Обработка пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов

Гизатуллин, Артур Римович

Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Обработка пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов

кандидата технических наук: Гизатуллин, Артур Римович
город: Уфа
год: 2010
специальность ВАК РФ: 05.13.01

Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Обработка пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов»

Автореферат диссертации по теме "Обработка пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов"

На правах рукописи

ГИЗАТУЛЛИН Артур Римович

ОБРАБОТКА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ (НА ПРИМЕРЕ ЗОНЫ ПРОВЕДЕНИЯ ОЛИМПИАДЫ СОЧИ-2014)

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2010

004617595

Работа выполнена на кафедре геоинформационных систем ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет»

Научный руководитель д-р техн. наук, проф.

ПАВЛОВ Сергей Владимирович

Официальные оппоненты д-р техн. наук, проф.

КРЫМСКИЙ Виктор Григорьевич, каф. информационно-управляющих систем Уфимской государственной академии экономики и сервиса

канд. техн. наук, доц.

ЛЕВКОВ Александр Александрович,

каф. информатики Уфимского государственного авиационного технического университета

Ведущая организация Государственное унитарное предприятие

«Научно-исследовательский институт безопасности жизнедеятельности Республики Башкортостан», г. Уфа

Защита состоится « 24 » декабря 2010 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д-212.288.03 при Уфимском государственном авиационном техническом университете по адресу: 450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан «¿5» ноября 2010 года.

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

В. В. Миронов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Водные ресурсы как разновидность природных ресурсов играют существенную роль в развитии экономики Российской Федерации, поскольку без обеспечения населения чистой питьевой водой и определенных запасов водных ресурсов не может быть обеспечено высокое качество жизни и дальнейшее социально-экономическое развитие общества. Водные объекты и ресурсы характеризуются значительной неравномерностью распределения по территории России. В европейской части РФ сосредоточено более 70 процентов населения и производственного потенциала, на которые приходится около 10 процентов водных ресурсов. Таким образом, рациональное управление водньми ресурсами, защита и охрана водных объектов от негативного воздействия промышленных предприятий является одной из первостепенных задач по жизнеобеспечению государства.

Вместе с тем, в Российской Федерации существуют отдельные территории, к экологической обстановке в которых уделяется повышенное внимание как со стороны правительства и населения страны, так и международного сообщества, в связи с политической значимостью и резонансными событиями, которые там будут происходить. Одним из таких значимых событий является проведение ХХП Олимпийских и XI Паралимпийских зимних игр на территории города Сочи в 2014 году (далее Олимпиада Сочи-2014).

В связи с тем, что окружающая среда является третьим измерением олимпийского движения, наравне со спортом и культурой, комплексный мониторинг и оценка состояния водных и других природных объектов, позволяющие повысить их защищенность от отрицательного воздействия существующих и вновь строящихся промышленных и спортивных объектов, являются важными и необходимым задачами органов государственной власти различных уровней. Поскольку строительство олимпийских объектов, дорог и других объектов инфраструктуры при подготовке и проведении Олимпиады Сочи-2014 может привести к дополнительному промышленному загрязнению и истощению природных и, в том числе, водных объектов. При этом основным фактором, влияющим на качество принимаемых решений по защите водных объектов от вредного воздействия промышленности, является наличие у ответственных лиц аюуальной, полной и точной пространственной и атрибутивной информации, описывающей водные объекты и их состояние, посты мониторинга и промышленность (заводы, промышленные предприятия и др.), характеризующиеся протяженностью и распределенностью по всей территории проведения Олимпиады Сочи-2014. В связи с этим при организации информационного обеспечения процессов контроля и управления для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов, в качестве технологической основы предпочтительнее и наиболее перспективно использовать геоинформационные системы (ГИС).

Аспектам проектирования и создания систем информационного обеспечения управления в различных отраслях, в том числе для управления водными ресурсами, посвящены работы отечественных и зарубежных авторов, в частности работы Р. 3. Хамитова, Б. Г. Ильясова, В. Г. Крымского, В. И. Данилова-Данильяна, М. А. Шахраманьяна, Н. И. Юсуповой, В. Г. Пряжинской, М. В. Болгова, В. И. Ва-

сильева, Э. Кодда, Ш. Шекхара, Р. Томлинсона, М. Эгенхофера и др., однако, в них обработке пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов с применением геоинформационных технологий уделялось недостаточно внимания, поэтому данная задача является актуальной как в теоретическом, так и в практическом плане.

Цель и задачи исследования

Целью исследования является разработка методов и алгоритмов обработки пространственной информации и их применение для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов, для повышения эффективности информационной поддержки процессов оценки и снижения вредного воздействия промышленности на состояние водных объектов.

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

1.На основе системного анализа процессов и информации, используемой для оценки воздействия промышленности на состояние водных объектов в Российской Федерации, сформулировать требования к составу и виду пространственной и атрибутивной информации.

2. Разработать метод совместного описания и обработки (геокодирования информации о водопользователях, в том числе, объектов промышленности, верификации номеров государственной регистрации водопользователей и др.) разнородной (по типу, способу описания и формату) пространственной информации из различных источников (бумажных и электронных документов Государственного водного реестра, статистической отчетности об использовании воды, протоколов результатов мониторинга состояния водных объектов и др.) для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов для последующего определения объектов промышленности, оказывающих вредное воздействие на состояние водных объектов.

3. Разработать метод определения объектов промышленности, оказывающих негативное воздействие на качественные характеристики водных объектов, для оперативного установления потенциальных предприятий-загрязнителей.

4. Разработать метод визуализации пространственной информации, представленной в виде многомерных информационных объектов, о результатах мониторинга состояния водных объектов для сокращения времени оценки воздействия промышленности на состояние водных объектов.

5. Разработать функциональную и информационную модели процесса обработки пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов.

6. Разработать алгоритмы и их программную реализацию для информационной поддержки процессов оценки и снижения вредного воздействия промышленности на состояние водных объектов (на примере зоны проведения Олимпиады Сочи-2014).

Методика исследования

В работе использовались методы системного анализа сложных систем, структурного анализа и проектирования (&Ш7), унифицированный язык моделирования (иМЬ), математический аппарат теории множеств, методы геоинформа-

ционного моделирования, концепция многомерных моделей данных, теория реляционных и объектно-ориентированных баз данных.

Научная новизна

Научная новизна работы содержится в следующих результатах:

1. Метод совместного описания и обработки пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов, основанный на теоретико-множественном описании с единых методических позиций разнородной пространственной информации из различных источников, позволяющий в последующем определить объекты промышленности, оказывающие вредное воздействие на состояние водных объектов.

2. Метод определения объектов промышленности, оказывающих негативное воздействие на качественные характеристики водных объектов, отличающийся построением границ водосборных бассейнов для любых точек забора воды (в частности, мобильных постов мониторинга), на которых было зарегистрировано превышение нормативного значения загрязняющего вещества, позволяющий определить перечень потенциальных предприятий-загрязнителей на основе информации об их местоположении и перечне сбрасываемых веществ.

3. Метод визуализации пространственной информации, представленной в виде многомерных информационных объектов, о результатах мониторинга состояния водных объектов, отличающийся использованием предложенного в работе объектно-полевого преобразования многомерных информационных объектов, позволяющий осуществить переход от объектной модели пространственных данных к полевой модели данных и, тем самым, сократить время для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов.

Практическая значимость

Практическую значимость работы представляют следующие результаты:

1. Функциональная и информационная модели процесса оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов (на примере зоны проведения Олимпиады Сочи-2014), позволяющие разработать алгоритмы и базу пространственных данных геоинформационной системы органов государственной власти, осуществляющих контроль состояния водных объектов.

2. Алгоритмы и их программная реализация в составе ГИС для информационной поддержки процессов оценки и снижения вредного воздействия промышленности на состояние водных объектов (на примере зоны проведения Олимпиады Сочи-2014), позволяющие автоматизировать процессы ввода результатов мониторинга состояния водных объектов, определения предприятий, негативно воздействующих на водные объекты, верификации номеров государственной регистрации водопользователей (в том числе, промышленности), геокодирования промышленных предприятий на основе информации о водопользователях из Государственного водного реестра, построения водосборных бассейнов для любых точек забора воды.

Основные результаты работы внедрены в Кубанском бассейновом водном управлении Федерального агентства водных ресурсов (свид. об офиц. per. программы для ЭВМ: № 2009641665 от 1.09.2009 г. и № 2009614389 от 20.08.2009 г.), а также в учебном процессе УГАТУ.

Связь темы исследования с научными программами

Работа выполнена в период 2007-2010 гг. на кафедре геоинформационных систем Уфимского государственного авиационного технического университета в рамках государственных контрактов № И-07-04 «Развитие геоинформационной системы Росводресурсов» (2007), № И-08-08 «Наполнение базы атрибутивных данных ГИС Росводресурсов специализированной информацией и разработка дополнительных функций» (2008), № И-09-01 «Разработка информационной системы представления сведений о состоянии водных объектов в зоне проведения олимпийских игр Сочи-2014 (ИС Олимп-Вода)» (2009), № И-10-14 «Разработка подсистемы ввода, обработки, хранения и формирования отчетов о состоянии водных объектов в зоне проведения олимпийских игр Сочи-2014 в составе ИС Олимп-Вода» (2010) и договора №ИФ-ГС-18-09-ХК «Разработка геоинформационных компонентов информационной системы представления сведений о состоянии водных объектов в зоне проведения олимпийских игр Сочи -2014 (ИС Олимп-Вода)» (2009).

На защиту выносятся

1. Метод совместного описания и обработки пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов.

2. Метод определения объектов промышленности, оказывающих вредное воздействие на качественные характеристики водных объектов.

3. Метод визуализации пространственной информации представленной в виде многомерных информационных объектов о результатах мониторинга состояния водных объектов.

4. Функциональная и информационная модели процесса обработки пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов.

5. Алгоритмы и их программная реализация для информационной поддержки процессов оценки и снижения вредного воздействия промышленности на состояние водных объектов (на примере зоны проведения Олимпиады Сочи-2014).

Апробация работы

Основные теоретические и практические результаты работы были представлены на следующих научно-технических конференциях и семинарах: Международной научно-практическая конференции «Computer Science and Informational Technologies» (С SIT2008-2010); Всероссийской зимней школе-семинаре аспирантов и молодых ученых (Уфа, 2008-2010); Семинаре «Проблемы совершенствования подготовки /Г-специалистов в высшей школе на основе требований рынка» (Уфа, 2007); Всероссийской конференции «Использование ГИС-технологий ESRI и ERDAS в нефтегазовой отрасли» (Тюмень, 2008); Межрегиональной конференции, посвящённой международному дню воды (Уфа, 2010); Конференции пользователей ESRI в России и странах СНГ (Москва, 2008-2009).

Публикации

Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 15 источниках, включающих 9 статей, из них 2 в изданиях, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки

РФ, 2 материала конференций и семинаров, 2 свидетельства о регистрации программ для ЭВМ, 2 учебно-методические работы.

Структура и объем работы

Работа включает введение, 4 главы основного материала, заключение, библиографический список и приложения. Работа без библиографического списка и приложений изложена на 151 странице машинописного текста, включает в себя 64 рисунка, 3 таблицы, 65 формул. Библиографический список включает 156 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе диссертации анализируются проблемы, связанные с обработкой информации о воздействии промышленности на качественные характеристики водных объектов, в рамках которого диссертант рассматривает научные м.е- ; тоды обработки информации, определяет состав и тип информации, описывающей промышленность, водные объекты и их состояние, рассматривает существующие информационные системы обработки информации, используемые для информационной поддержки процессов управления водными ресурсами и охраны водных объектов, анализирует методы интерполяции для построения гидрологически корректных цифровых моделей рельефа, применяемых для расчета водосборных бассейнов точек забора воды (в том числе, постов мониторинга).

Анализ информации, используемой для оценки воздействия промышленности на водные объекты в Российской Федерации, показал, что водные и промышленные объекты описываются большой совокупностью разнородной (по типу, способу описания и формату) информации, неотъемлемой частью которой является пространственная информация, характеризующая точное географическое местоположение объектов и их пространственную взаимосвязь. Проанализированная информация является специфичной для России, что связано с особенностями нормативно-правовой базы. Решению задач по обработке данной информации посвящено множество работ, реализованных, в виде информационных систем различного рода, анализ которых показал, что обработке пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов уделено недостаточно внимания. Имеющиеся методы и информационные системы не позволяют определять промышленные предприятия, негативно воздействующие на водные объекты, верифицировать и геокодироватъ атрибутивные данные о водных объектах и промышленности в пространственную информацию, поэтому разработка методов и алгоритмов обработки пространственной информации и их программной реализации для информационной поддержки процессов оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов является актуальной задачей.

Вторая глава посвящена разработке методов обработки пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов на основе геоинформационных технологий.

Автором диссертации была проанализирована схема управления и охраны водных объектов от воздействия промышленности, которая показала, что в процессе осуществления государственных функций в области управления водными ресурсами в РФ участвуют многие государственные службы и ведомства. Уполномоченным органом исполнительной власти по управлению водными ресурсами в России является Федеральное агентство водных ресурсов, важным компонентом организационной структуры которого являются бассейновые водные управления (БВУ), осуществляющие функции контроля и управления водными ресурсами и объектами на бассейновом уровне. Каждое бассейновое водное управление обеспечивает разработку и реализацию схем комплексного использования и охраны водных объектов; охрану водных объектов, предотвращение их загрязнения, засорения и истощения вод, осуществление оценки воздействия промышленности на водные объекты в зоне деятельности БВУ, ведение Государственного водного реестра (ГВР), осуществление государственного мониторинга водных объектов и другие задачи. Область проведения Олимпиады Сочи-2014 входит в зону деятельности Кубанского БВУ.

При оценке воздействия промышленности на водные объекты и определении предприятий, негативно воздействующих на водные объекты, возникают сложные информационные потоки, связывающие объекты и субъекты управления (рис.1).

Объектом управления являются водные объекты и промышленные предприятия в зоне ответственности бассейнового водного управления. Субъектом управления являются органы государственной власти, осуществляющие оценку воздействия промышленных предприятий на водные объекты и государственные функции управления водными ресурсами и охраны окружающей среды, на основе информации о состоянии водных объектов (стрелка 1) и соответствующих нормативных документов (стрелка 7), которые могут быть изменены на основе предложений органов государственной власти (стрелка 6).

-Оказывает воздействие—--Информационный лото»

Рисунок 1 - Схема информационных потоков при оценке воздействия промышленности на водные объекты

Промышленные предприятия воздействуют на различные характеристики водных объектов, которые под данным воздействием изменяются и начинают оказывать влияние на промышленность из-за снижения качества вод, изменения расхода воды в водных объектах и других факторов (стрелки 3,4 на рис. 1).

Пространственная информация представляется в форме цифровой карты местности, описываемой в виде совокупности множества слоев и растров:

Map = {LuKr}, i = l,riiay, г- 1 ,nrast. 0)

Под слоем понимается совокупность однотипных пространственных объектов, тематически объединенных в границах некоторой территории и имеющих единую систему координат:

1) для точечных объектов LPnt = {((xPntl, у Pnt<). AtrPnti)(}, i = l,nPnt;

2) для линейных объектов LLin =

где Line - геометрический объект в виде ломаной линии, которую образует объединение сегментов Line1,1"-' = 1)*™]™' Segm^£+1, ncerM. > 1, при этом сегмент:

У 1м. = ^i,i+ixi,i+i + Ь1ш

Segm/|i+1 =

J -J

ui _ П+1-П

*«+! ~ xi

; xhiy{~xiyt+i ■ ®

4i+l

L+l l

e [min(x/,x/+1) ; max(x/,x/+1)]

Wi+i 6 tmin(y/, y/+1) ; max(y/, y/+1)] где л:/, x/+1, у/, y/+1 - координаты точек, описывающих (м'И)-й сегмент у'-ой линии, хранящиеся в базе пространственных данных.

3)для полигональных объектов LPol = {(PalygoneFoi't,AtrPol'£)JJ, где Polygone - некоторая ограниченная область определения соответствующего полигонального объекта, Atr = {atr1( atr2,..., atrn) - совокупность атрибутивных характеристик каждого объекта. Ограниченная область определения j-го полигона: Polygone™; = ГМТР<% {СиГГГ-1 Segm{i+1) и Segm^}, п[егм. > 3, (3)

где ГМТ - геометрическое место точек, которое представляет собой множество точек принадлежащих области, ограниченной множеством сегментов замкнутых таким образом, чтобы конец последнего сегмента совпадал с началом первого сегмента. Данное описание пространственной информации позволяет учесть внутреннюю топологию различных объектов базы пространственных данных.

Представим растр как совокупность квадратных ячеек фиксированного размера Кт = {ки}, где ktj = ((Яу»Уу).Ай-гД , где (Х/.fy) диапазон координат

долготы и широты.

Рассмотрим промышленные предприятия, негативное воздействие которых на состояние водных объектов заключается в поверхностном стоке загрязняющих веществ в водные объекты. Обозначим информацию о местах размещения промышленных предприятий:

P = {p£} = {((*"'.ур0.л"0(}.1 = ^nP>p c MaP> (4)

где np - количество предприятий; (xPl,yPl) - координаты, описывающие местоположение /-го предприятия в пространстве; APl - множество атрибутивных характеристик /-го предприятия, которое описывается

¿»"^{aJ'.aJ'.rW.B«}, (5)

где Ojнаименование /-го предприятия, а^1 - идентификационный номер налогоплательщика /-го предприятия, rt - (cres,-,cvni,-,cJ"',~,cfffiVlki,-,c°,-,Tt,-,q¡) -регистрационный номер в ГВР ¿-го предприятия, содержащий сведения соответственно о коде субъекта, коде водохозяйственного участка, коде водного объекта, дате регистрации и другие сведения; Bpi = - множество загрязняющих веществ, которые могут быть сброшены i'-ым предприятием в водный объект (определяемые из документа статистической отчетности об использовании воды-2ТП ВОДХОЗ).

Информация о водопользователях - промышленных предприятиях хранится в соответствующем разделе документа Государственного водного реестра (Doc), и представлена в виде табличных сведений (U), в которой имеется описание местоположения водопользователей в пространстве, однако отсутствует пространственная привязка. Для решения задачи определения объектов промышленности, негативно воздействующих на состояние водных объектов, необходимо создать пространственный специальный точечный слой водопользователей, включающий промышленные предприятия. Процесс создания слоя объектов промышленности

диссертант представляет в виде операции геокодирования - 0, то есть в виде прев

образования семантических данных в объекты слоев: U -* Р.

Результаты применения операции геокодирования предлагается использовать для верификации регистрационных номеров водопользователей (r¡), посредством идентификации ошибок описания местоположения водопользователей, путем пространственного анализа положения конкретных водопользователей по

принадлежности к водохозяйственным участкам (получаемых геокодированием

информации из ГВР в слой водохозяйственных участков Wu -> Wuíp, где Wulp — = {(Polygon^,nw", c^s""*),}. j =

Предлагаемый способ верификации номеров государственной регистрации заключается в следующем: если í-e промышленное предприятие с координатами (xpi,yp0 находится в m-ом водохозяйственном участке, и при этом код водохозяйственного участка - cwu (содержащийся в регистрационном номере /-го предприятия - rPt), в котором должен находиться данный водопользователь, совпадает с кодом т-ого водохозяйственного участка, на котором находится фактически, то координаты предприятия, предоставленные в Государственный водный реестр, корректны, иначе требуется верификация предоставленных и внесенных сведений об /-м водопользователе.

Таким образом, автором работы был разработан метод совместного описания и обработки пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов, основанный на теоретико-множественном подходе описания разнородных источников информации.

Контроль состояния водных объектов, осуществляется на постах мониторинга, которые можно представить в виде множества пространственных точечных объектов:

М = {ттг,-} = {((*mJ, ymS), Лт0;}, j = lj, Мс Map, (6)

где I - количество постов, (xmJ, ут1) - координаты, описывающие местоположение у-го поста мониторинга в пространстве; Ат1 - множество атрибутивных характеристик у-го поста, такое что Ami — { а™1, а™1, Obs"1-'}, а™} - наименование т;-го поста мониторинга, а™' - идентификационный код поста мониторинга, ObsmJ = {obs^} - все значения измерений всех контролируемых показателей (концентраций загрязняющих веществ) нау-м посту мониторинга.

Поскольку obs^ - значение измерения ¿-го показателя в момент времени ( нау'-м посту, тогда

obs™; = obs"/(bfc, tk, ТП]), О)

где Ьк - контролируемый к-й показатель, при этом Ьк £ В; tk - дата измерения к-го показателя. Для каждого контролируемого показателя имеется нормативное (допустимое) значение (например, предельно допустимая концентрация), которое не зависит от поста мониторинга и является функцией от загрязняющего вещества - <р(.Ьк). Пусть E(obs^) - индикаторная функция превышения значения измерения в момент времени t показателя Ьк над нормативным значением <р(Ьк):

1, если obs^ > <р{Ък), ^

О, если obs™1 < <p(bk).

Гидрологически корректная цифровая модель рельефа (ЦМР), необходимая для расчета водосборных бассейнов точек забора воды:

£>г.к. = {dn\v(dij)3(dsh)\ zsh <zy,}( i = 0j, s = i- 1,1+1, ^

£(obs^) =

j = 0,m,h=j-l,j + l.

Для определения водосборного бассейна q-ro поста мониторинга (точки забора воды) необходимо выделить территорию, из которой происходит поверхностный сток воды в заданный пост контроля. Таким образом, водосборный бассейн поста будет представлять собой подмножество ячеек растра DrKf, из которых можно достигнуть ячейку, в области определения координат которой находится точка, описывающая рассматриваемый qr-ый пост мониторинга. Перейдя к рассмотрению ЦМР в виде орграфа, определяются контрадостижимые множества ячеек, соответствующие водосборным бассейнам постов мониторинга. От описания водосборных бассейнов постов мониторинга в виде вершин орграфа перейдем к описанию в виде полигонального слоя:

Zone = {Zones} = {(PolygoneZ0nf4AtrZone*)s}- (10)

Данное преобразование позволяет однозначно определить подмножество промышленных предприятий, расположенных в пределах водосборного бассейна конкретного поста мониторинга (рис. 2). Таким образом, подмножество промыш-

ленных предприятий Pntr' с Р, которые могли произвести негативное воздействие на качественные характеристики водных объектов, путем сброса загрязняющего вещества - Ьк (превышение значения которого над нормативным зарегистрировано в момент времени t на посту mw), и расположенных в пределах водосборного бассейна w-ro поста, представляет собой:

= {р.|(ьк е fiP£) л (£(obs"tw) — l) Л ((*?',ур0 6 PolygoneZonew)}. (11) Разработанный метод определения объектов промышленности, оказывающих негативное воздействие на качественные характеристики водных объектов, основанный на результатах метода совместного описания и обработки пространственной информации, заключающийся в построении водосборных бассейнов для любых точек забора воды (в частности, мобильных постов мониторинга), на которых было зарегистрировано превышение нормативного (допустимого) значения какого-либо вещества, и определении потенциальных предприятий-загрязнителей, периодически сбрасывающих данное вещество (по информации из документов статистической отчетности) и входящих в соответствующий водосборный бассейн, позволяет повысить эффективность информационной поддержки процесса снижения вредного воздействия промышленности на состояние водных объектов.

водосборному бассейну точки забора воды в картографической форме

Разработан метод визуализации, позволяющий отобразить результаты измерений нескольких показателей на совокупности постов мониторинга для сокращения времени оценки воздействия промышленности на водные объекты путем определения зависимости между гидрологическим, гидрохимическими, микро- и гидробиологическими показателями за некоторый период на одном посту мониторинга или на некоторой совокупности постов мониторинга. Посты мониторинга выбираются пользователем на карте, после чего выбирается пара показателей, значения которых будут сравниваться, что позволяет экспертам определить причину превышения значения определенного загрязняющего вещества в водном объекте, которая может быть связана не со сбросом загрязнений, а с увеличением водопо-требления некоторых предприятий.

В работе предложено описание постов мониторинга и результатов контроля за состоянием водных объектов в виде многомерных информационных объектов.

С целью повышения качества информационной поддержки процессов оценки и снижения вредного воздействия промышленности на водные объекты, предлагается расширить МИО информацией о пространственной принадлежности поста мониторинга определенному полигону административного района, субъекта, бассейнового водного управления, федерального округа, путем определения объектов точечного слоя постов мониторинга расположенных в соответствующих объектах полигональных слоев. То есть средствами гсоинформационных технологий в многомерные информационные объекты вводится пространственная иерархия.

Автором предлагается объектно-полевое преобразование, заключающееся в переходе от объектной модели пространственных данных к полевой модели данных за счет использования известных методов интерполяции, позволяющий сократить время для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов за счет поддержки оперативного определения различных проекций многомерных информационных объектов.

На рис. 3 представлен фрагмент схемы объектной многомерной модели данных для оценки информации о многолетних наблюдениях за состоянием водных объектов на постах мониторинга. Мерами являются гидрохимические показатели различных веществ (фенолы, магний и другие), в свою очередь, в качестве измерений выступают бассейновые водные управления (Кубанское БВУ и др.) и политико-административные единицы (Федеральный округ, который включает субъекты, состоящие из районов, в которых размещены посты мониторинга) и временные ряды (2009-2010 годы).

Время измерения

Показатели

2010 — сентябвь

Посты мониторинга

Спрострацст«ен*юя иерархия)

-Пол ит и ко-административное деление - Южный ФО

—Краснодарский край

tCoчи

£ Пост К*1 на р.Мзымта

-Бассейновые водные управления Кубанское БВУ

Рисунок 3 - Фрагмент многомерной модели данных для оценки качественных характеристик водных объектов

Третья глава посвящена разработке функциональной и информационной моделей процесса обработки пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов, также приведены разработанные алгоритмы, реализующие предложенные во второй главе методы.

Информационная модель описывает необходимую информацию по объектам промышленности, постам мониторинга, результатам мониторинга за состоянием водных объектов, информацию об объектах промышленности (водопользователях, зарегистрированных в Государственном водном реестре) и другую информацию необходимую для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов. На рис. 4 приведен фрагмент разработанной информационной модели. На рис. 5 продемонстрирована блок-схема алгоритма обработки пространственной и атрибутивной информации для оценки негативного воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов.

Дерма слрвжмника показателей Справочник показателей

Результаты мониторинга

Посты мониторинг«

Название (PK)

Код показателя (группы)

Код родителя (О) Принадлежность к труппе (О)

Наименование (FK)

Нормативное (допустимое) знач аниа(0)

Единима намерения (0)

Описание (0)

Сепробноетъ (0)

Наименование {FK.FK) Дате наблюдения

Значение (О)

Объекты промышленности (водопользователи)

Номер гос. рапкяреции

Дат* подписания договора/принятия решения (О)

Дата государственно* регистрации (О)

Уполномоченный орган (О)

Наименование »одного объекте, его код (О)

Место водопользования (О)

Цель водопользования (О)

Вид водопотзованмя (О)

Наименование водопользователя (О)

ИНН ведолользеваш» (О)

Параметр! (О)

Параметра (О)

Срок аодогапьэовмп (О)

Особые отметен (О)

Справе +и* периодичности юме(

мий показателей

Наименование показателя (FK)

Код подателя (О) Периодичность отбора проб (0)

Наименование поста

Тил пункта (О)

Расположеме пункта наблюдения (О)

Широт« (О)

Долгота (О)

Точки отборе проб (О)

Состояние пункт» наблюдения (О)

Нуль роста, м (О)

Уровень поДмы, и (О)

Код тепа поста (О)

Номер (О)

Классификатор тпм объектов по целям водопользования

Зона Олимпийской »отройки

Тип (О)

Наименование (О) Геометрия

Идентификатор

Код ДОИ водопользования (О) Цаль водопользования (О) Код документа (О) Номер гос. регистрации (О) (FK)

Водохоэяйствемые участки в зоне ответственности Кубанского БВУ

Форма 22. Реями hi

1яния внутренних морских аод и территориального моря РФ

Идентификатор

Год (О)

Наименование объекта хозяйственной деятельности (О) Местоположение (координаты) асдотользомчм (О) Вид водопользования (О)

Наименее» «а и реквизиты водопользователя (О) Вид и реаизиты документа на водопользование (О)

Характеристика водоохранных мероприятии, осуществляемых водопользователем (О) Дата проверки водопользования органами росприродкадаорв (О) Заключение органов Росприроднидэора по результатам проверю« (О) Ренизкты и содержание выданных предписаний (О)

Информация о выполнении предписаний, вцданных яри предыдущей проверив (О) Номер rot регистрации (О) (РК>

Наименование водохозяйственного учестш

Идентификатор

Бассейновый округ (О)

Код в/х участка (О)

Водный объект и километр»* (О)

Наименование водного объекта (О)

Верхний граничный створ от устья, км (О)

Нижний граничный створ от устья, км (О)

Наименование верхнего граничного створа (О)

Наименование i»wompo гремгеюго створа (О)

Место впадения pewt (О) , ,

Площадь вод-ре, тью.км2 (О)

Площадь в/х уч. тыс.ш2 (О)

Субъект РФ (О) .

Пункт методики в/х р-ния (О)

Наименование речного бассейна (О)

Геометрия

Рисунок 4 - Фрагмент информационной модели для оценки воздействия промышленности на водные объекты В четвертой главе рассматривается реализация и внедрение ГИС Кубанского БВУ для информационной поддержки процессов оценки и снижения вредного воздействия промышленности на состояние водных объектов в период подготовки и проведения Олимпиады Сочи-2014. Определены основные требования для разрабатываемой геоинформационной системы, которая должна быть реализована в виде интернет-приложения и обеспечивать распределенную обработку пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов.

Выполнена программная реализация, разработанных методов и алгоритмов определения промышленности, негативно воздействующей на водные объекты на примере зоны проведения 0лимпиады-2014 в составе геоинформационной системы «Олимп-Вода», промышленная эксплуатация которой показала адекватность

разработанных в диссертации методов и алгоритмов их использования, что подтверждается заключением специалистов Кубанского БВУ.

15 %

Рисунок 5 - Обобщенная блок-схема алгоритма обработки пространственной информации для оценки воздействия промышленности на водные объекты

Задачи

Ввод результатов мониторинга состояния водных объектов

Верификация номеров государственной регистрации

Построение водосборных бассейнов точек забора воды (постов монитоирнга)

Геокодирование предприятий

Определение объектов промышленности, негативно воздействующих на качественные характеристики водных объектов

М-}

25%

10%

* 1

45%

Эффект от использования алгоритмов и методов

Время

Рисунок 6 - Диаграмма эффективности внедрения алгоритмов и методов

Анализ эффективности внедрения разработанных алгоритмов и методов в составе геоинформационной системы «Олимп-Вода» показал, что удалось добиться повышения эффективности информационной поддержки процессов оценки воздействия промышленности на качественные показатели водных объектов путем сокращения сроков решения задач ввода результатов мониторинга состояния водных объектов, геокодирования предприятий (водопользователей), верификации номеров государственной регистрации водопользователей, построении водосборных бассейнов точек местности и определения объектов промышленности, негативно воздействующих на качественные характеристики водных объектов, в целом на 50-60 % (рис. 6).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1.На основе системного анализа процессов и информации, используемой для оценки воздействия промышленности на водные объекты в Российской Федерации были сформулированы требования к составу и виду пространственной и атрибутивной информации о воздействии промышленности на качественные характеристики водных объектов.

2. Разработан метод совместного описания и обработки пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов, позволяющий совместно описать разнородную (по типу, способу описания и формату) информацию из различных источников (Государственный водный реестр, документы статистической отчетности и др.), геоко-дировать информацию о водопользователях (в том числе, объектов промышленности), верифицировать номера государственной регистрации водопользователей, таким образом, получить актуальную, достоверную и полную пространственную информацию о воздействии промышленности на состояние водных объектов, для последующего определения объектов промышленности, оказывающих негативное воздействие на качественные характеристики водных объектов.

3. Разработан метод определения объектов промышленности, оказывающих негативное воздействие на качественные характеристики водных объектов, отличающийся построением границ водосборных бассейнов для любых точек забора воды, на которых было зарегистрировано превышение нормативного значения загрязняющего вещества, и определении потенциальных предприятий-загрязнителей, сбрасывающих данное вещество и входящих в границы соответствующего водосборного бассейна.

4. Разработан метод визуализации пространственной информации, представленной в виде многомерных информационных объектов, о результатах мониторинга состояния водных объектов, основанный на использовании предложенного в работе объектно-полевого преобразования многомерных информационных объектов, позволяющий сократить время для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов.

алгоритмы и базу пространственных данных геоинформационной системы органов государственной власти, осуществляющих контроль состояния водных объектов.

6. Разработаны алгоритмы и их программная реализация в составе геоинформационной системы для Кубанского бассейнового водного управления Федерального агентства водных ресурсов для информационной поддержки процессов оценки и снижения вредного воздействия промышленности на состояние водных объектов (на примере зоны проведения Олимпиады Сочи-2014). Анализ эффективности внедрения разработанных алгоритмов и методов в составе геоинформационной системы «Олимп-Вода» показал, что время решения задач по обработке пространственной информации и определении объектов промышленности, негативно воздействующих на качественные характеристики водных объектов, сократилось на 50-60%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ В рецензируемых журналах из списка ВАК

1. Распределенная обработка и анализ пространственной информации о воздействии промышленности на водные объекты в зоне проведения Зимней Олимпиады 2014 г. / А.Р. Гизатуллин, C.B. Павлов, P.A. Шкундина // Вестник УГАТУ : науч. журн. Уфимск. гос. авиац. техн. ун-та. Уфа : УГАТУ, 2010. Т. 14, № 4(39). С.104-111.

В рецензируемых журналах из списка ВАК по смежным специальностям

2. Использование мобильных вычислительных средств в корпоративных геоинформационных системах предприятий нефтегазовой отрасли / С. В. Павлов, А. Р. Гизатуллин, О. С. Саубанов, Т. М. Усов // Нефтегазовое дело. Уфа : УГНТУ, 2008. Т. 6, № 2. С. 117-122.

В других изданиях

3. Разработка геоинформационной системы совместной обработки пространственной и технологической информации / А. Р. Гизатуллин, Г. М. Сайфут-динова // Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем : межвуз. науч. сб. Уфа : УГАТУ, 2007. С. 105110.

4. Построение водосборных бассейнов рек Республики Башкортостан / А. Р. Гизатуллин И Информатика, управление и компьютерные науки : сб. ст. 3-й Всерос. зимн. шк.-сем. аспирантов и молодых ученых, 20-23 февраля 2008. Уфа : Диалог, 2008. Т. 1. С. 394-398.

5. Информационно-справочная подсистема федеральных водохранилищ в ГИС Росводресурсов / А. Р. Гизатуллин, Т. М. Усов, О. М. Бабин // Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем : межвуз. науч. сб. Уфа : УГАТУ, 2008. С.161-166.

6. Опыт создания и перспективы развития корпоративных геоинформационных систем на предприятиях нефтегазовой отрасли / С. В. Павлов, О. С. Саубанов, А. Р. Гизатуллин, Т. М. Усов II ArcReview. Современные геоинформационные технологии. 2009. № 2 (49). С. 13-14.

7. Интеграция ГИС Росводресурсов с информационной системой ГВК «Водопользователи» / И. Г. Иванов, Л. Р. Гизатуллин, Р. А. Шкундина // Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем : межвуз. науч. сб. Уфа : УГАТУ, 2009. С. 15-19.

8. Перспективы внедрения OLAP в ГИС Росводресурсов / С. В. Павлов, А. Р. Гизатуллин, И. И. Касимов, О. И. Христодуло // Компьютерные науки и информационные технологии : 11-я Междунар. науч.-практ. конференция (Крит, Греция, 5-8 октября 2009). Сборник трудов в 3 т. Т. 1. -Уфа : УГАТУ, 2009. С. 244-247 (Статья на англ. языке).

9. Свид. об офиц. per. программы для ЭВМ № 2009614389. Подсистема пространственного ОЬАР-тхгшаа. геоданных многолетних наблюдений по гидрохимическим показателям / С. В. Павлов, А. Р. Гизатуллин, Р. А. Шкундина, Д. И. Семёнов. М. : Роспатент, 2009.

10. Свид. об офиц. per. программы для ЭВМ № 2009641665. Программа для построения водосборной территории по цифровой модели рельефа для заданной точки местности / С. В. Павлов, А. Р. Гизатуллин, Т. М. Усов, Р. А. Шкундина, А. Б. Яковлева. М. : Роспатент, 2009.

11. Использование ГИС-технологий для мониторинга состояния водных объектов в зоне проведения Олимпиады Сочи-2014 / А. Р. Гизатуллин, С. В. Павлов, Г. И. Радько, Р. А. Шкундина И Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем: межвуз. науч. сб. Уфа : УГАТУ, 2010. С. 107-110.

12. Управление водными ресурсами с использованием сервис-ориентированных геоинформационных систем / С. В. Павлов, Р. А. Шкундина, А. Р. Гизатуллин, Т. М. Усов // Межвед. сб. тез. конф,, посвященной Всемирному дню водных ресурсов. Уфа : Информреклама, 2010. С. 164-169.

13. Геоинформационная система для мониторинга состояния водных объектов в зоне олимпийских игр Сочи-2014 / С. В. Павлов, А. Р. Гизатуллин, Г. И. Радько, Р. А. Шкундина // Компьютерные науки и информационные технологии : 12-я Междунар. науч.-практ. конф. (Москва-Санкт-Петербург, 13-19 сентября 2010) : сб. тр. в 3 т. Уфа : УГАТУ, 2010. Т. 1. С. 131-136. (Статья на англ. языке).

Диссертант

А. Р. Гизатуллин

ГИЗАТУЛЛИН Артур Римович

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать 23.11.10. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,0. Усл. кр.-отг. 1,0. Уч.-изд. л. 0,9. Тираж 100 экз. Заказ № 479

ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет Центр оперативной полиграфии УГАТУ 450000, Уфа-центр, ул. К.Маркса, 12

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Гизатуллин, Артур Римович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ, СВЯЗАННЫХ С ОБРАБОТКОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ О ВОЗДЕЙСТВИИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ.

1.1 Анализ проблем оценки воздействия промышленности на водные объекты.

1.2 Сравнительный анализ информации и существующих информационных систем, используемых для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов в РФ.

1.3 Анализ методов для определения водосборных бассейнов постов мониторинга.

Результаты и выводы по 1-й главе.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕНННОСТИ НА КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ.

2.1 Анализ схемы управления и охраны водных объектов от воздействия промышленности (на примере зоны проведения Олимпиады 2014 г.).

2.2 Схема использования, обработки и анализа пространственной информации о воздействии промышленности на водные объекты.

2.3 Разработка метода совместного описания и обработки пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов.

2.4 Разработка метода определения объектов промышленности, оказывающих негативное воздействие на качественные характеристики водных объектов.

2.5 Разработка метода визуализации информации, представленной в виде многомерных информационных объектов, о результатах мониторинга состояния водных объектов.

Результаты и выводы по 2-й главе.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ГИС ДЛЯ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ НА КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ.

3.1 Разработка функциональной модели процесса обработки пространственной'информации для оценки о воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов'.

3.2 Разработка информационной модели процесса обработки пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов.

3.3 Разработка алгоритмов ввода, хранения и обработки пространственной информации и решение на их основе задач по оценке воздействия промышленности на водные объекты.

Результаты и выводы по 3-й главе.

ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ1 И' ВНЕДРЕНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ1 ПРОЦЕССОВ ОЦЕНКИ И СНИЖЕНИЯ ВРЕДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ" ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА СОСТОЯНИЕ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ В ЗОНЕ ПРОВЕДЕНИЯ ОЛИМПИАДЫ СОЧИ-2014 И АНАЛИЗ ЕЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

4.1 Основные требования к геоинформационной системе Кубанского БВУ Л

4.2 Реализация геоинформационной системы «Олимп-Вода».

4.3 Основные результаты внедрения геоинформационной системы.

4.4 Анализ эффективности внедрения геоинформационной системы в

Кубанском бассейновом водном управлении.

Результаты и выводы по 4-й главе.

Введение 2010 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Гизатуллин, Артур Римович

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ

Водные- ресурсы как разновидность природных ресурсов играют существенную роль,в развитии экономики Российской«Федерации, поскольку без обеспечения населения* чистой питьевой водой и определенных запасов водных ресурсов" не может быть обеспечено высокое качество жизни и дальнейшее социально-экономическое- развитие общества. Водные объекты и ресурсы характеризуются значительной неравномерностью < распределения по-территории России. В европейской части РФ сосредоточено более 70 процентов населения и производственного потенциала, на которые приходится- около 10' процентов водных ресурсов. Таким образом, рациональное управление водными ресурсами, защита и охрана водных объектов* от негативного воздействия, промышленных предприятий является- одной из первостепенных задач по1 жизнеобеспечению государства [12, 112].

Вместе с тем, в Российской Федерации существуют отдельные территории, к экологической- обстановке в которых уделяется- повышенное внимание как со стороны правительства и населения страны,.так и международного-сообщества, в связи с политической значимостью и резонансными событиями, которые там будут происходить. Одним из таких значимых событий является- проведение XXII Олимпийских и XI Паралимпийских зимних игр на территории города Сочи в 2014 году (далее Олимпиада Сочи-2014).

В связи с тем, что окружающая среда является! третьим измерением олимпийского движения, наравне со спортом и культурой, комплексный мониторинг и оценка состояния водных и других природных объектов, позволяющие повысить их защищенность от отрицательного воздействия существующих и вновь строящихся промышленных и спортивных объектов, являются важными и необходимым задачами органов государственной власти различных уровней [71,76,95]. Поскольку строительство олимпийских объектов, дорог и других объектов инфраструктуры при подготовке и проведении Олимпиады Сочи-2014 может привести к дополнительному промышленному загрязнению и истощению природных и, в том числе, водных объектов. При.этом основным фактором, влияющим на качество принимаемых решений по защите водных объектов от вредного воздействия промышленности, является наличие у ответственных лиц актуальной, полной: и точной' пространственной и атрибутивной информации, описывающей водные объекты и их состояние, посты мониторинга и промышленность- (заводы, промышленные предприятия, и др.), характеризующиеся протяженностью и распределенностью по всей территории проведения- Олимпиады, Сочи-2014 [80,81]. В" связи с этим при организации информационного обеспечения процессов контроля и управления; для11 оценки воздействия промышленности на,качественные характеристики водных объектов, в качестве технологической основы предпочтительнее и наиболее перспективно использовать геоинформационные системы (ГИС) [80; 112].

Аспектам проектирования и создания систем информационного обеспечения- управления^ в различных отраслях, в том числе для управления водными ресурсами, посвящены работы отечественных и зарубежных авторов, в частности работы* Р. 3. Хамитова, Б. Г. Ильясова, В. Г. Крымского, В: И. Данилова-Данильяна, М; А. Шахраманьяна; Н. И. Юсуповой, В. Р. Иряжинской, М. В. Болгова, В. И. Васильева, Э. Кодда, Ш. Шекхара, Р. Томлинсона, М. Эгенхофера и др., однако, в них обработке пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов с применением геоинформационных технологий уделялось недостаточно внимания, поэтому данная задача является* актуальной как в теоретическом, так и в практическом плане.

ЦЕЛЬ ИЗАДАЧИ-ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью исследования является разработка методов и алгоритмов обработки пространственной информации и их применение для оценки воздействия-промышленности на качественные .характеристики водных объектов, для повышения эффективности информационной поддержки процессов- оценки и снижения вредного воздействия промышленности на состояние водных объектов.

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

2. Разработать метод совместного описания и обработки (геокодирования информации о водопользователях, в том числе, объектов промышленности, верификации номеров государственной регистрации водопользователей и др.) разнородной (по типу, способу описания и формату) пространственной информации из различных источников (бумажных и электронных документов Государственного водного реестра, статистической отчетности об использовании воды, протоколов результатов мониторинга состояния водных объектов и др.) для оценки воздействия! промышленности на качественные характеристики водных объектов для последующего определения объектов промышленности, оказывающих вредное воздействие на состояние водных объектов.

4. Разработать метод визуализации пространственной информации, представленной в, виде многомерных информационных объектов, о результатах мониторинга состояния водных объектов для сокращения времени оценки воздействия промышленности на состояние водных объектов.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

В' работе использовались методы системного анализа сложных систем, структурного анализа и проектирования (БАЙТ), унифицированный язык моделирования (иМЬ), математический аппарат теории множеств, методы геоинформационного моделирования,' концепция многомерных моделей данных, теория реляционных и объектно-ориентированных баз, данных.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Научная новизна работы содержится в следующих результатах:

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Практическую значимость работы представляют следующие результаты:

2. Алгоритмы и их программная реализация в составе ГИС для информационной поддержки процессов оценки и снижения вредного воздействия промышленности на состояние водных объектов (на примере зоны проведения Олимпиады Сочи-2014), позволяющие автоматизировать процессы ввода результатов мониторинга состояния водных объектов, определения предприятий, негативно воздействующих на водные объекты, верификации номеров государственной регистрации водопользователей (в том числе, промышленности), геокодирования промышленных предприятий на основе информации о водопользователях из Государственного водного реестра, построения,-водосборных бассейнов для любых точек забора воды.

Основные результаты работы внедрены в Кубанском бассейновом водном управлении Федерального агентства водных ресурсов (свид. об офиц. per. программы для ЭВМ: № 2009641665 от 1.09:2009 г. и № 2009614389 от 20.08.2009 г.), а также в учебном процессе УГАТУ.

СВЯЗЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ С НАУЧНЫМИ ПРОГРАММАМИ

Работа выполнена в период 2007-2010 гг. на кафедре геоинформационных систем Уфимского государственного авиационного технического университета в рамках государственных контрактов № И-07-04 «Развитие геоинформационной системы Росводресурсов» (2007), № И-08-08 «Наполнение базы атрибутивных данных ГИС Росводресурсов специализированной информацией и разработка дополнительных функций» (2008), № и-09-01 «Разработка информационной; системы представления сведений о состоянии водных объектов-в зоне проведения-олимпийских игр Сочи-2014 (ИС Олимп-Вода)» (2009), № И-10-14 «Разработка подсистемы- ввода, обработки*. хранения и формирования» отчетов о состоянии водных объектов в зоне проведения; олимпийских игр Сочи-2014 в составе ис Олимп-Вода» (2010) и договора* № ИФ-ГС-18-09-хк «Разработка геоинформационных компонентов- информационной' системы; представления сведению о« состоянии- водных объектов в зоне проведения^ олимпийских; игр Сочи-2014 (ИС Олимп-Вода)» (2009). НАаЗАЩИТУ выносятся? 1. Метод совместного описания и обработки? пространственной информацию для- оценки воздействия промышленности- на качественные характеристики водных объектов.

2. Метод определения объектов промышленности, оказывающих вредное воздействие на качественные характеристики, водных объектов.

3; Метод визуализации пространственной информации представленной- в виде многомерных информационных объектов; о результатах мониторинга состояния водных объектов.

4. Функциональная и информационная, модели процесса обработки: пространственной информации для; оценки воздействия промышленности- на качественные характеристики водных объектов;

5. Алгоритмы и их программная- реализация? для информационною поддержки процессов оценки и снижения вредного воздействия промышленности на состояние водных объектов (на примере зоны проведения Олимпиады Сочи-2014).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные теоретические и практические результаты работьъ были представлены на. следующих научно-технических конференциях и семинарах: Международной научно-практическая конференции «Computer Science and Informational Technologies» (CSIT'2008-2010); Всероссийской зимней школесеминаре аспирантов и молодых ученых (Уфа, 2008-2010); Семинаре «Проблемы совершенствования подготовки IT-специалистов в высшей школе на основе требований рынка» (Уфа, 2007); Всероссийской конференции «Использование ГИС-технологий ESRI и ERDAS в нефтегазовой отрасли» (Тюмень, 2008); Межрегиональной конференции, посвящённой международному дню воды (Уфа, 2010); Конференции пользователей ESRI в России и странах СНГ (Москва, 20082009).

ПУБЛИКАЦИИ

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Заключение диссертация на тему "Обработка пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов"

4.3 Основные результаты внедрения геоинформационной системы

В результате реализации и внедрения геоинформационной системы для информационной поддержки процесса оценки негативного воздействия промышленности на водные объекты на примере зоны подготовки и проведения Олимпиады Сочи-2014, руководство и специалисты Росводресурсов и Кубанского БВУ обеспечены полной- и достоверной пространственной информацией (справочной» и> аналитической) для отслеживания изменения состояния водных объектов в зоне проведения Олимпиады Сочи-2014, в рамках задач:

1. Ввода, систематизации, хранения, обеспечения актуальности и достоверности картографической, атрибутивной и дополнительной информации о водных объектах в зоне проведения Олимпиады реализованы функции интерактивного ввода операторами ИС «Олимп-Вода» сведений об измерениях гидрологических, гидрохимических и гидробиологических показателей («карточки измерений») на соответствующих постах, а также информации о гидротехнических сооружениях, объектах, оказывающих негативное влияние, местах возникновения ЧС и других дополнительных объектах. Реализована функция ведения справочников системы (просмотр и пополнение).

2. В рамках задачи поиска, извлечения и отображения информации из баз данных по запросам пользователей в виде, удобном для содержательного анализа реализованы следующие функции: 1) отображение пространственных и атрибутивных данных с возможностью выполнения стандартных функций работы с картой: перемещение карты; изменение масштаба, и перечня отображаемых слоев; отображение: атрибутивных данных общегеографических; и специальных объектов;- вывод на печать текущего' представления? карты;, поиск объектов по фрагменту названия; измерение расстояний. 2) Отображение: растровых данных,, в: том, числе: данных дистанционного' зондирования, привязанных к цифровой электронной карте в< следующих режимах: отображения; только растровых, данных; отображения поверх топографической основы; наложения топографической-основы поверх растровых данных. 3) Формирование схемы; размещения дополнительных. (специальных), точечных объектов; на основе цифровой; электронной; карты, и заполнение характеристик (атрибутов) объектов следующих типов: гидрологические посты; пункты гидрохимических наблюдений; пункты; гидробиологических наблюдений; станции наблюдений за гидрохимическими показателями: морских вод; гидротехнические, сооружения; предприятия; оказывающие негативное влияние на поверхностные водные: объекты; (строящиеся/ объекты); места возникновения^ чрезвычайных ситуаций (ЧС); местах угрозы, возникновения аварийных или чрезвычайных ситуаций, а также опасных явлений на водных объектах; места. забора; воды; места сброса сточных и загрязненных- вод; места забора воды из поверхностных водных объектов; места проведения природоохранных мероприятий; места: проведения;, экспедиционно-инспекторских мероприятий.

3. Реализована функция прикрепления информации, в файлах произвольного формата к объектам тематических слоев.

4. Реализована функция поиска;объектов по атрибутивным значениям, отображение дополнительной информации о выбранных обще географических и специальных; объектах. Поиск производится по всем специальным объектам, а, также; населенным пунктам, водным объектам и т.д.

5. Реализована функция просмотра сведений об измерениях гидрологических, гидрохимических и гидробиологических показателей на выбранном посту за выбранный пользователем промежуток времени и по выбранным пользователем показателям в виде отчета, сохранение этих сведений в виде файла Excel, вывод их на печать.

6: Реализована функция подключения администратором- ссылок на дополнительные источники информации в виде ссылок на URL.

7. Реализована функция формирования списка всех измерений показателей на выбранном посту и функция измерения и просмотра «карточки измерения».

8. Реализована- функция формирования и отображения графиков изменения состояния показателей- водных объектов- за заданный' пользователем период по выбранному посту, пункту или станции наблюдения и показателю. Сохранение графиков в файл и вывод на печать.

9. Реализована функция моделирования аварийных разливов1 загрязняющих веществ на реках и при угрозе попадания в реки. Также реализована функция формирования карты распространения загрязняющих веществ.

10. Реализована функция расчета и отображения на карте зон возможного затопления.

11. В рамках задачи формирования и отображения схемы постов контроля загрязнения поверхностных водных объектов реализованы следующие функции: функция формирования карты с изображением объектов, по которым вносились сведения за период определенный пользователем. При этом объекты, по которым за выбранный период времени» наблюдался выход какого-либо показателя за пределы нормы, выделяются цветом. Функция просмотра списка объектов отображенных на карте с возможностью выбора из списка интересующего объекта и открытия сведений об измерениях («карточка измерения»), которые выявили выход показателя за пределы норматива. Функция формирования отчетов об измерениях гидрологических, гидрохимических или гидробиологических показателей на соответствующих постах за заданный пользователем период.

12. Реализована функция анализа изменения в течение времени зон застройки и лесной растительности с формированием карты, позволяющей оценить изменение во времени зон застройки и лесной растительности.

13. В рамках задачи передачи данных в Единую информационно-аналитическую систему Минприроды России по контролю за подготовкой и проведением XXII Олимпийских зимних игр и XI Паралимпийских зимних игр 2014 года в г. Сочи» (ЕИАС «Сочи-2014») в формате XML реализованы функции: настройки расписания формирования данных, режима формирования и путей передачи данных; сбора данных для передачи в другую систему по расписанию; в зависимости от настройки размещения запись файла XML на диск или отправка по электронной почте на указанный адрес; систему подготовки и передачи данных.

14. Реализована функция разграничения доступа к данным ГИС «Олимп-Вода» на основе принадлежности пользователя к определенной группе; назначения пользователю имени и пароля; назначения прав пользователю, включением в одну из групп: администраторы (все права), операторы (возможность ввода информации, просмотр, формирование отчетов), пользователи (просмотр, формирование отчетов).

Функциональные возможности доступные для различных групп специалистов (пользователи, операторы, администраторы), осуществляющих промышленную эксплуатацию геоинформационной «Олимп-Вода», приведены в Приложении Г.

4.4 Анализ эффективности внедрения геоинформационной системы в Кубанском бассейновом водном управлении

Эффективность использования предложенных методов для оценки воздействия промышленности на водные объекты (рис. 4.20), используемых

Кубанским бассейновым водным управлением, определяется следующими факторами:

1. Снижением затрат (трудовых, временных и финансовых), необходимых для определения предприятий, негативно воздействующих на водные объекты, и верификации регистрационных номеров объектов промышленности, осуществляющих использование водных объектов и зарегистрированных в Государственном водном реестре.

2. Адекватностью разработанных моделей, методов и алгоритмов требованиям специалистов БВУ.

3. Возможностью ввода, хранения и обработки большого объема пространственной и описательной информации для оценки воздействия промышленности на качественные показатели водных объектов.

Рисунок 4.20 - Эффективность реализации разработанных методов и алгоритмов

Кроме того, эффективность и адекватность разработанных методов и алгоритмов определяется фактором реализуемости и успешностью их внедрения в деятельность государственных органов власти (Кубанское бассейновое водное управление Федерального агентства водных ресурсов).

Использование аппаратных и программных средств, на которых функционирует ГИС Росводресурсов, для внедрения геоинформационной системы «Олимп-Вода» в Центральном аппарате Федерального агентства водных; ресурсов? РФ (в городе Москве);, позволило минимизировать, финансовые издержки на данные статьи:; расходов^ поскольку потребовалась незначительная«; сумма, для усовершенствования; аппаратной частщ при этом: доступ к ГИС имеют все: авторизованные пользователи, подключенные к глобальной сети Интернет.

Таким образом, удалось добиться; существенного; сокращения затрат, на программное и аппаратное: обеспечение и; последующее техническое сопровождение и поддержку. Создание распределенной» системы^ с централизованным, принципом- хранения; пространственной и атрибутивной; информации, позволяет поддерживать информацию; необходимую всем пользователям ГИС «Олимп-Вода», в актуальном состоянии. Информация,, описывающая состояние водных объектов и промышленности, поступает из разнородных и распределенных-источников^ и характеризуется отсутствием пространственной привязки, поэтому без? предварительной' обработки и верификации; не пригодна для использования в процессе оценки; вредного: воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов.

Реализация и внедрение: разработанных методов и алгоритмов обработки и анализа пространственной: информации, с использованием геоинформационных технологий, позволит повысить качество информационной; поддержки процессов оценки и снижения вредного воздействия промышленности на водные объекты, за счет уменьшения затрачиваемого времени на верификацию регистрационных номеров промышленных. предприятий (зарегистрированных в разделе водопользования: Государственного7 водного: реестра)1 и их геокодирования; Задача построения «зон ответственности» постов мониторинга была не решаема: без реализации и внедрения разработанных методов в соответствующее программное обеспечение ГИС, следовательно, процесс идентификация, объектов промышленности, негативно воздействующих на качественные показатели водных объектов, также прежде был нереализуем.

Процесс ручного ввода объектов и верификации регистрационных номеров слоя промышленных предприятий (водопользователей) стандартными* средствами настольных геоинформационных систем состоит из 12 этапов, для каждого из которых были рассчитаны усредненные временные характеристики выполнения определенной операции (табл. 4.1).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе решена актуальная задача информационной поддержки информационной поддержки процессов оценки и снижения вредного воздействия промышленности на состояние водных объектов. Актуальность была выражена в разработке схем и методов обработки и анализа пространственной информации о промышленных предприятиях, постах мониторинга, водных объектах и результатах контроля их состояния.

В результате работы получены следующие научные и практические результаты:

1. На основе системного анализа процессов и информации, используемой для оценки воздействия промышленности на водные объекты в Российской Федерации были сформулированы требования к составу и виду пространственной и атрибутивной информации о воздействии промышленности на качественные характеристики водных объектов.

2. Разработан метод совместного описания и обработки пространственной информации для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов, позволяющий совместно описать разнородную (по типу, способу описания и формату) информацию из различных источников (Государственный водный реестр, документы статистической отчетности и др.), геокодировать информацию о водопользователях (в том числе, объектов промышленности), верифицировать номера государственной регистрации водопользователей, таким образом, получить актуальную, достоверную и полную пространственную информацию о воздействии промышленности на состояние водных объектов, для последующего определения объектов промышленности, оказывающих негативное воздействие на качественные характеристики водных объектов.

4. Разработан метод визуализации пространственной информации, представленной в виде многомерных информационных объектов, о результатах мониторинга состояния водных объектов, основанный на использовании предложенного в работе- объектно-полевого преобразования многомерных информационных объектов, позволяющий сократить время для оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов.

5. Разработаны функциональная и информационная модели процесса оценки воздействия промышленности на качественные характеристики водных объектов (на примере зоны проведения Олимпиады Сочи-2014), позволяющие разработать алгоритмы и базу пространственных данных геоинформационной* системы органов государственной власти, осуществляющих контроль состояния водных объектов.

6. Разработаны алгоритмы т их программная реализация в составе геоинформационной системы для Кубанского бассейнового водного управления Федерального агентства водных ресурсов для информационной поддержки процессов оценки и снижения вредного воздействия промышленности на состояние водных объектов (на примере зоны проведения Олимпиады Сочи-2014). Анализ эффективности внедрения разработанных алгоритмов и методов в составе геоинформационной системы «Олимп-Вода» показал, что время решения задач по обработке пространственной информации и определении объектов промышленности, негативно воздействующих на качественные характеристики водных объектов, сократилось на 50-60 %.

Библиография Гизатуллин, Артур Римович, диссертация по теме Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)

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

2. Алексеев В.В., Куракина Н.И., Орлова Н.В. Геоинформационная система мониторинга водных объектов и нормирования экологической нагрузки // ArcReview. -2006. №1 (36). СС. 9-10.

3. Андрианов, В. Тенденции развития ПО ГИС на примере продуктов ESRI // ArcReview.- 2006. №2(37). - СС. 2-4.

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

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

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

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

8. Берлянт A.M., Мусин О.Р., Собчук Т.В. Картографическая генерализация и теория фракталов. -М.: 1998. -136 с.

9. Введение в системы баз данных. 8-е издание. / К. Дж. Дейт // ISBN 5-8459-0788-8, Вильяме, 2005.

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

11. Водная Стратегия Российской Федерации на период до 2020 года. Утверждена Распоряжением Правительства Российской Федерации от 27 августа 2009 г. № 1235-р.

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

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

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

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

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

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

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

19. Гизатуллин^ А.Р., Усов» Т.М*. Разработка интернет-приложений ГИС (лабораторный практикум, учебное электронное* издание локального доступа) / Электронное издание на 1 CD-R // Регистрационное свидетельство №19933 от 6 августа 2010 г.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

30. Данджермонд Дж. Перспективы Национальной геоинформационной системы / http://www.dataplus.r^Info/MapNET.html.

31. Данилов-Данильян В.И., Лосева К.С. Потребление воды: экологический, экономический, социальный и политический аспекты. -М.:2006.

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

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

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

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

36. Иванов А.Н., Неговская Т.А. Гидрология и регулирование стока.- 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1979. - 384 с.

37. Ильясов Б.Г., Исмагилова JI.A. и др. Методология моделирования и анализа устойчивости функционирования региональных систем // Проблемы управления в сложных системах. М:, 2000. - С. 310.

38. Каталог научно-технической и информационной продукции предприятий и организаций МПР России. ФГУП «ВИЭМС». Интернет-ресурс: http://www.viems.ru

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

40. Колоденкова А.Е. Прогнозирование состояния сложных систем на основе обработки ретроспективных и текущих данных (на примере паводковой ситуации). Автореферат на соискание ученой степени к.т.н. — Уфа, Изд-во УГАТУ, 2007. 15 с.

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

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

43. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. М.: Мир, 1978.-432 с.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

54. Норенков И.П. Автоматизированное проектирование. — М.: Мир, 2000. 126 с.

55. Олимпийская хартия. Международный олимпийский комитет. Лозанна, Швейцария 2007г.

56. Опыт создания и перспективы развития корпоративных геоинформационных систем на предприятиях нефтегазовой отрасли / Павлов С.В., Саубанов О.С., Гизатуллин А.Р., Усов Т.М. // ArcReview 2009 №2 (49) СС. 13—14.

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

58. Официальный сайт оргкомитета XX олимпийских зимних игр в Турине 2006 года. Интернет-ресурс: http://www.torino2006.it.

59. Официальный сайт оргкомитета XXII Олимпийских и XI Паралимпийских зимних игр 2014 года в городе Сочи. Интернет-ресурс: http://www.sochi2014.com.

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

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

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

63. Павлов C.B., Христодуло О.И. Методология создания многомерных баз данных на основе тензорных структур //Проблемы создания национальной академической системы баз данных и баз данных: Тезисы докладов Всероссийского совещания. — Уфа, 1995. — С. 20-21.

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

65. Перспективы внедрения OLAP в ГИС Росводресурсов / Павлов C.B., Гизатуллин А.Р., Касимов И.И., Христодуло О.И. // Proceedings of the

66. Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT 2009), Crete, Greece, October 5-8, 2009. V. 1. С. 244-247 (Статья на англ. языке).

67. Подсистема построения1 осей рек для геоинформационной системы // свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ-№2009614466 от 21 августа 2009 г., авторы: Павлов C.B., Гизатуллин А.Р., Плеханов C.B., Акопян Д.А*.

68. Положение о Кубанском бассейновом водном управлении Федерального агентства водных ресурсов. Утверждено Приказом № 21 Федерального агентства водных ресурсовют 02.02.2007г.

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

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

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

72. Постановление Правительства Российской Федерации^ от 29.12.2007 г. N991 (ред. от 26.02.2009) «О программе строительства олимпийских объектов и развития города Сочи как горноклиматического курорта».

73. Приказ МПР РФ от 29 мая 2007 г. N 138 «Об утверждении формы государственного водного реестра».

74. Принятие решений в условиях неопределенности: межвузовский научный сборник: вып.2. Часть 2 / под ред. Н.И. Юсуповой; УГАТУ. Уфа: УГАТУ, 2005.-219 с.

75. Пряжинская В.Г., Хранович И.Л., Ярошевский Д.М. Гидроэкология: системный подход к управлению водными ресурсами. // Инженерная экология, №1, 2002 г. СС. 2-19.

76. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 13.10.2008 г. N 1485-р «О программе • мероприятий по экологическомусопровождению подготовки и проведения XXII Олимпийских зимних игр и XI Паралимпийских зимних игр 2014 года в г. Сочи».

77. Свами М., Тхуласираман К. Графы, сети и алгоритмы. М.: Мир, 1984-444 с.

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

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

80. Управление водными ресурсами России (под общ. редакциейд.т.н. Хамитова Р.З.). М.: АМА-Пресс, 2008 г. - 288 с.

81. Федеральный закон от 21 июля 1997 г. N 117-ФЗ "О безопасности гидротехнических сооружений" (с изменениями от 18 декабря 2006 г.).

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

83. Хомяков. Д.М:, Хомяков П.М: Основы системного анализа М.: МРУ. 1996 108 с.

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

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

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

88. Шахраманьян М.А. Новые информационные технологии в задачах обеспечения национальной- безопасности России (природно-техногенные аспекты). -М.: ФЦ ВНИИ ГОЧС, 2003. 398 с.

89. Шекхар Ш., Чаула С. Основы пространственных баз данных. /Пер. с англ. М. КУДИЦ-ОБРАЗ, 2004. - 336 с.

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

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

93. Brekotkin V.E., Efremova O.A., Gvozdev V.E., Pavlov S.V, Nikitin A.B. Creating the functional and information models of Computer-Aided1.formation-Communication System for Control of Water Resources (CAICS CWR) // USATU, CSIT'2005, v.2, p. 248-252

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

95. Childs C. Interpolating surfaces in ArcGIS Spatial Analyst. // ArcUser, July September 2004, p. 32-35.

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

97. David W. S. Wong, Jay Lee. Statistical Analysis of Geographic Information with ArcView GIS and ArcGIS. John Wiley & Sons, 2005. 464 p.

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

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

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

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

102. Hutchinson, M. F. 1993. Development of a continent-wide DEM with applications to terrain and climate analysis. In Environmental Modeling with GIS, ed. M. F. Goodchild et al., 392-399. New York: Oxford University Press.

103. Hutchinson, M. F. and Dowling, T. I. 1991. A continental hydrological assessment of a new grid-based digital elevation model of Australia. Hydrological Processes 5: 45-58.

104. Hutchinson, M.F. 1988. Calculation of hydrologically sound digital elevation models. Paper presented at Third International Symposium on Spatial Data Handling at Sydney, Australia.

105. Hutchinson, M.F. 1989. A new procedure for gridding elevation and stream line data with automatic removal of spurious pits. Journal of Hydrology 106:211-232.

106. Inmon, W.H., 2002. Building the Data Warehouse, 3rd edition. Wiley. KHEOPS Technologies, 2005. JMap Spatial OLAP Extension.

107. JohnL. Kelley. General Topology. Springer-Verlag, New York, 1955.

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

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

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

111. LGS Group, 2000. Analysis of health surveillance business intelligence tools & applications. Final report for Health Canada.

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

113. Maidment D.R. Arc Hydro: GIS for Water Resources. ESRI, Inc, 2002. 220p.

114. Ormsby T. Getting to Know ArcGIS Desktop: Basics of ArcView, ArcEditor, and Arclnfo. ESRI, 2004. 588p.

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

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

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

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

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

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

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

Похожие работы

Информатика, вычислительная техника и управление
05.13.00