автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Обработка пространственной информации для поддержки принятия решений о размещении объектов промышленных отходов на основе методов нечеткой логики

На правах рукописи

ДАВЛЕТБАКОВА Зульфия Лотфулловна

ОБРАБОТКА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ О РАЗМЕЩЕНИИ ОБЪЕКТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ

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

5и;сн

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2014

005549827

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

Научный руководитель: д-р техн. наук, проф.

ПАВЛОВ Сергей Владимирович

Официальные оппоненты: д-р физ.-мат. наук, проф.

АСАДУЛЛИН Рамиль Мидхатович ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы», зав. каф. программирования и вычислительной математики

канд. техн. наук, доц. АХМЕДЖАНОВ Фарит Маратович ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный университет экономики и сервиса», доц. каф. информационно-управляющих систем

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный

нефтяной технический университет»

Защита диссертации состоится 27 июня 2014 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д-212.288.03 при ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» по адресу: 450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного авиационного технического университета и на сайте http://www.ugatiLac.ru/

Автореферат разослан «5» мая 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д-р техн. наук, проф. ] € /У^ д л л « В.В.Миронов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Современное развитие экономики Российской Федерации характеризуется ростом объема и уровня промышленного производства. Вместе с увеличением произведенной промышленностью продукции естественным образом растет количество отходов производства, большая часть которых, как правило, не подлежат повторному использованию и отправляются к местам для захоронения или длительного хранения, и в целях сохранения благоприятной экологической обстановки в окрестностях промышленных предприятий требуется своевременное избавление от них.

Решение подобного рода задач влечет за собой необходимость в комплексном использовании и обработке пространственной информации об объектах размещения отходов и других объектов инфраструктуры, задействованных в управлении промышленными отходами. В связи с этим при организации информационного обеспечения поддержки принятия решений о размещении объектов промышленных отходов в качестве технологической основы предпочтительнее и наиболее перспективно использовать геоинформационные системы (ГИС).

Между тем, для обеспечения адекватной решаемым задачам информационной поддержки нередко приходится сталкиваться с недостатком или неточностью исходной пространственной информации, а также с необходимостью использования множества факторов при принятии решений (санитарно-гигиенических, производственно-экономических, экологических и прочих), большинство из которых не поддаются формализованному описанию. В такой ситуации, имеющаяся неопределенность, обусловленная спецификой рассматриваемых условий, не позволяет на базе известных подходов выработать однозначные достоверные выводы, определяемых исключительно по входным данным и, как следствие, приводит к недостаточно обоснованным управленческим решениям. В этой связи, привлекательным выглядит применение методов теории нечетких множеств в процесс обработки пространственной информации, которые позволяют дать качественную оценку взаимного расположения объектов промышленных отходов и окружающей среды в условиях неопределенности.

Указанное обосновывает актуальность темы настоящего исследования, направленного на обработку пространственной информации для поддержки принятия решений о размещении объектов промышлетллх отходов на основе методов нечеткой логики.

Степень разработанности темы. Исследованию вопросов применения геоинформационных технологий при управлении процессами воздействия на состояние окружающей среды, рациональным использованием природных ресурсов и территорий, в том числе контроля над промышленными отходами, а также фор-

мироваяию информационной поддержки при принятии соответствующих решений посвящены работы многих отечественных ученых и специалистов:

B. А. Акимова, И. Б. Бутковской, М. В. Болгова, Д. С. Орлова, Р. 3. Хамитова,

C. В. Павлова, О.И. Христодуло, В. Е. Гвоздева, А.П. Клепача, Л. В. Костенко, И.А. Никифорова и других, а также зарубежных: Р. Томлинсона, М. Эгенхофера, Д. Данджермонда, В.Кайпца, И. Хейвуда, X. Вугдта, Л. Дгокштейна, Й. Перейры и многих других.

Вопросам исследования нечетких множеств и их применения в поддержке принятия решений посвящены исследования и публикации многих отечественных и зарубежных ученых и специалистов: Л. Заде, Г. Весоловского, Дж. Мориса, Л. Снайдера, Д. А. Поспелова, С. Д. Штоба, Ю. А. Зака, Б. Г. Ильясова, В. И. Васильева, Л. Р. Черняховской и многих других.

Тем не менее, для рассмотрения проблем, связанных с размещением промышленных отходов на территории региона в их совокупности до настоящего времени не рассмотрены в полной мере особенности и принципы взаимосвязи атрибутивной и пространственной информации о промышленных отходах, не проведены количественные оценки рационального использования территорий и не исследованы проблемы разработки информационного обеспечения на базе геоинформационных технологий и методов нечеткой логики.

Объектом исследования настоящей диссертационной работы является процесс поддержки принятия решений о размещении объектов промышленных отходов с использованием методов нечеткой логики.

Предметом исследования являются методы обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов, а также описание расположения указанных объектов методами теории нечетких множеств.

Целью работы является повышение эффективности процесса поддержки принятия решений о размещении объектов промышленных отходов за счет обработки пространственной информации об их взаимном расположении с объектами окружающей среды с использованием методов нечеткой логики и пространственного анализа.

Задачи исследования

1. Разработать принцип описания пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе методов нечеткой логики.

2. Разработать метод ранжирования территорий по степени их пригодности для размещения объектов промышленных отходов на основе нечеткого логического вывода.

3. Разработать модель и алгоритм построения нечеткой базы знаний процесса обработки пространственной информации о размещении объектов промыш-

ленных отходов.

4. Разработать систему обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе нечеткой логики и исследовать эффективность предложенных методов.

Научная новизна

1. Принцип описания пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе нечеткой логики, который заключается в представлении функций принадлежности, характеризующих взаимное расположение объектов на карте, в виде поверхности в географическом пространстве и отличается от известных в настоящее время методов описания тем, что позволяет проводить обработку экспертных знаний о размещении объектов промышленных отходов методами пространственного анализа.

2. Метод ранжирования территорий по степени их пригодности для размещения объектов промышленных отходов на основе нечеткого логического вывода, который заключается в последовательном комбинировании поверхностей, характеризующих функции принадлежности расположения объектов на карте, и отличается от существующих в настоящее время методов тем, что позволяет использовать правила логического вывода для получения результата поиска пригодного местоположения объектов отходов промышленных предприятий в виде карты местности.

3. Алгоритм построения нечеткой базы знаний процесса обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов, заключающийся в использовании реляционных структур для описания пространственной и атрибутивной информации о промышленных отходах, а также функций принадлежности и правил нечеткого вывода, и отличающийся тем, что позволяет хранить в унифицированном виде разнородные данные с сохранением их целостности и топологической корректности.

Теоретическая и практическая значимость работы

1. Метод ранжирования территорий по степени их пригодности для размещения объектов промышленных отходов на основе нечеткого логического вывода, который позволяет алгоритмизировать процесс обработки картографических поверхностей с целью определения пригодных участков для расположения объектов промышленных отходов.

2. Модель нечеткой базы знаний процесса обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов, которая позволяет обеспечивать взаимодействие базы пространственных и атрибутивных данных об отходах и базы знаний, содержащей описание нечетких условий расположения объектов промышленных отходов и правила нечеткого логического вывода.

3. Система обработки пространственной информации о размещении

объектов промышленных отходов, которая позволяет формировать исходные пространственные и атрибутивные данные о расположении объектов промышленных отходов с использованием электронных векторных карт, а также выполнять в автоматизированном режиме геообработку указанных данных для определения местоположения объектов, связанных с отходами промышленных предприятий.

Практическая значимость результатов подтверждается актом внедрения в производственную деятельность Министерства природопользования и экологии Республики Башкортостан, а также в учебный процесс УГАТУ.

Методология и методы исследования

В работе использовались методы системного анализа, структурного анализа и проектирования (БАШ*), математического и геоинформационного моделирования, технологии реляционных и объектно-ориентированных баз данных, а также методы теории нечетких множеств.

Положения, выносимые на защиту

1. Принцип описания пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе методов нечеткой логики, позволяющий использовать экспертные знания в пространственном анализе.

2. Метод ранжирования территорий по степени их пригодности для размещения объектов промышленных отходов на основе нечеткого логического вывода, позволяющий использовать правила логического вывода для комбинирования поверхностей, характеризующих функции принадлежности расположения объектов на карте, и получить рекомендуемое местоположение к размещению объектов промышленных отходов.

3. Модель и алгоритм построения нечеткой базы знаний процесса обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов, позволяющие обеспечить взаимодействие базы пространственных и атрибутивных данных об отходах и базы знаний, содержащей описание нечетких условий расположения объектов промышленных отходов и правила нечеткого логического вывода.

4. Система обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе нечеткой логики, и результаты экспериментальной проверки эффективности предложенных методов на территории Республики Башкортостан.

Достоверность и апробация полученных результатов

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях и семинарах: международная конференция «Информационные технологии интеллектуальной поддержки принятия решений» (Уфа, 2013), Всероссийской зимней школе-семинаре аспирантов и молодых ученых (Уфа, 2010-2012), международной конференции «Ма-

тематическое моделирование в проблемах рационального природопользования» (Ростов-на-Дону, 2011-2013), межрегиональном экологическом форуме «Уралэк-ология. Промышленная безопасность» (Уфа, 2011—2012), научно-практической конференции «Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем» (Уфа, 2014).

Связь темы исследования с научными программами

Работа выполнена в период 2010-2013 гг. на кафедре геоинформационных систем Уфимского государственного авиационного технического университета в рамках государственных контрактов на тему «Сопровождение и развитие автоматизированной системы по формированию и ведению регионального кадастра отходов на территории Республики Башкортостан (АИС «Кадастр отходов»)» (2010-2013), «Сопровождение и развитие функциональных возможностей АИС «Инспекционная деятельность» в составе автоматизированной системы поддержки принятия решений по управлению природными ресурсами и охраной окружающей среды» (2010-2013), грант РФФИ на тему «Разработка программного обеспечения, структур и моделей данных для распределенной обработки пространственной информации в составе региональной инфраструктуры пространственных данных».

Публикации. Основные материалы диссертационной работы опубликованы в 20 источниках, включая 4 статьи в изданиях из перечня, утвержденного ВАК России («Современные проблемы науки и образования», «Электротехнические и информационные комплексы и системы», «Инженерный вестник Дона», «Вестник УГАТУ»), 7 материалов научных конференций и 2 свидетельства о регистрации программ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из 177 страниц машинописного текста, включающего в себя введение, четыре главы, заключение, список литературы из 117 наименований и четыре приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении к диссертации обосновывается актуальность исследования, приводится характеристика новизны работы, ее практическая значимость и положения выносимые на защиту.

В первой главе анализируются проблемы, связанные с организацией поддержки принятия решений о размещении отходов промышленных предприятий.

Анализ состояния сферы обращения с промышленными отходами показывает, что основные проблемы в этой области заключаются в утилизации, хранении и захоронении промышленных отходов при соблюдении экологических, санитарно-гигиенических и экономических требований. Решение широкого круга задач с учетом указанных требований является достаточно трудоемким и может быть до-

стигнуто при комплексном использовании разнородной, в том числе территори-ально-распределенной (пространственной), информации об объектах размещения отходов.

Система управления промышленными отходами включает в себя разработку и принятие необходимой нормативно-правовой базы на всех уровнях государственной власти, а также непосредственно производственную деятельность, учёт и контроль со стороны государственных уполномоченных структур (рис. 1). Центральное место в рамках такой организации занимают объекты размещения и переработки промыпшенных отходов, вызывающие наибольший интерес с точки зрения организации грамотного движения и распределения отходов на территории республики.

Гос,■дарственной экопогичвскиС1

Государсгпеенный федеральный экологический надзор

Гос/даропеенний федеральный

Законодательные в нормативные акты

Ив фор мац ионная поддержка принятия решений

Мннэкологнн РБ

?Е

Роспр ироднадз ор

1 Промыт ленные - - •—^_предприятия

Ростехнадзор

Отчеты 2-ТП Отходы

Р1

Пункты переработки отходов

>-

__и~" I Объем и состав накопленных

/ Объекты размещения П ь _отходов, степень заполнения

^ _отходов_ Г| и места размещения

Состав и структура переработанных отходов, тнкты^ дапьнелсией транспортировки

31

Окружающая среда

Результаты зколагшескей экспертизы^ и анализ а территорий

инф ормэционный поток (обратная связь)

инф ормационным поток {основная информация)

воздействие

отрицательное влияние отходов

положительное влияние отходов__

Органы федеральной исполнительной власти

Органы региональной исполнительной впзстн

Рисунок 1 - Организация управления промышленными отходами В рассмотренных информационных системах поддержки принятия решений при управлении промышленными отходами на территории Российской Федерации акцентируется внимание на информационно-справочных задачах и процессах документооборота, что не позволяет в полной мере анализировать информацию о расположении объектов размещения промышленных отходов и решать задачи управления этим размещением. Кроме того, известные подходы к поиску и выбору наилучшего (по каким-либо критериям) места размещения объектов на ограниченной территории, не в полной мере учитывают неопределенность, обусловлен-

ную недостатком или неточностью пространственной информации, а также мно-гокритериальность и сложность задачи размещения промышленных отходов. Способствовать повышешпо адекватности результатов анализа информации при наличии указанной неопределенности в задаче поиска наилучшего местоположения для размещения отходов на ограниченной территории, позволит подход, сочетающий теорию нечетких множеств с ГИС-технологиями.

Вторая глава посвящена разработке методов обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе нечеткой логики.

Автором проведен анализ исходной информации, необходимой для поддержки принятия решений о размещении объектов промышленных отходов, который показывает, что по своему составу информационный массив при управлении отходами является разнородным и включает в себя справочную, документарную и пространственную информацию о расположении объектов образования и накопления промышленных отходов, а также объектов окружающей среды:

W = {i00\Mnn\MP0{Moc}, (!)

где loo — информация об объектах образования отходов, Ipo — информация об объектах размещения отходов, Inn — информация о пунктах переработки отходов и loe - информация об объектах окружающей среды.

Пространствехшая информация, представленная в виде векторной карты местности К фиксированного масштаба М, описывающая расположение множества объектов управления отходами О, принадлежащих одному из nt типов и сгруппированных в соответствии с типами в слои {Li}, описывается как:

К = {Ц),к = й, (2)

I4={0/U = Ü¡, (3)

где к — номер слоя на карте K,j — номер объекта в к-м слое.

Отношения между объектами на карте выражаются множеством связей: расстояние или степень уклона между двумя и более объектами, их пересечение, касание и пр., которые используются в качестве входных параметров для анализа территории. В задачах поиска пригодной территории для размещения отходов ключевым является расстояние, определяемое, например, по евклидовой метрике:

a(\,2) = J(x¡-x1)2 + (yi-y2)2 , (4)

где ö(1,2) - расстояние между двумя точками с координатами (xi, y¡) и to, y¡).

Тогда расстояния между объектами различных типов будут определяться как минимальное расстояние между множеством точек, из которых состоят объекты:

Rip),О)) = min(rnin {(а (О), ));}, min { (a(Oxp Oj )),}), / =1,«,,/ = 1,и2,

где ni — количество точек первого объекта, т — количество точек второго объекта.

Тем не менее, в ситуации с определением пригодного местоположения для размещения объектов промышлешшх отходов, когда необходимо исследовать всю предполагаемую территорию, а точнее позиционировать каждую точку этой территории относительно объектов, участвующих в управлении отходами, предлагается провести дискретизацию непрерывной поверхности в растр, ячейки которого несут в себе содержательную информацию о занимаемом местоположении.

Тогда растр, состоящий из множества ячеек С™ с координатами их центра (xv, yw) и атрибутивной характеристикой Atr^, размера {ncoiumn * nrcw), будет выражаться как:

= {CJ = {((xv, yj, Atrw )},v = l, пЫипт, w = 1, nrow. (6)

В свою очередь, объект на карте в растровом формате будет состоять из некоторого набора ячеек С/ с координатами (ха, ур) и атрибутивной характеристикой Atrr.

OkJ={(CkJ)l} = {((xka\yy)i,Atrl)i),i = i^, (7)

где ric - количество ячеек растра, покрывающих объект О/.

Расстояние от любой ячейки поверхности до объекта О/ будет равно минимальному расстоянию от этой ячейки до каждой ячейки, покрывающей исследуемый объект:

R(Okj,C) = min { (а(О) ,С)), },i = \Jc. (8)

Растр расстояний, характеризующий расстояний от каждой ячейки поверхности до объекта О/:

RastkJ(R) = {(Ä(0;,Cw)U = {((wJXJ)}- (9)

Для к-vo слоя растр расстояний будет представлен как пересечение растров всего множества объектов в этом слое:

Rastk (R) = (Rastkl (R) П RastkJ (RjCl-f) Rast^ (R)), к = Uk, (10)

Rastk (R) cz K. (11)

Процедура преобразования векторного слоя в группу растровых слоев и получение в последующем растра расстояний обозначается как S:

(12)

Принцип описания пространственной информации о размещении промышленных отходов на основе методов нечеткой логики основывается на преобразо-

вании значений расстояний в значение степени принадлежности к нечеткому множеству аь

ак ={{г,ЦкАг))\г е U}\!xla(r) : г -> [ОД], (13)

где ак — нечеткое множество вида «расстояние до объектов к-го слоя - близко», U— непрерывное множество значений расстояний г.

Выбор функции принадлежности для описания расстояния между объектами, участвующими в управлении размещением объектов промышленных отходов, осуществлялся с использованием косвенных методов построения функции принадлежности для группы экспертов, по результатам которого были определены следующие типы функций: S-образная, Z-образная и П-образная функции принадлежности.

В целом, операция преобразования растра расстоятпш в растр принадлежности (рис. 3) обозначается как 0:

Rastk{R)—^>Rastk(a), (14)

где растр расстояний содержит совокупность гте:

Rastk(R) = Rast{ri},v^l,ncclum„,w = T^Z, (15)

а растр, отражающий значения нечеткого множества aie-

= (16) Таким образом, при проектировании и модернизации объектов размещения отходов промышленных предприятий с учетом комплексного описания характеристик объектов об их расположении в пространстве, ряда факторов, ограничивающих выбор территории, и пожеланий специалистов-экспертов о выборе местоположения размещения объектов промышленных отходов, связанных с рациональным использованием территорий при условии достижения приемлемого качества окружающей среды, описание пространствешюй информации о расположении промышленных отходов предлагается выразить через лингвистическую переменную, представленную тройкой:

ЛП —< AJJ,Т >, (17)

где А - наименование лингвистической переменной (по представленному примеру - «Расстояние до множества объектов {О/}»), U - универсальное множество входных значений (расстояние), при этом U с R, Т — набор возможных значений лингвистической переменной, которые в рамках исследования местоположения объектов размещения промышленных отходов выражаются как:

Т &А'.Т = {а,} = {а, -" Близко" ,аг-" Недалеко" ,...,ag-"Далеко"). (18)

В таком случае, факторы, ограничивающие выбор территории для расположения объектов промышленных отходов Оиск, будут соответствовать совокупности входных лингвистических переменных:

Л1" ={Al1"},i = l,n, (19)

где Ai - расстояние до группы объектов Oi (промышленные предприятия), А2 -расстояние до группы объектов О2 (полигоны захоронения промышленных отходов) и др.

Пригодность местоположения объекта Оит характеризуется лингвистической переменной Août- Тогда для представленного описания проблемы задачей нечеткого вывода является определение числового значения для выходной переменной Août, которое зависит от входных факторов Л[п и должно удовлетворять условиям G:

A0"' =Aa"({Al1"}lG), (20)

где термы входных и выходных лингвистических переменных по приведенному соотношению (18) характеризуются как:

ТЫР е ^ . тьР = (21)

Т0"' g А0"' -.Т0"' = {dj), j = (22)

На основе такого представления поставленной задачи, аппарат нечеткой логики предлагает решение на основе логического вывода по определенным продукционным правилам и включает в себя ряд этапов.

1. Формирование базы правил р системы нечеткого вывода:

p = {p,},t = UTp, (23)

где каждое правило представляет собой логическое высказывание:

ЕСЛИ Расстояние до промышленных предприятий — Недалеко //Расстояние до населенных пунктов — Близко И ... ТО Территория не пригодна для установки полигона промышленных отходов.

2. Фаззификация входных параметров. По приведенным ранее соотношениям (12) и (14) процедура фаззификации является преобразованием слоев объектов в растры принадлежности (рис. 2):

{О,} —M/tart, (R)}—(а)}).}. (24)

В результате, для каждого из рассматриваемых факторов будет образовано множество растров принадлежности (рис. 3).

3. Агрегирование — для каждой ячейки растра определяется минимум истинности всех подусловий правила:

0i = аи ) П • • • П (г, = ) = min( uu (г, ),..цы )). (25)

4. Активизация подусловий в нечетких правилах продукций - процедура объединения при помощи операции «ИЛИ» всех степеней истинности заключений, назначенных для выходной переменной.

где - нечеткий терм, которым оценивается значение входа г,- в строчке с номером ]р (р = 1,к, ), ку— количество строчек-коньюкций, в которых выход у оценивается нечетким термом <3.

Ra5t.Ha)

2.8 2.2 1.4 1 е С.6 0.6 0.8 0.9

2.2 1.4 1 0 0.6 0.8 0.9 1

2 1 0 0 0.7 0.9 1 1

2 1 0 0 0.7 0.9 1 1

Рисунок 2 - Процедура преобразо- Рисунок 3 - Множество растров

вания растра расстояний в растр принадлежности термов входных

принадлежности лингвистических переменных

5. Деффазификация - преобразования нечеткого множества в четкое число по методу центра тяжести по шкале пригодности со = {\,2,...,т), где т - количество термов выходной переменной:

(27)

Подобным образом, вычислив значения с/ для всего множества точек пространства получим новую поверхность, отображающую рекомендуемое местоположение для размещения объектов промышленных отходов Оиск'.

= и- (28)

Третья глава посвящена разработке функциональной и информационной модели процесса обработки пространственной информации об объектах размещения промышленных отходов на основе нечеткой логики, а также алгоритмов, реализующих разработанные в диссертационной работе методы.

Предложена организация нечеткой базы знаний на основе принципа реляционных баз данных, что позволяет обеспечивать взаимодействие базы пространственных и атрибутивных данных и базы знаний на основе использования встроенных механизмов СУБД (триггеров, хранимых процедур), структура которой описывается следующим образом (рис. 6):

= (29)

где Л;, Яо и Яя - составляющие базы знаний, содержащие в себе входные значения, выходные значения и правила нечеткого логического вывода соответственно.

На основе предложенных моделей разработаны алгоритмы обработки пространственной информации об объектах размещения промышленных отходов на

основе методов нечеткой логики: определения расположения объектов на территории, формирования растров принадлежности, нечеткого логического вывода, поиска пригодного местоположения для размещения объектов промышленных отходов на основе нечеткого вывода (рис. 7) и общий алгоритм работы системы обработки пространственной информации об объектах размещения промышленных отходов. В основе принципа разработанных алгоритмов лежит формирование матрицы, описывающей адрес каждой ячейки и соответствующее ей значение, размером (количество ячеек по оси х х количество ячеек по оси у, 3) и последовательном обходе всех элементов этой матрицы.

__________________К,

Выходная лиига. переменная

UnqulsUcOuipul

PK Id UnnOutput

Name_Llng Description

Терм вых. лингв, переменной

Функция принадлежности терма вых. лингз. перем.

TenriOuipul

PK Id Term Output

FK1 NameJTerm Description ld_LingOutput

MemberehlpOutpyi

FK1 У d ld_TemiOutpui

Rr

входная лингв, переменная

Функция принадлежности

Llngulstlclnput

PK Id Llnqlnput

Name_Ling Description

Терм их. переменной

Membershiplnput

PK PK PK.FK1 L в Id Termlnput

Termlnpul |

PK la Termlnput

FK1 Nanrie_Tenri Description | ld_Linglnpul !

Output :

PK Id Output

Name

Rule.

PK Id Rule

FK1 Id. TermOutput

I Правило-вывод

OutpUtRule

FK1 FK2 ld_Ruie id Output

Правило-Bx.nepeMeMHaf

CreateP.ule

FK1 FK2 id_Rule id_Termlnput

Рисунок 6 -Модель нечеткой базы знаний процесса принятия решений о размещении объектов промышленных отходов В четвертой главе рассматривается реализация системы поддержки принятия решений о размещении объектов промышленных отходов и оценка эффективности предложенных методов.

Предложена структура системы обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе методов нечеткой логики, которая включает базы пространственной и атрибутивной информации об объектах размещения отходов, базы природопользователей и нечеткой базы знаний, а также задачи системы и пользователей системы (рис. 8).

Рисунок 7 - Блок схема алгоритма формирования нечеткого вывода при обработке пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов

ЛгсС/г Оэ(аОэк

Ввод информации об объехтах размещения отходов Ввод информации о технологических установках Ранжирование территории по показателям ее пригодности к размечайте промышленных отходов Формирование отчетов Поиск полигонов ! отходоа/технал. уст а ново к, обще гее граф. объектов

Рисунок 8 - Структура системы обработки пространственной информации о размещении промышленных отходов Процедура обработки пространственной информации об отходах, образованных в процессе производственной деятельности, при помощи системы поддержки принятия решений о размещении объектов промышленных отходов включает ряд этапов: выбор задачи (поиск территории пригодности к размещению объектов промышленных отходов, санитарно-защитных зон полигонов отходов и мусороперегрузочной станции), определение параметров исследуемой территории, входных факторов, формирование базы правил и получение результирующей карты, отражающей степень пригодности к расположению исследуемых объектов. Сравнение результатов поиска пригодной территории для размещения

полигона отходов (рис. 9) традиционными аналитическими методами и при помощи предлагаемой в работе системы показывает, что во втором случае удалось добиться сокращения альтернативных вариантов размещения отходов и повышения детализированности информации о пригодных территориях, что в конечном счете ведет к экономии времени, необходимого на выбор и принятие конечного решения. Кроме того, использование разработанных автором методов и алгоритмов при поиске территории для размещения указанных объектов сокращает само время анализа в среднем на 40 %.

ных отходов на территории Благовещенского района ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработан принцип описания пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе методов нечеткой логики, который позволяет представить функции принадлежности, характеризующие взаимное расположение объектов на карте, в виде поверхности в географическом пространстве и, таким образом, делает доступным обработку экспертных знаний о размещении промышленных отходов методами пространственного анализа.

2. Разработан метод ранжирования территорий по степени их пригодности для размещения объектов промышленных отходов на основе нечеткого логического вывода, в основе которого лежит комбинирование поверхностей, характеризующих функции принадлежности расположения объектов на карте. Указанный метод позволяет определять пригодность территории для размещения отходов промышленных предприятий и визуализировать ее в виде карты местности.

3. Разработаны модель и алгоритм построения нечеткой базы знаний процесса обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов, которые обеспечивают взаимодействие базы пространственных и атрибутивных данных об отходах и базы знаний, содержащей описание нечетких условий расположения объектов промышленных отходов и правила нечеткого логического вывода, полученные с привлечением экспертов.

4. Разработана система обработки пространственной информации о разме-

щении объектов промышленных отходов, позволяющая сформировать территорию пригодности к размещению отходов промышленных предприятий с использованием электронных векторных карт. Проведенная оценка эффективности использования указанной системы показывает, что затраты времени на поиск и выбор участка территории, пригодной для размещения объектов промышленных отходов, снижаются в среднем на 40 %, в тоже время повышается детализирован-ность и полнота пространственной информации о рассматриваемых альтернативных вариантах размещения отходов по сравнению с традиционным способом определения таких участков территории для размещения отходов промышленных предприятий.

ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ В рецензируемых журналах из перечня ВАК

1. Информационная система поддержки принятия решений по управлению отходами на территории Республики Башкортостан на основе базы нечетких знаний / С. В. Павлов, 3. Л. Давлетбакова, А. X. Абдуллин // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2013. № 4, т. 9, С. 113—120.

2. Обработка пространственной информации о границах санитарных зон полигонов отходов на основе методов нечеткой логики / 3. Л. Давлетбакова, А. X. Абдуллин, С. В. Павлов // Инженерный вестник Дона: электронный научный журнал. 2013. №4. URL: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/1887.

3. Построение модели обработки пространственной информации на основе методов нечеткой логики / 3. Л. Давлетбакова //' Современные проблемы науки и образования: Электронный научный журнал. 2013. № б (50). URL: http://www.science-education.ru/! 13-11082.

4. Обработка пространственной информации на основе методов нечеткой логики при размещении отходов промышленных предприятий / С. В. Павлов, А. X. Абдуллин, 3. Л. Давлетбакова // Вестник УГАТУ. 2014. Т. 18, № 1 (62). С. 106-113.

Патенты и свидетельства о регистрации программ для ЭВМ

5. Свид. о гос. per. программы для ЭВМ № 2012616622. Программное обеспечение ведения справочника природопользователей / О. И. Христодуло, А. X. Абдуллин, 3. Л. Давлетбакова, Э. И. Валиева. Зарег. 24.07.2012. М.: Роспатент 2012.

6. Свид. о гос. per. программы для ЭВМ № 2012616623. Программное обеспечение ведения регионального кадастра отходов / О. И. Христодуло, А. X. Абдуллин, 3. Л. Давлетбакова, Г. Ф. Сулейманова. Зарег. 24.07.2012. М.: Роспатент 2012.

В других изданиях

1. Создание векторной карты объектов размещения отходов на территории Республики Башкортостан / 3. Л. Давлетбакова, О. И. Христодуло, Ф. М. Ремезова,

Ф. М. Фахрутдинов // Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем: межвуз. науч. сб. Уфа: УГАТУ, 2011. С. 73-77.

8. Использование геоинформационных технологий для управления твердыми бытовыми отходами на территории РБ / 3. JI. Давлетбакова // Геоинформационные технологии и космический мониторинг: матер. VI межд. конф. (Абрау-Дюрсо, 6-8 сент. 2011). Ростов-на-Дону: Юж. федер. ун-т, 2011. С. 112-114.

9. Разработка ГИС-компоненты в составе АИС «Кадастр отходов» / 3. Л. Давлетбакова, С. В. Павлов, С. Я. Ремезова // УралЭкология. Промышленная безопасность-2011: матер, науч.-практ. конф. (Уфа, 12-14 окт. 2011). Уфа: УГАЭС, 2011. С. 62-63.

10. Применение методов нечеткой логики в пространственном анализе объектов размещения отходов / 3. Л. Давлетбакова // Актуальные проблемы науки и техники: сб. ст. 7-й Всерос. зимн. шк.-сем. аспирантов и молодых ученых. (Уфа, 14-16 февр. 2012). Уфа: УГАТУ, 2012. С. 303-306.

11. Использование методологии Scrum при разработке геоинформационной компоненты АИС «Кадастр отходов» / 3. Л. Давлетбакова, А. X. Абдуллин, Е. В. Линник, Н. А. Куценко // Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем: межвуз. науч. сб. Уфа: УГАТУ, 2012. С. 151-159.

12. Планирование границ сашпарно-защитных зон в ArcGIS с использованием инструментов нечеткой логики / 3. Л. Давлетбакова, А. X. Абдуллин, С. В. Павлов, С. Я. Лучшшна /7 ArcReview. 2012. № 3 (62). С.13-14.

13. Использование инструментов нечеткой логики для построения санитарно-защитных зон объектов размещения отходов / 3. Л. Давлетбакова // Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования: матер. XL конф. (Абрау-Дюрсо, 3-8 сент. 2012). Ростов-на-Дону: Юж. федер. ун-т, 2012. С. 473-477.

14. Разграничение прав доступа к информационной системе «Кадастр отходов» / 3. Л. Давлетбакова, А. X. Абдуллин, М. В. Заець // Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем: межвуз. науч. сбор. Уфа: УГАТУ, 2013. С. 137-146.

15. Определение положения объектов временного размещения отходов на территории региона на основе методов нечеткой логики / 3. Л. Давлетбакова // Геоинформационные технологии и космический мониторинг: матер. VI конф. (Абрау-Дюрсо, 8-13 сент. 2013). Ростов-на-Дону: Юж. федер. ун-т, 2013. С. 173-178.

16. Нечеткие модели при осуществлении природоохранной деятельности / 3. Л, Давлетбакова // Информационные технологии интеллектуальной поддержки принятия решений: матер, межд. конф. (Уфа, 21-25 мая 2013) Уфа: УГАТУ, 2013.

С. 5-9.

Соискатель

3. Л. Давлетбакова

ДАВЛЕТБАКОВА Зульфия Лотфулловна

ОБРАБОТКА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ О РАЗМЕЩЕНИИ ОБЪЕКТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати 24.04.2014 г. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,0. Уч. - изд. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 275

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

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уфимский государственный авиационный технический университет»

На правах рукописи

Л//Б0070 Л

VT-6. V \ 1 J t / J f

ДАВЛЕТБАКОВА Зульфия Лотфулловна

ОБРАБОТКА ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ О РАЗМЕЩЕНИИ ОБЪЕКТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ НА ОСНОВЕ МЕТОДОВ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ

Специальность

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации

(в промышленности)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Павлов C.B.

Уфа-2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................................................5

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗМЕЩЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ И ПРОБЛЕМ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ ОБ ОБЪЕКТАХ РАЗМЕЩЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ................................................................................14

1.1 Анализ состояния управления промышленными отходами в Российской Федерации.............................................................................................14

1.2 Анализ информационных систем, используемых для управления промышленными отходами на территории региона Российской Федерации.... 27

1.3" Анализ подходов к обработке пространственной информации об объектах размещения отходов.................................................................................31

1.4 Постановка задачи исследования.......................................................37

Результаты и выводы к главе 1......................................................................40

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ О РАЗМЕЩЕНИИ ОБЪЕКТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ.....................................................42

2.1 Пространственные данные о размещении объектов промышленных отходов ................................................................................................................42

2.2 Принцип описания пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе нечеткой логики...........................48

2.2.1 Описание пространственных отношений между объектами, задействованными в управлении размещением промышленных отходов.....48

2.2.2 Формализация описания пространственных отношений между объектами на основе нечеткой логики................................................................52

2.3 Метод ранжирования территорий по степени их пригодности для размещения объектов промышленных отходов на основе нечеткого логического вывода ................................................................................................................58

Результаты и выводы к главе 2......................................................................69

3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ О РАЗМЕЩЕНИИ ОБЪЕКТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ.....................................................70

3.1 Разработка функциональной модели процесса обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе нечеткой логики........................................................................70

3.2 Разработка информационной модели процесса обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе нечеткой логики........................................................................78

3.3 Разработка алгоритмов обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе нечеткой логики.....86

Результаты и выводы к главе 3......................................................................97

4 РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ О РАЗМЕЩЕНИИ ОБЪЕКТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ (НА ПРИМЕРЕ СУБЪЕКТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ)..................................................................................98

4.1 Разработка структуры системы обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе нечеткой логики........................................................................................................98

4.2 Расчет пространственных характеристик размещения объектов промышленных отходов.........................................................................................102

4.2.1 Ранжирование территорий по степени их пригодности для размещения полигонов промышленных отходов............................................102

4.2.2 Ранжирование территорий по степени их пригодности для мусороперегрузочных станций промышленных отходов...............................112

4.2.3 Ранжирование территорий по степени их пригодности для размещения границы санитарно-защитной зоны полигона промышленных отходов ......................................................................................................... 118

4.3 Оценка эффективности системы обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе

нечеткой логики......................................................................................................125

Результаты и выводы к главе 4....................................................................134

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...........................................................................................................135

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ..............................137

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...................................................138

ПРИЛОЖЕНИЕ А.......................................................................................................150

ПРИЛОЖЕНИЕ Б........................................................................................................154

ПРИЛОЖЕНИЕ В.......................................................................................................162

ПРИЛОЖЕНИЕ Г........................................................................................................175

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ

Современное развитие экономики Российской Федерации характеризуется ростом объема и уровня промышленного производства. Так, например индекс объема продукции промышленности в России в 2013 году по отношению к предыдущему году составил 100,3 %, а в 2012 - 102,6 % [36, 42]. Вместе с увеличением произведенной промышленностью продукции естественным образом растет количество отходов производства, большая часть которых, как правило, не подлежат повторному использованию и отправляются к местам для захоронения или длительного хранения, и в целях сохранения благоприятной экологической обстановки в окрестностях промышленных предприятий требуется своевременное избавление от них.

В рамках государственных целевых программ и направлений [65] предусмотрены мероприятия: по управлению процессом распределения и движения промышленных отходов на места их переработки или складирования, по решению вопросов рационального использования территории и вовлечения образованных отходов в повторный хозяйственный оборот в целях снижения их негативного воздействия на окружающую среду Безусловно, решение подобного рода задач влечет за собой необходимость в комплексном использовании и обработке информации об объектах размещения отходов и других объектов инфраструктуры, задействованных в управлении промышленными отходами. И, поскольку все эти объекты характеризуются протяженностью и распределенностью на территории, значительная часть их описания содержит пространственную составляющую.

Стремление к комплексному использованию разнородной информации, содержащей не только атрибутивные, но и пространственные характеристики, стимулирует специалистов применять наилучшие способы и средства получения и анализа подобного рода данных для оценки наблюдаемой ситуации. Мировой и отечественной практикой подтверждается, что ведущая роль в вопросах изучения

поведения объекта на земной поверхности и построения на его основе моделей реальных явлений принадлежит геоинформационным технологиям, сочетающим возможности традиционной картографии и интеллектуальной обработки данных в виде географических информационных систем (ГИС).

Между тем, для обеспечения адекватной решаемым задачам информационной поддержки нередко приходится сталкиваться с недостатком или неточностью исходной пространственной информации, а также с необходимостью использования множества факторов при принятии решений (санитарно-гигиенических, производственно-экономических, экологических и прочих), большинство из которых не поддаются формализованному описанию. Указанные проблемы возникают при выборе мест расположения полигонов отходов, принятия решений о целесообразности увеличения площади полигонов отходов, развития сети мусороперегрузочных станций и других. В такой ситуации, имеющаяся неопределенность, обусловленная спецификой рассматриваемых условий, не позволяет на базе известных подходов выработать однозначные достоверные выводы, определяемых исключительно по входным данным и, как следствие, приводит к недостаточно обоснованным управленческим решениям.

С целью решения указанных недостатков специалистами, работающими в данной области, уделяется особенное внимание таким подходам, которые позволяют учитывать неточности в описании положения объектов на карте, а также расплывчатые и несовместимые требования к выбору местоположения, объектов. В этой связи, привлекательным выглядит привлечение методов теории нечетких множеств, предложенной впервые Лотфи Заде в 1965 году, и развитие на их основе методов обработки пространственной информации для задач территориального планирования в условиях неопределенности.

Изложенные выше проблемные вопросы и необходимость выработки механизмов их решения обуславливает актуальность темы настоящего диссертационного исследования, направленного на развитие методов обработки пространственной информации с применением нечеткой логики в задачах

информационной поддержки принятия решений о размещении объектов промышленных отходов на территории региона.

СТЕПЕНЬ РАЗРАБОТАННОСТИ ТЕМЫ

Исследованию вопросов применения геоинформационных технологий при управлении процессами воздействия на состояние окружающей среды, рациональным использованием природных ресурсов и территорий, в том числе контроля над промышленными отходами, а также формированию информационной поддержки при принятии соответствующих решений посвящены работы многих отечественных ученых и специалистов: В. А. Акимова, И. Б Бутковской, М. В. Болгова, Д. С. Орлова, Р. 3. Хамитова, С. В. Павлова, О. И. Христодуло, В. Е. Гвоздева, А. П. Кпепача, Л. В. Костенко, И. А. Никифорова и других, а также зарубежных - Р. Томлинсона, М. Эгенхофера, Д. Данджермонда, В. Кайнца, И. Хейвуда, X. Вугдта, Л. Дюкпггейна, Й. Перейры и многих других. ,

Вопросам исследования нечетких множеств и их применения в поддержке принятия решений посвящены исследования и публикации многих отечественных и зарубежных ученых и специалистов: Л. Заде, Д. А. Поспелова, Ю. А. Зака, С. Д. Штоба, В. В. Круглова, Д. Рудковской, Б. Г. Ильясова, В. И. Васильева, Л. Р. Черняховской и многих других.

Тем не менее, для рассмотрения проблем, связанных с размещением промышленных отходов на территории региона в их совокупности до настоящего времени не рассмотрены в полной мере особенности и принципы взаимосвязи атрибутивной и пространственной информации о промышленных отходах, не проведены количественные оценки рационального использования территорий и не исследованы проблемы разработки информационного обеспечения на базе геоинформационных технологий и методов нечеткой логики.

ОБЪЕКТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ настоящей диссертационной работы является процесс поддержки принятия решений о размещении объектов промышленных отходов с использованием методов нечеткой логики.

ПРЕДМЕТОМ ИССЛЕДОВАНИЯ являются методы обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов, а также описание расположения указанных объектов методами теории нечетких множеств.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью диссертационной работы является повышение эффективности процесса поддержки принятия решений о размещении объектов промышленных отходов за счет обработки пространственной информации об их взаимном расположении с объектами окружающей среды с использованием методов нечеткой логики и пространственного анализа.

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

1. Разработать принцип описания пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе методов нечеткой логики.

2. Разработать метод ранжирования территорий по степени их пригодности для размещения объектов промышленных отходов на основе нечеткого логического вывода.

3. Разработать модель и алгоритм построения нечеткой базы знаний процесса обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов.

4. Разработать систему обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе нечеткой логики и исследовать эффективность предложенных методов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Научная новизна работы содержится в следующих результатах: 1. Принцип описания пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе нечеткой логики, который заключается в представлении функций принадлежности, характеризующих

взаимное расположение объектов на карте, в виде поверхности в географическом пространстве и отличается от известных в настоящее время методов описания тем, что позволяет проводить обработку экспертных знаний о размещении объектов промышленных отходов методами пространственного анализа.

2. Метод ранжирования территорий по степени их пригодности для размещения объектов промышленных отходов на основе нечеткого логического вывода, который заключается в последовательном комбинировании поверхностей, характеризующих функции принадлежности расположения объектов на карте, и отличается от существующих в настоящее время методов тем, что позволяет использовать правила логического вывода для получения результата поиска пригодного местоположения объектов отходов промышленных предприятий в виде карты местности.

3. Алгоритм построения нечеткой базы знаний процесса обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов, заключающийся в использовании реляционных структур для описания пространственной и атрибутивной информации о промышленных отходах, а также функций принадлежности и правил нечеткого вывода, и отличающийся тем, что позволяет хранить в унифицированном виде разнородные данные с сохранением их целостности и топологической корректности.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Практическую значимость работы представляют следующие результаты:

1. Метод ранжирования территорий по степени их пригодности для размещения объектов промышленных отходов на основе нечеткого логического вывода, который позволяет алгоритмизировать процесс обработки картографических поверхностей с целью определения пригодных участков для расположения объектов промышленных отходов.

2. Модель нечеткой базы знаний процесса обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов, которая позволяет обеспечивать взаимодействие базы пространственных и атрибутивных данных об

отходах и базы знаний, содержащей описание нечетких условий расположении объектов промышленных отходов и правила нечеткого логического вывода.

3. Система обработки пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов, которая позволяет формировать исходные пространственные и атрибутивные данные о расположении объектов промышленных отходов с использованием электронных векторных карт, а также выполнять в автоматизированном режиме геообработку указанных данных для определения местоположения объектов, связанных с отходами промышленных предприятий.

Практическая значимость результатов подтверждается актом внедрения в производственную деятельность Министерства природопользования и экологии Республики Башкортостан, а также в учебный процесс У Г АТУ.

МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использовались методы системного анализа, структурного анализа и проектирования (8АЕ>Т), математического и геоинформационного моделирования, технологии реляционных и объектно-ориентированных баз данных, а также методы теории нечетких множеств.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Принцип описания пространственной информации о размещении объектов промышленных отходов на основе методов нечеткой логики, позволяющий использовать экспертные знания в пространственном анализе.

2. Метод ранжирования территорий по степени их пригодности для размещения объектов промышленных отходов на основе нечеткого логического вывода, позволяющий использовать правила логического вывода для комбинирования поверхностей, характеризующих функции принадлежности расположения объектов на карте, и получить рекомендуемое местоположение к размещению объектов промышленных отходов.

3. Модель и алгоритм построения нечеткой базы знаний процесса обработки пространственной информации о размещении объектов

промышленных отходов, позволяющие обеспечить взаимодействие базы пространственных и атрибутивных данных об отходах и базы знаний, содержащей описание нечетких условий расположения объектов промышленных отходов и правил