автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Средства оперативного геомоделирования в информационно-аналитических системах

На правах рукописи

ипэовээйв

( Евсюков Александр Анатольевич

СРЕДСТВА ОПЕРАТИВНОГО ГЕОМОДЕЛШРОВАНИЯ : I В ИНФОРМАЦИОННО АНАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

05.13-11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей

I

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 4 ИЮН 2007

Красноярск - 2007

003063958

Работа выполнена

а Институте вычислительного моделирования СО РАН

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Но жен ко в а Людмила Федоровна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Доррер Георгий Алексеевич

доктор технических наук, профессор Легалов Александр Иванович

Ведущая организация;

Томский государственный университет

Защита диссертации состоится 28 июня 2007 г, в 14 часов на заседании Диссертационного совета. Д 212.099.05 при Сибирском федеральном университете по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Корейского, 26, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Политехнического института Сибирского федерального университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета. Автореферат разослан 25 мая 2007 г.

417.

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Оперативное географическое моделирование (далее геомоделирование) необходимо для информационно-аналитической поддержки организационного управления. Поскольку практически любая управленческая информация содержит пространственную или географическую составляющую, технология географических информационных систем (ГИС) является незаменимым инструментом для решения задач управления. ГИС широко используются для визуализации и анализа террито-риально-распределенных данных в разных областях человеческой деятельности в здравоохранении и образовании, экологии и предупреждении чрезвычайных ситуаций и во многих других (В Я. Цветков, 1998, СВ. Шайтура, 1998) Однако необходимость применения ГИС для поддержки оперативного управления требует создания нового математического и программного обеспечения, позволяющего применять геоинформационные технологии в сочетании с современными средствами оперативной аналитической обработки данных и другими технологиями поддержки управления. Для этого необходимо создание инструментария оперативного геомоделирования, обеспечивающего картографическую привязку аналитических данных и динамическое формирование и отображение картографических слоев на основе оперативной аналитической информации Поэтому тема диссертационной работы является актуальной

В построении информационно-аналитических систем, решающих задачи поддержки управления, широко применяется технология оперативной аналитической обработки данных OLAP (On-Line Analytical Processing) OLAP обеспечивает наглядное представление многомерных данных, выполнение аналитических операций над ними, высокое быстродействие и оперативное построение аналитических отчетов (EF. Codd, 1993)

Разработка средств оперативного геомоделирования для визуализации результатов OLAP-анализа является актуальным направлением работ, поскольку повышение наглядности представления результатов аналитической обработки данных в сочетании с оперативным географическим моделированием востребовано в большинстве задач информационно-аналитической поддержки организационного управления. Возможности динамической связи картографических объектов с многомерными данными существенно расширяют функциональность как OLAP-системы, так и встроенной в систему ГИС В результате OLAP-система приобретает дополнительные возможности наглядного представления

многомерных данных, развитие ГИС осуществляется за счет средств формирования и управления атрибутивной и пространственной информацией

Цель диссертационной работы состоит в разработке алгоритмического и программного обеспечения для оперативного тематического геомоделирования в информационно-аналитических системах на основе интеграции функциональных элементов ГИС-технологии с технологией оперативной аналитической обработки данных

Методы исследования, применяемые в работе, основаны на методологии структурного анализа и проектирования (SADT - Structured Analysis & Design Technique), технологии оперативной аналитической обработки данных и технологии географических информационных систем.

Основная идея работы заключается в интеграции элементов ГИС-технологии с OLAP-системами и экспертными системами для взаимного развития и расширения функциональных возможностей

Для OLAP-системы разработаны алгоритмические и программные средства динамической связи многомерных данных и электронной карты- специализированный набор инструментов витрины данных, осуществляющих картографическую привязку данных и при необходимости динамическое формирование картографических слоев

Для ГИС разработаны алгоритмические и программные средства визуализации данных, принятых из OLAP-системы алгоритмы динамического формирования пространственных данных на основе входной атрибутивной информации, выполнена реализация методов тематического картографирования для визуального представления входных данных, разработан блок управления данными, позволяющий формировать выборки из принятых данных для построения тематических карт

Предложенные модели и алгоритмы реализованы в виде инструментального комплекса для геомоделирования результатов оперативной аналитической обработки информации или процесса логического вывода экспертной системы

Новые научные результаты:

1. Предложен метод картографической привязки многомерных данных OLAP-системы к пространственной информации геоинформационной системы, позволяющий устанавливать соответствие между ре-

зультатами оперативного аналитического моделирования и географическими объектами слоев топографической основы или динамически сформированных картографических слоев

2 Разработаны алгоритмы динамического формирования картографических слоев на основе атрибутивной информации источника данных ОЬАР-системы и пространственной информации топографических слоев ГИС Динамически сформированные слои могут применяться в качестве тематических слоев для геомоделирования результатов ОЬАР-анализа Инструментарий динамического формирования картографический слоев впервые разработан для средств геомоделирования, интегрированных с ОЬАР-системами

3 Разработаны новые инструменты ГИС для отображения результатов ОЬАР-анализа, выполняющие следующие функции: управление аналитическими показателями, фильтрацию многомерных данных по измерениям, построение общей или индивидуальной легенды для каждого слоя, по которому осуществляется картографическая привязка данных

Практическая значимость работы

Практическими результатами диссертационной работы являются алгоритмические и программные средства, которые могут быть применены в разных прикладных областях для решения задач анализа территориальных распределенных данных с картографическим представлением результатов

Реализован ГИС-модуль, позволяющий выполнять оперативное геомоделирование в информационно-аналитических системах. ГИС-модуль может быть интегрирован как с ОЬАР-системой, так и с экспертной системой

Средства оперативного геомоделирования, встроенные в информационно-аналитическую систему "Аналитик", применяются в Красноярском медицинском информационно-аналитическом центре. Важнейшие прикладные задачи здравоохранения, решенные с применением средств геомоделирования системы «Аналитик»: анализ сети медицинских учреждений, планирование ее реорганизации, анализ зон медицинского обслуживания

Средства оперативного геомоделирования, встроенные в экспертную геоинформационную систему по ликвидации техногенных аварий «ЕЗРЬА^Ш», а также экспертную геинформационную систему «Паводки», нашли практическое применение в Агентстве по ГО, ЧС и ПБ администрации Красноярского края. Разработанные средства использу-

ются для геомоделирования последствий техногенных аварий, зон затопления при паводках Оперативный анализ обстановки с применением средств геомоделирования позволяет оценить территориальные масштабы бедствия, принять решения по привлечению сил и средств доя ликвидации последствий и оказанию помощи населению, оказавшегося в районе чрезвычайной ситуации

Высокую практическую ценность результатам диссертационной работы придает возможность их применения для решения аналитических задач в разных прикладных областях, включая задачи анализа показателей социально-экономического развития, экологического состояния территорий, планирования социальных услуг и многие другие

На защиту выносятся:

1. Метод картографической привязки многомерных данных OLAP-системы к пространственной информации ГИС

2. Алгоритмы динамического формирования картографических слоев на основе атрибутивной информации источника данных OLAP-системы и пространственной информации топографических слоев ГИС

3. Новые инструменты ГИС-технологии для интеграции с OLAP-системами, выполняющие функции управления аналитическими показателями, фильтрации многомерных данных по измерениям, построения общей или индивидуальной легенды для каждого слоя, по которому осуществляется картографическая привязка данных

4 ГИС-модуль, позволяющий выполнять оперативное геомоделирование в информационно-аналитических системах

Достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы подтверждаются-

1 Результатами исследования проблемы развития средств оперативного геомоделирования в разных предметных областях

2 Результатами анализа существующих технологических решений интеграции OLAP и ГИС технологий

3 Успешным практическим использованием средств оперативного геомоделирования, интегрированных в OLAP-систему «Аналитик», в органах управления здравоохранением А также использованием экспертных геоинформационных систем «ESPLAWIN» и «Паводки» с встроенным ГИС-модулем в Агентстве по ГО, ЧС и ПБ администрации Красноярского края.

Личный вклад автора

Основные результаты, представленные в работе, получены непосредственно автором, а именно- алгоритмические и программные средства построения тематических карт на основе многомерных данных, методы динамического формирования картографических слоев. ГИС-модуль интегрирован автором в информационно-аналитическую систему «Аналитик», разработанную специалистами отдела прикладной информатики Института вычислительного моделирования СО РАН. В системе «Аналитик» создан и встроен инструментарий динамического формирования картографических слоев и картографической привязки многомерных данных к пространственной информации. ГИС-модуль также интегрирован автором в экспертные геоинформационные системы «ESPLAWIN» и «Паводки» для геомоделирования чрезвычайных ситуаций: химических аварий, взрывов, затопления территории.

Апробация работы

Основные теоретические результаты работы представлялись на следующих конференциях: на Всероссийской конференции «Проблемы информатизации региона» (Красноярск, 2005), на конференции молодых ученых ИВМ СО РАН (Красноярск, 2004 - 2006); на IV Всесибирском конгрессе женщин-математиков (Красноярск, 2006), на VI всероссийской научно-технической конференции «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий» (Улан-Удэ, 2005), на рабочих семинарах ИВМ СО РАН (2004-2006)

Экспертная геоинформационная системы «ESPLAWIN» по ликвидации аварий, в состав которой вошли разработанные в рамках диссертационной работы средства оперативного геомоделирования, отмечена в 2006 году серебряной медалью и дипломом Всероссийского Выставочного Центра

Публикации

По основным результатам диссертационной работы сделано 7 публикаций, в том числе 1 статья в журнале из списка изданий, рекомендуемых ВАК для публикации результатов диссертаций кандидата и доктора наук.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и 1 приложения. Основное содержание работы изложено на 127 страницах текста, содер-

жит 55 рисунков, 6 таблиц Список используемых источников включает 82 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение представляет цели и задачи диссертационной работы, раскрывает ее актуальность, научную новизну, достоверность и обоснованность, практическую значимость и апробированность полученных результатов, методологию исследований.

В первой главе показана актуальность проблемы развития средств оперативного геомоделирования на основе интеграции OLAP и ГИС-технологий.

Выполнен обзор современных технологий, входящих в состав информационно-аналитических систем. Отмечены широкие возможности ГИС-технологии по интеграции и совместному анализу разнородных данных, что делает ее неотъемлемой составляющей современных информационно-аналитических систем.

Рассмотрена концепция технологии OLAP. Приведены операции над многомерными данными, позволяющие проводить OLAP-анализ Выделен ряд ключевых критериев оценки существующих OLAP-продуктов

На основе интеграции OLAP и ГИС технологий предложена разработка средств оперативного геомоделирования Проведен обзор рынка OLAP-продуктов. Особое внимание уделено OLAP-системам с наличием средств геомоделирования. Выполнено сравнение основных характеристик средств геомоделирования рассмотренных систем.

Среди существующих программных решений интеграции OLAP и ГИС-технологий выделены две группы: совместное применение OLAP и ГИС блоков в рамках одной программной системы, использование двух самостоятельных программных систем Отмечены сильные и слабые стороны программных решений обеих групп Оптимальным представляется вариант интеграции ГИС и OLAP в рамках одной программной системы, но с использованием расширенного функционала ГИС

Основным недостатком средств геомоделирования в рассмотренных OLAP-системах является отсутствие инструментария динамического формирования новых картографических слоев на основе данных OLAP-системы

В соответствии с результатами исследования перечисленных актуальных проблем сформулированы задачи диссертационной работы-1 Исследование проблемы развития средств оперативного геомоделирования как инструмента решения территориальных задач в разных предметных областях Обоснование необходимости развития средств оперативного геомоделирования и создания математического и про-

граммного обеспечения на основе интеграции ГИС и OLAP технологий.

2 Реализация новых методов динамического формирования картографических слоев на основе содержания таблиц источника данных OLAP-системы, ориентированных на геомоделирование процессов предметной области. Разработка алгоритмических и программных средств, обеспечивающих формирование слоев карты

3 Разработка средств оперативного геомоделирования для интеграции с OLAP-системой, позволяющих визуализировать результаты OLAP-анализа и поддерживать следующие функции.

- управление показателями, по которым осуществляется тематическое картографирование,

- фильтрация многомерных данных, принятых из OLAP-системы, для фиксации значений измерений и построения тематической карты, соответствующей полученному срезу гиперкуба данных,

- построение общей или уникальной легенды для слоев, в том числе и для динамически сформированных, по которым осуществляется картографическая привязка данных

4 Апробирование созданного программного обеспечения, а также методологических и технологических подходов в решении информационно-аналитических задач, связанных с анализом территориально распределенных данных, в области здравоохранения, таких как анализ медико-демографических показателей, анализ сети медицинских учреждений, анализ оказания медицинской помощи населенным пунктам; а также при моделировании развития ЧС. химических аварий, взрывов, затопления территории

Во второй главе работы предложен метод картографической привязки многомерных данных OLAP-системы к пространственной информации ГИС, позволяющий устанавливать соответствие между результатами оперативного аналитического моделирования и географическими объектами

На основе таблиц из источника данных OLAP-системы осуществляется построение информационного гиперкуба, формируются аналитические объекты, описывающие предметную область показатели и измерения В основе механизма динамической связи карты и гиперкуба данных OLAP-системы лежит картографическая привязка данных, устанавливающая соответствие между территориальными объектами карты и одним из измерений гиперкуба - географическим измерением Привязка географического измерения осуществляется к одному или нескольким картографическим слоям Чтобы значения показателя отобразить в виде

тематической карты, необходимо построить легенду тех слоев, к объектам которых выполнена картографическая привязка При построении легенды используются методы тематического картографирования, позволяющие объекты слоя разбить на классы на основе соответствующих значений анализируемого показателя Для того чтобы на карте различать объекты разных классов, для каждого класса задается ряд настроек отображения.

- цвет объектов,

- цвет контура объектов для площадного слоя,

- тип заливки объектов для площадного слоя,

- условное обозначение (символ) объектов для точечного слоя,

- состояние (видимые, скрытые или мигающие объекты).

Для наглядности представления результатов OLAP-анализа для тех слоев, к которым осуществляется картографическая привязка данных, предлагается построить не индивидуальную легенду для каждого слоя, а общую легенду Наглядность представления результатов при построении общей легенды заключается в том, что появляется возможность визуального сравнения значений показателей для объектов слоев разного типа: точечных, линейных и площадных.

Помимо инструментов построения легенды для представления результатов OLAP-анализа в программную реализацию средств оперативного геомоделирования предлагается включить блок управления многомерными данными Блок управления включает в себя список аналитических показателей, доступных для построения тематических карт, а также фильтр многомерных данных Применение фильтрации позволяет выполнять операцию среза гиперкуба данных с помощью фиксации значений всех измерений кроме географического. При изменении анализируемого показателя и фиксированных измерений происходит переформирование классов привязанных к многомерным данным слоев и выполняется построение тематической карты

Таким образом, построенная в результате картографической привязки многомерных данных тематическая карта является отображением значений анализируемого показателя из среза гиперкуба данных по всем измерениям кроме географического измерения.

Для объяснения механизма динамической связи между компонентами OLAP и ГИС рассмотрены основные процессы, происходящие внутри OLAP-машины и ГИС-модуля Результаты представлены в виде функциональных IDEF0-диаграмм Для построения гиперкуба данных и передачи информации ГИС-модулю OLAP-система обрабатывает следующие процессы

- обработку ОЬАР-запроса, включая процессы создания и загрузки многомерных структур, иерархических структур, работу с измерениями и показателями,

- картографическую привязку данных, включая динамическое формирование слоев, привязку измерения к слоям карты.

Для построения тематической карты на основе принятых из ОЬАР-системы многомерных данных ГИС-модуль обрабатывает следующие процессы

- управление данными, включая процессы управления показателями и измерениями,

- построение легенды

Картографическая привязка многомерных данных для формирования тематических карт

Формально многомерный куб данных может быть представлен в виде О - <Д Р>, где £> - {с1], е?2, Л™} - множество осей - измерений гиперкуба каждое измерение представляет собой упорядоченное множество значений определенного типа; ¥ = {/¡, /2, ,/п} ~ совокупность множеств значений показателей, определяющих его информационное наполнение - меры куба В рамках представленной модели многомерных данных для определения значения показателя будем использовать функцию от т переменных, по числу измерений, = /1(с11,(12> ■■>Лт)

Для осуществления картографической привязки в гиперкубе выделим

географическое измерение с1

Для построения тематической карты зафиксируем значения измерений с: П. йх Ф й , 1 = 1,т и из ^ выберем показатель, который будет отображаться на карте /* = /*(<!*,,с!*}, . ,с!, ,с1*т), где с1*,,с1 *2, .,й*т - фиксированные значения измерений (метки), кроме

с1, которое не фиксировано и соответственно может принимать любое значение из своей области определения Построение множества значений показателя / * определим как операцию среза над гиперкубом данных С по всем фиксированным измерениям

Для отображения значений показателя /* определим электронную карту М - <Ь, 5>, где X = {¿¡, Ь2, , Ьр } - множество картографических слоев, 5 = - упорядоченное множество значений свойств

отображения карты

Слой L, определяется как- L,=<0,, Т„ А,(0,, Т), !',>, где О, =(o/,of,.,о{') - упорядоченное множество территориальных объектов заданного типа,

1\ = (tf )- упорядоченное множество атрибутивных свойств

слоя - полей атрибутивной таблицы А,;

А/О,, Т) - атрибутивная таблица, элементы которой а/'* определены

значениями из набора Т,ддя каждого объекта из О,, здесь j — l,ft определяет строки таблицы, а к = l,gt - столбцы таблицы (поля),

Р, -<В,, С, > - легенда слоя, здесь B=(b),b], ,b/J - упорядоченное

множество значений свойств слоя, C=(c),cJ, ) - упорядоченное множество классов разбиения множества объектов О, слоя L,

Привязка географического измерения d осуществляется к одному или нескольким картографическим слоям. Пусть ¿'с: L - подмножество слоев, к которым осуществляется привязка, и мощность его ¡L'j = I Каждый слой содержит атрибутивную таблицу А\ J = 1,1, в одном из по-к*

лей таблицы tl ' , k*t& [l,g,] хранится множество идентификаторов объектов слоя. Если значение идентификатора sd ,j =l,f,, то к объекту о/ можно построить картографическую привязку значения показателя /*.

На основе представленной выше модели построен алгоритм картографической привязки многомерных данных Упрощенная блок-схема алгоритма приведена на рисунке 1 После выбора карты, перед выбором слоев для картографической привязки, добавлена возможность динамического формирования картографических слоев Если необходимость в динамическом формировании слоя в поставленной задаче существует, во множество слоев L карты М добавляется слой Ld При этом динамически можно сформировать не один, а несколько новых слоев

Рисунок 1 Алгоритм картографической привязки многомерных данных

Динамическое формирование картографических слоев на основе ОЬАР-системы

Для реализации оперативной работы с изменяющимися территориальными объектами предложен подход динамического формирования картографических слоев на основе содержимого таблиц из источников данных ОЬАР-системы и топографических картографических слоев Разработаны алгоритмы формирования точечных, линейных и площадных слоев на основе значений координат таблицы из источника данных ОЬАР-системы, или соответствия объектам слоя из топографической основы карты.

Наполнение формируемого слоя - его пространственная и атрибутивная информация - создается на основе содержания выбранной таблицы источника данных ОЬАР-системы Обозначим выбранную таблицу - и Для решения задачи динамического формирования новых картографических слоев разработаны алгоритмы получения пространственной информации, позволяющие найти координаты точек для построения объектов нового слоя Если географические координаты содержатся непосредственно в таблице V, то их можно использовать для формирования нового слоя При отсутствии необходимой информации о местоположении объектов в таблицах источников данных ОЬАР-системы предлагается формировать координаты точек нового слоя на основе картографической привязки к слоям из топографической основы карты Для этого необходимо установить соответствие между полем таблицы С/ и полем атрибутивной таблицы А слоя Ь карты М Для совпадающих значений формируется объект нового слоя, при этом используются координаты соответствующего ему объекта слоя карты Атрибутивной информацией слоя является таблица, полученная из строк таблицы С/, по которым сформированы объекты нового слоя Отметим, что можно динамически сформировать и визуализировать несколько картографических слоев

Для формирования новых слоев могут быть использованы таблицы агрегатов, содержащие агрегированные данные, прошедшие предварительную обработку Это позволяет сформировать новый слой не только на основе собранных статистических данных, но и на основе аналитических результатов Использование таблиц агрегатов для динамического формирования картографических слоев является отличительной особенностью средств оперативного геомоделирования в ОЬАР-системе по сравнению с традиционными геоинформационными системами

Динамически сформированный слой является набором векторных данных, размещенных в оперативной памяти Сформированный времен-

ный слой, соответствующий текущим значениям оперативных данных, может быть сохранен в картографическом формате, поддерживаемом ГИС Необходимость в сохранении слоя возникает при формировании линейного или площадного слоя, объекты которого могут состоять из десятков, сотен, а иногда и тысяч вершин

ГИС позволяет производить с динамически сформированными слоями те же операции, что и с предварительно сохраненными слоями, включая применение методов тематического картографирования Это позволяет визуализировать на карте результаты ОЬАР-анализа, разбив динамически сформированный слой на классы по географическому измерению гиперкуба данных

В работе реализованы следующие алгоритмы динамического формирования картографических слоев

- формирование точечного слоя на основе значений координат из таблицы источника данных,

- формирование линейного слоя на основе значений координат из таблицы источника данных,

- формирование точечного слоя на основе координат объектов точечного слоя топографической основы,

- формирование точечного слоя на основе координат объектов линейного слоя топографической основы,

- формирование площадного слоя на основе координат объектов точечного слоя топографической основы

В третьей главе представлено программное обеспечение, созданное на основе идей, предложенных в работе

Программное обеспечение разработано на основе интеграции ГИС-модуля с настольной ОЬАР-системой «Аналитик»

Приведено описание разработанных инструментов ОЬАР-системы для управления ГИС-модулем, включающих в себя настройку географического измерения гиперкуба данных, редактор динамического формирования нового слоя и редактор связей географического измерения со слоями карты

Назначение ГИС-модуля - оперативное геомоделирование результатов ОЬАР-анализа в виде построения тематических карт с возможностью динамического формирования картографических слоев на основе данных из ОЬАР-системы

Основными функциями разработанного ГИС-модуля являются.

- построение и визуализация тематических карт,

- навигация по карте,

- редактирование легенды слоя,

— управление многомерными данными для построения тематических карт,

— динамическое формирование картографических слоев,

- выполнение пространственных запросов к объектам карты с получением информации по выбранным объектам.

- редактирование местоположения надписей объектов карты-Структура связей инструментов ГИС-ЫОД)'ля приведена на рисунке 2.

Направление стрелок указывает на оказание воздействия одного программного инструмента на другой.

Редактор свойств слоя

Панель инструментов

Панель легенды

ЙГфадо

Мастер закладок

©Жед .ИР01И

Легенда слоя

Полотно \ • карты у у

/лдмечтд' » ;

®ГО4СП Сгяшдаврн» □ПМСП ло«1КЛ^йчесг:.ая О^МПРСЯ**«»»»!» Сслвмиччая гкмэщь ОУ»«1рОф«ЛбИЙЯ ПбЛИКЛМнеЖМ ломишь

• о «Г................щ/ х

Таблица данных Блок управления данными

Рисунок 2. Структура ГИС-модуля

Детально представлены программные компоненты, вошедшие в

состав ] 'ИС-модуля:

- панель инструмен тов,

- панель легенды,

- полотно карты,

- редактор свойств слоя,

- блок управления данными,

- формы просмотра атрибутивных таблиц и легенды слоя, мастер ■закладок.

Четвертая глава посвящена вопросам применения результатов диссертационной работы.

ГИС-модуль интегрирован в информационно-аналитическую систему "Аналитик'1, а также в экспертные геоинформационные системы «ЕЗРЬАЧУП^» и «Паводки». Созданное программное обеспечение применяется в решении информационно-аналитических задач, связанных с анализом территориапьно-рас яре деленных данных здравоохранения, таких как анализ медико-демографических показателей, анализ сети медицинских учреждений, анализ модернизации сети медицинских учреждений (рисунок 3), анализ зон медицинского обслуживания и др.

1й Кантат

Комарова

Верхобродоео

Хмелеве

Межово

Рисунок 3. Планирование реорганизации сети медицинских учреждений

ЬЩ Я а Ф ¿Г^йа."

а

Н лле 'VI- ■

ШУч

■ фЛцг^яЬалч*»*»»

И^мй^мгосм. А

И^гл (5

К МП

Н ____

ИРвки

. :

¡г-ц. " *

П-Г15Я- Ч ВЮНКРА'иан/ :

,, . БОЛЬШАЯ/

Михвиповка

большемуртинский

Созданное программное обеспечение также применяется при моделировании развития ЧС- химических аварий, взрывов, затопления территорий. Средства оперативного геомоделирования в системах «ЕБРЬАА^Ш» и «Паводки» позволяют на основании результатов расчетных методик моделировать последствия техногенных аварий, визуализировать зоны затопления территорий при паводках. Для построения зоны ЧС используются методы динамического формирования картографических слоев, разработанные в работе. В системе «Паводки» динамическое формирование картографических слоев используется в задачах гидрологического и метеорологического мониторинга (рисунок 4). Использование средств оперативного геомоделирования позволяет оценить территориальный масштаб бедствия, принять решения по привлечению сил и средств для ликвидации последствий, оказанию помощи и эвакуации населения, оказавшегося в районе ЧС.

на реке Енисей за 2006 год

Таким образом, результаты диссертационной работы позволили реализовать аналитические инструменты, предназначенные для информационной поддержки решения актуальных задач территориального управления здравоохранением и ликвидацией ЧС

В заключении перечислены основные научно-практические результаты работы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В результате анализа средств геомоделирования в информационно-аналитических системах показана актуальность проблемы развития средств оперативного геомоделирования как инструмента решения территориальных задач в разных предметных областях Обоснована необходимость развития средств оперативного геомоделирования, математического и программного обеспечения на основе интеграции OLAP и ГИС-технологий Выявлены недостатки существующих программных решений, связанные с отсутствием инструментария динамического формирования картографических слоев на основе данных OLAP-системы

Предложен метод картографической привязки многомерных данных OLAP-системы к пространственной информации ГИС, позволяющий устанавливать соответствие между результатами оперативного аналитического моделирования и географическими объектами

Предложены алгоритмы динамического формирования картографических слоев на основе атрибутивной информации источника данных OLAP-системы и пространственной информации топографических слоев ГИС. Динамически сформированные слои могут применяться в качестве тематических слоев для геомоделирования результатов OLAP-анализа Разработаны программные средства, обеспечивающие динамическое формирование слоев карты

Разработаны новые инструменты ГИС-технологии для отображения результатов OLAP-анализа, выполняющие следующие функции, управление показателями, по которым осуществляется тематическое картографирование, фильтрация многомерных данных, принятых из OLAP-системы, для фиксации значений измерений и построения тематической карты, соответствующей полученному срезу гиперкуба данных; построение общей или уникальной легенды для слоев, в том числе и для динамически сформированных, по которым осуществляется картографическая привязка данных

Практическими результатами являются использование предложенных подходов и методов для реализации средств оперативного моделирования и внедрение разработанных средств в информационно-аналитические системы

На основе предложенных в работе методов и алгоритмов выполнено проектирование, разработка и интеграция средств оперативного геомоделирования в настольную OLAP-систему «Аналитик». В составе программного обеспечения разработаны инструменты OLAP-системы для построения картографической привязки многомерных данных, средства

динамического формирования картографических слоев, оригинальный ГИС-модуль.

Настольная ОЬАР-система «Аналитик» с 2002 года эксплуатируется в Красноярском краевом медицинском информационно-аналитическом центре и в Красноярском краевом фонде обязательного медицинского страхования Средства геомоделирования интегрированы в систему в 2005 году На основе созданного инструментария разработаны ОЬАР-приложения для решения ряда актуальных аналитических задач управления здравоохранением

Важнейшие прикладные задачи здравоохранения, решенные с применением средств геомоделирования системы «Аналитик» анализ сети медицинских учреждений Красноярского края, анализ результатов планирования модернизации сети медицинских учреждений, анализ оказания медицинской помощи населенным пунктам края

Интеграция ГИС-модуля оперативного геомоделирования в системы «ЕБРЬА^Ш» и «Паводки» позволила визуализировать на карте последствия техногенных аварий, области затопления территорий при паводках Для построения зоны ЧС используются методы динамического формирования картографических слоев, разработанные в диссертационном исследовании. Динамическое формирование картографических слоев используется в задачах гидрологического и метеорологического мониторинга. Использование средств оперативного геомоделирования позволяет оценить территориальный масштаб бедствия, принять решения по привлечению сил и средств для ликвидации последствий и оказанию помощи и эвакуации населения, оказавшегося в районе ЧС

Автор предполагает дальнейшее развитие разработанного методического и программного обеспечения оперативного геомоделирования по таким направлениям, как развитие методов динамического формирования слоев, построение анимации набора тематических карт, построенного по выбранному показателю на определенном временном интервале Таким образом, задачи диссертационной работы выполнены полностью Полученные результаты хорошо согласуются с современным состоянием программных средств в рассматриваемой области Методики и программные решения, являющиеся результатами данной работы, могут быть использованы в различных прикладных областях

Внедрение результатов диссертации подтверждено актами Приложение содержит копии документов об использовании результатов диссертационной работы

Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в следующих работах

1 Евсюков, А А Оперативное геомоделирование сети медицинских учреждений / А А Евсюков, Л Ф Ноженкова // Вестник КрасГАУ, № 13 -Красноярск КрасГАУ, 2006 - С 114-118

2 Евсюков, А А Интеграция ГИС и OLAP для моделирования сети медицинских учреждений // Материалы Всероссийской конференции «IV Всесибирский конгресс женщин-математиков» Приложение к журналу «Открытое образование». - Красноярск- ООО «Экспресс-Офсет», 2006 -С 47-51

3 Евсюков, А А Особенности проектирования информационной системы для управления ликвидацией чрезвычайных ситуаций / А А Евсюков, В В Ничепорчук // Материалы шестой Всероссийской научно-технической конференции ТиПВСИТ-2005 - Улан-Удэ Изд. ВСГТУ, 2005 -С 236-241

4 Евсюков, А А Методы информационной под держки в период паводковых ЧС в Красноярском крае" / А.А Евсюков, В В. Ничепорчук, ЛФ Ноженкова // Проблемы информатизации региона ПИР-2005 Материалы Всероссийской научно-практической конференции -Красноярск ИТПЦ КГТУ, 2005 Т1 - С 121-125.

5 Евсюков, А А Динамическое формирование картографических слоев на основе OLAP / А А Евсюков, П П Ишенин // Материалы конференции молодых ученых. - Красноярск ИВМ СО РАН, 2006 - С 1821

6 Евсюков, А А ГИС-средства в OLAP-системе / А.А Евсюков // Материалы конференции молодых ученых - Красноярск ИВМ СО РАН, 2005 -С 20-24

7 Евсюков, А А Разработка базовых компонентов ГИС для картографического отображения результатов аналитических задач / А А Евсюков // Материалы конференции молодых ученых - Красноярск ИВМ СО РАН, 2004 - С 24-28

Соискатель А А Евсюков

Введение.

1 Проблема развития технологических средств оперативного геомоделирования.

1.1 Проблемы оперативного геомоделирования.

1.2 Обзор средств геомоделирования в информационно-аналитических системах, осуществляющих оперативную аналитическую обработку данных.

1.3 Задачи диссертационной работы.

1.4 Выводы к главе 1.

2 Технологические средства оперативного геомоделирования.

2.1 Базовые понятия OLAP и ГИС технологий и особенности предлагаемого подхода к интеграции.

2.2 Интеграция компонентов OLAP и ГИС технологий.

2.3 Картографическая привязка многомерных данных для формирования тематических карт.

2.4 Динамическое формирование картографических слоев на основе OLAP

2.5 Методы динамического формирования картографических слоев.

2.5.1 Алгоритм формирования точечного слоя на основе значений координат из таблицы источника данных.

2.5.2 Алгоритм формирования линейного слоя на основе значений координат из таблицы источника данных.

2.5.3 Алгоритм формирования точечного слоя на основе координат объектов точечного слоя топографической основы.

2.5.4 Алгоритм формирования точечного слоя на основе координат объектов линейного слоя топографической основы.

2.5.5 Алгоритм формирования площадного слоя на основе координат объектов точечного слоя топографической основы.

2.6 Выводы к главе 2.

3 Средства геомоделирования в OLAP-системе.

3.1 Описание ГИС-модуля.

3.2 Инструменты OLAP-системы для управления ГИС.

3.3 Структура ГИС-модуля.

3.4 Инструменты ГИС-модуля.

3.4.1 Панель инструментов.

3.4.2 Полотно карты.

3.4.3 Панель легенды.

3.4.4 Редактор свойств слоя.

3.4.5 Блок управления данными.

3.4.6 Форма «Таблица данных».

3.4.7 Форма «Легенда слоя».

3.4.8 Мастер закладок.

3.5 Выводы к главе 3.

4 Применение средств оперативного геомоделирования.

4.1 Применение средств оперативного геомоделирования в задачах здравоохранения.

4.1.1 Анализ медико-демографических показателей.

4.1.2 Анализ структуры сети медицинских учреждений.

4.1.3 Анализ модернизации сети медицинских учреждений.

4.1.4 Анализ зон медицинского обслуживания.

4.2 Применение средств оперативного геомоделирования в задачах управления ликвидацией ЧС.

4.2.1 Применение средств оперативного геомоделирования в экспертной геоинформационной системе по ликвидации техногенных аварий «ESPLAWIN».ПО

4.2.2 Применение средств оперативного геомоделирования в экспертной геоинформационной системе «Паводки».

4.3 Выводы к главе 4.

Актуальность темы

Оперативное географическое моделирование (далее геомоделирование) необходимо для информационно-аналитической поддержки организационного управления. Поскольку практически любая управленческая информация содержит пространственную или географическую составляющую, технология географических информационных систем (ГИС), обладающих широкими возможностями по интеграции и совместному анализу разнородных данных, является незаменимым инструментом для решения задач управления. ГИС широко используются для визуализации и анализа территориально-распределенных данных в разных областях человеческой деятельности: в здравоохранении и образовании, экологии и предупреждении чрезвычайных ситуаций и во многих других [19, 21, 25, 26, 27, 30, 31, 38, 69]. Однако необходимость применения ГИС для оперативного геомоделирования требует создания нового математического и программного обеспечения, позволяющего применять геоинформационные технологии в сочетании с современными средствами оперативной аналитической обработки данных (OLAP) и другими технологиями поддержки управления. Для этого необходимо создание инструментария оперативного геомоделирования, обеспечивающего картографическую привязку аналитических данных и динамическое формирование и отображение картографических слоев на основе оперативной аналитической информации. Поэтому тема диссертационной работы является актуальной.

Среди информационно-аналитических систем, для которых характерна повышенная необходимость в средствах оперативного геомоделирования, можно выделить системы поддержки принятия решений. Такие системы ориентированны на оперативный анализ данных, выполнение сложных запросов, моделирование процессов предметной области, прогнозирование, нахождение зависимостей между данными [37, 41, 44]. В построении информационно-аналитических систем, решающих задачи поддержки управления, широко применяется технология оперативной аналитической обработки данных OLAP (On-Line Analytical Processing). OLAP обеспечивает наглядное представление многомерных данных, выполнение аналитических операций над ними, высокое быстродействие и оперативное построение аналитических отчетов [2,4, 33, 78].

Разработка средств оперативного геомоделирования для визуализации результатов OLAP-анализа является актуальным направлением работ, поскольку наглядное представление результатов аналитической обработки данных в сочетании с оперативным географическим моделированием востребовано в большинстве задач информационно-аналитической поддержки организационного управления [1, 73]. Возможности динамической связи картографических объектов с многомерными данными существенно расширяют функциональность как OLAP-системы, так и встроенной в систему ГИС. В результате интеграции OLAP-система приобретает дополнительные возможности наглядного представления многомерных данных, развитие ГИС осуществляется за счет средств формирования и управления атрибутивной и пространственной информацией [16].

Поскольку большинство OLAP-систем лишено возможности построения тематических карт и, следовательно, не эффективно для комплексного анализа территориально распределенных данных, а существующие ГИС имеют либо универсальный характер и, как следствие, сложны для прикладных специалистов, либо, наоборот, узко специализированы, расширение сферы применения OLAP-технологии требует совместного ее использования с ГИС-технологией. Актуальна проблема создания алгоритмических и программных средств оперативного геомоделирования на основе интеграции OLAP и ГИС-технологий.

Экспертные системы также представляют технологию оперативной поддержки управления [13, 66, 68]. В рамках одной программной системы возможна технологическая интеграция экспертной системы, ГИС и баз данных, решающих на разных этапах отдельные фрагменты общей прикладной задачи. Экспертная система является для ГИС блоком управления, ГИС для экспертной системы - инструментом картографического представления результатов логического вывода. При этом рекомендации в процессе логического вывода формируются экспертной системой с учетом результатов геомоделирования выбранного сценария. Развитие интеграционных подходов для экспертных систем и ГИС также является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ Института вычислительного моделирования СО РАН по программе СО РАН № 3.1 «Информационное и математическое моделирование в различных областях знаний, задачи поддержки принятия решений, экспертные системы, теоретическое и системное программирование», проект 1.1.12 (3.1.2.) «Разработка гибридных интеллектуальных информационных технологий на основе интеграции геоинформационных, нейросетевых, экспертных и аналитических систем» (№ гос.регистрации 0120.0 409302) и в соответствии с приоритетным направлением РАН «Информационно-телекоммуникационные технологии и электроника».

Автор является одним из исполнителей работ по проекту № 7 «Методы и средства OLAP-моделирования» программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 14 «Фундаментальные проблемы информатики и информационных технологий», а также проекта РФФИ № 05-07-90244-в -«Развитие технологий хранилищ данных и оперативной аналитической обработки (OL АР) в задачах здравоохранения».

Актуальность работы также подтверждается постановлением Президиума СО РАН от 21 декабря 2006 года № 465 «Об исследованиях молодых ученых по приоритетным направлениям науки». Тема работы включена в перечень фундаментальных исследований молодых ученых СО РАН в рамках приоритетных направлений науки, с персональным указанием автора настоящей диссертационной работы в качестве исполнителя.

Цель диссертационной работы

Цель диссертационной работы состоит в разработке алгоритмического и программного обеспечения для оперативного тематического геомоделирования в информационно-аналитических системах на основе интеграции функциональных элементов ГИС-технологий с технологиями оперативной аналитической обработки данных.

Методы исследования

Методы исследования, применяемые в работе, основаны на методологии структурного анализа и проектирования (SADT - Structured Analysis & Design Technique), технологии оперативной аналитической обработки данных и технологии географических информационных систем.

Основная идея работы

Основная идея работы заключается в интеграции элементов ГИС-технологии с OLAP-системами и экспертными системами для взаимного развития и расширения функциональных возможностей.

Для OLAP-системы разработаны алгоритмические и программные средства динамической связи многомерных данных и электронной карты: специализированный набор инструментов витрины данных, осуществляющих картографическую привязку данных и при необходимости динамическое формирование картографических слоев.

Для ГИС разработаны алгоритмические и программные средства визуализации данных, полученных из OLAP-системы или экспертной системы: алгоритмы динамического формирования пространственных данных на основе входной атрибутивной информации; выполнена реализация методов тематического картографирования для визуального представления входных данных; разработан блок управления данными, позволяющий формировать выборки из полученных данных для построения тематических карт.

Предложенные модели и алгоритмы реализованы в виде инструментального комплекса для геомоделирования результатов оперативной аналитической обработки информации или процесса логического вывода экспертной системы.

Новые научные результаты:

1. Предложен метод картографической привязки многомерных данных OLAP-системы к пространственной информации геоинформационной системы, позволяющий устанавливать соответствие между результатами оперативного аналитического моделирования и географическими объектами слоев топографической основы или динамически сформированных картографических слоев.

2. Разработаны алгоритмы динамического формирования картографических слоев на основе атрибутивной информации источника данных OLAP-системы и пространственной информации топографических слоев ГИС. Динамически сформированные слои могут применяться в качестве тематических слоев для геомоделирования результатов OLAP-анализа. Инструментарий динамического формирования картографический слоев впервые разработан для средств геомоделирования, интегрированных с OLAP-системами.

3. Разработаны новые инструменты ГИС для отображения результатов OLAP-анализа, выполняющие следующие функции:

• управление аналитическими показателями,

• фильтрацию многомерных данных по измерениям,

• построение общей или индивидуальной легенды для каждого слоя, по которому осуществляется картографическая привязка данных.

Практическая значимость работы

Практическими результатами диссертационной работы являются алгоритмические и программные средства, которые могут быть применены в разных прикладных областях для решения задач анализа территориально распределенных данных с картографическим представлением результатов.

Реализован ГИС-модуль, позволяющий выполнять оперативное геомоделирование в информационно-аналитических системах. ГИС-модуль может быть интегрирован как с OLAP-системой, так и с экспертной системой.

Средства оперативного геомоделирования, встроенные в информационно-аналитическую систему "Аналитик", применяются в Красноярском медицинском информационно-аналитическом центре. Важнейшие прикладные задачи здравоохранения, решенные с применением средств геомоделирования системы «Аналитик»: анализ сети медицинских учреждений, планирование ее реорганизации, анализ зон медицинского обслуживания [18,20].

Средства оперативного геомоделирования, встроенные в экспертную геоинформационную систему по ликвидации техногенных аварий «ESPLAWIN», а также экспертную геоинформационную систему «Паводки», нашли практическое применение в Агентстве по ГО, ЧС и ПБ администрации Красноярского края. Разработанные средства используются для геомоделирования последствий техногенных аварий, зон затопления при паводках. Оперативный анализ обстановки с применением средств геомоделирования позволяет оценить территориальные масштабы бедствия, принять решения по привлечению сил и средств для ликвидации последствий и оказанию помощи населению, оказавшегося в районе чрезвычайной ситуации [19, 21].

Высокую практическую ценность результатам диссертационной работы придает возможность их применения для решения аналитических задач в разных прикладных областях, включая задачи анализа показателей социально-экономического развития, экологического состояния территорий, планирования социальных услуг и многие другие.

На защиту выносятся:

1. Метод картографической привязки многомерных данных OLAP-системы к пространственной информации ГИС.

2. Алгоритмы динамического формирования картографических слоев на основе атрибутивной информации источника данных OLAP-системы и пространственной информации топографических слоев ГИС.

3. Новые инструменты ГИС-технологии для интеграции с OLAP-системами, выполняющие функции управления аналитическими показателями, фильтрации многомерных данных по измерениям, построения общей или индивидуальной легенды для каждого слоя, по которому осуществляется картографическая привязка данных.

4. ГИС-модуль, позволяющий выполнять оперативное геомоделирование в информационно-аналитических системах

Достоверность и обоснованность результатов

Достоверность и обоснованность результатов диссертационной работы подтверждаются:

1. Результатами исследования проблемы развития средств оперативного геомоделирования в разных предметных областях.

2. Результатами анализа существующих технологических решений интеграции OLAP и ГИС технологий.

3. Успешным практическим использованием средств оперативного геомоделирования, интегрированных в OLAP-систему «Аналитик», в органах управления здравоохранением. А также использованием в Агентстве по ГО, ЧС и ГТБ администрации Красноярского края экспертных геоинформационных систем «ESPLAWIN» и «Паводки» со встроенными средствами оперативного геомоделирования.

Апробация работы

Основные теоретические результаты работы представлялись на следующих конференциях: на Всероссийской конференции «Проблемы информатизации региона» (Красноярск, 2005); на конференции молодых ученых ИВМ СО РАН (Красноярск, 2004 - 2006); на IV Всесибирском конгрессе женщин-математиков (Красноярск, 2006); на VI всероссийской научно-технической конференции «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий» (Улан-Удэ, 2005); на рабочих семинарах ИВМ СО РАН (2004-2006).

Экспертная геоинформационная системы «ESPLAWIN» по ликвидации аварий, в состав которой вошли разработанные в рамках диссертационной работы средства оперативного геомоделирования, отмечена в 2006 году серебряной медалью и дипломом Всероссийского Выставочного Центра.

Личный вклад автора

Основные результаты, представленные в работе, получены непосредственно автором, а именно: алгоритмические и программные средства построения тематических карт на основе многомерных данных, методы динамического формирования картографических слоев. ГИС-модуль интегрирован автором в информационно-аналитическую систему «Аналитик», разработанную специалистами отдела прикладной информатики Института вычислительного моделирования СО РАН. В системе «Аналитик» создан и встроен инструментарий динамического формирования картографических слоев и картографической привязки многомерных данных к пространственной информации. ГИС-модуль также интегрирован автором в экспертные геоинформационные системы «ESPLAWIN» и «Паводки» для геомоделирования чрезвычайных ситуаций: химических аварий, взрывов, затопления территории.

Публикации

По основным результатам диссертационной работы сделано 7 публикаций, в том числе 1 статья в журнале из списка изданий, рекомендуемых ВАК для публикации результатов диссертаций кандидата и доктора наук.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и 1 приложения. Основное содержание работы изложено на 127 страницах текста, содержит 55 рисунков, 6 таблиц. Список используемых источников включает 82 наименования.

4.3 Выводы к главе 4

Глава посвящена вопросам применения результатов диссертационной работы.

ГИС-модуль интегрирован в информационно-аналитическую систему "Аналитик", а также в экспертные геоинформационные системы «ESPLAWIN» и «Паводки». Созданное программное обеспечение применяется в решении информационно-аналитических задач, связанных с анализом территориально-распределенных данных здравоохранения, таких как анализ медико-демографических показателей, анализ сети медицинских учреждений, анализ модернизации сети медицинских учреждений, анализ зон медицинского обслуживания и др.

Созданное программное обеспечение также применяется при моделировании развития ЧС: химических аварий, взрывов, затопления территорий. Средства оперативного геомоделирования в системах «ESPLAWIN» и «Паводки» позволяют на основании результатов расчетных методик моделировать последствия техногенных аварий, визуализировать зоны затопления территорий при паводках. Для построения зоны ЧС используются методы динамического формирования картографических слоев, разработанные в работе. В системе «Паводки» динамическое формирование картографических слоев используется в задачах гидрологического и метеорологического мониторинга. Использование средств оперативного геомоделирования позволяет оценить территориальный масштаб бедствия, принять решения по привлечению сил и средств для ликвидации последствий, оказанию помощи и эвакуации населения, оказавшегося в районе ЧС.

Таким образом, результаты диссертационной работы позволили реализовать аналитические инструменты, предназначенные для информационной поддержки решения актуальных задач территориального управления здравоохранением и ликвидацией ЧС.

Заключение

В ходе диссертационного исследования автором получены следующие научные результаты.

В результате анализа средств геомоделирования в информационно-аналитических системах показана актуальность проблемы развития средств оперативного геомоделирования как инструмента решения территориальных задач в разных предметных областях. Обоснована необходимость развития средств оперативного геомоделирования, математического и программного обеспечения на основе интеграции OLAP и ГИС-технологий. Выявлены недостатки существующих программных решений, связанные с отсутствием инструментария динамического формирования картографических слоев на основе данных OLAP-системы.

Предложен метод картографической привязки многомерных данных OLAP-системы к пространственной информации ГИС, позволяющий устанавливать соответствие между результатами оперативного аналитического моделирования и географическими объектами.

Предложены алгоритмы динамического формирования картографических слоев на основе атрибутивной информации источника данных OLAP-системы и пространственной информации топографических слоев ГИС. Динамически сформированные слои могут применяться в качестве тематических слоев для геомоделирования результатов OLAP-анализа. Разработаны программные средства, обеспечивающие динамическое формирование слоев карты.

Разработаны новые инструменты ГИС-технологии для отображения результатов OLAP-анализа, выполняющие следующие функции: управление показателями, по которым осуществляется тематическое картографирование; фильтрация многомерных данных, принятых из OLAP-системы, для фиксации значений измерений и построения тематической карты, соответствующей полученному срезу гиперкуба данных; построение общей или уникальной легенды для слоев, в том числе и для динамически сформированных, по которым осуществляется картографическая привязка данных.

Практическими результатами являются: использование предложенных подходов и методов для реализации средств оперативного моделирования и внедрение разработанных средств в информационно-аналитические системы.

На основе предложенных в работе методов и алгоритмов выполнено проектирование, разработка и интеграция средств оперативного геомоделирования в настольную OLAP-систему «Аналитик». В составе программного обеспечения разработаны инструменты OLAP-системы для построения картографической привязки многомерных данных, средства динамического формирования картографических слоев, оригинальный ГИС-модуль.

Основными функциями разработанного ГИС-модуля являются: построение и визуализация тематических карт, навигация по карте, послойная настройка параметров отображения картографических объектов, управление многомерными данными для построения тематических карт, динамическое формирование картографических слоев, выполнение пространственных запросов к объектам карты с получением информации по выбранным объектам.

Настольная OLAP-система «Аналитик» с 2002 года эксплуатируется в Красноярском краевом медицинском информационно-аналитическом центре и в Красноярском краевом фонде обязательного медицинского страхования. Средства геомоделирования интегрированы в систему в 2005 году. На основе созданного инструментария разработаны OLAP-приложения для решения ряда актуальных аналитических задач управления здравоохранением.

Важнейшие прикладные задачи здравоохранения, решенные с применением средств геомоделирования системы «Аналитик»: анализ сети медицинских учреждений Красноярского края, анализ результатов планирования модернизации сети медицинских учреждений, анализ оказания медицинской помощи населенным пунктам края.

Интеграция ГИС-модуля оперативного геомоделирования в системы «ESPLAWIN» и «Паводки» позволила визуализировать на карте последствия техногенных аварий, области затопления территорий при паводках. Для построения зоны ЧС используются методы динамического формирования картографических слоев, разработанные в диссертационном исследовании. Динамическое формирование картографических слоев используется в задачах гидрологического и метеорологического мониторинга. Использование средств оперативного геомоделирования позволяет оценить территориальный масштаб бедствия, принять решения по привлечению сил и средств для ликвидации последствий и оказанию помощи и эвакуации населения, оказавшегося в районе ЧС.

Автор предполагает дальнейшее развитие разработанного методического и программного обеспечения оперативного геомоделирования по таким направлениям, как развитие методов динамического формирования слоев, построение анимации: набора тематических карт, построенного по выбранному показателю на определенном временном интервале.

Таким образом, задачи диссертационной работы выполнены полностью. Полученные результаты хорошо согласуются с современным состоянием программных средств в рассматриваемой области. Методики и программные решения, являющиеся результатами данной работы, могут быть использованы в различных прикладных областях.

Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено актами.

1. Альперович, М. Введение в OLAP и многомерные базы данных / М. Альперович //PC Week. 1999. - №3. - С. 84-91.

2. Архипенков, С. Oracle Express Olap / С. Архипенков. М: Диалог -МИФИ, 1999.-320 с.

3. Барсегян, А.А. Методы и модели анализа данных: OLAP и Data Mining / А.А. Барсегян, М.С. Куприянов, В.В. Степаненко, И.И. Холод. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 336 с.

4. Берлянт, A.M. Картография: Учебник для студентов вузов, обучающихся по географическим и экологическим специальностям / A.M. Берлянт М.: Аспект Пресс, 2001. - 336 с.

5. Бесчастнов М. В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение. -М.: Химия, 1991.-432 с.

6. Вайнштейн, Ю.В. Разработка методов построения комплексов многомерных моделей для задач здравоохранения на базе OLAP-технологии: автореф. дисс. канд. технических наук: 05.13.01 / Ю.В. Вайнштейн. Красноярск: Изд-во ИВМ СО РАН, 2004. - 24 с.

7. Волкова В. Н., Денисов А. А. Основы теории систем и системного анализа: Учебник для студентов вузов / В.Н. Волкова, А.А. Денисов. СПб.: СПбГТУ, 2-е изд. - 1999. - 512 с.

8. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмурман. -М.: Высшая школа, 1999. 367 с.

9. Горохова, А.В OLAP-средства системы «Аналитик» /А.В. Горохова, П.П. Ишенин, М.И. Никитина // Труды Всероссийской конференции "Информационно-аналитические системы и технологии в здравоохранении и ОМС". Красноярск: КМИАЦ, 2002. - С.220-228.

10. ГОСТ Р22.0.08-96. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Техногенные чрезвычайные ситуации. Взрывы. Термины и определения. -М., 1996.- 12 с.

11. Джексон, П. Введение в экспертные системы.: Пер. с англ. / П. Джексон // Учебное Пособие. М.: Издательский дом «Вильяме», 2001. -624 с.

12. Дмитриев, А.И. Экспертная геоинформационная система ЭСПЛА /

13. A.И. Дмитриев, С.В. Исаев, В.Ю. Карев, К.А. Нейман, Л.Ф. Ноженко-ва, Е.В. Шатровская. Красноярск: ИВМ СО РАН, 1998. - 112 с.

14. Дубров, A.M. Многомерные статистические методы / A.M. Дубров,

15. B.C. Мхитарян, Л.И. Трошин. -М.: Финансы и статистика, 1998. -350 с.

16. Евсюков, А.А. ГИС-средства в OLAP-системе / А.А. Евсюков // Материалы конференции молодых ученых. Красноярск: ИВМ СО РАН, 2005. - С. 20-24.

17. Евсюков, А.А. Динамическое формирование картографических слоев на основе OLAP / А.А. Евсюков // Материалы конференции молодых ученых. Красноярск: ИВМ СО РАН, 2006. - С. 18-21.

18. Евсюков, А.А. Оперативное геомоделирование сети медицинских учреждений / А.А. Евсюков, Л.Ф. Ноженкова // Вестник КрасГАУ, № 13. Красноярск: КрасГАУ, 2006. - С. 114-118.

19. Евсюков, А.А. Разработка базовых компонентов ГИС для картографического отображения результатов аналитических задач / А.А. Евсюков // Материалы конференции молодых ученых. Красноярск: ИВМ СО РАН, 2004. - С. 24-28.

20. Заботнев, М.С. Разработка методов и средств анализа многомерных данных с неполной информацией: автореферат диссертации кандидата технических наук / М.С. Заботнев. М.: Госинформобр, 2003. - 22 с.

21. Заботнев, М.С. Система анализа образовательной статистики на основе интеграции OLAP и GIS технологий. Электронный ресурс. / М.С. Заботнев 2001 - <http://www.olap.ru/basic/sz.asp> (09.04.2007)

22. Замай, С.С. Модели оценки и прогноза загрязнения атмосферы промышленными выбросами в информационно-аналитической системе природоохранных служб города / С.С. Замай, О.Э. Якубайлик // Учебное пособие. Красноярск: КрасГУ, 1998. - 109 с.

23. Замай, С.С. Программное обеспечение и технологии геоинформационных систем / С.С. Замай, О.Э. Якубайлик // Учебное пособие. -Красноярск: КрасГУ, 1998. 110 с.

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

25. Исаева, О.С. Модели и методы построения геоинформационных систем для анализа показателей здравоохранения с применением аппарата нечетких множеств: автореферат диссертации канд. технических наук / О.С. Исаева Красноярск: ИВМ СО РАН, 2004, - 22 с.

26. Ишенин, П.П. Инструментальные средства построения комплексовмоделей и аналитических приложений в OLAP-технологии: автореферат диссертации канд. технических наук / П.П. Ишенин. Красноярск: ИВМ СО РАН, 2006. - 23 с.

27. Ишенин, П.П. Новые аспекты технологии OLAP и их реализация в системе «Аналитик» / П.П. Ишенин // Материалы конференции молодых ученых Института вычислительного моделирования СО РАН. Красноярск: ИВМ СО РАН, 2005. - С.30-33.

28. Капралов, Е.Г. Основы геоинформатики: В 2 кн. Кн. 1: Учеб. пособие для студ. вузов; Под ред. B.C. Тикунова. / Е.Г. Капралов, А.В. Кош-карев, B.C. Тикунов и др. М.: Издательский центр «Академия» -2004.-352 с.

29. Когаловский, М.Р. Перспективные технологии информационных систем / М.Р. Когаловский. М.: ДМК Пресс; М.: Компания АйТи, 2003. -288 с.

30. Корнеев, В.В. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации / В.В. Корнеев, А.Ф. Гареев, С.В. Васютин, В.В. Райх. М.: Но-лидж, 2003.-400 с.

31. Кохман, В. По пути пространственной интеграции // ArcReview современные геоинформационные технологии. М.: Дата+, 2004. - №1. -С. 1.

32. Марка Дэвид, А. Методология структурного анализа и проектирования SADT / А. Марка Дэвид, JI. МакГоуэн Клемент. М., 1993.

33. Методика прогнозирования масштабов заражения сильнодействующими ядовитыми веществами при авариях (разрушениях) на химически опасных объектах и транспорте. РД 52.04.253-90. JL: Гидроме-теоиздат, 1991.- 22с.

34. Ноженкова, Л.Ф. Гибридные информационные технологии: направления развития и применения / Л.Ф. Ноженкова // Вестник КрасГУ. -Красноярск: КрасГУ, 2004. С.99-106.

35. Ноженкова Л.Ф. Технология построения экспертных геоинформационных систем поддержки принятия решений по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций // Автореф. дисс. на соиск. уч. степени докт. техн. наук. Красноярск, ИВМ СО РАН, 2000 - 42 с.

36. Ноженкова, Л.Ф. Технологические решения в системах поддержки территориального управления/ Л.Ф. Ноженкова // Труды Всероссийской конференции "Информационно-аналитические системы и технологии в здравоохранении и ОМС". Красноярск: КМИАЦ, 2004. -С.23-32.

37. Сайт Института Вычислительного Моделирования СО РАН. Электронный ресурс. <http://icm.krasn.ru> (09.04.2007)

38. Сайт Института Открытых Систем при Ивановском Городском Энергетическом Университете. Электронный ресурс. -<http://infovisor.ivanovo.ru/index.html> (09.04.2007)

39. Сайт компании Accrue Software, Inc. Электронный ресурс. -<http://www.accrue.com> (09.04.2007)

40. Сайт компании Applix. Электронный ресурс. -<http://www.applix.com> (09.04.2007)

41. Сайт компании BaseGroup Labs. Электронный ресурс. -<http://www.basegroup.ru> (09.04.2007)

42. Сайт компании Brio Software. Электронный ресурс. -<http://www.brio.com> (09.04.2007)

43. Сайт компании BusinessObjects. Электронный ресурс. -<http://www.businessobiects.com> (09.04.2007)

44. Сайт компании CNS. Электронный ресурс. -<http://www.dwexplorer.com> (09.04.2007)53,54,5558,59,60,61,62,63,64.