автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Модели, методы и средства пространственного анализа и проектирования территориально распределенных технических систем

На правах рукописи

Косяков Сергей Витальевич

Модели, методы и средства пространственного анализа и проектирования территориально распределенных технических систем (на примере сетей энергоснабжения городов)

Специальности:

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (энергетика и электротехника),

05.13.01 -Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Иваново 2005

Работа выполнена на кафедре программного обеспечения компьютерных систем ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина» (ИГЭУ)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор И.П. Норенков;

доктор технических наук, профессор Б.Ф. Фомин;

доктор технических наук, профессор A.B. Костров

Ведущая организация: Московский государственный университет геодезии и картографии

Защита состоится 25 марта 2005 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д212.064.02 при Ивановском государственном энергетическом университете по адресу: 153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34, корп. Б, ауд.Б-237.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34, ИГЭУ, ученому секретарю. Факс: (0932) 38-70-78.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного энергетического университета (ул. Рабфаковская, 34).

Автореферат разослан « М&» февраля 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

В.В. Тютиков

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Территории современных городов и населенных пунктов с точки зрения научных методов анализа можно рассматривать как сложные, эволюционирующие, искусственные системы, которые, в свою очередь, включают в себя множество других сложных систем разной природы. В этом множестве можно выделить класс систем, основной целью которых является распределение по территории энергетических, материальных и информационных ресурсов посредством использования инженерных сетей. К данному классу относятся системы энергоснабжения, водоснабжения, транспорта, связи и ряд других, В дальнейшем будем называть системы этого класса территориально распределенными техническими системами (ТРТС). Нельзя не отметить, что данные системы, кроме подобия целей функционирования, обладают другими общими признаками, такими как сходство пространственной структуры и процессов функционирования, что позволяет применять по отношению к ним общие методы исследования.

Развитие ТРТС происходит под воздействием множества факторов, среди которых существуют как целенаправленные воздействия со стороны различных управляющих субъектов (органов власти различного уровня, предприятий и организаций), так и случайные факторы и события. Это обусловливает большое количество вариантов развития системы и превращает процесс управления территорией в последовательность принятия управленческих и проектных решений. Последствия таких решений могут влиять на качество жизни многих людей, проживающих и работающих на данной территории, определять перспективы ее развития Поэтому такие решения должны приниматься на основе всестороннего анализа, с использованием научных подходов и методов моделирования.

Одним из видов принимаемых решений является выбор мест для размещения различных объектов на территории города Анализ подобных решений приходится проводить властям и инвесторам на стадии предпроектных исследований. Каждое такое решение формирует пространственную структуру городской территории. Причем оно может влиять не только на ограниченный участок территории, на котором будут проведены определенные мероприятия, но и на распределение различных видов ресурсов по всей территории города. При этом попытки решить одни проблемы могут косвенно порождать другие.

В настоящее время многие решения, касающиеся развития технической инфраструктуры городов, которые принимаются в процессе планирования отдельных мероприятий, не анализируются с позиций общей стратегии развития пространственной структуры города. Однако незначительные по масштабу изменения, производимые в больших количествах, могут аккумулироваться и приводить к качественным проблемам на уровне крупных районов города и к последующему неоправданному расходованию средств эксплуатирующих предприятий, нас " ых уровней. В связи

с этим возрастает актуальность задач разработки доступных для широкого применения методов и средств моделирования, позволяющих повышать качество принимаемых решений по развитию ТРТС, полнее учитывать множественные факторы, влияющие на результаты выполнения предлагаемых планов развития ТРТС.

Вопросы моделирования пространственной структуры сложных ТРТС исследовались и продолжают разрабатываться учеными в рамках различных научных направлений и с разных точек зрения. Наиболее общие математические методы управления системами предлагает системный подход и исследование операций. Эта наука, несомненно, составляет методологическую базу для проведения любых исследований по рассматриваемой тематике. В работах отечественных ученых Ю Б. Гермейера, Н Н. Моисеева, В.Н. Буркова, Ю.М. Горского, И.В. Парангишвили, а также в трудах зарубежных исследователей, среди которых можно отметить М. Месаровича и Дж. Клира, рассмотрены различные методы моделирования сложных явлений и процессов на основе аппарата систем. Однако предлагаемые в системном подходе универсальные модели и методы имеют общий характер. Для того чтобы их можно было применять на практике, необходимо формализовать задачи предметной области и привести их к известным математическим методам решения, что является научной проблемой.

Другим научным подходом, в котором городская территория рассматривается как объект системного исследования, является архитектурно-градостроительное проектирование. В рамках этого направления решены многие проблемы моделирования и долгосрочного планирования развития ТРТС. Различные аспекты градостроительного проектирования рассмотрены в работах Ю.П. Бочарова, Г.И. Фильварова, ЮС. Попкова, Л.Н. Авдотьина, И.Г. Лежава, И.М. Смоляра, В.А. Сосновского и других авторов. Данное научное направление ориентировано на решение масштабных комплексных задач развития городов, которые прорабатываются специализированными проектными организациями. Оно успешно применяется при разработке генеральных планов развития городов и территорий, но его методы трудно использовать в практике повседневной деятельности предприятий и органов местного самоуправления, когда принимаются конкретные решения по размещению отдельных объектов, перераспределяющих или потребляющих различные виды ресурсов.

Еще одним глубоко проработанным научным направлением является анализ режимов работы инженерных сетей. Вопросы моделирования процессов в сетях в настоящее время достаточно исследованы в рамках прикладных методов системного анализа и в САПР. В основе математических моделей в данном случае лежит представление сети в виде графа, который используется для построения системы топологических уравнений. Модели на основе графов в полной мере соответствуют требованиям анализа режимов работы существующих сетей, когда все характеристики участков сети известны. Однако их трудно применить ДЛ^'"Прогнозирования развития сетей и анализа ди-

^ % * и . |

ч* *г г.'

намики потребления ресурсов в различных точках территории при отсутствии точной технологической информации. Созданием, настройкой и использованием таких моделей могут заниматься только высококвалифицированные специалисты в рамках инженерной деятельности.

В отраслевых научных школах получены результаты по стратегическому планированию развития отдельных видов инженерных сетей на основе методов экономико-математического моделирования. Например, в электроэнергетике можно отметить работы A.B. Дале, З.П. Кришая, О.Г. Паэгле, Д.А. Арзамасцева, Н.И. Воропая, в которых излагаются методы оптимального планирования развития структуры энергетических сетей. В них процесс развития ТРТС рассматривается с позиций оптимизации затрат на их строительство и последующую эксплуатацию объектов. Однако эти методы ориентированы на развитие крупных энергосистем, когда масштаб задач позволяет абстрагироваться от конкретных особенностей размещения каждого объекта моделируемой ТРТС. При планировании развития сетей в условиях городской застройки данные модели становятся недостаточно адекватными. В частности, они предполагают, что все геометрические характеристики объектов и их связей известны или несущественны. Но такие характеристики, как дайна коммуникаций в условиях дефицита места для прокладки коммуникаций на городской территории становятся переменными величинами. Их расчет требует применения специальных методов, в которых учитываются инженерные аспекты структурного синтеза сети. В научной литературе описание подобных моделей автору найти не удалось.

В настоящее время для моделирования ТРТС все активнее используются геоинформационные системы (ГИС). Их применение изучается в относительно новой синтетической науке - геоинформатике, которая тесно связана с картографией. В этой науке рассматриваются общие методы пространственного моделирования территориальных систем на основе специальных информационных моделей территории - цифровых карт. Данные модели комплексно отражают пространственные свойства территории и в сочетании с разработанными в геоинформатике методами преобразования и отображения пространственных данных обеспечивают решение типовых задач пространственного анализа. Среди трудов российских ученых в области геоинформатики наибольшую известность получили работы B.C. Тикунова, A.B. Кошка-рева, Е.Г. Капралова, A.M. Берлянта, Ю.К. Королева, Ю.В. Цветкова.

Математический аппарат моделирования в ГИС связан преимущественно с проекционными преобразованиями, которые являются вычислительно сложным разделом картографии, классификацией пространственных объектов и моделированием топологических отношений между ними, с трехмерным моделированием рельефа и непрерывных полей. Методы математического моделирования, в которых используются модели, учитывающие специфику предметной области, в ГИС рассматриваются как специализированные, выходящие за рамки теоретических положений этой науки. Задачи моделирования пространственной структуры ТРТС относятся к разряду таких

специализированных методов. Для их решения в составе ГИС необходимо применять специализированные модели и методы пространственного анализа.

Одной из причин сложности ТРТС является их большая размерность. Вследствие этого при моделировании возникают проблемы сбора данных о пространственных объектах и их характеристиках, а также проблемы описания и практической реализации моделей в информационных системах. При решении задач моделирования на уровне города в условиях неполной и недостаточно точной для применения инженерных методов моделирования информации возникает необходимость снижения размерности используемых моделей. В i еоинформатике задачи снижения размерности относят к разделу генерализации картографических изображений, решаемой в картографии. В рамках инженерных расчетов сетей в САПР их относят к задачам эквивален-тирования, связанным с агрегированием элементов магематических моделей на основе инженерных критериев. В том и другом случае общих и простых подходов к решению данных задач не существует, поскольку здесь должен быть задействован творческий элемент. Это также обусловливает специфику ТРТС и необходимость поиска решений на стыке различных научных направлений и методов моделирования.

Кроме научных аспектов математического моделирования предметной области, существует большой спектр организационно-технических проблем создания, внедрения и эксплуатации информационных систем, позволяющих на практике реализовать решение задач планирования развития ТРТС. Эти проблемы касаются научных изысканий в сфере разработки сложных программных комплексов и распределенных информационных систем. Более того, существует обратная связь, определяющая выбор математических моделей и методов в соответствии с возможностями их эффективной реализации в рамках имеющихся технических, экономических и организационных условий в рассматриваемом секторе промышленности и управления. Поэтому разработка методов моделирования ТРТС должна рассматриваться в контексте современного уровня развития индустрии информационных технологий, а реализация разработанных методов в среде информационных систем является сложной научно-технической проблемой.

В России работы по автоматизации процессов принятия проектных решений на основе компьютерного моделирования комплексно и всесторонне развивались в рамках научных направлений САПР. Представители отечественной школы САПР И.П. Норенков, О.И. Семенков, А.И Петренко, В Е. Климов, Ю.Б. Бородулин, Д.А Аветисян, А.И. Половинкин и многие другие заложили основательную теоретическую базу, которая охватывает все основные разделы компьютерного моделирования В настоящее время активно проводятся исследования в области интеграции САПР и информационных системам управления производством в рамках технологий поддержки жизненного цикла изделий (CALS). Однако вопросы применения потенциала САПР для решения задач пространственного моделирования ТРТС в сочета-

нии с возможностями ГИС-технологий остаются недостаточно изученными.

Таким образом, несмотря на достижения в области пространственного анализа и моделирования ТРТС, имеющиеся в различных отраслях науки и информационных технологий, их практическое применение ограничивается решением отдельных инженерных задач или крупных задач планирования, выполняемых специализированными научно-производственными организациями. Для решения задач пространственного анализа и проектирования в рамках производственной, проектной и управленческой деятельности органов местного и регионального управления, а также предприятий городских инженерных сетей необходимо использовать комплексные подходы и методы, которые могут быть эффективно реализованы в существующих условиях работы этих предприятий. Данные подходы должны соединить научные методы пространственного анализа с технологическими решениями, доступными широкому кругу пользователей информационных систем.

Целью работы является разработка теоретических основ, моделей, методов и программных средств пространственного моделирования для поддержки принятия решений при планировании развития территориально распределенных технических систем.

Достижение означенной цели поставило перед необходимостью решения следующих задач:

1. Исследовать ТРТС с позиций системного анализа и сформулировать общие принципы пространственного моделирования данного класса систем.

2. Разработать математические модели и методы решения задач проектирования и анализа пространственной структуры ТРТС на этапах пред-проектных исследований с использованием оптимизационных подходов.

3. Разработать автоматизированную технологию, позволяющую применять модели и методы пространственного анализа ТРТС на предприятиях и в организациях.

4. Разработать методы сбора, актуализации и коллективного использования пространственных моделей в среде распределенных информационных систем при проектировании и эксплуатации ТРТС.

5. Разработать инструментальные программные средства пространственного моделирования ТРТС и методы их использования при создании информационных систем и специализированных программных приложений.

6. Обосновать практическую значимость применения предложенных методов и средств пространственного моделирования и анализа.

Методы исследования. Решение поставленных задач осуществлялось с использованием методов системологии, теории САПР, методологии объектно-ориентированного анализа и проектирования, теории множеств, математической статистики, теории графов, геоинформатики.

Научная новизна работы заключается в теоретическом обобщении и решении научной проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение в области методологии автоматизированного проектирования в техни-

ке, включая постановку, формализацию и типизацию процедур предпроект-ных исследований ТРТС, вопросы выбора методов и средств для применения в системах поддержки принятия решений на этапе разработки заданий для инженерного проектирования объектов технической инфраструктуры территории городов.

1. Разработаны теоретические основы пространственного моделирования и анализа ТРТС, в которых использовано формальное представление пространственной структуры этих систем в виде объектно-ориентированной модели и новое представление метрического отношения близости размещаемых на территории технических объектов, определяемое через понятия контекстной и нечеткой метрики. Разработанные теоретически положения опираются на новые методы отображения свойств ТРТС на участки территории в виде территориально распределенных критериев и новые методы оптимизации размещения объектов на территориях городов.

2. Представлена новая автоматизированная технология поддержки принятия решений по развитию ТРТС, которая опирается на использование автоматизированной системы ведения пространственной модели и отличается от ранее существующих наличием автоматизированных процедур генерации вариантов пространственного размещения объектов, сравнения вариантов на основе распределенных пространственных критериев и поиска оптимальных вариантов пространственного размещения объектов.

3. Предложена новая методология создания и актуализации распределенной модели пространственных данных, основанная на применении корпоративных Интернет-порталов и специализированных средств коллективного доступа к пространственным данным. Отличительной особенностью методологии является сочетание централизованного и децентрализованного режимов автоматической синхронизации данных при организации обменов пространственными моделями в вычислительных сетях.

4. Разработаны модели программных средств, положенные в основу создания линейки инструментальных программных продуктов \VinPlari, а также прикладных информационных систем на их основе.

5. Предложена методология создания и эволюционного развития семейств прикладных программных комплексов пространственного моделирования, обеспечивающая согласование процессов разработки инструментального и прикладного программного обеспечения на основе объектно-ориентированного подхода.

Практическая значимость результатов диссертационной работы состоит в создании комплекса методов и программных средств, позволяющих решать важные народно-хозяйственные задачи в сфере деятельности предприятий городских инженерных коммуникаций, органов власти и местного самоуправления. Разработанные методы и средства пространственного анализа и проектирования могут применяться в энергетике, транспорте, связи и в других отраслях хозяйственной деятельности на территориях городов При этом обеспечивается возможность эффективного применения найденных ре-

шений в составе корпоративных информационных систем предприятий и организации взаимодействия предприятий в процессе поддержания пространственных моделей в согласованном состоянии.

Для поддержания предложенных моделей и методов в управлении геоинформационных технологий ИГЭУ под руководством автора создан инструментальный программный комплекс ГИС >МпР1ап и ряд специализированных программ на его основе. Разработанные программные средства эффективно применяются при создании информационных систем предприятий и организаций различных городов России.

Реализация результатов. Предпосылки для начала выполнения данной диссертационной работы были заложены в ходе исследований автора, посвященных автоматизации графических работ и геометрического моделирования в САПР электротехнических устройств. Эти исследования проводились по заданию 03.19.А Общесоюзной научно-технической программы 0.80.03 ГКНТ. Основные результаты диссертации были получены и использованы в ряде госбюджетных научно-исследовательских работ, которые выполнялись под руководством автора в ИГЭУ. Среди них можно выделить НИР:

• «Разработка комплекса инструментальных программных средств для создания геоинформационных систем» (задание Минобразования РФ);

• «Разработка методов и средств пространственного моделирования территориальных технических систем в распределенных информационных средах» (задание Минобразования РФ);

• «Проектирование, создание и развитие геоинформационного комплекса для системы управления вузом» и «Разработка и создание интегрированной информационной среды, автоматизирующей технологические процессы регистрации и анализа кадастровой информации на объекты недвижимости Минобразования РФ» (программа «Научное, научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования»);

• «Разработка действующей распределенной региональной технологии сбора кадастровых данных по вузам, ссузам и профессионально-техническим учебным заведениям Минобразования РФ» и «Разработка методик аппаратно-программного обеспечения и технологий анализа состояния и эффективности использования земельных участков и объектов недвижимости образовательных учреждений» (программа «Федерально-региональная политика в науке и образовании»).

Кроме того, результаты исследований по теме диссертации были использованы при выполнении НИР в период с 1993 по 2000 в рамках программ «Конверсия научно-технического потенциала вузов», «Университеты России», «Информатизация высшей школы».

Разработанные методы и программные средства внедрены более чем в 30 организациях г. Иванова и других городов России. К числу организаций, в которых осуществлены внедрения, относятся: Администрация города Иваново, Региональная энергетическая комиссия Администрации Ивановской об-

ласти, ОАО «Ивановогор1аз», МУП «Ивгорэлектросеть», Филиал ФГУП «Ростехинвентаризация» по Ивановской области, Комитет по земельным ресурсам и землеустройству города Иваново, Волгоградский центр «Росдор-НИИ», Областное государственное унитарное предприятие «Ивановский центр энергосбережения», Ивановское областное управление ГИБДД, Ивановский государственный университет. Они также используются в учебном процессе в ИГЭУ. Акты внедрения результатов работы в этих организациях приведены в диссертации.

Апробация. Результаты диссертации обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

• Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии «Бенардосовские чтения» (Иваново, 1997, 1999, 2001,2003);

• Международной научно-технической конференции по компьютерной геометрии и графике (Н. Новгород, 1995, 1996);

• Всероссийском форуме «Геоинформационные технологии. Управление. Природопользование. Бизнес» (Москва, 1995, 1996, 2000, 2004);

• Конференции «Геоинформатика и образование» (Москва, 1998);

• 9-й и 10-й юбилейной Всероссийской научно-технической конференции по графическим информационным технологиям и системам «Кограф 1999/2000» (Н. Новгород, 2000);

• IV Международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика -2000» (Москва, 2000);

• VIII, IX, X, XI Международной научно-технической конференция «Информационная среда вуза» (Иваново, 2000, 2002, 2003, 2004);

• Международной научно-технической конференции «Традиции и перспективы подготовки торгово-экономических кадров в России. Формирование экономической культуры в условиях рыночных преобразований общества» (Иваново, 2000);

• IV Всероссийской научной internet-конференции «Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках» (Тамбов, 2002);

• Всероссийской научно-практической конференции «Человеческое измерение в информационном обществе» (Москва, 2003);

• Всероссийской конференции «Геоинформационное и кадастровое обеспечение задач управления и развития земельно-имущественных отношений в городах России» (Череповец, 2004);

• VIII Международной научно-технической конференции «Системный анализ в проектировании и управлении» (Санкт Петербург, 2004).

• V Международной конференции «Компьютерное моделирование 2004» (Санкт Петербург, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 70 научных работ, в том числе 1 монография, 1 учебное пособие, методические указания, 11 ста-

тей в научных журналах, рекомендованных ВАК, 30 статей в сборниках и периодических изданиях. Кроме того, по теме диссертации опубликовано 8 отчетов о НИР, в 6 из которых автор являлся научным руководителем.

Структура и объем работы. Диссертационная работа включает введение, пять глав, заключение, список литературы из 205 наименований, 3 приложения. Объем диссертации 339 страниц, 53 рисунка, 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, приведены цель и основные задачи работы, указываются методы исследования. Дается краткое содержание основных разделов диссертации, приводятся сведения о внедрении, апробации и публикации результатов работы.

В первой главе приводятся характеристика предметной области исследования, результаты системного анализа ТРТС и процессов их проектирования, дается обзор практических задач, требующих применения методов пространственного моделирования и анализа, и известных подходов к их решению.

Показано, что ТРТС - это сложные, искусственные, эволюционирующие во времени и в географическом пространстве системы, основная цель которых состоит в перераспределении ресурсов по территории. Основным видом планирования развития ТРТС в настоящее время является разработка генеральных планов развития территорий и генеральных схем развития отдельных видов сетей. Заказчиками таких работ являются органы власти. Однако развитие рыночных отношений привело к существенным изменениям роли органов государства и местного самоуправления. Они сегодня в основном определяют законодательные условия, а многие решения принимаются хозяйствующими субъектами и инвесторами. При этом лица, принимающие решения (ЛПР) в интересах отдельных предприятий и организаций, могут выдвигать собственные цели и формулировать собственные критерии оценки принимаемых решений. Для организации поддержки принятия решений (ППР) с учетом быстро изменяющихся условий необходимы оперативные и простые методы моделирования, которые будут доступны широкому кругу заинтересованных лиц и экспертам.

Проектирование развития сложных эволюционирующих систем, включающих множество инженерных объектов, является нетривиальной задачей, которая требует учета крайне большого числа факторов и критериев в условиях множества неопределенностей. Данный процесс не может быть полностью формализован и в системном анализе представляется как последовательность принятия решений (ПР). Задачи проектирования системы в целом решаются в разных организациях и имеют разные цели и охват объектов.

В процессе эксплуатации ТРТС приходится постоянно решать задачи, связанные с выбором вариантов размещения новых объектов. Эти задачи

можно рассматривать, с одной стороны, как предпроектные исследования для разработки технических заданий инженерного проектирования конкретных объектов, а с другой, - как проектные решения в процессе непрерывного проектирования ТРТС. Проблема в данном случае заключатся в том, что точную оценку эффективности принятого решения можно дать после проведения инженерного проектирования объектов, создаваемых или реконструируемых в процессе реализации решения. Однако ввиду того, что инженерное проектирование объектов является длительной и дорогостоящей процедурой, на стадиях предпроектных исследований обычно рассматривается либо ограниченное количество вариантов решений, либо сопоставляются решения на основе заключений экспертов, которые часто заинтересованы в определенном результате. То и другое может приводить к выбору вариантов, неоптимальных с точки зрения затрат на эксплуатацию и развитие ТРТС в целом.

Процесс развития ТРТС за период {0, ..., 7} можно представлять последовательностью состояний пространственной структуры {М0, , Мт). Смена состояний происходит в результате выполнения мероприятий е, М,~Ш,.аь определяемых проектными процедурами (решениями) <рх. Под отдельными мероприятиями понимаем действия по вводу или замене оборудования, связанные с капитальными вложениями. Каждая процедура <р, должна оцениваться по критерию

min min F{(p), (1)

<р <р,

где F(<p) — интегральный критерий качества некоторого процесса развития (р, являющегося результатом реализации множества проектных процедур {<pi, (р 2, ..,, <р ,} за время {t,,.., Т}. Другими словами, при планировании мероприятия необходимо находить решение, которое оптимально с точки зрения реализации самого мероприятия и с точки зрения стратегической цели развития ТРТС

При существующем скачкообразном характере определения стратегических целей в рамках генеральных планов и схем развития ТРТС на определенных этапах оценка решений в постановке (1) становится невозможной. Чтобы обеспечить качественное планирование на уровне предприятий, необходимо создание инструментов моделирования, позволяющих оперативно корректировать стратегические цели в процессе развития ТРТС и учитывать их в процессе ПР.

Каждое состояние пространственной структуры должно проектироваться таким образом, чтобы обеспечивался минимум затрат или максимум эффекта с точки зрения множества различных критериев:

extr Ft(X) (2Л

XtOu ' ' v '

Ек={Х\а(Х)>0,о(Х)=0} где F,(X) - целевые функции вектора управляемых параметров X; Dx - допустимая область пространства управляемых параметров, определяемая функциями - ограничениями а и а. При этом в составе вектора управляемых па-

раметров фигурируют точки, определяющие местоположение элементов ТРТС на территории, а функции - ограничения определяют участки территории, где существуют запреты на те или иные изменения пространственной структуры.

Целевые функции разрабатываемых моделей могут отражать интегральные критерии качества обеспечения системой распределения ресурса по всей территории города, соответствие нового состояния пространственной структуры стратегическим планам ее развития и затраты в определенный период. Каждое принципиальное решение по выбору нового состояния ТРТС целесообразно рассматривать как задачу принятия решения (ЗПР). Исходными данными для этой задачи является информация о текущем состоянии ТРТС. Результатом решения данной задачи является техническое задание на инженерное проектирование нового объекта (объектов), в котором определен вариант или существенно ограниченное количество возможных вариантов размещения и связей нового объекта с другими элементами ТРТС и внешней среды.

Одним из важных критериев, который может минимизироваться при ПР, являются затраты. Затраты на строительство и последующую эксплуатацию объектов в составе ТРТС имеют сложную структуру. Однако понятно, что часть из них сопряжена с выбором местоположения нового объекта, поскольку от этого зависит длина коммуникаций, связывающих данный объект с другими. Компоненты затрат на создание нового элемента ТРТС в общем случае представляют в виде

где Зп - постоянная составляющая затрат, не зависящая от места размещения объекта;

Зу, - удельные затраты на строительство и обслуживание единицы длины

коммуникации для транспортировки /-го вида ресурса;

<1 - длина коммуникаций для транспортировки /-го вида ресурса.

Особенностью городских ТРТС является сложность определения длин коммуникаций в процессе планирования развития. Например, чтобы рассчитать длину электрического кабеля, который необходимо проложить для подвода электрической энергии к строящемуся зданию, нужно знать конфигурацию всех препятствий (в частности, зданий), которые должен обогнуть кабель. Это можно сделать только после изучения конкретной ситуации в районе размещения, выполнив инженерное проектирование трассы кабеля. В зависимости от ситуации, которая определяется структурой внешней среды, затраты могут оказаться различными. С точки зрения моделирования развития системы здесь имеет место неопределенность, которая снимается на этапе применения модели. Эта неопределенность не позволяет выразить в виде алгебраического выражения функцию зависимости длины кабеля от местоположения объекта и применить известные математические модели линейно-

(3)

го и нелинейного программирования для выбора его оптимального местоположения. Применение ГИС-технологий открывает возможности для автоматического определения длины коммуникаций при ПР Но подобный подход является сложной научной задачей и требует применения специальных моделей и методов.

Во второй главе изложены результаты разработки теоретических основ оптимального проектирования и анализа пространственной структуры ТРТС с использованием моделей и методов ГИС.

При моделировании пространственной структуры ТРТС ее можно формально представить в виде кортежа:

МБ=<№, © и, В, Я Н>, (4)

где И7 - множество источников ресурсов (источников сети);

- множество потребителей ресурсов (стоков сети); и - множество элементов транспортировки (преобразования) ресурсов (дуг сети);

В - множество элементов внешней среды, оказывающих влияние на процесс развития ТРТС или испытывающих на себе последствия этого процесса; К - множество отношений между элементами множеств IV, О, и и В; Н - множество операций (процедур, методов), которые могут выполняться над элементами множеств IV, 2, Ц В и /?.

Каждый элемент множеств \У, и, В и характеризуется вектором параметров 2 = {г) | у = 177} • Значение этих параметров на момент времени ?

определяет состояние пространственной структуры ТРТС М,.

Цифровые карты ГИС, которые выбраны в качестве основы для создания пространственных моделей, в общем виде можно представить как множество пространственных объектов:

Р = {р1 \j-bJ}, (5)

где J - количество пространственных объектов, изображенных на карте.

Пространственным объектом в ГИС называют цифровое представление объекта местности, содержащее его место указание и набор свойств (атрибутов) или сам этог объект. Каждый пространственный объект р} в такой модели задается вектором точек (вершин) У^ =((х,,у,), (хг.у:), ■ ■ , (х„, у„)),

вектором атрибутов А^ ... , ат) и множеством отношений Я^ =(г1:гъ

..., гк), заданных на множествах У1 и А/.

(6)

С помощью отношений Дописываются различные геометрические и

негеометрические свойства пространственных объектов, в частности, определяется их форма, способ отображения на карте, разрешенные операции над вершинами. Например, отношение порядка следования вершин определяет

форму линейного объекта. Такие отношения будем называть внутриобъект-ными. В противоположность им выделяют межобъектные пространственные отношения, которые определяются на самих элементах р, и на общих множествах вершин у - и У,р и атрибутов А - А? пространственной модели.

! 1 В качестве методологической базы проектирования моделей пространственной структуры ТРТС в работе используется объектно-ориентированный подход (ООП). В соответствии с ним все объекты, в том числе пространственные, делятся на классы. Каждый класс пространственных объектов (КПО) отражает некоторые общие признаки и элементы поведения реальных объектов. В программной среде моделирования некоторой предметной области класс имеет собственный набор свойств, а также внутриобъектных и межобъектных отношений, реализованных в виде переменных и методов программного объекта (инкапсулированных в объект). За счет этого достигается проблемно-ориентированное моделирование «поведения» пространственных объектов в среде ГИС.

Кроме КПО, определим в модели классы объектов, которые предназначены для выполнения операции над пространственными объектами и их группами. Они позволяют создавать и удалять экземпляры пространственных объектов, устанавливать или отменять межобъектные экземплярные отношения, инициировать некоторые процессы по преобразованию модели. Такие классы и программные средства для их реализации будем называть инструментами.

Таким образом, для представления состояний пространственной структуры ТРТС при решении задач пространственного моделирования можно использовать модель в виде

М=< V, А, С, Е, I >, (7)

где V - множество всех вершин (именованных точек) пространственной модели;

А - множество всех атрибутов, определенных в модели; С - множество КПО;

Е- множество экземпляров пространственных объектов (ЭПО); I - множество инструментов, позволяющих создавать и модифицировать ЭПО с учетом отношений и ограничений, установленных в КПО.

Данная модель может быть реализована в среде ГИС. При этом в ней описываются все элементы более общей модели структуры ТРТС вида (4). Элементы множеств IV, Q, и, В представляются с помощью элементов множеств V, А, Е и С, элементы множеств Л и Я - с помощью С, Е, I

Множества Си/ образуют модель предметной области Л/70 —<С, />. В процессе работы приложений эти множества остаются статичными, поэтому их элементы могут быть реализованы программно при разработке приложений. С помощью Си/ осуществляется формирование и изменение состава множества Е. Состав и состояние элементов множества Е определяют экзем-

пляр М, однозначно отражающий состояние пространственной структуры ТРТС на момент времени I. Е является результатом работы конечных пользователей ГИС и предметом долговременного хранения в информационных системах. При этом надо иметь в виду, что в элементах множества Е не определена семантика данных и эти элементы не могут использоваться в модели без соответствующих классов и инструментов.

Каждый КПО ске С можно определить в виде

ск = <п1,У£,А1К>, (8)

где п\ - уникальное имя класса;

Ук - множество нумерованных вершин объектов класса (Ук а¥); Ак - множество атрибутов класса (Ак с4);

Ик - множество отношений на множествах точек и атрибутов УЦ и Аск , реализованных в виде программных методов, которые используются в инструментах /.

Каждый ЭПО еке Е в этом случае представляется Как

ек = <п1,Уек,А1>, (9)

где п'к - уникальное имя;

К/ - множество значений координат вершин объекта; Ак - множество значений атрибутов объекта.

Каждый инструмент ¡ке1 можно определить в виде

4 = <п1к,с'к,ук>, (10)

где п[ - уникальное имя инструмента;

С[ - множество классов, для которых применим инструмент;

ук - операция редактирования модели.

Операция редактирования модели - это алгоритмически реализованная функция, которая инициируется наблюдателем (пользователем системы компьютерного моделирования, ЛПР) для некоторого подмножества объектов Е, и переводит элементы множества Е в модели (7) из одного устойчивого состояния в другое за время /=//■//:

Е'1->Е'г. (11)

г, 4 '

Под устойчивым состоянием в данном случае подразумевается присвоение всем элементам V, А таких значений, при которых не возникает противоречий в отношениях, определенных в С,' и£В теории баз данных эта операция соответствует транзакции. Здесь следует отметить, что процесс редактирования модели никак не связан с процессом развития ТРТС. Он вы-

полняется только с одной целью - описать вариант статичного состояния пространственной структуры ТРТС, например, состояния, которое должно быть получено в результате выполнения решения.

Существенным фактором сложности моделирования ТРТС является высокая размерность, т.е. большое количество элементов и связей. Для снижения размерности используют эквивалентирование сети. В результате экви-валентирования участки сети, включающие множество связанных элементов, заменяются одним элементом, свойства которого эквивалентны свойствам множества заменяемых элементов. При моделировании пространственной структуры ТРТС эквивалентирование несколько отличается от аналогичной задачи при расчете режимов работы сети. Поскольку объектом анализа в данном случае является непрерывная в пространстве территория, эквивален-тирующие элементы должны быть площадными пространственными объектами. Другими словами, вместо конкретных объектов инженерной сети в модели нужно задать множество граничащих друг с другом участков территории, каждый из которых имеет свойства источника, потребителя и транспортной среды, являющихся интегральным представлением свойств расположенных на этом участке объектов. Такие участки будем называть эквива-лентирующими территориальными объектами (ЭТО).

В рамках предложенной объектно-ориентированной модели (7) ЭТО представляется как площадной пространственный объект еэе Е При этом в модель вводятся дополнительный КПО с}е С и инструмент ? е I, с помощью которых реализуется функция эквивалентирующего отображения множества источников, потребителей и элементов транспортировки ресурсов на множество ЭТО:

Г:(Е»г.ЕР,£?,с>Л-+Е>, Е>=\)е], (12)

j

где Ew, Ер, ЕУ - соответственно ЭПО источников, потребителей и элементов транспортировки ресурсов ТРТС.

Формальная модель ЗПР при планировании мероприятия с учетом способа задания модели (7) определена в виде

ЗПР - <Риг, Евх, 1А, Jл. К, Мод, Met, Евьа >, (13)

где Риг - цель принятия решения (например, выбор альтернативы или упорядочение множества альтернатив); Енх - исходные данные для порождения альтернатив;

1Л - правила порождения альтернатив, реализованные в виде инструментов; J а - множество порожденных альтернатив проектного решения (планируемых к достижению в результате реализации решения состояний пространственной структуры ТРТС);

К— множество критериев, по которым оцениваются альтернативы;

Мод\ JA —>К - модель, позволяющая для каждой альтернативы рассчитать

вектор критериев;

Мм - решающее правило (метод) для выбора альтернативы в многокритериальной ситуации;

ЕвЬ1Х - принятая к реализации альтернатива (планируемое состояние пространственной структуры ТРТС после реализации принятого решения).

Данная модель может использоваться как для анализа отдельных решений, так и для оптимального синтеза пространственной структуры ТРТС. В первом случае используются альтернативы, предложенные ЛПР, и интерактивные методы общения ЛПР с автоматизированной системой поддержки принятия решений при анализе этих альтернатив. Во втором - необходимо реализовать процедуры автоматической генерации альтернатив ^ и их оценки по результатам автоматического расчета критериев. В случае, если данные процедуры реализуются с помощью алгоритмов, имеющих приемлемый уровень вычислительной сложности, можно ставить вопрос о поиске оптимального решения в постановке (2).

Особенности формальной постановки ЗПР при проектировании пространственной структуры ТРТС (13) с использованием модели (7) заключаются в следующем.

1. Альтернативы в модели представляются в виде множеств ЭПО

■¡л={ЕАп\п = Щ,ЕАп={ек\к = 1К), ЕАп^Е. (14)

Каждый вариант ЕАп отличается значениями координат и атрибутов во множествах V, А , которые входят в состав ЭПО еке ЕАп. Таким образом, например, в задаче выбора места для размещения одного объекта, если считать, что его положение задается координатами одной точки уА„ каждая альтернатива представляется множеством из одного элемента ЕА„={е^п},

]. В задаче одновременного размещения двух объектов

альтернатива представляется множеством Ел„ = {е,/1п, } и т.д.

2. Правило формирования альтернатив 1Ап может быть представлено как вариант операции редактирования модели д (10). При этом функция ук = =1Ап имеет вид

1лп-Ею->Еа„. (15)

Здесь Евх - исходные данные для порождения альтернатив из (13). Они представляются в виде тройки

Евх =<Е,Е°,С° >, (16)

где Е = {ек \к = \,К}, экземпляры объектов с варьируемым значением координат и атрибутов;

Е° ,С13 - множества ЭПО и КПО, определяющие пространственные ограничения на область допустимых значений координат и атрибутов ек.

При решении задач пространственной оптимизации формирование альтернатив должно производиться с помощью алгоритмической процедуры, которая реализует функцию

1а-.Е^За, (17)

порождающую множество всех возможных альтернатив

3. Критерии могут являться функциями расстояний

/>:(у иу>)-к1,йеЯ=(0,оо) (18)

между объектами и длин элементов транспортировки ресурсов, по-

скольку, как было показано в (3), расстояния определяют величину затрат на строительство элементов транспортировки ресурсов.

4. Критерии могут быть выражены в виде функционала от некоторой функции двух переменных в геометрическом пространстве (функции координат точки на карте города)

К„ = ЭШх,у)\, (19)

который характеризует качество распределения ресурса по территории или распределенные свойства самой ТРТС. В этом случае модель Мод^А-+К отображает альтернативы ЕЛп (14) в функции /„(х,у), а поиск оптимального варианта пространственной структуры ТРТС сводится к поиску вида функции, при котором выполняется условие

пнп^Дх, ;>>)]. (20)

Перечисленные особенности приводят к ряду дополнительных проблем при организации моделирования. Способы формирования множеств пространственных объектов и реализации функций, приведенных в формулах (14) - (20), связны с решением нетривиальных задач. Это определяет необходимость разработки ряда дополнительных специальных моделей и методов, которые дают возможность практически применять предложенную модель ЗПР при планировании развития ТРТС, а также обусловливают необходимость поиска путей сокращения вычислительной сложности решаемых задач

Поскольку в ТРТС длины объектов определяют их важнейшие технические и экономические характеристики их расчет и варьирование является важной составляющей системы моделирования. Наиболее простым способом определения длин в ГИС является использование прямых расстояний между точками на карте. Такие расстояния в энергетике называют воздушными, а метрическое пространство при задании такого способа измерений является обычным евклидовым пространством. Однако когда речь идет о городской среде, данный метод измерения расстояний становится неприемлемым, поскольку трассы коммуникаций существенно не прямолинейны. Расчет длины в этом случае должен проводиться с применением инженерных знаний индивидуально для каждой конкретной ситуации (альтернативы решения).

Длина трассы зависит не только от пространственной структуры го-

родской территории, но и от вида передаваемого ресурса. Понятно, что теплотрасса пройдет по другому маршруту, нежели электрический кабель, поскольку технические ограничения для них различны. На рис. 1 приведен пример определения расстояний для различных видов коммуникаций и разных условий, создаваемых застройкой (использована территория ИГЭУ).

Рис. 1. Зависимость расстояний а) от застройки при одинаковом прямом расстоянии; б) от вида коммуникации

Поскольку расстояния, определяемые по планируемым для конкретных условий трассам, отвечают необходимым для определения метрики условиям тождества, транзитивности и симметрии, можно ввести понятие контекстной метрики. Данное наименование метрики подчеркивает, что расстояние в этой метрике определяется в процессе решения конкретной задачи (на этапе применения модели) с учетом пространственной структуры внешней среды и условий трассировки, определяемых видом проектируемой сети. При такой трактовке расстояние с/ можно рассматривать как значение функции

где М - модель пространственной структуры ТРТС в виде (7).

Функция (21) может быть реализована в ГИС алгоритмически на основе использования алгоритмов трассировки. Понятно, что процедура прокладки трассы является неформальной и творческой задачей. По своей сути она относится к задачам многокритериальной оптимизации с наличием неопределенностей. Поэтому ее результат в общем случае является неоднозначным. Вместе с тем, на этапах оценки вариантов важно определять не маршрут трассы, а ее приблизительную длину, что снижает требования к качеству трассировки. В работе приведены результаты разработки алгоритма, который позволяет определять длину трасс, огибающих здания. Определяемые этим алгоритмом расстояния более соответствуют реальности, чем вычисленные по прямой. Но все же они отличаются от длин трасс, спроектированных человеком. Поэтому требуются дополнительные методы уточнения длин трасс, полученных методами трассировки.

Поскольку длина любого объекта в географическом пространстве не может быть меньше прямого евклидова расстояния, ее всегда можно пред-

ставить в виде произведения г/=Л</, где £ - евклидово расстояние, Л>1 -коэффициент удлинения трассы, учитывающий ее нелинейность. Понятно, что коэффициент Я отражает наличие препятствий и ограничений для прокладки трассы. Он может рассматриваться как случайная величина, и можно предполагать наличие регрессионной зависимости между ней и другими пространственными характеристиками участка территории, которые также отражают наличие препятствий, но могут быть вычислены простыми формальными методами. Контекстную метрику, в которой расстояние между точками рассматривается как случайная величина с известным математическим ожиданием и характеристиками распределения, будем называть нечеткой метрикой (по аналогии с нечеткими множествами).

Для определения зависимости Л от других числовых параметров, определяемых методами пространственного анализа, могут использоваться методы математической статистики. Набор параметров, наиболее тесно связанных с Л, для различных видов сетей может различаться. В работе выдвинута гипотеза о наличии значимой регрессии между коэффициентами удлинения реальных трасс Л и коэффициентами удлинения Л', полученными для расстояний по трассам в контекстной метрике. Проверка подобных гипотез и вычисление коэффициентов функции регрессии может выполняться в ходе экспериментов. Эксперименты по определению значимости и параметров регрессии предложено проводить путем сопоставления параметров, характеризующих Л и полученных автоматически, с Л' существующих трасс сети. В работе приведен пример статистического анализа данных, полученных в результате измерений реальных и трассированных длин участков газовых сетей среднего давления г. Иваново. Этот анализ подтвердил значимость регрессионной зависимости между коэффициентами удлинения для этих видов расстояний. Проведение подобных исследований в автоматическом режиме позволяет подбирать наиболее адекватный метод прогнозирования длин трасс в контекстной метрике. В качестве параметров регрессии могут выступать не только трассированные расстояния, но и, например, такие параметры, как число обойденных препятствий, удельная длина пересекаемого трассой асфальтового покрытия и т.д.

Применение нечеткой метрики позволяет уточнить расстояние в контекстной метрике и определить степень доверия к полученным результатам. Низкий показатель значимости зависимости указывает на неадекватность применяемых методов трассировки для данного вида сети. На основе подобных экспериментов можно осуществлять подбор наиболее подходящего алгоритма трассировки и его настройку. Отсутствие положительного результата подбора алгоритма указывает на неадекватность учета контекста в выбранной контекстной метрике и невозможность применения рассмотренных методов моделирования для решения данных задач.

При анализе качества пространственной структуры ТРТС важно иметь представление о распределении по территории города таких показателей как

наличие резерва установленной мощности или ожидаемая нагрузка в заданное время. Для анализа такие показатели удобно представлять в виде тематических карт (картограмм) территории, на которых цветом отображается величина некоторого параметра. Распределение какого-либо показателя по территории можно представить в виде функции координат \*=/(х,у), которая определена для каждой точки анализируемой территории и ставит в соответствие этой точке значение некоторой переменной. Такие функции будем называть территориально распределенными критериями (ТРК). С помощью ТРК можно представлять поля непрерывно распределенных величин и характеристики множеств дискретных объектов. Как уже отмечалось выше, в модели ТРТС в качестве элементов используются дискретные объекты, а территория как объект управления непрерывна в пространстве. В рамках предложенной объектно-ориентированной модели пространственной структуры ТРТС ТРК может использоваться для снижения размерности задач анализа и их формализации на основе методов пространственного эквивалентирования. В этом смысле задача построения ТРК может быть отнесена к задаче географической классификации, которая решается методами районирования.

Для того, чтобы результаты районирования можно было представить в виде ТРК, необходимо использовать структуры, которые в ГИС называют покрытиями. Покрытие - это множество полигонов 5 = | /' = 1, Л^ , образованных делением плоскости границами планарного графа. Полученные таким образом полигоны покрывают плоскость без щелей и перекрытий. В рассматриваемых задачах, когда объектом моделирования является ограниченный участок земной поверхности, под покрытием в дальнейшем будем понимать множество полигонов, покрывающее моделируемую территорию в пределах ее границ. Если каждому полигону поставить в соответствие значение некоторого тематического параметра то получим вектор цг = {\ч1 \ I = ЦУ}, который в совокупности с 5 будет характеризовать распределение этого параметра по территории города. Таким образом, ТРК можно представить как двойку х= <5, IV >. В рассматриваемом формализме значение параметра ТРК характеризует не бесконечно малую точку территории, а агрегирует данные о множестве объектов ТРТС, расположенных на определенном участке территории. Таким образом, для получения ТРК необходимо реализовать функцию, которая отображает множество локализованных в пространстве объектов ТРТС на множество участков территории, на которых эти объекты расположены. Каждый полигон покрытия в данном случае является экземпляром ЭТО (12).

Вычисление значений атрибутов ЭТО, которые в ТРК представляются двойкой <и'„ я, > , осуществляется через функции суммирования, усреднения, вычисления плотности, определения максимального или минимального значения объектов, расположенных в границах соответствующего полигона. В виде ТРК могут представляться не только эквивалентные характеристики частей ТРТС, но и характеристики пространственных связей между ЭТО.

При этом в частности могут использоваться расстояния (длины объектов транспортировки ресурса) в контекстной метрике.

Для сравнения разных ТРК можно использовать аппарат векторной алгебры. Очевидно, что ТРК можно рассматривать как вектор или точку в п-мерном пространстве, где п - число полигонов в покрытии. Полученное пространство распределения параметра является нормированным линейным про-

п

странством С" с метрикой ё(х,у)~||х-у| и нормой ц [, где х и у -

1=1

точки в указанном пространстве. Над векторами в этом пространстве определены операции сложения, вычитания, умножения на скаляр, а также скалярное произведение. Использование аппарата векторной алгебры позволяет количественно сравнивать ТРК, что создает предпосылки для разработки формальных методов решения различных задач пространственного анализа.

Адекватность пространственной модели в виде ТРК задачам анализа структуры ТРТС в значительной степени определяется способом определения границ ЭТО. В наибольшей степени на роль ЭТО подходят городские кварталы и земельные участки. В качестве минимальных объектов дискретизации целесообразно рассматривать земельные участки, границы которых юридически закреплены в Государственном земельном кадастре. Они образуют покрытие. Границы кварталов также известны, хотя на практике в городах используются несколько способов их определения С учетом характера решаемых задач в большинстве случаев требуется объединять отдельные участки и кварталы в ЭТО в зависимости от сетевых связей. Для решения этой задачи предложен метод, основанный на использовании применяемых в геоинформатике «ядерных» алгоритмов выделения классов пространственных объектов. Эти алгоритмы предусматривают выбор в качестве ядер множества объектов, вокруг которых производится объединение оставшихся объектов по минимальности расстояния до ядер в различных метрических пространствах. В данном случае для определения близости используются расстояния в контекстной метрике, заданной существующим или построенным методами трассировки графом сети.

Пространственное агрегирование характеристик объектов ТРТС заключается в определении атрибутов площадного объекта я, на основе атрибутов множества объектов <?*, расположенных в его границах

а' - {а4 \к ='\,К) . Это может осуществляться двумя способами:

1) через значения атрибутов (суммированием, усреднением значения, нахождением удельного по площади значения, определением максимального или минимального значения элементов множества а1);

2) через расстояния между объектами (расчетом расстояния от объектов из множества ек до другого объекта в городе, множества объектов или суммы расстояний до этих объектов).

Складывая или вычитая ТРК, можно сравнивать варианты пространственной структуры ТРТС с точки зрения качества распределения ресурсов и

оценивать влияние того или иного решения на изменение показателей этого качества. При этом значение параметра в ТРК может быть приведено к различным шкалам количественного, порядкового или номинального тапа. На рис. 2 приведен пример сравнения ТРК ожидаемого распределения электрической нагрузки и ТРК существующих установленных мощностей распределительных устройств электроэнергетической системы. При вычитании ТРК получается картина распределения по территории ожидаемого резер-ва'дефицита. Величина расхождения, показанная на фрагменте (в), в данном случае приведена к номинальной шкале, имеющей два значения: наличие дефицита (темный цвет) и отсутствие дефицита (не закрашенная площадь).

Рис. 2. Пример операции вычитания ТРК а) ожидаемые потребности в ресурсе; б) расчетные мощности по доставке ресурса; в) структура резерва-дефицита ресурса

В данном исследовании разработан метод оптимизации размещения объектов ТРТС на основе применения ТРК. Каждый вариант размещения объекта или множества объектов в данном случае определяет значения элементов вектора IV ТРК, которые вычисляются с помощью методов и алгоритмов пространственного агрегирования характеристик. В качестве типичных случаев формулировки оптимизационной задачи можно привести следующие.

1. Минимизируется значение максимального (минимального) элемента вектора ТРК

Р(х) = тах(Ж) -> /я/и. (22)

Этим достигается, например, выбор варианта, наилучшим образом обеспечивающего ликвидацию «слабых мест».

2. Минимизируется площадь территории, для которой значение параметра IV находится в заданных пределах мт<и] или превышает некоторый порог (последнее можно считать частным случаем нахождения в пределах, когда д¥тт =-со или \ута1[ =+«>),

р<х) = X К е ' "'"к» V тЫ ' (23)

I

где 5, - площадь полигона, имеющего значение параметра и*,. Таким способом

отыскиваются решения, оказывающие наибольшее или наименьше влияние на территорию в целом.

3. Минимизируется длина вектора ТРК, полученного в результате операций над другими ТРК (например, разность двух ТРК)

N

= (24)

Это позволяет, например, находить решения, максимально приближенные к некоторой идеальной или планируемой стратегической цели, выраженной в виде ТРК.

На рис. 3 приведен пример поиска оптимального решения по размещению второго источника ресурса, доставляемого автомобилями Варианты возможных решений генерируются в виде ТРК, показанных на рисунке. В процессе оптимизации перебираются все варианты возможного размещения нового источника, и выбирается тот из них, для которого суммарная площадь

полигонов покрытия, выходящих за пределы зоны нормативного времени обслуживания, минимальна.

Применение предложенных пространственных моделей и методов позволяет решать многокритериальные задачи размещения с использованием известного метода построения области неулучшаемых решений (области Паре-то). При этом для анализа вариантов размещения объектов в городе можно построить отображе-

„ ^ ние этой области в географическое пространст-

Рис. 3. Определение места „ - _

размещенного объекта в0" СУТЬ Разработанного подхода удобно показать на примере.

Пусть имеется два потребителя ресурса, расположенные в указанных точках города V;, и V?. Требуется определить местоположение источника V* при условии, что он должен быть максимально приближен к потребителям:

Г'Уг*) = {(¡(V*, V¡)-тт; Л(\*У2)~>тт} —>тт (25)

В линейном пространстве геометрическое решение подобной задачи достаточно очевидно. Данному условию отвечают точки на прямой, соединяющей и V2■ Однако учитывая, что ресурс в городе может быть доставлен от источника к потребителю только посредством инженерной сети, понятно, что область Парето будет другой. Построение ТРК с применением специальных метрик, определяющих расстояния, например, по трассам или по дорожной сети позволяет автоматически построить область Парето с учетом реальной структуры городской среды На рис. 4 приведен пример построения области Парето (темная закраска) при решении задачи в указанной выше постановке с измерением расстояний по транспортной сети г Иваново для трех потребителей В линейном пространстве область Парето имеет форму тре-

угольника, в вершинах которого находятся потребители. В работе приведен алгоритм построения области Парето на основе построения ТРК.

В предложенном подходе использованы принципы дискретной оптимизации. Как известно, проблемой на пути к реализации систем подобного класса является вычислительная сложность, обусловленная нелинейным ростом числа рассматриваемых вариантов при увеличении размерности множества элементов анализируемой системы. Перенос задач данного класса в среду ГИС дает определенные методологические возможности для сокращения вычислительной сложности оптимизационных расчетов. Наиболее эффективным приемом сокращения вычислений является иерархическая пространственная декомпозиция территории с учетом значимых для проводимого анализа характеристик участков территории. В работе предложены методы иерархической декомпозиции территории на основе системы кадастрового деления земель.

В третьей главе приводится описание разработанной автоматизированной технологии ППР, которая базируется на использовании автоматизированной системы поддержки принятия решений (АСППР).

С учетом того, что разработанные модели и методы охватывают не все аспекты ППР, они должны быть реализованы в виде компонентов в составе информационных систем предприятий и организаций, осуществляющих управление развитием ТРТС. В работе сформулированы требования к автоматизированной технологии и ее реализации в составе корпоративных информационных систем (КИС) предприятий. В требованиях отражена необходимость многовариантности представления пространственных моделей, интеграции пространственных данных из множества источников, адаптируемости к действующим КИС, эффективности реализации и простоты в использовании.

В укрупненном виде общий алгоритм работы ЛПР при использовании автоматизированной технологии ППР можно представить в виде, показанном на рис. 5. Этот процесс подразумевает непрерывное ведение пространственной модели ТРТС, в которой отражаются текущее состояние системы и несколько перспективных состояний. Этапы «оценить вариант по другим критериям» и «выдать задание на инженерное проектирование» выполняются вне технологии в среде других модулей КИС или вручную. В целом весь процесс может выполняться как одна итерация в составе процесса более высокого уровня, в котором генерируются альтернативы. При этом отдельные этапы вырождаются и могут пропускаться.

В связи с трудностями формализации и определения интегрального критерия оценки решений на практике используют оценку по аддитивной

/

функции вектора критериев тт( К) к,). Частные критерии к, опре-

/=1

деляются различными методами, в том числе и экспертными оценками без использования компьютерного моделирования В этом случае разработанная технология обеспечивает оценку решений только по ограниченному набору

пространственных критериев

J

/>=-£ тт(к^,Л1,РеК. При

у-1

этом задача технологи пространственного моделирования состоит в расчете критериев множества Р или упорядочении альтернатив по данным критериям для использования этих данных в системах ППР более высокого уровня или непосредственно ЛПР. Другими словами, технология обеспечивает поиск решений, оптимальных по части критериев, полагаясь в остальном на ЛПР и другие средства ППР.

Использование предложенной технологии подразумевает наличие специализированной АСППР, которая создана на основе применения ГИС-технологий. В диссертации предложена концептуальная модель АСППР, которая может применяться в качестве основы при проектировании и практической реализации КИС на предприятиях городских инженерных сетей. Модель описана на языке иМЬ и включает укрупненные диаграммы вариантов использования, классов, состояний, деятельности, развертывания.

Одним из наиболее трудоемких и сложных этапов создания АСППР является получение пространственной модели ТРТС. В диссертации предложены прикладные методы получения графических данных в процессе проведения подготовительных работ по оформлению прав собственности на объекты инженерных сетей и получения агрегированных атрибутивных данных на основе процедур адресного геокодирования баз данных. Метод формирова-

меюд агрегирования параметров

(Выбрамтъ

_^_

(Создать ПМ текущего состояния ТТс)

51

—^Создать ПМ перспективного состояния)

(рлредепить критерий) (уточнить модель)

растроить метод варьирования)

_ у]/__^Актуализировать модел^

(Сгенерировать варианты) '

°асгчитать критерии для каждого варианта

5

(Классифицировать варианты)

ф _

тред славить результаты классификации на карте)

I —;

(Оценить варианты по другим критериям) (Сравнить со стратегической целью

Продолжить анализ

Решение принято

/Выдать задание на инженерное проектирован»«

Рис. 5. Процесс работы в автоматизированной технологии ППР

ния пространственной модели ТРТС в процессе подготовки кадастровых документов основан на согласовании моделей предметных областей Мло при разработке программного обеспечения графических редакторов в составе информационных систем разных предприятий. Разработанный метод адресного геокодирования учитывает наличие неоднозначности и ошибок в определении адресов в базах данных и включает средства доведения результатов геокодирования в среде ГИС в интерактивном режиме.

Внедрение предложенной технологии осуществляется на конкретных предприятиях и в организациях города и связано с затратами этих предприятий. Очевидно, что внедрение технологии имеет смысл, если оно принесет экономический эффект от ее использования. Проблемы оценки эффективности использования технологии в данной ситуации осложняются тем, что эффект должен проявляться не только на уровне самих предприятий, но и на уровне города и его населения в целом. Однако количественно оценить такой эффект трудно. Также сложно оценить и вклад технологии в принятие того или иного решения, зависящего от множества факторов. В этих условиях с помощью известных методик можно оценить только отдельные показатели эффективности использования технологии при решении внутренних задач предприятий и организаций.

Вопросы управления эффективностью использования информационных систем на предприятиях являются предметом информационного менеджмента. В работе проведена оценка результатов внедрения технологии пространственного моделирования в составе Информационной системы Комитета по земельным ресурсам и землеустройству города Иваново по методике «сбалансированной системы показателей», определяющих степень достижения поставленных при разработке целей. Для оценки предложена система показателей в рамках четырех направлений: финансового, потребительского, процессов управления, пользовательского. Приведены оценки и их числовые значения, полученные на основе анкетирования и опросов руководителей и сотрудников Комитета, которые подтверждают наличие эффекта от внедрения технологии.

В четвертой главе приводится описание методологии организации распределенных информационных систем, обеспечивающих разделение задач по созданию, актуализации и использованию отдельных частей пространственных данных между организациями, их подразделениями и отдельными сотрудниками предприятий. Данная методология предусматривает комплексное использование решений на основе архитектуры клиент-сервер, сервисно-ориентирванной архитектуры (СОА), технологии создания корпоративных порталов на базе технологии ASP.NET корпорации Microsoft и организации сетевых обменов в локальных сетях на уровне сокетов.

Для организации распределенного ведения цифровой карты города во множестве организаций предложена простая и эффективная схема обмена слоями цифровой карты, которая предусматривает организацию автоматической репликации слоев по сети Интернет на основе двусторонних соглаше-

ний между организациями. При этом каждое предприятие само может решать, какие слои и у кого оно будет копировать, а какие и кому открывать для копирования на определенных условиях. Обмен данными осуществляют Web-службы, которые выполняются специализированными Web-серверами предприятий. Данные для обмена представляются в виде автоматически создаваемых документов на языке XML.

Формально распределенная модель пространственных данных представляется в виде множества М пространственных моделей предприятий М= ~{т,\ i /, , I}, где / - количество предприятий. Модели т, являются множествами пространственных объектов т,={рк\ к-!,. , К). Они в общем случае не совпадают, но имеют пересечения друг с другом: -=>т,?тр т,пт]^0 Каждая модель представляется множеством слоев, как это принято в ГИС: тг- {1„\ п -1,.., N} = L] и I* и Ц, Здесь /', Ц, Ц -множества

тематических слоев пространственных объектов /-ой организации, полученные из внешних источников, разрешенные к передаче и предназначенные для внутреннего использования; ln~{pj\ j Л , J} множество пространственных объектов одного слоя.

Поддержание распределенной модели в актуальном состоянии заключается в проверке фактов обновления слоев и обеспечении их автоматической репликации в соответствии с системой соглашений по доступу к данным. Конкретные сценарии работы распределенной системы могут различаться. Например, обмен данными может инициироваться Web-сервисом, который получил запрос от клиента на предоставление для анализа или визуализации заданного набора слоев цифровой карты. Он определяет, где следует брать актуальные состояния каждого слоя и формирует запросы к соответствующим Web-сервисам других предприятий. В случае получения положительного ответа в виде XML-документа он распаковывается и с помощью специализированного ядра ГИС записывается в область кэш-памяти на данном сервере. В противном случае из кэш-памяти извлекается ранее полученное состояние слоя или, при отсутствии такового, слой не используется в общей цифровой карте. Данная схема обработки позволяет гибко реагировать на различные ситуации и сбои в передаче данных, обусловленные организационными и техническими причинами.

Без каких-либо изменений в программном обеспечении можно организовать любые комбинации обмена слоями через Интернет. На основе системы ролей пользователей и паролей можно разграничивать доступ к слоям, расположенным на разных серверах в глобальной сети

Реализация разработанного метода стала возможной во многом благодаря появлению программной платформы .NET корпорации Microsoft. Данная платформа предоставляет существенные преимущества в разработке систем, работающих в Интернет. Эта технология и разработанная в данном исследовании методология организации распределенных моделей пространственных данных позволили создать Информационную систему Комитета по

земельным ресурсам и землеустройству города Иваново, которая реализована в виде Интернет-портала и обеспечивает решение задач удаленного анализа и обновления кадастровой карты города. В составе этой системы разработан модуль «WebScaleNet», который используется в качестве геоинформационного Web-cepeepa и может быть применен в других информационных системах, разработанных на платформе Microsoft.NET. Он оформлен в виде СОМ-объекта, который вызывается прикладными программными модулями, реализованными на языке С# в среде VisualStudio.NET.

При разработке информационных систем предприятий, в которых обрабатываются большие объемы геометрических данных, и в частности, пространственные модели ТРТС, часто выдвигается требование по обеспечению одновременной работы множества пользователей с единой моделью в режиме редактирования или автоматического тиражирования изменений на множество рабочих мест в сети. В распространенных графических редакторах ГИС и САПР, ориентированных на работу с двумерными геометрическими моделями, обеспечивается возможность разделения данных между пользователями только на уровне файлов. Это приводит к ограничениям при организации многопользовательской работы и необходимости применения специальных систем администрирования проектами, например, систем класса PDM. В работе рассмотрены теоретические подходы и сформулированы принципы реализации программных средств многопользовательского доступа к пространственной модели с организацией выполнения транзакций на уровне отдельных пространственных объектов. Данные подходы и принципы были использованы при реализации инструментальных программных средств, рассмотренных ниже.

Пятая глава посвящена разработке инструментальных и прикладных программных средств для решения задач пространственного моделирования и анализа, а также разработке и реализации методики создания прикладных программных систем на основе созданного объектно-ориентированного программного инструментария.

Графический инструментальный программный комплекс (ГИПК) Win-Plan разработан и постоянно развивается коллективом программистов под научным руководством автора на протяжении более 10 лет. За это время он неоднократно полностью обновлялся. Последняя реорганизация ГИПК была произведена в 2001 г. После этого он поставляется на рынок под названием Scale Objects.

ГИПК представлен для разработчиков приложений как набор СОМ -компонентов и DLL, которые могут использоваться при написании программ на языках С++ и Delphi, а также моделей на языке UML и исходных текстов программ, играющих роль шаблонов или образцов. Однако данный пакет нельзя рассматривать как простой набор библиотек классов и программных компонентов, расширяющий возможности известных систем программирования. В его составе реализован ряд технологий, замещающих или расширяющих базовые с механизмы ОС Windows при работе приложений с графи-

ческими объектами. Так, в составе пакета для работы с объектами в локальной сети используется аналог технологии DCOM, реализованный на основе протохола TCP/IP и обеспечивающий скоростной доступ к пространственным объектам в локальной сети в режиме многопользовательского редактирования графических моделей. В пакете реализованы средства для хранения объектных моделей, средства контроля доступа и протоколирования работы пользователей, механизмы управления имитационными процессами, возникающими в результате активации межобъектных связей и т.д.

Практика разработки специализированных графических приложений показывает, что вследствие сложности полной их формализации на ранних стадиях разработки, данные приложения проходят несколько циклов доработки после начала эксплуатации. Другими словами, они эволюционируют. Более того, такое развитие является естественным и закономерным следствием развития общества и технологий в целом и может происходить под воздействием независящих от разработчиков факторов. В этих условиях перед разработчиками могут возникать проблемы, связанные с необходимостью сопровождать множество уникальных программных приложений, разработанных на едином инструментарии. С учетом объема и сложности работ по созданию и развитию семейств программных приложений была предложена специальная методология разработки, сопровождения и развития программных комплексов пространственного моделирования.

Предложенная методология предусматривает разделение функций пользователя, разработчика приложений и разработчика ГИПК. Сам процесс рассматривается одновременно как часть процесса внедрения КИС и как часть технологии работы организации-разработчика. Связь элементов общего процесса разработки и сопровождения приложений, выполняемых в различных технологических средах, поддерживается за счет использования единой системы моделей программных средств, оформляемых на языке UML. Система моделей включает модель ГИПК и модели всех сопровождаемых приложений, которые строятся на его основе. Для разработки приложений в используемой методологии применяется метод проектирования по образцам, представляющим собой некие шаблоны построения приложений или их крупных частей В качестве шаблонов могут использоваться модели ранее спроектированных приложений и их частей. При создании приложения в зависимости от выбранных образцов могут использоваться различные, в том числе и альтернативные, объекты и компоненты ГИПК.

На базе разработанных инструментальных программных средств и методов реализованы и внедрены на различных предприятиях десятки прикладных автоматизированных систем В работе приведены примеры наиболее интересных с точки зрения автора прикладных программных решений, в которых используются результаты диссертации.

В заключении приведены основные результаты работы и рассмотрены перспективы ее развития.

В приложениях представлены пример статистического анализа про-

гнозирования длин трасс газовой сети, описание разработанного картографического \МеЬ-сервиса на языке \VSDL, акты внедрения результатов работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны теоретические положения пространственного моделирования ТРТС, которые включают описание математической модели пространственной структуры территории и методов ее использования для решения задач пространственного анализа. Применение разработанной математической модели дало возможность решать задачи размещения объектов в оптимизационной постановке. Особенностью предложенных оптимизационных моделей является представление отношения близости размещаемых на территории технических объектов, определяемое через понятия контекстной и нечеткой метрики. Применение этих метрик позволяет учесть неоднородность городской среды методами геоинформатики.

2. Разработана технология поддержки принятия управленческих решений по развитию сложных территориально распределенных технических систем, которая использует оптимизационные модели пространственного размещения объектов. Определено место и роль разработанной технологии в составе корпоративных информационных систем и разработана модель автоматизированной системы поддержки принятия решений, позволяющая реализовать технологию на предприятиях.

3. Предложена методология создания и актуализации распределенной модели пространственных данных, основанная на применении корпоративных Интернет-порталов и специализированных средств коллективного доступа к пространственным данным. Методология включает согласованный набор информационных и организационных методов обработки пространственных данных и обеспечивает выбор режимов автоматической синхронизации данных в зависимости от условий эксплуатации системы.

4. Созданы инструментальные и прикладные программные средства пространственного моделирования и анализа в виде линейки программных продуктов \^тР1ап, обеспечивающие возможность реализации многопользовательских графических систем методами объектно-ориентированного проектирования и программирования.

5. Разработаны практические методы создания и эволюционного развития прикладных программных комплексов пространственного моделирования, основанные на применении объектно-ориентированных моделей программных комплексов и объектно-ориентированных инструментальных программных средств. В результате их применения созданы и внедрены информационные системы для решения задач ввода, обработки и анализа пространственных моделей ТРТС.

Теоретические результаты получены автором лично, практические - в соавторстве. Вклад автора в коллективную работу состоит в постановке задач на выполнение разработок, участии в проектировании и внедрении информационных систем, обобщении результатов реализации программных средств.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Книжные издания

1. Косяков C.B. Анализ и планирование развития территориально распределенных технических систем на основе геоинформационных технологий/ Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 2004. -144 с.

2. Косяков C.B. Геоинформационные системы в управлении и производстве / Учебное пособие. Иван. гос. энерг. ун-т. - Иваново, 2001. -100 с.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

3. Бородулин Ю.Б., Косяков C.B., Грибин В.М. Об одном подходе к организации геометрического моделирования в САПР электротехнических устройств // Известия ВУЗов. Электромеханика, №1,1990. - С. 5-13.

4. Косяков C.B., Исаев С.А. Анализ территориальных систем на основе пространственных моделей распределения объектов// «Вестник ИГЭУ», №1, 2001.-С. 104-108.

5. Косяков C.B., Данилин И.А. Абдулов Д.Ф. и др. Автоматизация построения структурно-параметрических моделей технических объектов на основе объектно-ориентированных графических программных средств// «Вестник ИГЭУ», №1, 2003. - С. 72-79.

6. Косяков C.B., Игнатьев Е.Б., Исаев С.А и др. Инструментальный про-I раммный комплекс ГИС WinPian// «Вестник ИГЭУ», №1, 2003. - С. 84-91.

7. Косяков C.B., Данилин И. А. Разработка специализированных приложений ГИС и САПР на основе инструментального программного комплекса Scale Objects // «Информационные технологии», №8, 2003. - С. 45-52.

8. Косяков C.B., Раева Т.Д., Карпов М.А. Автоматизация процессов принятия решений в области дол!осрочного инвестиционного планирования электроэнергетических систем на основе ГИС-технологий// «Вестник ИГЭУ», №3, 2003. - С. 131-136.

9. Косяков C.B. Метод создания и актуализации пространственных моделей систем энергоснабжения городов //«Вестник ИГЭУ», №5, 2003. - С. 86-89.

10. Косяков C.B. Методы решения задач планирования развития пространственной структуры городских энергетических сетей на основе ГИС-технологий // «Вестник ИГЭУ», Х° 6, 2003. - С. 77-83

П.Данилин И. А., Косяков С. В., Куру шин А. А. Реализация систем коллективного редактирования геометрических моделей в ГИС и САПР // «Информационные технологии». №4, 2004. - С. 11-15.

12. Косяков C.B., Абдулов Д Ф., Проценко C.B. Разработка алгоритма и программных средств трассировки в среде ГИС// «Вестник ИГЭУ», №3, 2004. -С. 87-89.

13. Косяков С.В , Данилин И.А., Курушин A.A. Реализация программных средств коллективного доступа к графическим моделям в ГИС и САПР // «Вестник ИГЭУ», №3, 2004. - С. 78-84>с. НАЦИОНАЛЬНАЯ I

БИБЛИОТЕКА { I СПекМург I 09 Ш «г I

Статьи в сборниках трудов и периодических изданиях

14. Организация расчетов тепловых сетей в технологии клиент-сервер / C.B. Косяков, В.Н. Никольский, C.B. Точилкин и др. // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем: Тр ИГЭУ. Вып. 1 / Под ред. A.B. Мошкарина, В.А. Шуина. - Иваново, 1997. - С. 119-122.

15. Косяков C.B. ГИС в составе информационных систем предприятий городских инженерных сетей // «Информационный бюллетень. ГИС-Ассоциация». №2,1997. -С. 46.

16. Косяков C.B., Никольский В.Н., Точилкин C.B. Об интеграции ГИС и прикладных программных систем // Четвертый Всероссийский форум «Геоинформационные технологии. Управление. Природопользование. Бизнес»: Материалы форума. - М.: 1997.-С. 174-175.

17. Косяков C.B.. Игнатьев Е.Б., Никольский В.Н. Муниципальные ГИС и ГИС предприятий; проблемы и перспективы взаимодействия / Материалы конф. «Муниципальные геоинформационные системы», г. Обнинск, 27-31 января 1997 г. Обнинск, 1997. - С. 69-71.

18. Автоматизация решения задач землеустройства в г. Иванове / П.А. Лебедев, C.B. Феськов, C.B. Косяков и др. // «Организация, технология и опыт ведения кадастровых работ». - М.: ГИС-Ассоциация, 1997. - С. 143.

19. Косяков C.B. Информационные системы масштаба предприятия и автоматизация предприятий инженерных коммуникаций // Первый научно-практический семинар «Инженерные коммуникации и геоинформационные системы». - М.: ГИС-Ассоциация, 1997. - С. 18-19.

20. Косяков C.B., Басалова Н.Б. О проблемах внедрения муниципальных ГИС в районных центрах области // Материалы конф. «Муниципальные геоинформационные системы», г. Обнинск, 27-31 января 1998 г. - Обнинск, 1998.-С. 21,

21. Косяков C.B. Состояние и перспективы применения геоинформационных систем на предприятиях энергетики и в энергосбережении // Энергетический ежегодник: Вып. 2 / Под ред. A.B. Мошкарина. - Иваново, 1999. - С. 242-250.

22 Косяков C.B., Бадашкин В.А., Никольский В.Н. Повышение эффективности городских грузоперевозок на основе применения геоинформационных систем // Традиции и перспективы подготовки торгово-экономических кадров в России. Формирование экономической культуры в условиях рыночных преобразований общества: Материалы междунар. науч.-практ. конф. - Иваново, 2000. - С. 78-83.

23. Бадашкин В.А., Косяков C.B. Опыт создания системы планирования грузоперевозок по городу с использованием ГИС // «Информационный бюллетень. ГИС-Ассоциация». №3,2000. - С. 61-62.

24. Косяков C.B. ГИС WinPlan в задачах муниципального управления / Материалы конф «Муниципальные геоинформационные системы», г. Обнинск,

2000. (Интернет: http://www.nigis.openpower.ru/Archive/Conf_2000/Doc / doc06.php?PHPSESSID=4c 63 За927Ь411142cd5a316cl483ace2)

25. Косяков C.B. Результаты разработки инструментальной ГИС WinPlan и перспективы ее развития // Материалы 9-й и 10-й юбилейной Всерос. науч.-техн. конф. по графическим информационным технологиям и системам «Ко-граф 1999/2000». Ч. 2. - Н. Новгород, 2000. - С. 108-111.

26. Косяков C.B. Использование ГИС WinPlan в учебном процессе вузов // Геоинформатика и образование. -М.: ГИС-Ассоциация, 1998. - С. 99.

27. Игнатьев Е.Б., Исаев С.А., Косяков C.B. Геоинформационные технологии в управлении вузом // Информационная среда вузов: Сб. ст. к конф. / Иван. гос. архит.-строит. акад. - Иваново, 1998. Вып.4. - С. 143-146.

28. Косяков C.B., Никольский В.Н. Программный комплекс для отображения оперативной диспетчерской информации в составе корпоративных информационных систем // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем: Тр. ИГЭУ. Вып. 2. / Под ред. A.B. Мошкарина, В.А. Шуина, Е.С. Це-лищева. - Иваново, 1998. - С.239-242.

29. Косяков C.B., Игнатьев Е.Б., Точилкин C.B. Автоматизация предприятий городских инженерных сетей на основе принципов открытых систем/ VI Всерос. форум «Геоинформационные технологии. Управление. Природопользование. Бизнес»: Материалы форума. - М., 1997. -С.169-171.

30. Геоинформационный WEB-сервер для системы управления вузом / C.B. Косяков, Е.Б. Игнатьев, С.А. Исаев, A.B. Панюшкин // Информационная среда вуза: Сб. ст. к конф. / Иван. гос. архит.-строит. акад. - Иваново, 2000. -Вып.7. - С. 143-146.

31. Косяков C.B. Объектно-ориентированное пространственное моделирование территориально распределенных технических систем // Конструктор-ско-технологическая информатика - 2000.: Тр. конгресса. В 2 т. Т.1 IV международный конгресс. - М.: Изд-во Станкин, 2000. - С. 299-301.

32. Косяков C.B., Исаев С.А. Разработка корпоративной ГИС автомобильных дорог Ивановской области // Информационная среда вуза: Сб. ст. к конф. / Иван., гос. архит.-строит. акад. - Иваново, 2000. Вып.7. - С. 162-164.

33. Косяков C.B. Моделирование знаний предметной области в объектно-ориентированных ГИС / Материалы IV Всероссийской научной internet-конференции «Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках» (апрель-май 2002 года) / Гл. ред. серии проф. A.A. Арзамасцев. - Тамбов: ИМФИ ТГУ им. Г.Р. Державина, 2002. - Вып. 19. -С. 51-52.

34. Косяков C.B., Шмелева И.А. Разработка интегрированной информационной среды для обмена данными в системе ведомственного кадастра Минобразования России // Сб. тр. ВлГУ «Разработка и реализация федерально-региональной политики в области развития науки, новых технологий и образования на инновационных принципах» / ВлГУ. - Владимир, 2002. - С. 121123.

»-28 15

35. Применение объектно-ориентированных средств 2006~4 моделирования в системе мониторинга аудиторного фонд

сяков, Е.Б. Игнатьев, И.А. Данилин и др. // IX Междунаг 6469 «Информационная среда вуза». 20-21 ноября 2002 г. / V. 2002. - Вып. 8. - С. 18-20.

36. Косяков C.B. Разработка и применение средств пространственного моделирования для решения задач экологического мониторинга и планирования городских территорий // Проблемы экогеоинформационных систем. Вып.З.: Сб. тр. / Иван. гос. архит.-строит. акад. - Иваново, 2002. - С. 69-78.

37. Программный комплекс удаленного ввода, регистрации и анализа документов в системе ведомственного кадастра Минобразования РФ / C.B. Косяков, Е.Б. Игнатьев, С.А. Исаев, И.А. Шмелева // IX Междунар. науч.-техн. конф. «Информационная среда вуза»: Сб. ст. / ИГАСА. - Иваново. 2002. -Вып. 8.-С.. 21-23.

38. Косяков C.B. Пространственный анализ и планирование развития энергетических сетей на основе ГИС технологий // Материалы X Междунар. науч.-техн. конф. «Информационная среда вуза». 27-28 ноября 2003 года / ИГАСА. - Иваново, 2003. - С. 130-132.

39. Косяков C.B. Автоматизация процессов пространственного анализа территориально распределенных технических систем на основе ГИС-технологий // Проблемы экогеоинформационных систем: Сб. тр. Вып.4.- Ярославль: Изд-во ГОУДПО ЯрИПК, 2004. - С. 48-58.

40. Косяков C.B. Пространственный анализ территориальных технических систем на основе ГИС-технологий // Тр. VIII Междунар. науч.-практ. конф. «Системный анализ в проектировании и управлении». Ч. 1. - СПб.: Изд-во Нестор, 2004. - С. 139-143.

41. Косяков C.B., Хамедзянов А.А. Разработка методов и программных средств создания распределенных систем обработки пространственных данных // Материалы XI Междунар. науч.-техн. конф. «Информационная среда вуза» / ИГАСА. - Иваново, 2004. - С.526-529.

42. Косяков C.B., Абдулов Д.Ф. Разработка средств моделирования и анализа пространственной структуры систем энергоснабжения городов // Труды 5-й Междунар. науч.- техн. конф. «Компьютерное моделирование 2004». Ч. 2. -СПб.: Изд-во «Нестор», 2004. - С. 18-20.

43. Косяков C.B. Разработка кадастровых информационных систем на платформе Microsoft.NET// «Информационный бюллетень. ГИС-Ассоциация». № 3,2004. - С. 11-19.

Лицензия ИД №05285 от 4 июля 2001 г Подписано в печать 11 02.05 Заказ № /У& Формат 60 х 90 1/16 Тираж 100экз Уел печ л. 1,86 Печать офсетная Бумага писчая Ивановский государственный энергетический университет Отпечатано в РИО ИГЭУ 153003 Иваново, ул Рабфаковская, 34

Введение.

Глава 1. Территориально распределенные технические системы и задачи их пространственного моделирования.

1.1. Системный анализ территориально распределенных технических систем.

1.1.1. Системный подход к проектированию урбанизированных территорий.

1.1.2. Организационная структура ТРТС и проблемы их информационного моделирования.

1.1.3. Система энергоснабжения как один из видов ТРТС.

1.2. Задачи планирования развития ТРТС.

1.2.1. Процесс развития ТРТС и роль проектных решений в этом процессе.

1.2.2. Градостроительное проектирование ТРТС.

1.2.3. Задачи пространственного моделирования в планировании работы предприятий.

1.2.4. Пространственные аспекты в задачах планирования инвестиций.

1.2.5. Проблемы моделирования процесса развития ТРТС и пути их преодоления.

1.3. Существующие методы пространственного моделирования и их применение при планировании развития ТРТС.

1.3.1. Решение пространственных задач в системах экономико-математического моделирования и логистики.

1.3.2. Применение методов и средств геометрического моделирования САПР и ГИС для анализа территорий.

1.3.3. Объектно-ориентированный подход и его применение в ГИС.

1.3.4. Применение ГИС в энергетике.

1.4. Цели и задачи диссертационной работы.

1.5. Выводы.

Глава 2. Разработка математических моделей и методов пространственного моделирования ТРТС.

2.1. Формализация ТРТС для решения задач пространственного моделирования.

2.1.1. Определение требований к математической модели пространственной структуры ТРТС.

2.1.2. Математическая модель пространственной структуры ТРТС.

2.1.3. Математическая модель задачи принятия решения.

2.2. Модели и методы расчета расстояний и длин коммуникаций в городской среде.

2.2.1. Использование расстояний в расчетах критериев оценки альтернатив.

2.2.2. Понятие контекстной метрики.

2.2.3. Расчет расстояний с использованием алгоритмов трассировки.

2.2.4. Понятие нечеткой метрики.

2.3. Территориально распределенные критерии.

2.3.1. Понятие территориально распределенных критериев

2.3.2. Методы дискретизации пространства для получения территориально распределенных критериев.

2.3.3 Использование территориально распределенных критериев для сравнения альтернатив пространственной структуры ТРТС.

2.4. Методы пространственной оптимизации ТРТС

2.4.1. Поиск оптимальных вариантов размещения объектов

2.4.2. Многокритериальные задачи размещения объектов на территории.

2.4.3. Методы снижения вычислительной сложности процедур пространственной оптимизации.

2.5. Выводы.

Глава 3. Разработка автоматизированной технологии поддержки принятия решения при проектировании пространственной структуры ТРТС.

3.1. Общее описание разработанного автоматизированного технологического процесса.

3.1.1. Место технологии в информационных системах предприятий и общие требования к ее реализации.

3.1.2. Общая схема организации процесса моделирования

3.1.3. Подходы к внедрению и оценке эффективности использования технологии.

3.2. Разработка концептуальной модели автоматизированной системы поддержки принятия решений.

3.2.1. Методы проектирования и общая архитектура автоматизированной системы.

3.2.2. Варианты использования автоматизированной системы

3.2.3. Концептуальные объекты.

3.2.4. Выполнение запросов.

3.2.5. Общая структура программного комплекса.

3.2.6. Техническое обеспечение и размещение компонентов

3.2.7. Развертывание и эксплуатация автоматизированных систем.

3.3. Практические методы получения пространственных моделей в процессе эксплуатации АСППР.

3.3.1. Получение графических моделей сетей в процессе регистрации прав на недвижимость.

3.3.2. Метод построения ТРК с помощью адресного геокодирования баз данных.

3.4. Выводы.

Глава 4. Разработка методов коллективного создания и использования пространственных моделей ТРТС.

4.1. Методы и средства обмена пространственными моделями и данными между организациями.

4.1.1. Источники пространственных данных и проблемы согласования моделей пространственных данных.

4.1.2. Методика коллективного ведения пространственных моделей с использованием технологии Интернет-порталов

4.1.3. Реализация распределенных систем на базе архитектуры Microsoft.NET.

4.1.4. Разработка форматов для обмена пространственными моделями.

4.2. Разработка методов и средств коллективного редактирования пространственных моделей на уровне рабочих групп пользователей.

4.2.1. Общие принципы организации работы с пространственными моделями на уровне рабочих групп пользователей.

4.2.2. Методы реализации программных средств коллективного редактирования пространственных моделей

4.3. Выводы.

Глава 5. Разработка инструментальных программных средств пространственного моделирования и информационных систем на их основе.

5.1. Инструментальное графическое ядро для создания систем пространственного моделирования.

5.1.1. История развития инструментального программного комплекса ГИС WinPlan.

5.1.2. Структура и функции программного комплекса Scale Objects.

5.1.3. Реализация графического ядра Scale Objects.

5.2. Методика создания прикладных программных средств пространственного моделирования на базе разработанного программного инструментария.

5.2.1. Особенности разработки графических программных приложений.

5.2.2. Методика эволюционного развития семейств графических программных приложений.

5.3. Примеры практической разработки информационных систем предприятий и организаций.

5.3.1. Разработка автоматизированных систем производственно-технического учета и планирования предприятий городских энергетических сетей.

5.3.2. Разработка автоматизированной системы планирования развития схемы энергоснабжения города Иваново.

5.3.3. Разработка технологии и программных средств инвентаризации объектов недвижимости.

5.3.4. Разработка корпоративной информационной системы Комитета по земельным ресурсам и землеустройству города Иваново в технологии корпоративных Интернет-порталов

5.3.5. Разработка специализированных графических систем на базе ядра ГИС WinPlan.

5.4. Выводы.

Окружающий мир, в котором развивается современное общество, в значительной мере является искусственной средой, созданной человеком. Это особенно зримо проявляется на территориях современных городов, которые подвергаются активному воздействию со стороны людей и в то же время являются основной средой их обитания. Поэтому управление процессами развития городской территории - это важная задача различных органов государственного и местного управления, а также предприятий, ведущих на данной территории хозяйственную деятельность.

В соответствии с законодательством России каждый гражданин имеет право на обеспечение благоприятных условий проживания. Общие механизмы осуществления такого права изложены в Градостроительном кодексе РФ (Федеральный закон №73-Ф3), который определяет законодательные рамки регулирования отношений в области создания системы расселения, градостроительного планирования, застройки, благоустройства городских и сельских поселений, развития их инженерной, транспортной и социальной инфраструктур, рационального природопользования, сохранения объектов историко-культурного наследия и охраны окружающей природной среды. Одним из основных принципов политики российского государства, отраженных в данном законе, является принцип социальной справедливости и равных прав граждан при использовании ресурсов окружающей среды. Однако практическая реализация данного принципа сопряжена с существенными трудностями, которые, в частности, определяются крайне высокой сложностью управления территориями.

Территории современных городов и населенных пунктов с точки зрения я научных методов анализа можно рассматривать как сложные, эволюционирующие, искусственные системы, которые, в свою очередь, включают в себя множество других сложных систем разной природы. В этом множестве можно выделить класс систем, основной целью которых является распределение по территории энергетических, материальных и информационных ресурсов посредством использования инженерных сетей. К данному классу относятся системы энергоснабжения, водоснабжения, транспорта, связи и ряд других. В дальнейшем будем называть системы этого класса территориально распределенными техническими системами (ТРТС). Нельзя не отметить, что данные системы, кроме схожести целей, обладают другими общими признаками, такими как сходство пространственной структуры и процессов функционирования, это позволяет применять по отношению к ним общие методы исследования. Немаловажным фактором, определяющим необходимость совместного изучения и проектирования данных систем, является их взаимосвязь и взаимное влияние друг на друга в условиях функционирования на одной территории.

Развитие ТРТС происходит под воздействием множества факторов, среди которых существуют как целенаправленные воздействия со стороны различных управляющих субъектов (органов власти различного уровня, предприятий и организаций), так и случайные факторы и события. Это обусловливает большое число вариантов развития системы и превращает процесс управления территорией в последовательность принятия управленческих и проектных решений. Последствия таких решений могут влиять на качество жизни многих людей, проживающих и работающих на территории, определять перспективы ее развития. Поэтому такие решения должны приниматься на основе всестороннего анализа с использованием научных подходов и методов моделирования.

Одним из видов принимаемых решений является выбор мест для размещения различных объектов на территории города. Анализ подобных решений приходится проводить на стадии предпроектных исследований властям и инвесторам. Каждое такое решение формирует пространственную структуру городской территории. Причем оно может влиять не только на ограниченный участок территории, на котором будут проведены определенные мероприятия, но и на общую картину распределения различных видов ресурсов по всей территории города. При этом попытки решения одних проблем могут косвенно порождать другие.

В настоящее время многие решения по развитию технической инфраструктуры городов, которые принимаются в рамках планирования отдельных мероприятий, не анализируются с позиций общей стратегии развития пространственной структуры города. Однако незначительные по масштабу решения, принимаемые в массовых размерах, могут аккумулироваться и приводить к качественным проблемам на уровне крупных районов города и к последующему неоправданному расходованию средств эксплуатирующих предприятий, населения и бюджетов разных уровней. В связи с этим приобретает актуальность тема разработки доступных для массового применения методов и средств моделирования, позволяющих повышать качество принимаемых решений по развитию ТРТС, полнее учитывать множественные факторы, влияющие на результаты выполнения предлагаемых планов развития ТРТС.

Вопросы моделирования пространственной структуры сложных ТРТС исследовались и продолжают разрабатываться учеными в рамках различных научных направлений и с разных точек зрения. Наиболее общие математические методы управления системами предлагает системный подход и планирование операций. Эта наука, несомненно, составляет методологическую базу для проведения любых исследований по рассматриваемой тематике. В работах отечественных ученых Ю.Б. Гермейера [1], H.H. Моисеева [2], В.Н. Буркова [3], Ю.М. Горского [4], И.В. Парангишвили [5], а также в трудах зарубежных авторов, среди которых можно отметить работы М. Месаровича [6] и Дж. Клира [7], рассмотрены различные методы моделирования сложных явлений и процессов на основе аппарата систем. Однако предлагаемые в системном подходе универсальные модели и методы имеют общий характер. Для того чтобы их можно было применять на практике, необходимо формализовать задачи предметной области и привести эти задачи к известным математическим методам решения, что является научной проблемой.

Еще одним научным направлением, в котором городская территория рассматривается как объект системного исследования, является архитектурно-градостроительное проектирование. В рамках этого направления решены многие проблемы моделирования и долгосрочного планирования развития ТРТС. Различные аспекты градостроительного проектирования рассмотрены в работах Ю.П. Бочарова и Г.И. Фильварова [8], Ю.С. Попкова [9], JI.H. Авдотьина, И.Г. Лежава и И.М. Смоляра [10], В.А. Сосновского [11] и других авторов. Данное научное направление ориентировано на решение масштабных комплексных задач развития городов, которые прорабатываются специализированными проектными организациями. Оно успешно применяется и развивается в задачах разработки генеральных планов развития городов и территорий, но его методы трудно применимы в практике повседневной деятельности предприятий и органов местного самоуправления, когда принимаются конкретные решения по размещению отдельных объектов, перераспределяющих или потребляющих различные виды ресурсов.

Другим глубоко проработанным научным направлением является анализ режимов работы инженерных сетей. Вопросы моделирования процессов в сетях в настоящее время достаточно хорошо исследованы в рамках прикладных методов системного анализа и в САПР. В основе математических моделей в данном случае лежит представление сети в виде графа, который используется для построения системы топологических уравнений. Модели на основе графов в полной мере соответствуют требованиям задач анализа режимов работы существующих сетей, когда все характеристики участков сети известны. Однако их трудно применить для решения задач прогнозирования развития сетей и анализа динамики потребления ресурсов в различных точках территории при отсутствии точной технологической информации. Созданием, настройкой и использованием таких моделей могут заниматься только высококвалифицированные специалисты в рамках инженерной деятельности.

В отраслевых научных школах получены результаты по стратегическому планированию развития отдельных видов инженерных сетей на основе методов экономико-математического моделирования. В частности, в электроэнергетике можно отметить работы A.B. Дале, З.П. Кришая, О.Г. Паэгле [12], Д.А. Арзамасцева [13], Н.И. Воропая [14], в которых излагаются методы оптимального планирования развития структуры энергетических сетей. В них процесс развития ТРТС рассматривается с позиций оптимизации затрат на их строительство и последующую эксплуатацию объектов. Однако эти методы ориентированы на решение задач развития крупных энергосистем, когда масштаб задач позволяет абстрагироваться от конкретных особенностей размещения каждого объекта моделируемой ТРТС. При планировании развития сетей в условиях городской застройки данные модели становятся недостаточно адекватными. В частности, они предполагают, что все геометрические характеристики объектов и их связей известны или несущественны. Но такие характеристики, как длина коммуникаций, в условиях дефицита места для прокладки коммуникаций на городской территории становятся переменными величинами. Их расчет требует применения специальных методов, в которых учитываются инженерные аспекты структурного синтеза сети. В научной литературе описание подобных моделей автору найти не удалось.

В настоящее время для моделирования ТРТС все активнее используются геоинформационные системы (ГИС), применение которых изучается в относительно новой синтетической науке — геоинформатике, которая тесно связана с картографией. В этой науке рассматриваются общие методы пространственного моделирования территориальных систем на основе специальных информационных моделей территории - цифровых карт. Данные модели комплексно отражают пространственные свойства территории и в сочетании с разработанными в геоинформатике методами преобразования и отображения пространственных данных обеспечивают решение типовых задач пространственного анализа. Среди трудов российских ученых в области геоинформатики наибольшую известность получили работы B.C. Тикунова, A.B. Кошкарева, Е.Г. Капралова [1518], Ю.К. Королева [19], Ю.В. Цветкова [20].

Математический аппарат моделирования в ГИС в основном связан с проекционными преобразованиями, которые являются вычислительно сложным разделом картографии, классификацией пространственных объектов и моделированием топологических отношений между ними, с трехмерным моделированием рельефа и непрерывных полей. Методы математического моделирования, в которых используются модели, учитывающие специфику предметной области, в ГИС рассматриваются как специализированные, выходящие за рамки обобщений этой науки. Задачи моделирования пространственной структуры ТРТС относятся к разделу таких специализированных методов. Для их решения в составе ГИС необходимо разрабатывать специализированные модели и методы пространственного анализа.

Одним из аспектов сложности ТРТС является их большая размерность. Вследствие этого при моделировании возникают проблемы сбора данных о пространственных объектах и их характеристиках, а также проблемы на уровне описания и практической реализации моделей в информационных системах. При решении задач моделирования на уровне города в условиях неполной и недостаточно точной для применения инженерных методов моделирования информации возникает задача снижения размерности используемых моделей. В геоинформатике задачи снижения размерности относят к разделу генерализации картографических изображений, решаемой в картографии. В рамках инженерных расчетов сетей в САПР их относят к задачам эквивалентирования, связанным с агрегированием элементов математических моделей на основе инженерных критериев. В том и другом случае общих и простых подходов к решению данных задач не существует, поскольку в них присутствует творческий элемент. Это также обусловливает специфику ТРТС и необходимость поиска решений на стыке различных научных направлений и методов моделирования.

Кроме научных аспектов математического моделирования предметной области, существует большой спектр организационно-технических проблем создания, внедрения и эксплуатации информационных систем, позволяющих на практике реализовать решение задач планирования развития ТРТС. Эти проблемы касаются научных изысканий в сфере разработки сложных программных комплексов и распределенных информационных систем. Более того, существует обратная зависимость, определяющая выбор математических моделей и методов в зависимости от возможности их эффективной реализации в рамках имеющихся технических, экономических и организационных условий в рассматриваемом секторе промышленности и управления. Поэтому разработка методов моделирования ТРТС должна рассматриваться в контексте современного уровня развития индустрии информационных технологий, а реализация разработанных методов в среде информационных систем является сложной научно-технической проблемой.

В России работы по автоматизации процессов принятия проектных решений на основе компьютерного моделирования комплексно и всесторонне развивались в рамках научных направлений САПР. Представители отечественной школы САПР И.П. Норенков [21], О.И. Семенков [22], А.И. Петренко [23], В.Е. Климов [24], Ю.Б. Бородулин [25], Д.А. Аветисян [26], А.И. Половинкин [27] и многие другие заложили основательную теоретическую базу, которая охватывает практически все разделы компьютерного моделирования. В настоящее время активно проводятся исследования в области интеграции САПР и информационных системам управления производством в рамках технологий поддержки жизненного цикла изделий (CALS). Однако вопросы применения потенциала САПР для решения задач пространственного моделирования ТРТС в сочетании с возможностями ГИС-технологий остаются недостаточно изученными.

Таким образом, несмотря на достижения в области пространственного анализа и моделирования ТРТС, имеющиеся в различных отраслях науки и информационных технологий, их практическое применение ограничивается решением отдельных инженерных задач или крупных задач планирования, выполняемых специализированными научно-производственными организациями. Для организации решения задач пространственного анализа и проектирования в рамках производственной, проектной и управленческой деятельности органов местного и регионального управления, а также предприятий городских инженерных сетей необходимо использовать комплексные подходы и методы, которые могут быть эффективно реализованы в существующих условиях работы этих предприятий. Данные подходы должны соединить научные методы пространственного анализа с технологическими решениями, доступными широкому кругу пользователей информационных систем.

Целью диссертации является разработка теоретических основ, моделей, методов и программных средств пространственного моделирования для поддержки принятия решений при планировании развития территориально распределенных технических систем.

Для достижения поставленной цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Исследовать ТРТС с позиций системного анализа и сформулировать общие принципы пространственного моделирования данного класса систем.

2. Разработать математические модели и методы решения задач проектирования и анализа пространственной структуры ТРТС на этапах предпроектных исследований с использованием оптимизационных подходов.

3.Разработать автоматизированную технологию, позволяющую применять модели и методы пространственного анализа ТРТС на предприятиях и в организациях.

4. Разработать методы сбора, актуализации и коллективного использования пространственных моделей в среде распределенных информационных систем при проектировании и эксплуатации ТРТС.

5.Разработать инструментальные программные средства пространственного моделирования ТРТС и методы их использования при создании информационных систем и специализированных программных приложений.

6. Обосновать практическую значимость применения предложенных методов и средств пространственного моделирования и анализа.

Для решения поставленных задач в диссертационной работе используются системология, теория САПР, методы объектно-ориентированного анализа и проектирования, теория множеств, математическая статистика, теория графов, теория и методы геоинформатики.

Работа выполнена на основе результатов исследований автора в области теории и методологии пространственного моделирования ТРТС, а также результатов практической деятельности коллектива сотрудников управления геоинформационных технологий Ивановского государственного энергетического университета (УГТ ИГЭУ), которым автор руководит на протяжении последних десяти лет с момента его создания. Теоретические результаты получены автором лично. Практические результаты получены в соавторстве при вы-полненеии различных научно-исследовательских работ. Вклад автора в получение практических результатов состоит в постановке задач на выполнение разработок, участии в проектировании и внедрении информационных систем, обобщении результатов реализации программных средств.

Первая глава работы посвящена обоснованию актуальности выбранного направления исследований, анализу ТРТС и процессов их развития с системных позиций, выявлению задач поддержки принятия решений на стадиях предпроектных исследований, анализу существующих методов и средств пространственного моделирования рассматриваемого класса систем. При этом определена роль геоинформатики и САПР как базовых научных направлений для разработки пространственных моделей ТРТС, поставлены конкретные задачи для разработки теории, методов и средств пространственного анализа и проектирования ТРТС.

В результате проведенного анализа ТРТС и существующих методов их моделирования определено, что одним из перспективных подходов к автоматизации процессов планирования развития ТРТС является создание пространственных моделей этих систем, агрегирующих различные аспекты их описания на основе объектно-ориентированных моделей данных. В качестве базовой технологии пространственного моделирования выбрана ГИС-технология. В сочетании с объектно-ориентированными методами анализа и проектирования (ООАП) она открывает широкие возможности для детального изучения сложных функциональных, структурных и других связей между объектами на городской территории и применения полученной информации при принятии проектных и управленческих решений. Однако решение задач пространственного моделирования ТРТС требует реализации в составе ГИС новых подходов и методов моделирования.

Для создания моделей ТРТС, обеспечивающих поддержку принятия решений, необходимо формализовать описание пространственной структуры ТРТС в терминах ООАП. Это подразумевает определение понятий пространственного объекта и класса пространственных объектов как элементов модели ТРТС, связей между элементами модели и основных функций моделирования. Данные теоретические вопросы рассматриваются во второй главе книги. В ней также приводится описание методов пространственной оптимизации ТРТС, в основе которых лежат идеи сведения оценки вариантов структурного синтеза ТРТС к оценке вариантов классификации участков территорий по сочетанию различных критериев. При этом факты размещения объектов на участках территории, пространственные ограничения и влияние планируемых решений на другие объекты представляются в пространственной модели через изменение параметров участков территории, образующих ее непрерывное покрытие.

Разработанные методы опираются на математический аппарат системного анализа и исследования операций и используют возможности геометрического анализа в среде ГИС и статистического анализа для снятия неопределенностей, обусловленных различием условий для прокладки трасс коммуникаций в месте планируемого проведения мероприятий по изменению структуры ТРТС. Одним из существенных факторов затрат на строительство и обслуживание элементов инженерных сетей является их протяженность и условия прокладки. При поиске решений на основе оптимизационных методов эти затраты нужно оценивать автоматически в процессе сопоставления вариантов структуры. В настоящее время такую оценку может дать только специалист на основе анализа конкретных ситуаций. Автором предложен метод качественной оценки расстояний прокладки новых коммуникаций в условиях городской застройки, основанный на применении алгоритмов трассировки с уточнением полученных результатов по данным статистического моделирования. Сравнение результатов расчета длин трасс методами автоматической трассировки с длинами уже имеющихся ранее проложенных трасс позволяет оценивать возможность применения тех или иных алгоритмов трассировки и степень доверия к полученным результатам оптимизации.

Третья глава работы посвящена описанию методов и средств реализации автоматизированной технологии, обеспечивающей поддержку принятия решений по планированию развития пространственной структуры ТРТС в составе корпоративных информационных систем предприятий. Ввиду сложности ТРТС и необходимости учета различных аспектов их развития в настоящее время не представляется возможным создание технологий, обеспечивающих одновременный учет всех факторов развития данных систем. Более того, многие факторы учитываются на основе только субъективных оценок экспертов. Поэтому разработанные методы пространственного анализа и моделирования на практике предполагается использовать в составе комплексных систем поддержки принятия решений для расширения их возможностей. Реализация информационного и программного обеспечения подсистем пространственного моделирования и анализа имеет существенную специфику.

Для практического применения разработанной технологии в составе корпоративных информационных систем (КИС) разработана модель специализированного программного комплекса. В ней определены основные информационные объекты, используемые при реализации разработанной технологической схемы принятия решений, и их информационные связи. Разработанная модель обобщает структурные решения по реализации функций пространственного анализа и проектирования в составе КИС. Она может использоваться на начальных стадиях разработки КИС методом «сверху-вниз».

В силу специфики и масштабов рассматриваемого объекта технология его проектирования имеет определенные особенности. В частности, в связи с бесконечным жизненным циклом объекта проектирования и непрерывным изменением требований к нему в процессе эксплуатации содержание и последовательность стадий проектных работ для отдельных элементов и системы и всей системы в целом различаются. Можно считать, что процесс проектирования этой системы представляет собой множества взаимно пересекающихся циклов разной длительности и глубины планируемых изменений. При этом в каждый момент времени проект ТРТС представляется в виде множества проектных документов, в составе которого могут быть генеральный план развития города, генеральная схема развития сети данной ТРТС, реализованные и не реализованные проекты отдельных объектов в составе ТРТС. Обычно все эти проектные документы хранятся в разных организациях и могут частично противоречить друг другу. Поэтому, наряду с вышеуказанными задачами системного анализа ТРТС в настоящее время существуют проблемы обеспечения информационного взаимодействия между предприятиями, которые используют пространственные данные.

При проектировании изделий в САПР данные проблемы решаются путем внедрения систем поддержки жизненного цикла изделий - CALS (Continuous Acquisition and Lifecycle Support) и соответствующих стандартов. Для этих целей применяются также системы класса PDM (Product Data Management). В области информационной поддержки пространственного моделирования ТРТС проблемы коллективного использования моделей и электронных документов разными организациями имеют более разноплановый характер и пока не имеют однозначного решения. Это побуждает к поиску эффективных методов и средств сбора, хранения и обработки пространственной информации в распределенных информационных средах. Создание таких методов и средства в свою очередь является достаточно сложной научно-технической задачей. Разработке методов и средств организации коллективного доступа к моделям пространственной структуры ТРТС на уровнях взаимодействия пользователей рабочих групп предприятия и КИС посвящена четвертая глава данной работы.

Предложенные автором методы организации распределенного хранения и обработки пространственных данных на уровне взаимодействия КИС разных предприятий и организаций города позволяют обеспечить гибкую и надежную схему обмена информацией о пространственной структуре разных ТРТС по сети Интернет. Методы опираются на современные технологии разработки корпоративных Интернет-порталов и использование сервисно-ориентированной архитектуры (СОА). В отличие от предлагаемых в настоящее время технологий централизованного управления процессами сбора и тиражирования пространственных данных, предложенные методы допускают возможность реализации децентрализованных и смешанных схем организации информационных связей между участниками процесса ведения общей модели ТРТС города.

В ряде случаев при работе с пространственными моделями требуется организовать поддержку коллективного редактирования моделей с согласованием работы в режиме «реального времени». Это потребовало поиска эффективных решений в области проектирования структуры объектно-ориентированных программных средств и организации обмена графическими данными в локальной сети. В работе изложены подходы и приведены модели программных средств, описывающие структурные решения по реализации средств многопользовательского доступа к графическим данным.

В пятой главе работы приводятся результаты практических разработок инструментальных программных средств пространственного моделирования и прикладных программных комплексов в составе информационных систем предприятий и организаций. Рассмотренные в этой главе разработки выполнены под руководством автора в УГТ ИГЭУ и внедрены в различных организациях г. Иваново и других городов России.

В заключении сформулированы основные научные и практические результаты работы, перспективы ее развития и возможности для использования полученных результатов в других областях производства и управления.

Предпосылки для начала выполнения данной диссертационной работы были заложены в ходе исследований автора, посвященных автоматизации графических работ и геометрического моделирования в САПР электротехнических устройств. Эти исследования проводились по заданию 03.19.А Общесоюзной научно-технической программы 0.80.03 ГКНТ. Основные результаты диссертации были получены и использованы в ряде госбюджетных научно-исследовательских работ, которые выполнялись под руководством автора в ИГЭУ. Среди них можно выделить НИР:

• «Разработка комплекса инструментальных программных средств для создания геоинформационных систем» (задание Минобразования РФ);

• «Разработка методов и средств пространственного моделирования территориальных технических систем в распределенных информационных средах» (задание Минобразования РФ);

• «Проектирование, создание и развитие геоинформационного комплекса для системы управления вузом» и «Разработка и создание интегрированной информационной среды, автоматизирующей технологические процессы регистрации и анализа кадастровой информации на объекты недвижимости Минобразования РФ» (программа «Научное, научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования»); • «Разработка действующей распределенной региональной технологии сбора кадастровых данных по вузам, ссузам и профессионально-техническим учебным заведениям Минобразования РФ» и «Разработка методик аппаратно-программного обеспечения и технологий анализа состояния и эффективности использования земельных участков и объектов недвижимости образовательных учреждений» (программа «Федерально-региональная политика в науке и образовании»).

Кроме того, разработки автора по теме диссертации были использованы при выполнении НИР в период с 1993 по 2000 в рамках программ «Конверсия научно-технического потенциала вузов», «Университеты России», «Информатизация высшей школы».

Разработанная технология и реализующие ее программные средства внедрены более чем в 30 организациях г. Иванова и других городов России. К числу организаций, в которых осуществлены внедрения, относятся: Администрация города Иваново, Региональная энергетическая комиссия Администрации Ивановской области, ОАО «Ивановогоргаз», МУП «Ивгорэлектросеть», Филиал ФГУП «Ростехинвентаризация» по Ивановской области, Комитет по земельным ресурсам и землеустройству города Иваново, Волгоградский центр «РосдорНИИ», Областное государственное унитарное предприятие «Ивановский центр энергосбережения», Ивановское областное управление ГИБДД, Ивановский государственный университет. Результаты работы используются также в учебном процессе на кафедре программного обеспечения компьютерных систем ИГЭУ. Акты внедрения результатов работы в перечисленных организациях, а также акт регистрации в Роспатенте разработанного под руководством автора программного комплекса ГИС )УтР1ап приведены в приложении.

Результаты диссертации обсуждались на следующих научно-технических конференциях:

• Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии «Бенардосовские чтения» (Иваново, 1997, 1999, 2001, 2003);

• Международной научно-технической конференции по компьютерной геометрии и графике (Н. Новгород, 1995, 1996);

• Всероссийском форуме «Геоинформационные технологии. Управление. Природопользование. Бизнес» (Москва, 1995, 1996, 2000, 2004);

• Конференции «Геоинформатика и образование» (Москва, 1998);

• 9-й и 10-й юбилейной Всероссийской научно-технической конференции по графическим информационным технологиям и системам «Кограф 1999/2000» (Н. Новгород, 2000);

• IV Международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика -2000» (Москва, 2000);

• VIII, IX, X, XI Международной научно-технической конференция «Информационная среда вуза» (Иваново, 2000, 2002, 2003, 2004);

• Международной научно-технической конференции «Традиции и перспективы подготовки торгово-экономических кадров в России. Формирование экономической культуры в условиях рыночных преобразований общества» (Иваново, 2000);

• IV Всероссийской научной internet-конференции «Компьютерное и математическое моделирование в естественных и технических науках» (Тамбов, 2002);

• Всероссийской научно-практической конференции «Человеческое измерение в информационном обществе» (Москва, 2003);

• Всероссийской конференции «Геоинформационное и кадастровое обеспечение задач управления и развития земельно-имущественных отношений в городах России» (Череповец, 2004);

• VIII Международной научно-технической конференции «Системный анализ в проектировании и управлении» (Санкт Петербург, 2004).

• V Международной конференции «Компьютерное моделирование 2004» (Санкт Петербург, 2004).

По теме диссертации опубликовано 70 научных работ, в том числе, 1 монография, 1 учебное пособие, методические указания, 11 статей в рецензируемых научных журналах и 30 статей в сборниках трудов и других изданиях. Кроме того, по теме диссертации опубликовано 8 отчетов о НИР, в 6 из которых автор являлся научным руководителем.

5.4. Выводы

1. Практическая разработка АСППР может эффективно выполняться только при использовании специальных инструментальных программных средств, обеспечивающих повторное использование программного кода и возможность реинжиниринга информационной системы в процессе эксплуатации. Разработанный инструментальный программный комплекс ГИС WinPlan и его новая реализация Scale Objects позволили создавать компоненты информационных систем предприятий для решения задач пространственного моделирования, в которых практически реализуются разработанные в работе теоретические подходы и методы.

2. Применение методов ООАП при разработке инструментальных программных средств в виде объектно-ориентированного моделирования предметных областей обеспечивают возможность создания прикладных программных решений, которые в максимальной степени учитывают специфику предметной области и повышают производительность работы конечных пользователей. С другой стороны, применение концепции объектно-ориентированного моделирования предметных областей обеспечивает эффективную разработку и сопровождение в процессе эксплуатации КИС эволюционирующих графических приложений, модернизацию инструментального программного комплекса с учетом новых требований новых без ущерба для существующих приложений.

3. Разработанная теория и методы были практически применены при создании информационных систем в рамках договоров с предприятиями и организациями. Приведенные примеры внедрения результатов работы подтверждают ее практическую значимость и востребованность полученных результатов на рынке информационных технологий.

Заключение по работе

Поиск методов планирования развития ТРТС является крайне сложной комплексной научной проблемой, которая связана с исследованием не только технических, но и экономических, социальных, экологических и других аспектов функционирования данных систем. В целом этот процесс в настоящее время не формализован на таком уровне, который позволяет учитывать все существующие объекты на городских территориях и их связи. Для создания эффективных технологий анализа и планирования развития ТРТС, охватывающих все аспекты их функционирования, необходимо решить множество задач. Изложенные в данной работе методы касаются формализации и исследования одного из технических аспектов функционирования и развития ТРТС, который определяется размещением элементов технических систем в городской среде. Рассмотренные инструментарии и варианты практической реализации ИС позволяют вести разработку информационного и программного обеспечения компонентов, обеспечивающих решение задач пространственного моделирования в составе КИС предприятий. Основные результаты работы

В работе получены следующие научные и практические результаты:

1. Разработаны теоретические положения пространственного моделирования ТРТС, которые включают описание математической модели пространственной структуры территории и методов ее использования для решения задач пространственного анализа. Применение разработанной математической модели дало возможность решать задачи размещения объектов в оптимизационной постановке. Особенностью предложенных оптимизационных моделей является представление отношения близости размещаемых на территории технических объектов, определяемое через понятия контекстной и нечеткой метрики. Применение этих метрик позволяет учесть неоднородность городской среды методами геоинформатики.

2. Разработана технология поддержки принятия управленческих решений по развитию сложных территориально распределенных технических систем, которая использует оптимизационные модели пространственного размещения объектов. Определено место и роль разработанной технологии в составе корпоративных информационных систем и разработана модель автоматизированной системы поддержки принятия решений, позволяющая реализовать технологию на предприятиях.

3. Предложена методология создания и актуализации распределенной модели пространственных данных, основанная на применении корпоративных Интернет-порталов и специализированных средств коллективного доступа к пространственным данным. Методология включает согласованный набор информационных и организационных методов обработки пространственных данных и обеспечивает выбор режимов автоматической синхронизации данных в зависимости от условий эксплуатации системы.

4. Созданы инструментальные и прикладные программные средства пространственного моделирования и анализа в виде линейки программных продуктов \VinPlan, обеспечивающие возможность реализации многопользовательских графических систем методами объектно-ориентированного проектирования и программирования.

5. Разработаны практические методы создания и эволюционного развития прикладных программных комплексов пространственного моделирования, основанные на применении объектно-ориентированных моделей программных комплексов и объектноориентированных инструментальных программных средств. В результате их применения созданы и внедрены информационные системы для решения задач ввода, обработки и анализа пространственных моделей ТРТС.

Научная новизна работы заключается в теоретическом обобщении и решении научной проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение в области методологии автоматизированного проектирования в технике, включая постановку, формализацию и типизацию процедур предпроектных исследований ТРТС, вопросы выбора методов и средств для применения в системах поддержки принятия решений на этапе разработки заданий для инженерного проектирования объектов технической инфраструктуры территории городов. Конкретные положения научной новизны можно сформулировать следующим образом:

1. Разработаны теоретические основы пространственного моделирования и анализа ТРТС, в которых использовано формальное представление пространственной структуры этих систем в виде объектно-ориентированной модели и новое представление метрического отношения близости размещаемых на территории технических объектов, определяемое через понятия контекстной и нечеткой метрики. Разработанные теоретически положения опираются на новые методы отображения свойств ТРТС на участки территории в виде территориально распределенных критериев и новые методы оптимизации размещения объектов на территориях городов.

2. Представлена новая автоматизированная технология поддержки принятия решений по развитию ТРТС, которая опирается на использование автоматизированной системы ведения пространственной модели и отличается от ранее существующих наличием автоматизированных процедур генерации вариантов пространственного размещения объектов, сравнения вариантов на основе распределенных пространственных критериев и поиска оптимальных вариантов пространственного размещения объектов.

3.Предложена новая методология создания и актуализации распределенной модели пространственных данных, основанная на применении корпоративных Интернет-порталов и специализированных средств коллективного доступа к пространственным данным. Отличительной особенностью методологии является сочетание централизованного и децентрализованного режимов автоматической синхронизации данных при организации обменов пространственными моделями в вычислительных сетях.

4. Разработаны модели программных средств, положенные в основу создания линейки инструментальных программных продуктов \VmPlan, а также прикладных информационных систем на их основе.

5. Предложена методология создания и эволюционного развития семейств прикладных программных комплексов пространственного моделирования, обеспечивающая согласование процессов разработки инструментального и прикладного программного обеспечения на основе объектно-ориентированного подхода.

Практическая значимость результатов диссертационной работы состоит в создании комплекса методов и программных средств, позволяющих решать важные народно-хозяйственные задачи в сфере деятельности предприятий городских инженерных коммуникаций, органов власти и местного самоуправления. Разработанные методы и средства пространственного анализа и проектирования могут применяться в энергетике, транспорте, связи и в других отраслях хозяйственной деятельности на территориях городов. При этом обеспечивается возможность эффективного применения найденных решений в составе корпоративных информационных систем предприятий и организации взаимодействия предприятий в процессе поддержания пространственных моделей в согласованном состоянии.

Для поддержания предложенных моделей и методов в управлении геоинформационных технологий ИГЭУ под руководством автора создан инструментальный программный комплекс ГИС WinPlan и ряд специализированных программ на его основе. Разработанные программные средства эффективно применяются при создании информационных систем предприятий и организаций различных городов России.

Следует отметить, что в качестве инструментальных средств для реализации предложенных моделей и методов при соответствующей доработке и настройке могут быть использованы и другие программные продукты ГИС и САПР, которые имеют средства для программирования и подключения дополнительных модулей. В УГТ ИГЭУ под руководством автора студентами и аспирантами ведутся исследования и разработки по использованию в качестве инструментальных средств для реализации разработанных подходов программных продуктов Maplnfo и AutoCAD.

Перспективы развития рассмотренных моделей и методов связаны с их интеграцией с другими системами анализа и планирования развития ТРТС. Особенно интересным направлением представляется «погружение» разработанных моделей в среду систем экономико-математического моделирования. При этом можно будет оперировать непосредственно стоимостными показателями затрат и эффектов.

Другим направлением, требующим развития, является усовершенствование алгоритмов трассировки инженерных коммуникаций с учетом существующих правил и ограничений. В них должны при-^ меняться эвристики для более точного учета особенностей местности при трассировке. Однако серьезным ограничением для этих алгоритмов является требование к высокой скорости их работы в среде АСППР, что обуславливает сложность задачи их разработки.

В заключение следует отметить, что в целом проблемы развития методов и средств планирования развития ТРТС имеют междисциплинарный характер, а сами системы и процессы их развития отличаются большой сложностью. Практические работы по моделированию этих систем и процессов с использованием современных У компьютерных технологий наталкиваются на множество трудностей и нерешенных проблем. Поэтому изложенные в работе подходы и методы следует рассматривать как этап в решении сложной и многогранной проблемы поддержки принятия решений в процессе управления развитием городских территорий. Работы в данном направлении активно продолжаются представителями различных научных направлений. Многие из рассмотренных положений, вероятно, будут уточняться и дополняться. Однако уже сейчас предприятия и организации, работающие в сфере городского управления и эксплуатации инженерных сетей, могут ставить перед собой и ре-^ шать задачи перехода к системному управлению процессом развития города. г

1. Гермейер Ю.Б. Введение в теорию исследования операций. -М.: Наука, 1971.

2. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1981.

3. Бурков В.Н. Основы математической теории активных систем. -М.: Наука, 1986.

4. Горский Ю.М. Системно-информационный анализ процессов управления. Новосибирск: Наука, 1988.

5. Прангишвили И.В. Системный подход и общесистемные закономерности. М.: СИНТЕГ, 2000.

6. Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем: Математические основы. М.: Мир, 1978.

7. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1990.

8. Бочаров Ю.П., Фильваров Г.И. Производство и пространственная организация городов. М.: Стройиздат, 1987.

9. Системный анализ и проблемы развития городов / Ю.С. Попков, М.В. Посохин, A.B. Гутнов, Б.Л. Шмульян. М.: Наука, 1983.

10. Авдотьин Л. Н., Лежава И. Г., Смоляр И.М. Градостроительное проектирование. М.: Стройиздат, 1989.

11. Сосновский В. А. Планировка городов. М.: Высшая школа, 1988.

12. Дале A.B., Кришая З.П., Паэгле О.Г. Динамические методы анализа развития сетей энергосистем. Рига: Зинатис, 1979.

13. Арзамасцев Д.А., Липес A.B., Мызин А.Л. Модели и методы оптимизации развития энергосистем. Свердловск: Изд-во УПИ им. С.М. Кирова, 1976.

14. Анализ неоднородностей электроэнергетических систем / Н. И. Воропай, О. Н. Войтов, А. 3. Гамм и др.; РАН. СО. Ин-т систем энергетики им. J1. А. Мелентьева. Новосибирск: Наука. Сиб. из-дат. фирма РАН, 1999.

15. Основы геоинформатики: Учеб. пособие для студ. Вузов. В 2 кн. Кн. 1 / Е.Г. Капралов, A.B. Кошкарев, B.C. Тикунов и др.; Под ред. B.C. Тикунова. М.: Издательский центр «Академия», 2004.

16. Основы геоинформатики: Учеб. пособие для студ. Вузов. В 2 кн. Кн. 2 / Е.Г. Капралов, A.B. Кошкарев, B.C. Тикунов и др.; Под ред. B.C. Тикунова. М.: Издательский центр «Академия», 2004.

17. Кошкарев A.B., Тикунов B.C. Геоинформатика / Под ред. Г.Д. Лисицкого. М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 1993.

18. Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. М.: ООО «Библион», 1997.

19. Королев В.Я. Общая геоинформатика. Ч. 1. Теоретическая геоинформатика. Вып. 1. М.: СП ООО «Дата+», 1998.

20. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. — М.: Финансы и статистика, 1998.

21. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.

22. Петренко А.И., Семенков О.И. Основы построения систем автоматизированного проектирования. Киев: Вища шк. Головное изд-во, 1984.

23. Петренко А.И. Основы автоматизации проектирования. Киев: Техника, 1982.

24. Разработка САПР. В 10 кн. Кн. 7. Графические системы САПР: Практ. пособие / В.Е. Климов. Под ред. A.B. Петрова. М.: Высш. шк., 1990.

25. Бородулин Ю.Б., Гусев В.А., Попов Г.В. Автоматизированное проектирование силовых трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1987.

26. Аветисян Д.А. Автоматизация проектирования электрических систем. -М.: Высш. шк., 1998.

27. Дворянкин A.M., Половинкин А.И., Соболев А.Н. Методы синтеза технических решений. М.: Наука, 1977.

28. Дегтярев Ю.И. Системный анализ и исследование операций: Учеб. для вузов по спец. АСОИУ. М.: Высш. шк., 1996.

29. Могилевский В.Д. Формализация динамических систем: М.: Вузовская книга, 1999.

30. Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов / Под ред. A.M. Берлянта и A.B. Кошкарева. М.: ГИС-Ассоциация, 2000.

31. Цифровая картография и геоинформатика. Краткий терминологический словарь / Е.А. Жалковский, Е.И. Халугин, А.И. Комаров, Б.И. Серпуховитин; Под общей ред. Е.А. Жалковского. М.: Карт-геоцентр - Геодезиздат, 1999.

32. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем: Пер. с англ. / Под ред. И.Ф. Шахнова. -М.: Мир, 1973.

33. Норенков И.П., Кузьмик П.К. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002.

34. Норенков И.П. PDM управление данными в системах проектирования и электронного бизнеса // Информационные технологии. — 2001. - № 2. -С. 14. Рамбо Дж., Якобсон А., Буч Г. UML: специальный справочник. - СПб.: Питер, 2002.

35. Рамбо Дж., Якобсон А., Буч Г. UML: специальный справочник. У СПб.: Питер, 2002.

36. Хачатуров В.Р. Математические методы регионального программирования. -М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989.

37. Математические модели для оптимизации развития электроэнергетических систем / Под ред. JI.A. Мелентьева. Иркутск: изд-во СЭИ СО АН СССР, 1971.

38. Математические методы и вычислительные машины в энергетических системах (обзор) / Под ред. В.А. Веникова. М.: Энергия, 1975.

39. У 39. Инструкция о составе, порядке разработки, согласования и утверждения градостроительной документации / Госстрой России. -М.: ГП ЦПП, 1994.

40. СНиП 2.07.01-89.Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских территорий. М.: 1994.

41. Николаевская И.А. Благоустройство территорий: Учеб. пособие для студ. Сред. Проф. Образования. М.: Издательский центр «Академия», 2002.

42. Ресин В.И. Наука в архитектуре, градостроительстве и строительстве //Архитектура и строительство Москвы. 2002. - №2-3.

43. Глазычев B.JI. Городская среда: технология развития. М.: Ладья, 1995.

44. Gordon G. Strategic planning for local government. Washington, DC: ICMA, 1993.

45. Bryson J. Strategic planning for public and nonprofit organizations. San Francisco: Jossey-Bass Publishers, 1995.

46. Основы логистики: Учеб. пособие / Под ред. Л.Б. Миротина и В.И. Сергеева. М.: ИНФРА-М, 2002.

47. Воропай Н.И., Труфанов B.B. Математическое моделирование развития электроэнергетических систем в современных условиях // Электричество. 2000. - № 10. - С. 17.

48. Воропай Н.И., Иванова Е.Ю. Многокритериальный анализ решений при планировании развития электроэнергетических систем // Известия РАН. Энергетика. 2001. - № 6. - С.42.

49. Кобелев Н.Б. Основы имитационного моделирования сложных экономических систем: Учеб. пособие. М.: Дело, 2003.

50. Емельянов A.A., Власова Е.А., Дума Р.В. Имитационное моделирование экономических процессов: Учеб. пособие / Под ред.

51. A.A. Емельянова. М.: Финансы и статистика, 2002.

52. Конюховский П.В. Математические методы исследования операций в экономике. СПб.: Питер, 2002.

53. Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ. Т. 1. Основные алгоритмы. М.: Мир, 1976.

54. Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ. Т. 3. Сортировка и поиск. М.: Мир, 1978.

55. Норенков И.П., Маничев В.В. Основы теории и проектирования САПР. М.: Высш. шк., 1990.

56. Берлянт A.M. Геоиконика. М.: Фирма АСТРЕЯ, 1996.

57. Геоинформатика / А.Д. Иванников, В.П. Кулагин, А.Н. Тихонов,

58. B.Я. Цветков. М.: МАКС Пресс, 2001.

59. Геоинформатика. Теория и практика. Вып. 1 / Под ред. А.И. Рюмкина, Ю.Д. Костюка. Томск. Изд-во Том. ун-та, 1998.

60. Картография. Вып. 4. Геоинформационные системы: Сб. пер. ст. / Сост., ред. и предисл. A.M. Берлянт и B.C. Тикунов. М.: Картге-оцент - Геодезиздат, 1994.

61. Митчелл Э. Руководство ESRI по ГИС анализу. Т. 1: Географические закономерности и взаимодействия. ESRI, 1999.

62. Зейлер М. Моделирование нашего мира. ESRI, 1999.

63. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. 2-е изд.: Пер. с англ. - М.: Издательство бином, 1998.

64. Фридман A.JI. Основы объектно-ориентированной разработки программных систем. М.: Финансы и статистика, 2000.

65. Объектные ГИС / A.M. Андреев, Д.В. Березкин, Ю.В. Куликов, А.Ю. Смагин, A.B. Смелов // Геодезия и картография. 1995. - N9.

66. Власов М.Ю., Горбачев В.Г., Рудой Б.П. Концептуальные топологические отношения в ГИС // Информ. бюл. ГИС-Ассоциация. -1996. № 5(7).

67. Власов М.Ю., Горбачев В.Г. Геоинформационные системы // BYTE/RUSSIAN. 1999. - №2.

68. Горбачев В.Г. Что такое "топологические" отношения в цифровой картографии или для чего топологические отношения нужны в геоинформатике? / Интернет http://www.integro.ru/metod/topo relations.htm

69. Когаловский P.M. Энциклопедия технологий баз данных. М.: Финансы и статистика, 2002.

70. OpenGIS Consortium http://www.opengis.org

71. Липаев B.B. Системное проектирование сложных программных средств для информационных систем. Серия «Информатизация России на пороге XXI века». М.; СИНТЕГ, 1999.

72. ESRI MapObjects / Интернет http://www.esri.com/software/ mapobjects/index.html

73. Siegel J. CORBA Fundamentals and Programming, John Wiley & Sons, 1996.

74. Sessions, Roger. COM and DCOM: Microsoft's Vision for Distributed Objects. New York, NY: John Wiley & Sons, 1997.

75. Чепел Д. Технологии ActiveX и OLE: Пер. с англ. М.: Издательский отдел «Русская редакция» ТОО «Channel Triding Ltd.», 1977.

76. Фейгин Д. Концепция SOA // Открытые системы. 2004. - № 6.

77. Дубова Н. SOA: подходы к реализации // Открытые системы. -2004. № 6.

78. Королев Ю.К. ГИС и инженерные коммуникации: постановка проблемы // Информ. бюл. ГИС-Ассоциация. 1997. №5. - С. 47-48. - 1999. -№ 1. - С. 45-47.

79. Вайсфельд В.А. Ескаев А.Р. Принципиальные основы применения ГИС-технологий для городских инженерных коммуникаций // Первый научно-практический семинар «Инженерные коммуникации и геоинформационные системы». М.: ГИС-Ассоциация, 1997. -С.39.

80. Ескаев А.Р., Шумяцкий Е.Г. Информатизация при эксплуатации инженерных сетей. Советы непостороннего // Геопрофи. 2003. -№ 6. - С. 8-12.

81. Кираковский В.В. Использование ГИС в решении задач инженерной инфраструктуры города // Информ. бюл. ГИС-Ассоциация. 1997. №4. - С. 66.

82. Кираковский В.В. Экономическая целесообразность создания городской ГИС инженерные сети и сооружения // Материалы третьего семинара ГИС-Ассоциации "Инженерные коммуникации и ГИС". - М., 1999.

83. Сапрыкин А.H. Геоинформационная система «Городские элек-^ трические сети» // «Геопрофи», 2004, №5, с. 16-18.

84. Косяков C.B. Информационные системы масштаба предприятия и автоматизация предприятий инженерных коммуникаций // Первый научно-практический семинар «Инженерные коммуникации и геоинформационные системы». М.: ГИС-Ассоциация, 1997. - С. 1819.

85. Косяков C.B. ГИС в составе информационных систем предприятий городских инженерных сетей // Информ. бюл. ГИС-Ассоциация. 1997. - № 2.

86. Косяков C.B. Состояние и перспективы применения геоинформационных систем на предприятиях энергетики и в энергосбережении // Энергетический ежегодник: Вып. 2 / Под ред. A.B. Мошкари-на. Иваново, 1999. - С. 242-250.

87. Косяков C.B., Никольский В.Н. WinPlan геоинформационная система для предприятий тепловых сетей // Всерос. форум «Геоинформационные технологии. Управление. Природопользование. Бизнес»: Материалы форума. - М.,1995.

88. Косяков C.B., Никольский В.Н., Точилкин C.B. Об интеграции ГИС и прикладных программных систем // Четвертый Всероссийский форум «Геоинформационные технологии. Управление. Природопользование. Бизнес»: Материалы форума. М.: 1997. - С. 174175.

89. Малашенко Ю.Е., Новикова H.M. Анализ многопользовательских сетевых систем с учетом неопределенности. 1 // Изв. РАН. Теория и системы управления. 1998. - N.2. - С.124-134.

90. Малашенко Ю.Е. Математические модели анализа потоковых сетевых систем. М.: ВЦ АН СССР, 1993.

91. Форд JI.P., Фалкерсон Д.Р. "Потоки в сетях." М.: Мир, 1962.

92. Горбатов В.А. Фундаментальные основы дискретной математики. Информационная математика. М.: Наука. Физматлит., 2000.

93. Маслов A.B., Гордеев A.B., Батраков Ю.Г. Геодезия. М.: Недра, 1993.

94. Неумывакин Ю.К., Смирнов A.C. Практикум по геодезии: Учеб. пособие. М.: Картгеоцентр - Геодезиздат, 1995.

95. Анфилатов B.C., Емельянов A.A., Кукушкин A.A. Системный анализ в управлении: Учеб. пособие / Под ред. A.A. Емельянова. -М.: Финансы и статистика, 2002.

96. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиз-дат, 1987.

97. Пузаченко Ю.Г. Математические методы в экологических и географических исследованиях: Учеб. пособие для студ. вузов. М.: Издательский центр «Академия», 2004.

98. Анисимов С.Ю. Алгоритмы обхода препятствий Пер. статьи John Christian Lonningdal Smart unit navigation. // Интернет http://pmg.org.ru/russian/navigato.htm

99. Bryan Stout. Алгоритмы поиска пути. Перевод на русский язык Maxim Kamensky / Интерент: http://pmg.org.ru/russian/stout.htm.

100. Правила устройства электроустановок. 6-е изд., перераб. и доп. / Главгосэнергонадзор России. - М., 1998.

101. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Государственный комитет СССР по делам строительства. М.,1984.

102. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения / Государственный комитет СССР по делам строительства. М.,1985.

103. СНиП 2.04.08-87. Газоснабжение М., 1995.

104. СНиП 41-01-2003. Тепловые сети / Госстрой России, ГУП ЦПП, 2002.

105. Косяков С.В., Абдулов Д.Ф., Проценко С.В. Разработка алгоритма и программных средств трассировки в среде ГИС// «Вестник ИГЭУ», №3, 2004.

106. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1970.

107. Devore, Jay L. Probability and Statistics for Engineering and the Sciences. 4th ed. Wadsworth Publishing, 1995.

108. Нельсон С. Анализ данных в Microsoft Exel.: Пер. с англ. М.: «Вильяме», 2003.

109. Косяков С.В. Анализ и планирование развития территориально распределенных технических систем на основе геоинформационных технологий / Монография. Иваново: ИГЭУ, 2004. - 144 с.

110. Гнатюк А.Б. Структурно-позиционное пространственное моделирование в задачах автоматизации проектно-планировочных работ для энергетических объектов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Иваново, ИГЭУ, 1997.

111. Ершов В.Н. Технология построения пространственных моделей для проектирования территориально-распределенных объектов (на примере энергетических систем). Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Кострома, КГТУ, 2002.

112. Количественные методы районирования и классификации / А.Н. Трофимов, Я.И. Заботин, М.В. Панасюк, В.А. Рубцов. Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1985.

113. Тикунов B.C. Разработка алгоритмов распознавания, классификации и картографирования с помощью ЭВМ / Новые методы в тематической картографии, (математико-картографическое моделирование и автоматизация). М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978. - С. 52-69.

114. Айвазян С.А. и др. Прикладная статистика: Исследование зависимостей. М.: Финансы и статистика, 1985.

115. Бадашкин В.А., Косяков C.B. Опыт создания системы планирования грузоперевозок по городу с использованием ГИС // Информ. бюл. ГИС-Ассоциация. 2000. - №3. - С. 61-62.

116. Планирование грузоперевозок по городу с использованием ГИС / C.B. Косяков, В.А. Бадашкин, В.Н. Никольский, C.B. Точилкин. // VII Всерос. форум «Геоинформационные технологии. Управление. Природопользование. Бизнес»: Тез. докл.». М., 2000. - С.69-73.

117. Косяков C.B. Автоматизация процессов пространственного анализа территориально распределенных технических систем на основе ГИС-технологий // Проблемы экогеоинформационных систем: Сб. тр. Вып.4. Ярославль: Изд-во ГОУДПО ЯрИПК, 2004. - С.48-58.

118. Федоров А., Елманова Н. Введение в OLAP-технологии Microsoft. M.: "Диалог - МИФИ", 2002.

119. Колесников С.Н. Стратегии бизнеса: управление ресурсами и запасами. М.: Статус-Кво 97, 2000.

120. Козлов В.А. Открытые информационные системы. М.: Финансы и статистика, 1999.

121. Костров A.B. Введение в информационный менеджмент: Учеб. пособие, Владим. гос. ун-т, Владимир, 1996.

122. Костров A.B. Основы информационного менеджмента: Учеб. пособие, М.: Финансы и статистика, 2001.

123. Гринберг A.C., Король И.А. Информационный менеджмент: Учеб. Пособие для вузов, М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2003.

124. Костров A.B., Матвеев Д.А. Информационный менеджмент. Оценка эффективности информационных систем: Учеб. пособие, /Владим. гос. ун-т, Владимир, 2004.

125. Ананьин В.И. Корпоративные стандарты точка опоры автоматизации // СУБД, №5, №6, 1997.

126. Липаев В.В. Качество программных средств. Методические рекомендации. Под общей ред. проф., д.т.н. A.A. Полякова, М.: Янус-К. 2002.

127. Калянов Г.М. Консалтинг при автоматизации предпритяий: Научно-практическое издание. Серия «Информатизация России на пороге XXI века». М.: СИНТЕГ, 1997.

128. Черемных С.В и др. Структурный анализ систем: IDEF-технологии/ C.B. Черемных, И.О. Семенов, B.C. Ручкин. М.: Финансы и статистика, 2001.

129. Косяков C.B. Геоинформационные технологии в управлении и производстве: Учеб. пособие / ИГЭУ. Иваново, 2001.

130. Косяков C.B., Исаев С.А. Анализ территориальных систем на основе пространственных моделей распределения объектов // «Вестник ИГЭУ» №1, 2001. с. 104-108.

131. Косяков C.B., Игнатьев Е.Б., Никольский В.Н. Муниципальные ГИС и ГИС предприятий; проблемы и перспективы взаимодействия / Материалы конф. «Муниципальные геоинформационные системы», г. Обнинск, 27-31 января 1997 г. Обнинск, 1997. - С. 69-71.

132. Автоматизация решения задач землеустройства в г. Иванове / П.А. Лебедев, C.B. Феськов, C.B. Косяков и др. // «Организация, технология и опыт ведения кадастровых работ». М.: ГИС-Ассоциация, 1997.-С. 143.

133. Косяков C.B., Басалова Н.Б. О проблемах внедрения муниципальных ГИС в районных центрах области // Материалы конф. «Муч ниципальные геоинформационные системы», г. Обнинск, 27-31 января 1998 г. Обнинск, 1998. - С. 21

134. Косяков C.B. Метод создания и актуализации пространственных моделей систем энергоснабжения городов //«Вестник ИГЭУ», №5, 2003. С. 86-89.

135. Косяков C.B., Хамедзянов A.A. Разработка методов и программных средств создания распределенных систем обработки пространственных данных // Материалы XI Междунар. науч.-техн. конф. «Информационная среда вуза» / ИГАСА. Иваново, 2004. -С.526-529.

136. Колесов А. Введение в .NET Framework // "BYTE" Россия. (http://www.bytemag.ru/Article.asp?ID=815)

137. Колесов А. Перспективы развития средств разработки для платформы .NET // "BYTE". Россия, (http://www.bytemag.ru/ Article.asp? ID=1373 )

138. Чакраборти А., Кранти Ю., Сандхау Р. Microsoft.NET Framework: Пер. с англ. СПб.: БХВ-Петербург, 2003.

139. Темплман Д., Виттер Д. .NET Framework: Библиотека классов: Пер. с англ. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2003.

140. Маклин С., Нафтел Дж., Уильяме К. Microsoft .NET Remoting : Пер. с англ. -М.: Издательско-торговый дом «Русская редакция», 2003.

141. Программирование web-сервисов для NET. Библиотека программиста/ А. Феррара, М. Мак-Дональд. Киев: BXV; СПб.: Питер, 2003.

142. Extensible Markup Language (XML)/ Интернет: http://www.w3.org/XML/

143. Гринёв M. XML технологии: унифицированный доступ к разнородным данным. Сетевой журнал N6. 2001 (http://www.setevoi.ru/ gi-bin/text.pl/magazines/2001/6/60)

144. Разработка действующей распределенной региональной технологии сбора кадастровых данных по вузам, ссузам и профессионально-техническим учебным заведениям Минобразования РФ: Отчет ИГЭУ. Рук. C.B. Косяков. Инв.№02200404458. Иваново, 2003.

145. Козленко Л. Введение в управление транзакциями// Открытые системы, 2002, - №4, -№5, -№11, -2003, -№2.

146. Данилин И. А., Косяков С. В., Курушин А. А. Реализация систем коллективного редактирования геометрических моделей в ГИС и САПР // Информационные технологии. 2004. - N 4. - С. 11-15.

147. Косяков C.B., Данилин И.А., Курушин A.A. Реализация программных средств коллективного доступа к графическим моделям в ГИС и САПР // «Вестник ИГЭУ», №3, 2004. С. 78-84.

148. Бородулин Ю.Б., Попов Г.В., Косяков C.B. Организация процесса автоматизированного конструирования типоисполнений трансформаторов 10-53 кВ.// Известия вузов. Электромеханика. -1986, №8, С. 29-34.

149. Бородулин Ю.Б., Косяков C.B., Попов Г.В. Автоматизированное проектирование силовых трансформаторов на микро-ЭВМ: Учеб. пособие / ИГЭУ, ИГУ. Иваново, 1989.

150. Бородулин Ю.Б., Косяков C.B. Принципы построения и структура подсистемы машинной графики для САПР электротехнических изделий / Автоматизированный анализ физических процессов и проектирования в электромеханике: Сб. Иваново, 1990. - С.4-9.

151. Бородулин Ю.Б., Косяков C.B., Грибин В.М. Об одном подходе к организации геометрического моделирования в САПР электротехнических устройств // Известия вузов. Электромеханика. 1990. -№1. -С.5-13.

152. Косяков C.B., Тихонов А.И. Подсистема автоматизированного оформления чертежей асинхронных двигателей / «Автоматизацияпроектирования и производства асинхронных двигателей единых серий». Труды ВНИПТИЭМ. Владимир, 1989, - С. 22-28.

153. Косяков C.B. Геометрическое моделирование в САПР на базе метода настраиваемой параметризации // Тез. докл. респ. науч.-техн. конф. «Автоматизация проектирования в энергетике и электротехнике». Иваново, 1991. - С.18-19

154. Косяков C.B. Автоматизация геометрических и графических работ в САПР объектов электромашиностроения: Автореф. дис. канд. техн. наук. Иваново, 1991.

155. Целищев Е.С., Салин А.Г., Косяков C.B. Автоматизация документирования проектных решений на основе графических фреймов // Тез. докл. междунар. конф. по компьютерной геометрии и графике. -Н. Новгород, 1996. -С.110-111.

156. Косяков C.B., Никольский В.Н., Таланова Н.Б. Инструментальный пакет программ для создания геоинформационных систем в среде MS WINDOWS // Тез. докл. междунар. конф. по компьютерной геометрии и графике. Н. Новгород, 1995. - С. 68.

157. Косяков C.B. Использование ГИС WinPlan в учебном процессе вузов // Геоинформатика и образование. М.: ГИС-Ассоциация, 1998.-С. 99.

158. Игнатьев Е.Б., Косяков C.B. Обработка пространственных данных в среде ГИС WinPlan: Метод, указания к лаб. работам по курсу "Геоинформационные системы". Иваново, 2002.

159. Игнатьев Е.Б., Исаев С.А., Косяков C.B. Геоинформационные технологии в управлении вузом // Информационная среда вузов: Сб. ст. к конф. / Иван. гос. архит.-строит, акад. Иваново, 1998. Вып.4. - С.143-146.

160. Инструментальный программный комплекс ГИС WinPlan / C.B. Косяков, Е.Б. Игнатьев, С.А. Исаев, И.А. Данилин, В.Н. Никольский // Вестник ИГЭУ. 2003. - №1. - С.84-91.

161. Разработка комплекса инструментальных программных средств для создания геоинформационных систем. Отчет ИГЭУ. Рук. C.B. Косяков, инв.№ 02200107027. Иваново, 2000.

162. Проектирование, создание и развитие геоинформационного комплекса для системы управления вузом. Отчет ИГЭУ. Рук. C.B. Косяков. Инв.№ 02200 103703. Иваново, 2000.

163. Разработка объектно-ориентированного графического редактора в составе информационной системы инвентаризации зданий /

164. C.B. Косяков, Е.Б. Игнатьев, И.А. Данилин, В.И. Магурян // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (X Бенардосовские чтения) / ИГЭУ. -Иваново, 2001. С. 51.

165. Построение трехмерных моделей рельефа в ГИС WinPlan / C.B. Косяков, В.Н. Никольский, A.B. Ермошин и др. // Тез. докл. междунар. конф. по компьютерной геометрии и графике. Н. Новгород, 1996. - С.115-116

166. Автоматизация построения структурно-параметрических моделей технических объектов на основе объектно-ориентированных графических программных средств / C.B. Косяков, И.А. Данилин, Д.Ф. Абдулов Д.Ф. и др. // Вестник ИГЭУ. 2003. - №1. - С. 72-79.

167. Комплекс программных средств для ведения земельного кадастра города / C.B. Косяков, С.А. Исаев, Е.Б. Игнатьев и др. // Тез. докл. междунар. конф. по компьютерной геометрии и графике. Н. Новгород, 1996. - С.113-114

168. Косяков C.B., Исаев С.А. Разработка корпоративной ГИС автомобильных дорог Ивановской области // Информационная среда вуза: Сб. ст. к конф. / Иван., гос. архит.-строит, акад. Иваново, 2000. Вып.7. - С. 162-164.

169. Разработка геоинформационного WEB-сервера для публикаций данных о социально экономическом развитии города Иваново Отчет о НИР. ИГЭУ. Рук. В.Н. Нуждин, инв.№ 02200003049. - Иваново, 2000.

170. Косяков C.B. Пространственное моделирование энергоснабжения городских территорий // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XI Бенардосовские чтения) / ИГЭУ. Иваново, 2003. - Т. 1. - С. 80.

171. Косяков C.B. Пространственный анализ и планирование развития энергетических сетей на основе ГИС технологий // Материалы X Междунар. науч.-техн. конф. «Информационная среда вуза». 2728 ноября 2003 года / ИГАСА. Иваново, 2003. - С. 130-132.

172. Косяков C.B., Раева Т.Д., Карпов М.А. Автоматизация процессов принятия решений в области долгосрочного инвестиционного планирования электроэнергетических систем на основе ГИС-технологий // Вестник ИГЭУ. 2003. - №3. - С. 131-136.

173. Косяков C.B. Пространственный анализ территориальных технических систем на основе ГИС-технологий // Тр. VIII Междунар. науч.-практ. конф. «Системный анализ в проектировании и управлении». Ч. 1- СПб.: Изд-во Нестор, 2004. С. 139-143.

174. Косяков C.B. Метод создания и актуализации пространственных моделей систем энергоснабжения городов //«Вестник ИГЭУ», №5, 2003. С. 86-89.

175. Косяков C.B., Абдулов Д.Ф. Разработка средств моделирования и анализа пространственной структуры систем энергоснабжения городов// Труды 5-й Междунар. науч.- техн. конф. «Компьютерное моделирование 2004». Ч. 2. СПб.: Изд-во «Нестор», 2004. - С. 1820.

176. Косяков C.B., Данилин И.А. Разработка специализированных приложений ГИС и САПР на основе инструментального программного комплекса Scale Objects // Информационные технологии. -2003. №8. - С. 45-52.

177. Разработка средств визуализации объектов в ГИС / C.B. Косяков, И.А. Данилин, Д.Ф. Абдулов и др. // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «Состояние и перспективы развития электротехно-^ логии» (X Бенардосовские чтения) / ИГЭУ. Иваново, 2001. - С.51.

178. Манифест систем объектно-ориентированных баз данных./ М. Аткинсон, Ф. Бансилон, Д. ДеВитт и др. // СУБД. 1995. - №4. -С. 142-155.V

179. Шаллоуэй А., Трот Д. Шаблоны проектирования, Новый подход к объектно-ориентированному анализу и проектированию: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002.

180. Ларман К. Применение UML и шаблонов проектирования. 2-е издание: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002.

181. Геоинформационный WEB-сервер для системы управления вузом / C.B. Косяков, Е.Б. Игнатьев, С.А. Исаев, A.B. Панюшкин // Информационная среда вуза: Сб. ст. к конф. / Иван. гос. архит.-строит. акад. Иваново, 2000. - Вып.7. - С. 143-146.1