автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Разработка методов и способов обработки и визуализации данных в интеллектуальной геоинформационной системе

Акгдемїя мук Україна.?*- * Інститут кібернетики імені В. М. Глушкова Інститут геологічних наук

На правах рукопису

ТКАЧЕНКО Олександр Андрійович

РОЗРОБКА МЕТОДІВ ТА ЗАСОБІВ ОБРОБКИ ! ВІЗУАЛІЗАЦІЇ ДАНИХ У ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІЙ ГЕОІНФОРМАЦІЙНІЙ СИСТЕМІ

05.13.11 — математичне та програмне забезпечення обчислив вальних машин, комплексів, систем та мереж

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

Дисертацією є' рукопис.

Робота виконана в Інституті кібернетики ім. В. М. Глушкова АН України та Інституті геологічних наук АН України.

Наукові керівники: доктор технічних наук, професор НІКІТІН А. І.,

кандидат фізико-математичних наук

ГРЕКУ Р. X.

Офіційні опоненти: доктор (ітнко-математичних наук, професор ПЕРЕВОЗЧИКОВА О. Л„

кандидат технічних наук ПЕРЕДЕРІИ О. І.

Провідна установа: Інститут прикладної інформатики Київської міської державної адміністрації.

Захист відбудеться «-------»------------— 19 р. о -------------

годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 016.45.01 при Інституті кібернетики імені В. М. Глушкова АН України

за адресою:

252207 Київ 207, проспект Академіка Глушкова, 40.

З дисертацією можна ознайомитися у науково-технічному архіві інституту.

Автореферат розіслані!» « »------------199 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради

СИНЯВСЬКИИ В. Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА.РОБОТИ

АКТУАЛЬНІСТЬ РОБОТИ. Розвиток наук і технологій по дослідженню Землі поглибив розуміння природи земних систем, що сприяло вивченню міждисциплінарних зв'язків та взьемозалєжнос-тей. Сучасний стан розвитку інформаційних технологій передбачав комплексний підхід до збирання, накопичення, обробки та використання різноманітних дангх. Створювані проблемно-орієн-товані інформаційні системи часто називають інтегральними, що повністю відповідав їх інформаційному змісту. Особливо це характерно для класу геоінформаційних систем (ГІС), оскільки опис Землі та навколишнього середовищ і автоматизоване керування цим складним ансамблем неможливі без інтегрованого підходу. ГІС повинні бути гнучкими, достатньо динамічними, здатними реєструвати всі зміни, які виникають в галузі досліджень, надавати необхідну геоінформацію для розв'язання' прогнозних, проектних і пошукових задач.

У сучасні інформаційні системи необхідно закладати можливості інтелектуалізації їх функціонування і індивідуалізації процесу взаємодії користувача із системою. Ці можливості повинні базуватися на формалізації сукупності знань та уявлень про класи задач, цо розв'язуються, у вигляді моделей предметних областей (І-ЯІрО) та заходів відображення умов конкретної ¡задачи на модель. ГІС, які містять вказані інтелектуальні можливості, будемо називати інтелектуальними геоінформаційними зистемами (ІГІС). В дисертаційній роботі головна увага приділялася програмному та інформаційному забезпеченню ІГІС.

Для розробки архітектури ІГІС необхідно дослідити і класифікувати існуючі системи по тилах предметних областей (науково-дослідні, проблемно-прикладні напрямки тощо) з урахуванням технічних засобів, інформаційних джерел, форм і засобів обробки, зберігання та доступу до даних, сформувати схеми інформаційного експорту-імпорту між компонентами системи. Зав-

дяки проведенню т^кої дослідницької роботи можуть • бути

створені прототипи ІГІС визначених класів. .

МЕТА РОБОТИ. Мета цієї роботи полягає:

- в дослідженні класу ІГІС, визначенні їх основних компонентів і загальної схеми функціонування;

- розробці архітектури однієї з ІГІС, а саме інтелекту- • альної геолого-геофізичної інформаційної системи (ІГГІС):

- створенні математичного апарату і ефективних алгоритмів обробки і візуалізації інформації в ІГІС;

- розробці засобів інтелектуалізації інтерфейсу в системі;

- розробці структур даних, засобів доступу і зберігання інформації;

- розробці алгоритмів та програмного забезпечення геоло-го-геофізичного аналізу і дешифровки супутникових альтиметрич-них даних (САД), застосування САД для прогнозування перспективних нафтогазоносних площин і розв'язання інших геозадач..

ОБ'ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ. Об'єктом дослідження у дисертаційній роботі є ІГІС та ІГГІС, яка призначена для аналізу та оброоки геоінформації на основі різних математичних та еврістичних підходів.

МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ. Методологічною основою роботи є аналіз засобів створення ІГІС. Використовується досвід створення і застосування інформаційних систем у різних предметних областях, апарат теорії графів для відображення зв’язків між компонентами системи, а також методи представлення знань при розробці інтелектуального інтерфейсу системи. При створенні засобів обробки та візуалізації геометричних образів просторових геоданих застосовано апарат аналітичної та обчислювальної геометрії, лінійної алгебри, теорії ймовірностей.

НАУКОВА НОВИЗНА. Створено ІГГІС для обробки різноманітних

і, зокрема, супутникових альтиметричних даних. Розроблені оригінальний математичний апарат, алгоритми та програми для реалізації основних функціональних можливостей ІГГІС. .

ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ. Застосування запропонованих методик, математичних методів, алгоритмів та програмних засобів забезпечило підвищення ефективності процесу обробки геоло-го-теофізичної та альтиметричної інформації, яка використовується, зокрема, для пошуку перспективних районів для видобутку нафти та газу, а такс« для вивчення неоднорідностей земної ко-

ри та рел’єфу дна світового океану.

АПРОБАЦІЯ РОБОТИ. Основні результати дисертації доповідались на Всесоюзній конференції "Проблемы информационного обеспечения фундаментальных и прикладных научных исследований в свете решений 2В съезда КПСС" (Москва, 1982), Міжнародній науково-технічній конференції "Программное обеспечение ЭВМ" (Калінін, 1334), Всесоюзній науковій конференції "Образный анализ многомерных дашых" ( Володимир, 1984), на 6-й Всесоюзній нараді кориетувачив океанографічної інформації (Обнинськ, 1985), Всесоюзній конференції "Проблемы'машинной графики и цифровой обработки изображений" (Владивосток, 1985), 3-й Міжреспубліканській школі-семінарі "Научприбср-90" (Судак, 1930), 9-й школі ППП-91 (Иркутск, 1991), Міжнародному симпозіумі "Развитие науки и преобразования в обществе: опыт, проблеми: и стратегии" (Київ, 1992), конференції "Проблеми українізації компьютерів" (Львів, 1993), 2-му Міжнародному науково-технічному семінарі "Теоретические и прикладные проблемы моделирования предметных областей в системах баз данных и знаний" (Київ, 1993), 1-й Міжнародній конференції "Інтелектуальні технології і системи" (Львів, 1993).

ПУБЛІКАЦІЇ.• По темі дисертації опубліковано 12 друкованих робіт.

СТРУКТУРА РОБОТИ. Дисертаційна робота складається із вступу,' чотирьох глав, заключения, списку літератури.

ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЙНОЇ РОБОТО

У вступі обгрунтована актуальність теми і наукова новизна роботи, визначається місце проведених досліджень серед подібних робіт. Формулюються мета і задачі, об’єкт і методика дисертаційного дослідження. Коротко описується зміст роботи за главами.

У першій главі описано архітектуру ІГГІС, її функціональні можливості, структури даних, інформаційні зв’язки між. її компонентами, її інтелектуальні можливості.

Функціональні можливості ІГГІС підтримуються слідуючими підсистемами: математичного та геометричного моделювання, фільтрації і статистичної обробки, 'керування базою даних та знань, мяекяної графики, експертною.

- На основі проведеного аналізу існуючих ГІС сформульовано

загальні принципи, які були використані при проектуванні й розробці ІГГІС: інтегральність, багатоваріантність,

відкритість, інтелектуальність, єдина математична 0?за, на якій створені підсистеми геометричного моделювання і візу-аліаації. Принцип інтегральності передбачає використання рівноманітнпх структур даних і засобів обробки. ІГГІС повинна мати засоби інтеграції інформації у різних можливих комбінаціях. Графічні характеристики елементів карти зв’язані з таблицями інших атрибутів гєооб’єктів. Це надає можливості класифікувати, робити розрахунки параметрів і, тим самим, забезпечувати базу для прийняття користувачем рішень на основі надання йому результатів обробки даних у наочній і легкій для розуміння формі. Дані в ІГГІС повинні добре документуватися, легко ідентифікуватися для отримання швидкого доступу до інформації. Таким чином, розвинутий механізм комбінації-інформації, тестування багатоваріантних сценаріїв надав користувачеві зручний .інструмент синтезу інформації при вирішенні міждисциплінарних проблем. Все це, у свою чергу, са-безпечув більш глибоке розуміння процесів і явищ, що досліджуються.

Традиційні бар’єри щодо поєднання різнорідної інформації в системі знімаються внаслідок введення географічних координат £ якості універсального пошукового поля. Зв'язуючою ланкою різних структур даних є реляційна база даних, у якій відносини містять посилання на суміжні дані, що зберігаються в інших структурах. '

Крім табличних в ІГГІС використовуються також векторні та растрові структури. Останні можуть ефективно використовуватись для моделювання природник явищ глобального масштабу (наприклад, просторово-протяжних географічних об’єктів, геологічних структур, океанічних течій тещо). Векторні структури припускають представлення даних у вигляді точок, ліній і' багатокутників у залежності від типу даних і їх масштабу. Ці структури забезпечують менш ефективну обробку даних у порівнянні із растровими, але дозволяють формувати більш точні і природні з точки зору картографії вихідні документи. Вони необхідну для функціонування підсистем машинної графіки і геометричного моделювання.

Принцип багатоваріантності д'езьзляз користувачеві за до-пзмЗгсп системи виСираги той чи ііглій их.л.ч розв'язання'задачі,

ураховуючи початкові дані і мету. Цей принцип обробки передбачає поєднання використання засобів оптимізації .а можливістю безпосередньої участі експерта, який приймав ріпення на оснсьі візуального аналізу графічних образів тримірних моделей з близькими характеристиками.

Принцип відкритості означав можливість системи змінювати своє наповнення завдяки використанню конкретних даних, інформації, засобів обробки та знаьь. Це досягається, зокрема, внаслідок слідування при розробці підсистем ІГГІС принципам стандартизації та уніфікації.

Принцип інтелектуальності реалізується еавдяїлі використанню представлення знань (про предметну область, сферу спілкування, користувача), розробки методології зеденіш діало-га з користувачем і засобів експертної підсяг^ема.

В МПрО відображений комплекс знань про оо'екти та зв’язки предметної області, які необхідні для планування, організації і проведення процесу розв'язання цілого спектра геозадач. МПрО задаз тему діалога, яка визначав мас геозадач, їх основні параметри, умови виконання тощо. В моделі спілкування . (МС) фіксується форма діалога, яка регламентує послідовність тран-закцій і вигляд* обміну інформаційними повідомленнями між компонентами ІГГІС, у тону числі між користувачем і системою. Інтелектуальний інтерфейс в ІГГІС базується ка візуалізації різноманітної геоічфсрмації.

У другій глачі описується мзтемаимнп» апарат, який пропонується як єдина математична база для підсистем геометричного моделнзанкя ?ч візуалізації. Роеробдені на основі цього апарату алгоритм: та програми ригористоЕуються для обробки го-ометрічких образів просторових гс-пданіїх. Таої'й образами є течкз, відрізе;' прямої. багатскутн;.:*;.

Основу і.-:атемат;гікого методу, ісс застосовується для виконання булєзих операцій над базовими геометричними сб’гкташі, складає використання однорідних координат, кчі дозволяють оперувати з координатами безконечно віддзл-т-кої точки.

Позначимо через 0 визначник р.:гмір;;істя 4x41 вэдиаемо умову належності тпчы; А плевдтп, по вявначека трьома точками ТО,У1,У2 я:-: 0(А012) - 0 Скс-срдинаїи зоіх точок пздані і однорідних координатах). ¿е-кз довести, цо С(А012) > 0, якдз А ле-ґ.:\:ь у зо&тпаньсму л:р::;.о:торі еідкотно ллгдкни трьох даних

точок і 0(А012) < О у протилежному випадку. •

Даний теот можна застосувати для визначення опуклих та увігнутих вершин багатокутника, використовуючи таняття безконечно віддаленої точки і II представлення в однорідній координатах за допомогою вектора нормалі до площини точок УО, VI, У2 (Ш - Спх.пу.пг.О]). .

Твердження 1. Вершина VI багатокутника Р(УО,У1,У2,...,УК) є опуклою, якщо виконується умова

Б(Ш12) > 0, і увігнутою, якщо 0(Ш12) < 0.

Слідство. Вершина У2 знаходиться строго ліворуч (строго праворуч) від прямої, яка проходить через точки УО і VI, яицр 0-Ї2*(Х1-Х0)-Х2*(У1-УО)+ХО*У1-У1*ХО додатив (від'ємне) і У2 знаходиться ліворуч (праворуч) від прямої, щр проходить через точки УО і VI, якщр СІ невід'ємне (недодатне).

Твердження 2. Точка УА, щр лежить у площині трикутника (У0,У1Д2), належить трикутник, якщо виконується умова

(В(N01 А) >^0) & (0(М2А) >, 0) & (0(К20А) >0).

Твердження, зокрема, використовується як тест при триангу-ляції багатокутників.

Твердження 3. Два лінійні сегменти (УО, VI) і (УА, УВ), шр належать одній площині, перетинаються, якщо виконується ум ва

(((Б(МОЇА) >„ 0) & (0(Ш1В) ч< 0)) V ((0(Ш1А) ,< 0) &

& (0(Ш1В) >. 0») &

& (((О(МАВО) 0) & (О(МАВІ) .< 0)) V ((О(ЯАВО) „< 0) &

& (0(НАВ1) >/0))).

ЦЯ умова використовується, наприклад, при триангуляції не-одназв’язних граней, коли кожне ребро перевіряється на перетиг з усіма ребрами, що формують внутрішню область.

Важливе значення мають тести, які визначають взаємне положення трикутника і лінійного сегменту.

Твердження 4. Лінійний сегмент ('»А,УВ), що не належить, площині трикутника (70,71,У2), перетинає його, якщо виконується умова

((0(А012) >, 0) & (0(Б012) 4 0) & (и(ША) 4 0) &

& (0(В12А) ч< 0) 4 (0(Е20А) ч< 0)) V ’

V .((І)(В0!2) 0) & (0(А012) 0) З-

& (и(АС1В) « 0) & (0(МЕВ> ч< 0) і (0(А2:.&) /□))

Для двомірного випадку умова повної належності лінійного сегмента трикутника буде мати вигляд

(0(Ш1А) >, 0)&(Б(Ш2А) >„ 0)&(0(№ОА) С)&

&(0(К01В) і- 0)&(00П2В) >, 0Жи(К20В) >. 0)

' У випадку перетину лінійного сегмента (УА.УБ) а однією або двома сторонами трикутника (У0,’/1,У2) будуть виконуватися слідуючі умови

(((0(?ША) >, 0) & (Б (НІЛВ) « 0)) V ((Б (¡і и А) < 0) &

& (Б(МиВ)' Р))) &

& ((О(МАВІ) >.0) & (0(МАВ.Г) * 0)) V ((0(ЫАВ1) ч< 0) &

8г (О(ЛАВЛ) >. 0))), де І - 0, 1. 2, 5 - 1+1 (при 1-2, і - 0).

У дисертаційній роботі наведені формули, що були виведені для визначення координат точок перетину двох лінійних сегментів, лінійного сегмента тз трикутника, двох трикутників на площині та у просторі тощо. Всі одержані співвідношення можуть використовуватися як алгоритмічна основа при ре "лізації буде-іих операцій, наприклад, над моделями твепдих тіл.

Так, формули для обчислення координат *,ХР,УР) точки перетину двох лінійних сегментів (УО,VI) та (Ул, УЕ) на площині мають вигляд

ХР - ХА+(0(Ш1А)/(0(Ш1А)~0(М01В))) (ХВ-ХА),

УР - ЇА+(0(К01А)/(0(Ш1А)-П(№1В))) (УВ-УА).

Координати Х,У,1 точки перетину площини і прямої оочислю-. ються за формулами •

, Х-ХР1-Р*(ХР2-ХР1),

?-УР1-Р*(УР2-УР1),

2-1Р1-Р*аРг-2Р1),

ДЄ Р- (ХК*ХР1 +УМ*УР1 +2М*2Р1+01) / (ХН*(ХР2-ХР1) +УМ*(УР2-'і Р1)+ +тА(1Р2-2РІ)’),

хі її г\ уі гі і ' 21 XI 1 XI У1 1

01- Х2 У2 22 , ХК- Ї2 12 1 , УМ- 22 Х2 1 , 2М- Х£ /2 1

ХЗ УЗ 22 УЗ 23 1 13 ХЗ 1 ХЗ УЗ 1

Ту? (ХР1,ЇР1,ІР1),(ХР2,УР2,2Р2) - координати точок, через які проходить пряма, (XI,У1,21), (Х2,42,12), (Х3,\'3,23) - координата точок, через які проходить площина.

Уисна належності точкл (ХР.УІ ,2Р) площині аг */.} І-'Уг ^ і Н+2Р*2Ь’+С і—С)

Ефективність програм, які створені на базі описаного методу, Сула доведена шляхом порівняння з розробленими програмами, що виконують аналогічні операції над тими я геометричними об'єктами і використовують традиційний апарат аналітичної геометрії. •

Для одного з основних геометричних образів просторових геоданих - багатокутника розроблені процедури його обробки, ідо базуються на описаних алгоритмах знаходження контуру для множини хаотично розташованих точок у вигляді опуклого багато-1 кутник-, триангуляції опуклого та увігнутого багатокутників (без приведення та з приведенням його до опуклого).

Показано ефективність використання розробленого математичного методу і алгоритмів у системі геометричного моделювання на прикладі виконання однієї з основних булевих операцій переткну двох тіл, які розташовані у просторі.

У третій главі описані алгоритми і програми обробки та вівузлізадії даній в ІГГІС. Основною формою представлення даних і їх обробки в системі є модель - формалізований опис ге-сгб’вкта. Так, для розрахунку різноманітних характеристик гравітаційного поля Землі використовується глобальна гравітаційна модель 180 порядку, при розробці якії враховані 64800 значень аномалій скли ваги (в вершинах трапецій 1 х 1 градус), що визначені за допомогою САД штучного супутгика Землі БеазаЬ і наземних вимірювань. .

У процзсі обробки, сулутникозих даних і, зокрема САД, гроблена фільтрації сигналу він;икав практично на всіх етапах. Згідно «? розробленою мбі-адкков зазначається сумова складова адьткметричних вимірювань і обчислюються енергетичні оцінки шуму. Після процедури еиклочзчнл шуму виконузться кількісний аналіз "корисного сигналу ”. .

Для реалізації зазначених процедур в ІГГІС використовуються обчислювальні функції: огладжування методом середнього,

що ковзав по довільне вибраній кількості точок, та за допомогою косінуского фільтра; оцінювання відхилів значень вимірювань за статистичними критеріями з урахуванням дисперсії процесу і виключення окремих викидів або серії значень з великими зідхилами за допомогою інтерполяції рисот, яка пов'язана а вилученням викидів; видалення лінійних трендів для виключення довгих хвиль, які можуть бути порівняні з інтервалом ен:,о-

тережень; обчислення крос-кореляції для визначення ступеня схожості форми кривих проміру і САД для морської поверхні; обчислення коефіцієнтів взаємної кореляції; обчислення дисперсії шумових складових; побудови трафіків спектральної щільності шумової складової тощо.

Вибір перерахованих засобів обумовлено технічними характеристиками супутникоБОЇ апаратури і, відповідно, точністю і докладністю інформації, яка отримується. Проведені експерименти показали, що фільтри, які використовувались, дають кращі результати порівняно з іншими. Засоби математичної статистики були використані для аналізу якості процедури фільтрації і визначення взаємної відповідності досліджуваних траєкторій.

Графічне програмне забезпечення ІГГІС розроблено за ієрархічним принципом, що відповідав вимогам міжнародних стандартів. Концепції графічного ядра передбачають наявність достатньо широкого списку базових графічних процедур опису зображень, вводу графічної інформації, сегментації і маніпуляції зображеннями, а такси ряду додаткових функцій. Прикладні' програми майже завжди працюють на більш висо: :му рівні, ні« це передбачається базисним рівнем графічного пакету, і характеризуються достатньо складною структурною організацією графічних об'єктів. Тому виникає потреба підняти рівень стандартизації і уніфікації шляхом виділення більш складних типових елементіз і функцій, які застосовуються у різних предметних областях. До таких елементів можна віднести засоби креслення графіків, гістограм, просторових кривих і поверхонь, карт ізоліній.

Підсистема графічних базових засобів, . що розроблена для графічної інтерпретації функцій однієї та двох змінних, забезпечує креслення вказаних елементів. Оункції можуть задаватися різними способами: таблично, аналітично, явно, неявно,і в

різних системах координат. Для підвищення наочності передбачена можливість оформлення зображеннь за допомогою наапсг , чисел, координатних осей, сіток, рамок тощо. Розроблений комплекс є "надбудованим" над пристрійно-незалежним базогим рівнем графічної підсистеми і розширює його функціональні можливості.

Алгоритми і програми, що розроблені для апроксимації ламаних та кривих другого порядку ребрами елементіз сітки, необхідні при приведенні Еектсрних ^анкх до растрових, використовуються у програмах побудови карт ізоліній.

Описуються два розробленій алгоритма приведення кривих другого порядку до вузлів сітки, які є високоточними і не потребують великих затрат машиних ресурсів. Алгоритми базуються на поділі дуги кривої на дві частини (які відповідно належать двом областям) точкою, в якій тангенс кута схилу дотичної, наприклад, для першого квадранту дорівнює (- 1). При кресленні частини кривої в одній з областей на кожному кроці вибирається одна з двох точок на основі аналізу значень функції, обчисленої в цих точках або в середній точці. ' '

Огчсані алгоритми раціонально використовувати в дешевих, ЕОМ, що мають обмежені обчислювальні ресурси, при роботі в інтерактивному режимі, оскільки для їх реалізації потрібно лише декілька операцій додавання без використання арифметики з плаваючою точкою і тригонометричних функцій. Точність алгоритму середньої точки обмежується лише технічними характеристиками монітора.

У четвертій главі описана реалізована в рамках ІГГІС технологія обробки та дешифровки САД, які є інформативним джерелом для розв’язання ряду задач у галузі морської ^оології, океанографії та геофізики.

' Використання САД передбачав виділення відповідного корисного сигналу із загального спектру інформації, шр отримується, усунення фонових впливів і шуму вимірювань (орбітальні і інструментальні помилки, вплив середовища на розповсюдження радіосигналу альтиметра.тощо). • '

Розв'язання задач по депшфроЕЦі САД потребує: значного

обсягу вимірювань традиційними методами всіх факторів, що впливають на морську поверхню; наявність спеціального інструментального, математичного і програмного забезпечення обробки інформації, створення методики геолого-геофізичного аналізу САД на основі розрахунків диференційного геоїду; створення методологічного і технологічного механізму співставлений розрахунків, що виконуються за допомогою математичних моделей, з результатами традиційних геофізичних досліджень і супутнико-виші даними; візуаліаації даних.

У дослідженнях, що проводилися з використанням САД, були зроблені розрахунки морського геоїда з урахуванням судових

гравіметричних вимірювань або спеціальних коефіцієнтів глобальної гравітаційної моделі, визначені локальні щільністні неоднорідності внутрішніх шарів Землі, знайдено відхили рівня морської поверхні від геоїда. Ьлерше в вітчизняній океанографічній практиці проведені цілеспрямовані дослідження по дешиф-ровці основних топографічних аномалій морської поверхні, які отримані за допомогою альтиметра спеціалізованого геодезичного штучного супутника Землі. За шум приймалася така високочастотна складова вимірювань, при виключенні якої залишається довгохвильова частина з максимальним значенням крос-кореляці'і між висотами морської поверхні і глибинами. Відомий кореляційний зв'язок між топографією морського геоїда і рельєфом дна на довжинах хвиль середніх масштабів (десятки і сотні кілометрів) дозволили розв'язати задачу відновлення профілю дна за САД (з урахуванням відновлення довгохвильової і короткохвильової складових).

Комплексне використання інформації, яка міститься ,в ІГГІС, і розроблені засоби її обробки дозволили, в ряді випадків, замінити трудомісткі гравіметричні ^слідження і сейс-молрофілювання з суден.

При виділенні сферичних гармонік глобальної гравітаційної моделі для різних діапазонів отримано інформацію про геологічні структури на відповідних горизонтах Землі. Поверхня диференційного геоїду в цих випадках визначається верхньою границею діапазону. .

Виходячи з цих міркувань та використовуючи ІГГІС, можна виявити контури перспективних нафтогазоносних районов як на акваторії, так і на суші. Розрахунки можна зробити для будь-якого району Землі.

Технологія методу базується на кореляції нерівностей поверхні геоїда, які спостерігаються за допомогою супутника, з щільністю земних мас, що лежать близько до поверхні. По: иження геоїда пов'язані з менш щільними маса® і імовірніш розміщенням вуглеводнів (нафта і газ). Топографія геоїда для акваторій визначається за допомогою супутникової альтиметрії, а для територій - за даними наземних гравіметричних вимірювань.

. З метою порівняння можливостей метода, що описується,з результатами свердлування прове;.гно дослідження в районі

Південої Африки. '‘ Б/ліг ' використані дані 201-свердловини, - що пробурені аа останні 20 років (згідно з даними бюлетеня Асоціації американських геологів-нафтовиків "AAPG" ).

Як була показано на , картиіХ диференційнсго геоїда, більшість "сухих" свердловин пов'язана з підвищеннями топографії геоїда. Ці райони несприятливі для свердлування і можуть бути виключені з геофізичних зйомок.

Таким чином, використовуючи запропоновану методику та ІГГІС, можна покращити визначення меж нафтогазоносних площин, ЗН'ЧЧНС зменшити (до 40-60%) кількість "сухих" свердловин, обсяг сейсморозвідних робіт, а також вартість пошуків і розробки родовищ.

За даною методикою були зроблені розрахунки на перспективні нафтогазоносні райони Нігерії, ПАР, Республіки Гвінеї, держав Арабського регіону і Східного Сибіру.

" За допомогою розробленої методики і за умови використання ІГГІС можна провести оцінку нафтйгааоносності у будь-яких районах Землі, підготувати атлас карт родовищ і їх геологічне обгрунтування. ,

У ЗАКЛИЧЕ::нІ сформульов?ні основні результати дисертації:

1. Досліджено клас інтелектуальних геоінформаційних систем, визначена мета і принципи їх створення, функціональні можливості, задачі, що розв'язуються, структурна організація.

2. Запропоновано математичний апарат обробки геометричних

образів просторових геоданих, показано ефективність його використання 'в системах машинної графіки і геометричного моделювання. -

3. На основі розв'язання деяких задач обчислювальної геометрії розроблені алгоритми та відповідні програмні засобі візуалізації геоданих.

4. Створено геолого-геофізичну інформаційну систему, роз-

роблені структури реальних геоданих та засоби ведення баз даних . .

5. Визначено основні функції і запропоновано засоби реалізації інтелектуального інтерфейсу ІГГІС.

6. У рамках ІГГІС розроблено алгоритми і програмне забезпечення для обробки та дешифровки супутникових альтиметричнш

даних, розв’язано декілька дослідницьких та пошукових ге-олого-геофізичних задач. Основні результати дисертації викладено у слідуючих публікаціях автора:

1. Некоторые проблемы создания программного обеспечения машин-ней графики / А. И. Никитин, Ю. В. Кольцов, А. А. Ткаченко и др. // Докл. Всесоюз. конф. «Проблемы информационного обеспечения фундаментальных и прикладных научных исследований в свете решений 26 съезда КПСС». Ч. 2. — Москва, 1982. — С. 47—48.

2. Ткаченко А. А. Описание средств построения изолиний в пакете ГРАС II Методы и средства системного программирования. — Киев : Ин-т кибернетики им. В. М. Глушкова АН УССР, 1984. — С. 120—125.

3. Манако В. В., Ткаченко А. А. Унифицированные базовые программные средства для графической интерпретации функций одной и двух переменных // Программное обеспечение ЭВМ. Общесистемное и прикладное программное обеспечение: Тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф. «Программное обеспечение ЭВМ». — Калинин, 1984. — С. 77—79.

4. Манако В. В., Ткаченко А. А. Графический комплекс построения карт изолиний II Образный анализ многомерных данных: Докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. — Владимир, 1984. — С. 140. '

5. Ткаченко А. А. Графическое представление двумерных полей различных характеристик // Докл. Всесоюз. совещ. пользователей океанографической информации. — Обнинск, 1985. — С. 34—35.

6. Манако В. В., Ткаченко А. А. Метафайл графической информации для граничного описания трехмерных объектов // Проблемы машинной графики и цифровой обработки изображений: Докл. Всесоюз. конф. — Владивосток, 1985. — С. 70—71.

7. Ткаченко А. А. О реализации процедур запросов для метафайла граничного описания трехмерных объектов // Системная и сетевая телеобработка данных. — Киев : Ин-т кибернетики им. В. М. Глушкова АН УССР, 1986. — С. 52—56.

8. .Манако В. В., Ткаченко А. А. Автоматизироранный опрос экспертов о спецификациях требований к АСНИ // Научприбор-90; Материалы третьей межресп. шк.-семинара. — Судак, 1990. — С. 97—98.

9. Ткаченко А. А. Реализация булевых операций в одной системе геометрического моделирования // Методы представления знаний и доказательное программирование. — Киев :Ин-т кибернетики им. В. М. Глушкова АН УССР, 1990. — С. 57—62.

10. Ткаченко А. А. Инструментальные средства геометрического моделирования // Программное обеспечение математического моделирования и искусственного интеллекта: Докл. 9-й шк. ППП-91. — Иркутск, 1991. — С. 43—44.

11. Греку Р. X., Ткаченко А. А. Экспертная компонента системы обработки спутниковых альтиметрическнх данных // Экспертные и обучающие системы. — Ульяновск : УлПИ, 1992. — С. 65—67.

12. Ткаченко А. А. Методологические принципы построения геоинфор-

мацнонных систем // Развитие науки и преобразования в обществе: опыт, проблемы и стратегии: Сб. докл. Междунар. енмпоз. — Киев : ЦИПИН, 1992. — С. 75—78. '