РАЗДЕЛ 2
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ
ГОРОДСКИМИ ЗЕМЕЛЬНЫМИ РЕСУРСАМИ
И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИС УУ ГЗР
2.1. Модель обобщенной ГИС
Процесс разработки геоинформационной системы учета и управления городскими земельными ресурсами можно интерпретировать как поиск оптимальной структуры системы путем разбиения ее на подсистемы, используя принцип декомпозиции. При этом реализуется концепция разработки "сверху вниз" [153].
Построение схемы обобщенной ГИС можно осуществить на основе анализа входных/исходных информационных потоков, которые функционируют в автоматизированной системе [154].
В соответствии с общей теорией систем (ОТС) [74] функциональная система определяется как отображение входного множества (множества первичных элементов) на выходное множество . В формальном представлении ОТС это будет соответствовать записи
.(2.1) В общем случае любая сложная система считается неоднородной (гетерогенной), поэтому целесообразно разбить ее на однородные компоненты (подсистемы) путем построения стратифицированной (многоуровневой) системы [74, 154].
Страты - это уровни, определяемые по совокупности сходных признаков. В зависимости от критериев оценки система может разбиваться по-разному, например, на системные уровни, если критерием являются технологические признаки.
Стратификация (разделение системы на уровни) возможна, если множества входной () и выходной () информации неоднородны и представимы в виде декартовых произведений (), т.е. если входная и выходная информация образует два независимых базиса и [154].
.(2.2) В этом случае система может быть описана в виде совокупности уровней. Для каждого уровня имеет место
(2.3)где - соответственно нисходящие и восходящие информационные потоки, обеспечивающие связь между уровнями.
Именно наличие нисходящих и восходящих потоков объединяет подуровни в единую систему. Отсутствие таких потоков приводит к тому, что исходная система разбивается на совокупность независимых более мелких систем.
Возможность разложения входных/выходных данных на независимые группы (2.2) и выявление нисходящих и восходящих информационных потоков позволяет разбивать систему на системные уровни, системные уровни - на подсистемы, процессы - на задачи и т.д.
Многоуровневость может быть обусловлена различными критериями, в частности разнородностью входных/выходных данных или технологическими признаками. Например, выходные множества представляются в виде и документов, и информационных данных. Следовательно, выявление такой разнородности служит основой построения системы в виде совокупности уровней.
Совокупность входных и выходных данных любой ГИС может быть представлена в виде независимых технологических совокупностей трех групп: сбора, моделирования и хранения, представления. Действительно, сбор информации производится независимо от хранения данных. Данные хранятся независимо от процедур сбора и представления информации. На представление (выдачу) информации в той или иной форме дается задание независимо от способов моделирования [154].
Эти условия являются достаточными для того, чтобы представить входные и выходные потоки обобщенной ГИС в виде независимых совокупностей (в форме декартовых произведений), аналогично выражению (2.2):
(2.4)где - техническое задание на сбор информации;
- техническое задание на хранение, обновление и моделирование;
- техническое задание на представление данных после окончательной обработки;
- множество первичных данных, измеряемых или собираемых с помощью различных технологий;
- множество унифицированных данных, получаемых после сбора и первичной обработки;
- цифровая модель местности, хранимая в базе данных ГИС;
- цифровая модель карты, сгенерированная для визуального представления на дисплее или для печати.
Цифровая модель карты представляет собой отображение цифровой модели местности с помощью средств компьютерной визуализации. В системе аналогом цифровой модели местности выступают объекты базы данных и графическая информация, аналогом цифровой карты - проект (карты). Для отображения проекта осуществляют преобразование проекта в чертеж - генерацию чертежа. Визуальному представлению соответствует сгенерированный чертеж. Другими словами, можно определить как результат формирования для визуального отображения в виде карты.
Множество представляет собой сложную совокупность данных, получаемых с помощью разных технологий: по фотоснимкам, геодезическими методами на местности, с карт, при помощи систем GPS (Global Position System), из архивных табличных данных и т.д.
На основе ОТС с учетом выражения (2.4) можно представить обобщенную ГИС в виде стратифицированной трехуровневой структуры:
(2.5)где - системный уровень сбора и первичной обработки информации;
- системный уровень моделирования, хранения и обновления;
- системный уровень представления данных;
- нормативные требования к данным при моделировании и представлении информации соответственно; они являются аналогами промежуточных восходящих информационных потоков.
Для концептуального построения ГИС согласно (2.5) необходимо определить , т.е. информационную основу.
Функционирование обобщенной ГИС согласно ее формализованному описанию (2.5) осуществляется следующим образом. На первом системном уровне () происходит сбор первичных данных , получаемых с помощью разных методов и технологий и потому имеющих разные структуру, формат и представление. В ходе первичной обработки эти разнородные данные корректируются и унифицируются. В результате формируется некое унифицированное подмножество данных , которое частично хранится в виде архивов и полностью передается на уровень моделирования и хранения.
На втором системном уровне () осуществляются: анализ унифицированной информации , установление связей между частями модели; устранение избыточности, если такая имеется; проверка на целостность и непротиворечивость данных; опред