данный лист осуществляется нажатием клаанвл "Возврат на лист МЕИО" 21 Синиц записана наименования и номера соответстовуваих таблиц по СНьШ 1.1.01.-95.

Сброс индикации просмотра

Рис. 3. Главное меню компьютерной модели инвестиционных проектов освоения объек тов недропояьгкувания

Транспортный путь Код_пути

13

Транспортная линия

Предметы на линии Код_предмЛ

Код_предмета (FK) Код_линии (FK)

Предметы в узле

Код_узла (FK) Код_предмета (FK) |

Рис 4 Мифологическая модель данных объектов недропользования

Далее рассматривается механизм интеграции базовых компонентов комплекса, которыми являются Windows-приложения Связь между этими приложениями обеспечивается применением механизма DDE (Dynamic Data Exchange) - динамического обмена данными Этот способ связывания двух приложений требует разработки отдельных блоков передачи и приема информации, реализованных в обоих приложениях (рис 5)

Бюк передачи Блок приема

Блок приема

Обмен данными (DDE)

Приложение А

переход между приложе-

Блок передачи

Приложение Б

нияии (Win32 Shell API)

Рис 5 Механизм интеграции приложений с применением DDE

Кроме обмена данными требуется реализация перехода между приложениями, которые реализуются с помощью вызова функций Win32 Shell API Таким образом, механизм интеграции обеспечивается функциями обмена данными и организации переходов между приложениями.

П соответствии с предложенным механизмом интеграции для связи БД ИСР и карт недропользования автором реализованы блоки приема и передачи данных в соответствующих приложениях, а также реализован переход между этими приложениями с использованием функций Win32 Shell API. Механизм интеграции ЬД ИСР и цифровых карт (ЦК) недропользования приведен на рис. 6.

ЦК обзорного уровня

ZZI

ГИС ЛrcView I ! СУБД MS Access . —________. _я____.____. _..____......___„__________ ........ .. ,_______________

Рис. 6, Механизм интеграции карт недропользования и [>Л ИСР

Для поддержки геомоделирования и компьютерных моделей инвестиционных проектов автором предложена специальная панель управления reo моделирован нем, которая одновременно реализует механизм интеграции ГИС, компьютерных моделей инвестиционных проектов и БД. Пример панели управления геомоделированием показан па рис. 7.

1-И Д ..[1! lUJI !l Ml J. LI. IÜ. и .1 -I. I'P J! C^jL^uL, . ■ - , — ;

jJS)*]

N | Месторождение ] Поде5ное~йс«)пэе«0 | Период | Виртгчкэ f Прибыль 1^1

7 Аянское (Ир* обл.) Газакондеисэт аз ffiS7t6 г1Э(зе

8 Братское (Иск: обл ) Гззокочдексат 25 665963 419914 .

> ■' -- I'll ■ .4,--

' Т 1 1 И > - .1 1* г "К м ■L wv j. ir ' 1

._ 1.. и ' - 1

12 Дулисьминское (Ирк сбл ) нефтв 70 1Э732Й 5Э414 -'

| 1Э Марковское (Ир*, обл ) Нефть к» 79149 41755

14 Пилюдинс<ое (Ирк. обл) Нефть И 13431 637',

| 15 Яраеткнское (Ирк. обл.) Нефть 12 1*53 797

16 Хандинское (Ирк; обл) Бурый уголь О «47305 22037®

| 17 Шктшмсков (Ирк. еБя) бурый уголь э> 1968; Т06М

18 Жеромское (Ир* обл } Каменный уголь Э5 I23942C 305964

| J9 Внцшяковслое (Ирг обл ) Редкие металлы эо 724427 332159

| 20 Сунм^ское (Респ Бур) Редкие металлы дю ■11SJ95JS 15377125

1 21 Озерное (Peer; Бур) Цветные металлы 40 icusest 413770 -J

| Выбии&ЗтаЭб *] 1 ±г

•J

Переход *■ *арто

переход * иодепк

Грутоесйпадбсо

всего итого

21 125 614 7 168 288

15© 541 956 70 881 672

Рис, 7, Панель управления reo моделированием

С помощью предлагаемой панели управления геомоделированием выполняется поддержка операций анализа типов «что-если» и «сколько надо для» В нижней части панели подсчитываются итоговые показатели (в данном случае суммы показателей по выбранным и по всем объектам карты) Справа показаны клавиши перехода к цифровой карте и к компьютерной модели инвестиционного проекта

В третьей главе описывается применение предлагаемого подхода к построению проблемно-ориентированного комплекса программ для геомоделирования с использованием геоинформационных систем

Использование возможностей Maplnfo для визуализации данных о газовых сетях. Работа выполнялась в Институте систем энергетики имени Л А Мелентьева (ИСЭМ) Задача заключалась в визуализации данных о газопроводах На момент выполнения поставленной перед автором задачи для реализации уже была выбрана система Maplnfo Она отвечает минимальным требованиям, проста в изучении и использовании, недорогая по отношению к остальным существующим геоинформационным системам

Для решения задачи визуализации газовых сетей выделены такие элементы, как добывающие узлы, транспортные линии, и узлы потребления (назначения)

Для добавления дополнительных функций к стандартным функциям ГИС разработана программная надстройка для системы Maplnfo Она представляет собой панель инструментов Через эту панель инструментов пользователь получает доступ к дополнительным функциям выбор слоев для работы, выделение областей для дальнейшей работы, выделение различных участков газопровода, выделение строящихся линий газопровода, выделение пунктов добычи, отображение направления, оформление готовой карты Использовалась программная система Delphi для реализации дополнительных функций, таких, как формирование готовой карты, расположение на ней легенды и добавление анимации

Автором реализованы программа на языке MapBasic и приложение па Delphi, позволяющие автоматически создавать тематические слои для работы, отображать линии газопроводов, выделять среди них строящиеся участки, отображать узлы газопроводов с выделением узлов добычи, формировать и размещать легенду на карте, создавать анимированное изображение, сохранять последние установки Объем кода на языке MapBasic и объем исходного кода приложения на Delphi составили более 1000 строк

Интеграция ГИС со средой разработки приложений дала ощутимый эффект при решении задачи визуализации Разработанный комплекс программ был применен в ИСЭМ СО РАН при выполнении заказа международной лаборатории энергетики в Венгрии

Использование возможностей Arc View для отображения и анализа объектов недропользования. С 1998 года с участием ВостСибНИИГ-ГиМС разрабатывалась, а с 2003 года - внедрена и сопровождается информационная система регулирования использования минерально-сырьевых ресурсов (ИСР) Автор принимает участие в этой работе с 2000 г При разработке последних версий ИСР применен методический подход, предложенный автором

В составе ИСР автором спроектирован и реализован проблемно-ориентированный комплекс программ, использующий ГИС и позволяющий отображать объекты недропользования и проводить их анализ на цифровой карте (ЦК) Результаты работы этого комплекса программ позволяют быстро и наглядно представить информацию в удобном для анализа виде, и, как следствие, эффективнее решать задачи управления недропользованием Для достижения этих целей реализованы и интегрированы в ArcView следующие функции 1) автоматизация процесса работы с ЦК, 2) возможность построения объекюв на ЦК, 3) возможность обмена данными между БД и ГИС

Реализация разработанных функций выполнена на языке программирования Avenue и устанавливается как модуль расширения к ArcView Кроме этого, автором реализованы функции приема/передачи данных в БД ИСР в виде процедур на языке VBA в MS Access и отдельное приложение на Delphi для осуществления перехода между MS Access и ArcView Операции доступны через кнопки на панели инструментов ArcView (рис 6) Овалами показаны кнопки, реализующие эти функции Суммарный объем кода, написанного на языке Avenue, VBA и Delphi, составил более 2000 строк

m аз шшт йещ тттщш [щдГишвшйМ]

Рис 6 Расположение кнопок, необходимых для выполнения операций

Автором разработана технология применения этого проблемно-ориентированного комплекса программ для поддержки геомоделирования, которая иллюстрируется рис 7 На нем приведены описание и порядок выполнения основных операций геомоделирования

ЭТАП ОПЕРАЦИЯ ОПИСАНИЕ ПРИМЕЧАНИЯ

РЕГИСТРАЦИЯ Р5П Выбор кэртогра-¡33 фической основы Добавляет темы в вид из списка тем Базовых проектов Темы представлены в списке с указанием имени проекта (АРН) и названия вида, в котором они располагаются в базовых проектах

(ни Загрузка контуров С=£01 объектов Создает тему объектов и строит в ней контура объектов из таблицы координат БД ИСР ИМСР Части недр отсортированы по алфавиту, за ними в списке приводятся участки, отсортированные по номеру лицензии

Сохранение контуров объектов Сохраняет координаты контуров выделенных объектов в таблицу координат БД ИСР ИМСР Происходит удаление старых координат контуров объектов и замещения их новыми, поэтому выполнять эту операцию надо осторожно

КОНТРОЛЬ поп Вывод номеров то*—' чек контура объекта Выводит номера точек-вершин контура объекта на карту Номера точек выводятся в виде графики, присоединенной к теме При этом стирается вся другая графика, присоединенная к этой теме, поэтому выполнять эту операцию необходимо до операций подписывания объектов

АНАЛИЗ |5ж| Подключение таблиц £-¿1 БД ИСР к теме объектов Подключает таблицы ИСР, нужные для анализа, к теме объектов Главные таблицы соединяются с темой, а подчиненные - связываются Соединенные таблицы позволяют классифицировать объекты по полям из этих таблиц К связанным таблицам можно производить запросы, при этом результаты запросов отображаются в теме объектов

к^а Классификация объектов Классифицирует объекты по типовым атрибутам из набора Набор попей в списке выводится в зависимости от соединенных с темой таблиц

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ (интеграция приложений) |Ц| Переход к объекту в Выполняет переход от контура участка из цифровой карты Агс\Лему к соответствующей записи формы ввода «Участки и части недр» БД ИСР Специальное приложение Activator, разработанное автором, с использованием функций Win32 Shell API делает окно БД ИСР активным В случае если БД ИСР не открыта, то происходит автоматическое открытие БД ИСР

Переход из БД к контуру объекта на цифровой карте Выполняет переход от записи формы ввода «Участки и части недр» БД ИСР к соответствующему контуру объекта цифровой карты АгсУгеи/ Специальное приложение Activator, разработанное автором, с использованием функций Win32 Shell API делает окно ArcView активным В случае если приложение ArcView не открыто, то происходит автоматическое открытие ArcView с возможностью создания нового проекта, либо открытия ранее сохраненного проекта

Рис 7 Технология решения практических задач с применением разработанного комплекса программ (описание операций и порядок их выполнения)

На рис. 8 и рис. 9 приведен вил соответствующих диалоговых окон, а на рис. 10- один из результатов геомоделирования.

Ошвтьт» ннбхсща*« у«ст*ы м части rm¡>

Дает ckvtwíi* ра

рАлаг* Ир*чСвтс(»ь<<1

p Б-зпад*тга(двл»к| тжтга лм«гз прмгсжл j р Ямчл^Ндолм. лпм' rtiWcK рХЫопяо| р^Всоежам^поаСыЛ гцитк Р-бсл Т««м»шы1 Рч1* БопЗрые^ ¡Сря<лрвввЛ пенто* р М»п П етвм;

Ofltfcrt с nc»T0iui№(nf#»# г*ит» р. В и») И РГООбЭЖЭ р Бонда Т-цьмваЙР-нОнчой] ИРКОСБИБЗ D 90сеы*.|

ИРЩДОБРручЭолде*

Рис. 8. Выбор объектов для построения контуров

р оцест^^F шаг ^Fjtreppij ' [— |

гтд_мЬ

tKt.otí

тз лсло

___

Рис. 9. Подключение таблиц ЬД

■¡й о-гыл. гопооено&л. ал

OSWJB.TOnOOOHOSA.Ki, OílV'-S- ГСИЛООСНОЙЛ Пр Í4w«r. ТОЛООСНОБЛ СьИХУЖ ТОПОООНОВ*.

jú мала голом«»*.

го/юооно&л. OÍ сюит. гоггооелое*. 5Й оеолпт. Towwoai íe 0 мсиж roma решал, ммяг. twtowcm, л

Ш

о-*«®. гат>оо«Са*. ¿j ояояя. гопоосновл х/я

OÍ«®. гот>ос«оеы. ^ голоосмид.

ü O-ÍIMtHí. rOÍTOOCHOttt.

Рис. 10. Лицензионные участки, классифицированные по виду полетного ископаемого Применение разработанной технологии для территориальных и региональных органов управления. Разработанный комплекс iipoipaMM на основе ГИС прошел опытную эксплуатацию в Иркутском геологическом отделе, получил положительные отзывы. На данный момент он внедрен в промышленную эксплуатацию в Главных управлениях природным« ресурсами и в Фондах геологической информации в 46 субъектах Российской Федерации.

Применение разработанного проблемно-ориентированного комплекса программ совместно с БД ИСР позволяет повысить качество работы Главных управлений природными ресурсами и Фондов геологической информации, улучшить контроль на местах, повысить качество отчетности и, в результате, повысить качество управления недропользованием в целом

Разработанные компоненты проблемно-ориентированного комплекса программ можно применять не только для геомоделирования объектов недропользования, но и для геомоделирования других объектов (например, энергетических) Для этого можно использовать модели энергетических объектов, разработанных в ИСЭМ СО РАН

Кроме того, автором предложена технология формирования аналитических материалов в области минерально-сырьевых ресурсов с использованием разработанного комплекса программ, которая включает следующие операции'

- выбор объектов из БД (разработано автором),

- построение контуров объектов (разработано автором),

- автоматическая проверка пространственным запросом (стандартная операция ГИС),

- визуальная проверка (стандартная операция ГИС);

- запрос на обновление данных (разработано автором),

- построение аналитических таблиц и графиков (разработано автором)

Для поддержки последнего этапа разработаны специализированное инструментальное средство (рис 11) и технологическая инструкция по выполнению многомерного анализ данных с использованием стандартных операций MS Excel Эго инструментальное средство используется для формирования запроса к данным, разработано под руководством автора Оно облегчает этот процесс за счет визуального построения запроса

Предложенная технология уже три года успешно применяется в ВостСибНИИГГиМС для формирования аналитических материалов в раздел «Минерально-сырьевые ресурсы» государственного доклада о состоянии озера Байкал и мерах по его охране В частности, по предлагаемой технологии формируются диаграмма динамики изменения количества лицензионных участков распределенного фонда недр на Байкальской природной территории (рис. 12) и таблица движения лицензий на право пользованиями недр

Колонки запроса (выбранный таблицы и поля БД)

[t+ Добавить в корень,.. [^Гзаквиитъ коре»*,.,

Таблицы и поля БД Заготовки аолбцое

а . Нон^р лщ&нзян Но*ер

з - Д4 г л лжугкмта о яыалче №, Дэтзоыд*1*

а . Да та окончания действия m- Дата окончания

Ш 5-61 Спр. Серия лтензий(К...

а -Мам АНИС Вт

iH3 5.61, Спр, Серия лицензий (К...

э Серия

^ Редакт>фоеать, - j ^'i Удалггь

□модные таблицы ЬД

ЁЗ {HJ 3.15. /Уцензии^ È fTI) 1,7, предприятия -(Код недхшользом! S 3.10. Изиенеяля лицензии -<Ссылкв мак g ЭЛ5. Лицензии -(Ссыпке на старую лице" g S. 16. Спр. Геологические фонды -(Код Г И Щ] 5.3. Спр. Вид докуиета -(Код докулент щ Q Ьл\. Слр- Основан«* для получения npt4 _1 jf

« Добавить табгмАУ

Пом телущей таблицы

a Hoftep лгщензпн а ОрГЛпоялстп з Прпзнек Госзок&*я a rpftsna/c ■сбщорэспрос траменн&го ПИ п Пркзнлк одиночной скважины

и Ссылка юненснн*

"13

J zJ

Пере >■ a ftS Exrtt....

Рис. 12. Динамики изменении щиичестъа яяцензионйых участков распределенного фонда недр на БПТ

гч. СОСТОЯНИЯ ка

01 01 3003

Рис. П. Построитель запросов для сводной таблицы MS Excel

90-,

Зон« ИТТ

HJjïÂс С] ЕМ

гто состгммж; нэ

311з гоог

ПО С С С; ^ ИЧМЮ на

31 1Î 3003

Основными результатами работы являются

1 Проведены анализ и классификация задач государственного регулирования, решаемых на схемах размещения производительных сил

2 Выполнены исследование и сравнительный анализ имеющихся моделей размещения производительных сил и комплексов программ их реализации, оценка их возможностей для решения необходимых задач государственного регулирования

3 Предложен методический подход к построению проблемно-ориентированного комплекса программ для геомоделирования размещения объектов недропользования, включающий

а) методику геомоделирования,

б) архитектуру проблемно-ориентированного комплекса программ для поддержки геомоделирования,

в) инфологическую и геоинформационную модели данных,

г) механизм интеграции базовых компонентов комплекса

4 Выполнено сравнение существующих геоинформационных систем и выбрана универсальная ГИС для создания проблемно-ориентированного комплекса программ

5 Выполнено проектирование и реализация проблемно-ориентированного комплекса программ, использующего ГИС-технологии, для геомоделирования размещения объектов недропользования

6 Предложена технология решения задач геомоделирования и формирования аналитических материалов в области минерально-сырьевых ресурсов с использованием проблемно-ориентированного комплекса программ

С использованием предложенного методического подхода и разработанного проблемно-ориентированного комплекса программ автором выполнены следующие практические работы

- визуализация газопроводов мира в рамках работы по заказу международной лаборатории энергетики в Венгрии, выполнявшегося в ИСЭМ СО РАН,

- реализация картографического режима в информационной системе регулирования использования минерально-сырьевых ресурсов, разрабатываемой и сопровождаемой ВостСибНИИГГиМС, используемой в территориальных органах Министерства природных ресурсов РФ и Роснедр в 46 субъектах РФ,

- построение карт недропользования по Иркутской области, Республике Бурятия и Читинской области, выполнявшееся в ВостСибНИИГГиМС и переданных в территориальные фонды информации названных субъектов РФ,

- подготовка материалов в раздел «Минерально-сырьевые ресурсы» доклада по Байкалу, с 2004 года ежегодно выпускаемого ВостСибНИИГГиМС и передаваемого в Министерство природных ресурсов, подведомственные организации, а также в другие заинтересованные организации

22

Список публикаций

1 Маньковский А.Г. Визуализация данных о газопроводах мира с помощью ГИС-технологий / А Г Маньковский // Системные исследования в энергетике (Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН, вып31) - Иркутск ИСЭМ СО РАН, 2001 -с 232-238

2 Маньковский А.Г. Разработка геоинформационной системы для отображения и анализа объектов недропользования / А Г Маньковский // Системные исследования в энергетике (Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН, вып32) - Иркутск ИСЭМ СО РАН, 2002 - с 264-271

3 Маньковский А.Г. Разработка базы данных геоинформационной системы размещения производительных сил получения и испотьзования минерального сырья / А Г Маньковский // Математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии Часть 2 - Иркутск ИСЭМ СО РАН, 2003 - с 166-172

4 Маньковский А.Г. Применение геоинформационных систем для моделирования размещения производительных сил получения и использования минерального сырья / А Г Маньковский, С М Торопов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Основные направления совершенствования деятельности организаций МПР России по формированию и использованию государственных информационных ресурсов в области геологии и недропользования» - М ФГУНПП «Росгеолфонд», 2004 - с 141-144

5 Маньковский А.Г. Информационные системы оценки и регулирования использования минерально-сырьевых ресурсов/ А Г Маньковский, С М Торопов // Разведка и охрана недр '8-9 2004 - М «Недра», 2004 - с 36-39

6 Маньковский А.Г. Разработка автоматизированного тезауруса предметной области размещения производительных сил получения и использования минерального сырья / А Г Маньковский, В Я Цветков // Известия высших учебных заведений Геодезия и аэрофотосъемка - 2004 №4 - с 108-117

7 Маньковский Л.Г. Разд 1 2 2 3 Минерально-сырьевые ресурсы / А Г Маньковский, В Е Путятин // Доклад МПР России «О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2003 году» - Иркутск Изд-во «Оперативная типография «НаЧехова», 2004 -с 99-105

Маньковский А.Г. О модельном обеспечении государственного

регулирования размещения производительных сил получения и использования минерального сырья Восточной Сибири и Дальнего Востока / А Г Маньковский, С М Торопов // Выступления и статьи участников «круглого стола» Совета Федерации «Стратегические природные ресурсы проекты и схемы освоения» Третьего Байкальского экономического форума - М Издание Совета Федерации, 2005 - с 84-87

9 Маньковский А.Г. Разд 1 2 2 3 Минерально-сырьевые ресурсы / А Г Маньковский, В Е Путятин // Государственный доклад «О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2004 году» - Иркутск Изд-во «Оперативная типография «На Чехова», 2005 - с 103-108

10 Маньковский А.Г. Разд 1 2 2 3 Минерально-сырьевые ресурсы / А Г Маньковский, В Е Путятин // Государственный доклад «О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2005 году» - Иркутск Изд-во «Федеральное государственное унитарное научно-производственное геологическое предприятие «Иркутскгеофизика», 2006 -с 107-113

Лицензия ИД № 00639 от 05 01 2000 Лицензия ПЛД № 40-61 от 31 05 1999 Бумага писчая Формат 60x84 1/16 Офсетная печать Печ л 1,33 Тираж 100 экз Заказ № 75

Отпечатано потиграфическим участком ИСЭМ СО РАН 664033, Иркутск, ул Лермонтова, 130

Соискатель

А Г Маньковский

Введение.

1. Анализ задач государственного регулирования, моделей размещения производительных сил и комплексов программ.

1.1. Роль и место региональных схем размещения объектов недропользования в задачах государственного регулирования и схемах размещения производительных сил.

1.1.1. Объекты недропользования как часть производительных сил региона.

1.1.2. Исторический обзор развития методов государственного регулирования размещения производительных сил.

1.1.3. Цель и задачи государственного регулирования производительных сил.

1.1.4. Механизмы государственного регулирования производительных сил.

1.2. Исследование и сравнительный анализ существующих моделей размещения и комплексов программ.

1.2.1. Понятия модели, геоинформационной модели и геомоделирования.

1.2.2. Обзор существующих территориальных моделей размещения производительных сил.

1.2.3. Компьютерная модель инвестиционных проектов освоения объектов недропользования.

1.2.4. Оценка возможностей применения современных геоинформационных систем.

1.3. Постановка задачи диссертационной работы.

2. Предлагаемый методический подход к созданию комплекса программ для геомоделирования размещения объектов недропользования.

2.1. Суть предлагаемого подхода.

2.2. Предлагаемая методика геомоделирования.

2.3. Архитектура комплекса программ для геомоделирования.

2.4. Компьютерная модель инвестиционного проекта.

2.5. Геоинформационная модель данных.

2.6. Инфологическая модель данных и структура базы геоданных.

2.7. Механизм интеграции и панель управления геомоделированием.65 3. Проектирование и реализация комплекса программ для геомоделирования размещения объектов недропользования.

3.1. Этапы реализации предлагаемого подхода.

3.2. Этап 1. Использование возможностей Maplnfo для визуализации данных о газовых сетях мира.

3.3. Этап 2. Использование возможностей Arc View для отображения и анализа объектов недропользования.

3.4. Этап 3. Технологии геомоделирования и формирования аналитических материалов с использованием разработанных инструментальных средств.

3.5. Применение разработанных инструментальных средств и технологий для территориальных и региональных органов управления.

Актуальность: В настоящее время остро встают вопросы социально-экономического развития как России в целом, так и ее отдельных регионов. В условиях жесткой плановой экономики в СССР для территорий централизованно составлялись схемы развития и размещения производительных сил. При переходе к рыночной экономике старые механизмы регулирования стали неэффективными, а для реализации новых механизмов регулирования требуются более совершенные информационные технологии. Для гибкого и эффективного экономического управления необходимо использовать новые методики моделирования и современные информационные технологии.

Вопросы социального и экономического регулирования решаются на различных государственных уровнях, и решения регулируются следующими документами: 1) программа социально-экономического развития Российской Федерации; 2) энергетическая стратегия России; 3) стратегия экономического развития Сибири; 4) схемы развития и размещения производительных сил, которые составляются субъектами федерации на период 2-4 года. В этих документах формулируются соответствующие цели, задачи, мероприятия по их выполнению и приоритеты выполнения этих задач. Моделирование процессов функционирования систем производительных сил отдельных территорий с целью прогноза их социально-экономического развития, выбор оптимальных управляющих решений и дальнейшая оценка их результативности требуют создания специализированных комплексов программ, базирующихся на геоинформационных (ГИС) технологиях.

Существенный вклад в развитие этого научного направления внесли Бандман М.К., Гранберг А.Г. (экономическая география), Орлов В.П. (геология), сотрудники ИСЭМ СО РАН: Санеев Б.Г., Кононов Ю.Д., Макаров А.А., Соколов А.Д., Агафонов Г.В. и др., в развитие геоинформатики

Берлянт А.М., Кошкарев А.В., Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н., Цветков В.Я. и др. Развитие направлений, связанных с моделированием программ и данных, проектированием и реализацией сложных программных комплексов связано с именами Атре ILL, Дейта К. Дж., Мартина Дж., Цикритзиса Д., Лаховски Ф., Чена П., Ульмана Дж., Брукса Ф., Фокса Дж., Буча Г., Рамбо Д. и др. В Сибирском отделении РАН направление, связанное с развитием ГИС-технологий и их применением для междисциплинарных исследований, возглавляют академик РАН Ю.И. Шокин и член-корр. РАН А.М. Федотов. В Иркутском научном центре это направление развивалось под руководством И.В. Бычкова. В ИСЭМ СО РАН существенный вклад в развитие направления, связанного с созданием распределенных программных комплексов и баз данных для исследований энергетики, внесли работы JI.B. Массель, Е.А. Болдырева.

Территория, ее ресурсы и географическое местоположение являются одними из определяющих факторов развития и размещения производительных сил. Существует ряд моделей размещения производительных сил, но задача размещения объектов недропользования, как части производительных сил территории, является не менее актуальной.

Современные геоинформационные системы, предлагаемые на рынке, обладают большим количеством функций анализа, моделирования, оценки, и применяются для решения задач пространственного характера.

В то же время отсутствуют методический подход к геомоделированию (информационному моделированию с помощью ГИС), методики его выполнения и специализированные комплексы программ для поддержки геомоделирования региональных схем размещения объектов недропользования. Такие комплексы программ должны включать как базовые функции универсальных ГИС, так и специально разработанные функции для целей геомоделирования, а также интегрировать ГИС, компьютерные модели1 инвестиционных проектов и базы данных (БД).

Таким образом, актуальность диссертационной работы определяется, с одной стороны, важностью проблемы размещения объектов недропользования, как составной части производительных сил, а с другой, необходимостью разработки соответствующего методического подхода к геомоделированию и созданию комплекса программ для его поддержки на основе интеграции ГИС, компьютерных моделей инвестиционных проектов и БД, а также технологии решения практических задач с использованием разработанного комплекса программ.

Цель работы: разработка методов и комплекса программ для геомоделирования региональных схем размещения объектов недропользования, повышающих эффективность решения задач государственного регулирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Анализ и классификация задач государственного регулирования, решаемых на схемах размещения производительных сил.

2. Исследование и сравнительный анализ имеющихся моделей размещения производительных сил и комплексов программ их реализации, оценка их возможностей для решения необходимых задач государственного регулирования.

3. Разработка методического подхода к построению проблемно-ориентированного комплекса программ для геомоделирования размещения объектов недропользования.

1 Компьютерные модели - термин, принятый в нормативно-правовых актах (приказ МПР РФ от 09 февраля 2001 г. N 128) для обозначения экономических информационных моделей, представленных в электронном виде (как правило, с помощью электронных таблиц)

4. Сравнение существующих геоинформационных систем и выбор универсальной ГИС для создания проблемно-ориентированного комплекса программ.

5. Проектирование и реализация проблемно-ориентированного комплекса программ, использующего ГИС-технологии, для геомоделирования размещения объектов недропользования.

6. Разработка технологии решения задач геомоделирования и формирования аналитических материалов в области минерально-сырьевых ресурсов с использованием проблемно-ориентированного комплекса программ.

Методами и средствами исследования являются методы проектирования современных комплексов программ, геоинформационных систем и баз данных; методы программирования; методы цифровой картографии.

Новизну составляют следующие положения:

1. В работе обосновывается необходимость создания специализированного проблемно-ориентированного комплекса программ, использующего ГИС-технологии, для геомоделирования размещения объектов недропользования.

2. Предложен методический подход к созданию проблемно-ориентированного комплекса программ для поддержки геомоделирования размещения объектов недропользования, включающий: а) методику геомоделирования; б) архитектуру проблемно-ориентированного комплекса программ для поддержки геомоделирования; в) инфологическую и геоинформационную модели данных; г) механизм интеграции базовых компонентов комплекса.

3. Разработан проблемно-ориентированный комплекс программ, который интегрирует ГИС, систему компьютерных моделей инвестиционных проектов и БД, а также поддерживает методику геомоделирования.

4. Предложена технология решения задач геомоделирования и формирования аналитических материалов в области минерально-сырьевых ресурсов с использованием разработанного комплекса программ.

На защиту выносятся:

1. Архитектура проблемно-ориентированного комплекса программ для геомоделирования размещения объектов недропользования.

2. Геоинформационная модель данных о получении и использовании минерального сырья (на примере углеводородного сырья).

3. Методика геомоделирования региональных схем размещения объектов недропользования.

4. Технология решения задач геомоделирования и формирования аналитических материалов с использованием разработанного комплекса программ

Практическая значимость:

Разработанная методика, проблемно-ориентированный комплекс программ и предлагаемая технология были использованы в выполненных автором работах:

- визуализация газопроводов мира в рамках работы, выполнявшейся в ИСЭМ СО РАН по заказу международной лаборатории энергетики в Венгрии,

- реализация картографического режима отображения и анализа объектов недропользования в информационной системе регулирования использования минерально-сырьевых ресурсов, разрабатываемой и сопровождаемой ВостСибНИИГГиМС, в настоящее время используемой в территориальных органах Министерства природных ресурсов РФ и Агентства по недропользованию (Роснедра);

- построение карт недропользования по Иркутской области, Республике Бурятия и Читинской области, разработанных и сопровождаемых ВостСибНИИГТиМС, переданных в территориальные фонды информации названных субъектов РФ;

- подготовка материалов в раздел «Минерально-сырьевые ресурсы» государственного доклада «О состоянии озера Байкал и мерах по его охране», ежегодно выпускаемого и распространяемого среди подведомственных организаций Министерства природных ресурсов, а также передаваемого в другие заинтересованные организации, в 2004 - 2006 гг.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на XXXI и XXXII конференциях молодых ученых ИСЭМ СО РАН, г. Иркутск, в 2001, 2002 гг.; Всероссийской конференции «Математические и информационные технологии в энергетике, экономике, экологии», г. Иркутск, 2003 г.; Научно-практической конференции «Основные направления совершенствования деятельности организаций МИР России по формированию и использованию государственных информационных ресурсов в области геологии и недропользования», г. Москва, 2003 г.; III и IV школах-семинарах «Математическое моделирование и информационные технологии: управление, искусственный интеллект, прикладное программное обеспечение, технологии программирования», г. Иркутск, 2003 и 2004 гг.; Всероссийской конференции «Информационные и математические технологии», г. Иркутск, 2004 г.; на «Круглом столе» Совета Федерации «Стратегические природные ресурсы: проекты и схемы освоения» Третьего Байкальского экономического форума, г. Иркутск, 2004 г; а также докладывались и обсуждались на семинарах и секции Ученого Совета ИСЭМ СО РАН и на заседании Ученого Совета ВостСибНИИГГиМС.

Личный вклад: Предложенный методический подход, инфологическая и геоинформационная модели, проблемно-ориентированный комплекс программ, методика геомоделирования, и и технология решения практических задач с их использованием разработаны лично автором.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 10 работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 87 наименований и 7 приложений на 147 стр. (основной текст 115 стр.), включает 4 табл. и 46 рис.

Заключение

Автором в ходе выполнения диссертационной работы получены следующие основные результаты:

1. Проведен анализ и классификация задач государственного регулирования, решаемых на схемах размещения производительных сил.

2. Выполнены исследование и сравнительный анализ имеющихся моделей размещения производительных сил и комплексов программ их реализации, оценка их возможностей для решения необходимых задач государственного регулирования.

3. Предложен методический подход к построению проблемно-ориентированного комплекса программ для геомоделирования размещения объектов недропользования, включающий: а) методику геомоделирования; б) архитектуру проблемно-ориентированного комплекса программ для поддержки геомоделирования; в) инфологическую и геоинформационную модели данных; г) механизм интеграции базовых компонентов комплекса.

4. Выполнено сравнение существующих геоинформационных систем и выбрана универсальная ГИС для создания проблемно-ориентированного комплекса программ.

5. Выполнено проектирование и реализация проблемно-ориентированного комплекса программ, использующего ГИС-технологии, для геомоделирования размещения объектов недропользования.

6. Предложена технология решения задач геомоделирования и формирования аналитических материалов в области минерально-сырьевых ресурсов с использованием проблемно-ориентированного комплекса программ.

С использованием предложенного методического подхода и разработанного проблемно-ориентированного комплекса программ автором выполнены следующие практические работы:

- визуализация газопроводов мира в рамках работы по заказу международной лаборатории энергетики в Венгрии, выполнявшегося в ИСЭМ СО РАН;

- реализация картографического режима в информационной системе регулирования использования минерально-сырьевых ресурсов, разрабатываемой и сопровождаемой ВостСибНИИГГиМС, используемой в территориальных органах Министерства природных ресурсов РФ и Роснедр в 46 субъектах РФ;

- построение карт недропользования по Иркутской области, Республике Бурятия и Читинской области, выполнявшееся в ВостСибНИИГГиМС и переданных в территориальные фонды информации названных субъектов РФ;

- подготовка материалов в раздел «Минерально-сырьевые ресурсы» доклада по Байкалу, с 2004 года ежегодно выпускаемого ВостСибНИИГГиМС и передаваемого в Министерство природных ресурсов, подведомственные организации, а также в другие заинтересованные организации.

Разработанный проблемно-ориентированный комплекс программ и технологии решения практических задач можно применять не только для геомоделирования объектов недропользования, но и для геомоделирования других объектов (например, энергетических). Для этого можно использовать модели энергетических объектов, разработанных в ИСЭМ СО РАН.

1. Бугаевский A.M. Геоинформационные системы: Учебное пособие для вузов / A.M. Бугаевский, В.Я. Цветков. - М.: 2000. - 222 с.

2. Вагнер Г. Основы исследования операций: в 3 т. Т. 1. / Вагнер Г., Пер. с англ. Б.Т.Вавилова М.:Изд-во «Мир», 1972. - 335 с.

3. Вагнер Г. Основы исследования операций: в 3 т. Т. 2. / Вагнер Г., Пер. с англ. В.Я.Алтаева М.:Изд-во «Мир», 1973. - 488 с.

4. Вагнер Г. Основы исследования операций: в 3 т. Т. 3. / Вагнер Г., Пер. с англ. Б.Т.Вавилова М.:Изд-во «Мир», 1973. - 501 с.

5. Варшанина Т.П. Геоинформационная модель региона. Адыгейский государственный университет / Т.П. Варшанина. Майкоп, Россия. - Режим доступа: http://gic.adygnet.ru/STATI/Model region.html, свободный.

6. Винокуров М.А. Экономика Иркутской области: в 3 т. Т.1. / М.А. Винокуров, А.П. Суходолов. Иркутск: Изд-во ИГЭА: Изд-во ОАО НПО «Облмашинформ», 1998. - 276 с.

7. Винокуров М.А. Экономика Иркутской области: в 3 т. Т.2. / М.А. Винокуров, А.П. Суходолов. Иркутск: Изд-во ИГЭА: Изд-во ОАО НПО «Облмашинформ», 1999. - 312 с.

8. Винокуров М.А. Экономика Иркутской области: в 3 т. Т.З. / М.А. Винокуров, А.П. Суходолов. Иркутск: Изд-во БГУЭП (ИГЭА), 2002. Т.З.-432 с.

9. Галеев В.Б. Магистральные нефтепродуктопроводы / В.Б. Галеев, М.З. Карпачев, В.И. Харламенко. М.: Недра, 1988. - 296 с.

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

11. Голуб А.А. Экономика природных ресурсов: Учебное пособие для вузов / А.А. Голуб, Е.Б. Струкова. М.:Аспект Пресс, 2001 .-319с.

12. Гранберг А.Г. Основы региональной экономики: Учебник для вузов / А.Г.Гранберг. М: ГУ ВШЭ, 2000. - 495 с.

13. Добыча, сбор и подготовка нефти и газа на месторождениях Западной Сибири. Труды, БИБНИИНП, вып. 5. Тюмень: «Тюменская правда», 1976. - 132 с.

14. Изучение и развитие производительных сил Восточной Сибири (Хроника, документы, иллюстрации) / под ред. проф. Попова Е.И. Иркутск: ЗАО «АТР», 2000. - 352 с.

15. Интеграция информационных технологий в системных исследованиях энергетики / Массель JI.B., Болдырев Е.А., Горнов А.Ю. и др. Новосибирск; Изд-во Наука, 2003. - 320 с.

16. Информационная безопасность в геоинформатике / Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н., Цветков В.Я. М. МАКС Пресс, 2004. - 336 с.

17. Калашникова Т.М. Пророчество без чудес (к 90-летию Н. Н. Колосовского) / Т.М. Калашникова. М.: Мысль, 1983. - 139 с.

18. Кини Р. Размещение энергетических объектов: выбор решений / Р. Кини. Пер. с англ. М.: Энергоиздат, 1983. - 320 с.

19. Криворуцкий Л.Д. Имитационная система для исследований развития топливно-энергетического комплекса / Л.Д. Криворуцкий. -Новосибирск: «Наука», 1983. 126 с.

20. Криворуцкий Л.Д. Информационная технология исследований развития энергетики / Л.Д. Криворуцкий, Л.В. Массель. -Новосибирск: «Наука», 1995. 160 с.

21. Майкл Зейлер. Моделирование нашего мира. Руководство ESRI по проектированию базы геоданных. / Майкл Зейлер, Перевод с англ. DATA+. М.: МГУ им. М.В. Ломоносова, географический факультет, 1999.-254 с.

22. Маньковский А.Г. Визуализация данных о газопроводах мира с помощью ГИС-технологий / А.Г. Маньковский // Системныеисследования в энергетике (Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН, вып.31). Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2001. - с. 232-238.

23. Маньковский А.Г. Разработка геоинформационной системы для отображения и анализа объектов недропользования / А.Г. Маньковский // Системные исследования в энергетике (Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН, вып.32). Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2002. - с. 264-271.

24. Маньковский А.Г. Применение геоинформационных систем для моделирования размещения производительных сил получения и использования минерального сырья / А.Г. Маньковский, С.М. Торопов //

25. Маньковский А.Г. Информационные системы оценки и регулирования использования минерально-сырьевых ресурсов / А.Г. Маньковский, С.М. Торопов // Разведка и охрана недр '8-9 2004. М.: «Недра», 2004. - с. 36-39.

26. Маньковский А.Г. Разд. 1.2.2.3. Минерально-сырьевые ресурсы / А.Г. Маньковский, В.Е. Путятин // Доклад МПР России «О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2003 году». Иркутск: Изд-во «Оперативная типография «На Чехова», 2004. - с. 99-105.

27. Матвеев С.И. Геоинформационные системы и технологии на железнодорожном транспорте: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / Матвеев С.И., Коугия В.А., Цветков В.Я., Под ред. С.И. Матвеева. М., УМК МПС России, 2002. - 288 с.

28. Мелентьев JI.A. Системные исследования в энергетике. Элементы, теории, направления развития. М.: «Наука», 1983. - 455 с.

29. Методы и модели разработки региональных энергетических программ / Санеев Б.Г., Соколов А.Д., Агафонов Г.В. и др. Новосибирск: Наука, 2003. - 140 с.

30. Моделирование формирования территориально-производственных комплексов / под ред. Бандмана М.К. Новосибирск: Наука, 1976.-334 с.

31. Монахов С.В. Общая геоинформатика: Конспект лекций / С.В. Монахов, В.П. Савиных, В.Я. Цветков. М. МАКС Пресс, 2004. - 100 с.

32. Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки // тезисы докладов всесоюзной научно-практической конференции. Тюмень.: ТюмИИ, 1985. - 271 с.

33. Оптимизация на графах. // Компьютерное приложение к учебному курсу «Методы дискретной оптимизации». Зеленоград: НТФ НИТ, 1993.-210 с.

34. Орлов В.П. Минеральные ресурсы и геологическая служба России в годы экономических реформ (1991 1999) / В.П. Орлов. - М.: Геоиформмарк, 1999. - 269 с.

35. Орлов В,П. Ресурсное обеспечение нефтегазовых магистралей Восточной Сибири / В.П. Орлов // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2003. № 3. - с. 34 - 39.

36. Поляков А.А. Прикладная информатика / А.А. Поляков, В.Я. Цветков. М.: «Янус-К», 2002. - 392 с.

37. Прикладная геоинформатика / Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н., Цветков В.Я. М. МАКС Пресс, 2005. - 360 с.

38. Природные ресурсы Иркутской области и их использование.- Иркутск: Изд-во Института географии СО РАН, 2002. 156 с.

39. Природные ресурсы Красноярского края (Аналитический обзор) / гл. ред. Якимов A.M. Красноярск: КНИИГиМС, 2001. - 218 с.

40. Проблемные регионы ресурсного типа: Азиатская часть России / Под ред. В. А. Ламина, В. Ю. Малова. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005.-386 с.

41. Проблемные регионы ресурсного типа: программы, проекты и транспортные коридоры / Под ред. М. К. Бандмана и В. Ю. Малова. -Новосибирск: ИЭиОПП СО РАН, 2000. 264 с.

42. Проблемы использования и охраны природных ресурсов Центральной Сибири / гл. ред. Сибгатулин ВТ. Вып 3. - Красноярск.: КНИИГиМС, 2001.-256 с.

43. Проблемы использования и охраны природных ресурсов Центральной Сибири / гл. ред. Сибгатулин В.Г. Вып 4. - Красноярск.: КНИИГиМС, 2003,-424 с.

44. Проблемы развития транспортной системы в районах Сибири (доклады секции №14), Н.: Изд-во «Наука», Сибирское отделение, 1980.- 320 с.

45. Программно-методическое сопровождение информационной системы регулирования использования минерально-сырьевых ресурсов. -Режим доступа: http://geol.irk.ru/isr, свободный.

46. Проект СИРЕНА: Моделирование развития Восточных районов. Новосибирск: ИЭиОПП СО РАН, 1998. - 162 с.

47. Прокопченко Н.С Что такое ГИС и как с ними подружиться / Н.С. Прокопченко, Под ред. Массель JI.B. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2000.-42 с.

48. Путин В.В. Минерально-сырьевые ресурсы в стратегии развития Российской экономики / В.В. Путин // Записки Горного института, т. 144. Санкт-Петербург, 1999, - с.З - 9.

49. Региональные энергетические программы: методические основы и опыт разработки / Под ред. Санеева Б.Г. Новосибирск: «Наука». Сибирская издательская фирма РАН, 1995. - 246 с.

50. Роль транспорта и связи в системе региональной экономики Иркутской области: Сб. научн. тр. Иркутск: Изд-во ИГЭА, 2001. - 74 с.

51. Семенов М.И. Минерально-сырьевые ресурсы Республики Бурятия: характеристика и пути освоения / М,И. Семенов, В.И. Бахтин. -Улан-Удэ: Изд-во Бурятского госуниверситета, 2000. 36 с.

52. Тен Ю.М. Золото и нефть / Ю.М. Тен. М.: ООО «Геоинформцентр», 2003. - 148 с.

53. Территориально-производственные комплексы: Нижнее Приангарье / М. К. Бандман, В. Д. Ионова, В. Ю. Малов и др. -Новосибирск: ВО «Наука». Сибирская издательская фирма, 1992. 344 с.

54. Толковый словарь по геоинформатике / Под ред. Берлянта A.M. и Кошкарева А.В. ГИС-обозрение, 1998. - Режим доступа:

55. ViMn-Z/tmiMw 11-11-1 i-ii /nr/Mor>t 1 mWnlncc<anr/t i tn I htm шпАлпвий

56. Федосов Б.Т. Классификация моделей физических и технических систем и устройств / Б.Т. Федосов. Режим доступа: http://www.vissim.nm.ru/bt/bt ООО I .html, свободный.

57. Фильшин Г.И. Экономика Приангарья: проблемы и перспективы / Г.И. Фильшин. Иркутск: Восточно-Сибирское книжное издательство. 1988. - 208 с.

58. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии / В.Я. Цветков. М. Финансы и статистика, 1998. - 288 с.

59. Цветков В.Я. Геомаркетинг / В.Я. Цветков. М.: Машиностроение. 2000. - 64 с.

60. Цветков В.Я. Геомаркетинг: прикладные задачи и методы / В.Я. Цветков. М. Финансы и статистика, 2002. - 240 е.: ил. -(Прикладные информационные технологии).

61. Цветков В.Я. Координатные системы в геоинформатике: Справочное пособие / В.Я. Цветков. М. МАКС Пресс, 2005. - 49 с.

62. Что такое ArcGIS? ESRI, 2001. 78 с.

63. Экономические проблемы повышения эффективности и роли Сибири в территориальном разделении труда страны (доклады секции №1). Н.: Изд-во «Наука», Сибирское отделение, 1980. - 288 с.

64. Andrew MacDonald. Building a Geodatabase / Andrew MacDonald. Environmental Systems Research Institute, Inc., 2001. - 478 p.

65. Bob Booth. Getting Started with ArcGIS / Bob Booth, Andy Mitchell. Environmental Systems Research Institute, Inc., 2001. - 252 p.

66. Bob Booth. Using ArcGIS 3D Analyst / Bob Booth. -Environmental Systems Research Institute, Inc., 2000. 207 p.

67. Corey Tucker. Using ArcToolbox / Corey Tucker. -Environmental Systems Research Institute, Inc., 2000. 105 p.

68. David P. Lusch. Fundamentals of GIS, Emphasizing GIS Use for Natural Resource Management / David P. Lusch. Michigan State University,1 ООО

69. Geomodeling. Insight from innovation. Режим доступа: http://www.geornodelinp.com/, свободный.

70. Jeff Shaner. Editing in ArcMap / Jeff Shaner, Jennifer Wrightsell. Environmental Systems Research Institute, Inc., 2002. - 304 p.

71. Jill McCoy. Using ArcGIS Spatial Analyst / Jill McCoy, Kevin Johnston. Environmental Systems Research Institute, Inc., 2002. - 232 p.

72. John E. Harmon. The design and implementation of geographic information systems / John E. Harmon, Steven J. Anderson, Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2003. - 260 p.

73. Mark Harris. Managing ArcSDE Services / Mark Harris. -Environmental Systems Research Institute, Inc., 2000. 142 p.

74. Melita Kennedy. Understanding Map Projections / Melita Kennedy, Steve Корр. Environmental Systems Research Institute, Inc., 2000. -113 p.

75. Michael Minami. Using ArcMap / Michael Minami. -Environmental Systems Research Institute, Inc., 2000. 523 p.

76. Michael Zeiler. Modeling Our World. The ESRI Guide to Geodatabase Design / Michael Zeiler. Environmental Systems Research Institute, Inc., 1999.-203 p.

77. Robert West. Understanding ArcSDE / Robert West. -Environmental Systems Research Institute, Inc., 2001. 37 p.

78. Trisoft. Этапы проектирования ГИС / Trisoft. Режим доступа: http://trisofsrus.com/About/Concept.asp, свободный.

79. Using ArcGIS Geostatistical Analyst / Kevin Johnston, Jay M. Ver Hoef, Konstantin Krivoruchko, Neil Lucas. Environmental Systems Research Institute, Inc., 2001.-293 p.

80. What is ArcGIS? ESRI, 2001. - 48 p.

81. ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ МНОГОМЕРНОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВОДНЫХ ТАБЛИЦ EXCEL1. АННОТАЦИЯ

82. В Информационной системе регулирования использования минерально-сырьевых ресурсов (ИСР ИМСР) применяются готовые программные средства. Многомерный анализ данных базы данных ИСР ИМСР возможен благодаря механизму сводных таблиц Excel.

83. Типовые операции работы с электронными таблицами MS Excel описываются в документе «Типовая технологическая инструкция по использованию электронных таблиц» (ИТМФ.425 .ЭТ.6А).

84. Настоящая инструкция предназначена для конечных пользователей, владеющихнавыками работы с базами данных и электронными таблицами.1. СОДЕРЖАНИЕ