Автоматизированные банки данных

Автоматизированные банки данных графической и атрибутив­ной информации, типовых решений (элементы ЕВС, ЕВТ и ЕВХ) представляют собой систему математических, программных, ин­формационных и лингвистических средств, обеспечивающих ре­шение задач накопления, хранения, обработки и предоставления информации о графических объектах и связанных с ними семан­тических характеристиках, параметрах расчета, реализациях от­дельных проектных решений. В них накапливается информация о фактической результативности и эффективности наиболее типич-

ных землеустроительных мероприятий с целью последующего ис­пользования в конструктивных подсистемах САЗПР для планиро­вания, проектирования и обоснования землеустроительных ме­роприятий в перспективе.

Информация, хранимая в автоматизированных банках, состоит из баз данных, управляемых соответствующими СУБД, и содер­жит справочные данные, системы документации, классификаторы и кодификаторы, прогнозы и планы, типовые проектные реше­ния.

Каждая такая база данных содержит сведения о пространствен­ных объектах, включая их позиционную и непозиционную (атри­бутивную) составляющие, организованные по определенным пра­вилам, относящимся к их описанию, хранению и преобразова­нию. При этом позиционная часть данных обычно организуется и управляется собственными программными средствами САЗПР, а атрибутивная — той или иной коммерческой СУБД.

При формировании баз данных реализуются следующие прин­ципы:

информационного единства, предполагающий использование единой системы классификации, условных обозначений и симво­лов, терминологии и размерности данных, проблемно-ориентиро­ванных языков, способов представления и кодирования однород­ной информации, обеспечение уникальной идентификации объектов;

надежности хранения информации, что означает возможность ее возобновления в случае разрушения и обеспечения адекватных реакций на ошибочный запрос;

избыточности (контроль за объемом хранимой информации, полнотой исходных данных, недопущение повторного ввода ин­формации);

комплексности (регламентирование информационных связей между всеми задачами, решаемыми при обосновании проектов внутрихозяйственного землеустройства, унификация форм и ме­тодов обращения к информации);

динамичности и достоверности используемых показателей, до­пустимой точности их определения;

однородности информации (обеспечение уникальной иденти­фикации данных);

прогрессивности (обеспечение возможности расширения ин­формационных массивов с учетом перспектив развития САЗПР);

переносимости (возможность изменения физической реализа­ции базы данных на конкретных машинах и носителях без изме­нения ее логической организации).

Особое значение в рамках функциональной структуры САЗПР имеет автоматизированный банк атрибутивных данных (подсисте­ма специального информационно-нормативного обеспечения). Строго говоря, эту подсистему следует рассматривать скорее как

обеспечивающую, так как ее главная функция — аккумулирова­ние, создание и ведение базы специальной информации и норма­тивов, не содержащихся в стандартных компонентах информаци­онного обеспечения, но необходимых для автоматизации проек­тирования в главных функциональных подсистемах САЗПР и предназначенных в основном для внутреннего использования.

Тем не менее то обстоятельство, что данная подсистема пред­назначена для создания самостоятельного информационного про­дукта, который может поставляться и внешним потребителям, де­лает целесообразным ее включение в число функциональных под­систем САЗПР. Это позволяет более четко выстроить связи всех остальных функциональных подсистем и избежать ошибок в оп­ределении их функций.

Обслуживание базы данных заключается в постоянном ее по­полнении и корректировке информации. Периодичность этих операций зависит от степени консервативности содержащейся в ней информации.

7. СИСТЕМА АНАЛИТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ГРАФИКИ И СВЯЗАННЫХ С НЕЙ ПАРАМЕТРОВ

Функции этой системы (элемент ЕК.) весьма сложны и много­образны. Условно их можно свести к двум большим группам.

1. Решение заранее детерминированных задач, таких, как:

определение местоположения объектов в географических или прямоугольных координатах;

вычисление геометрических параметров линейных, площадных и внемасштабных объектов (величина углов, длины прямых и из­вилистых объектов, периметры, площади и т.д.);

вычисление объемов различного рода (количество осадков, вы­падающих на определенную территорию, наличие запасов полез­ных ископаемых, объем ледников, котловин, озер, отдельных воз­вышений и т.д.);

получение навигационных данных (вычисление и отображе­ние на экране линии положения ортодромии, локсодромии, кур­са и т.д.);

получение новых характеристик по данным анализа карты (гус­тота речной сети, плотность населения, степень облесен-ности, средняя длина рек, количество объектов заданной тематической группы и т.д.);

оценка качества и точности введенной карты (контроль задан­ного масштаба, определение ошибок в положении плановых кон­туров, погрешностей в определении высот и т.д.);

построение производных карт (карты уклонов, крутизны склонов, экспозиций и т. д.) на основе цифровых моделей релье­фа и др.

2. Решение пространственных задач, основанных на обработке интегрированной информации, получаемой в процессе логичес­кого наложения слоев. Классическим примером задач данной группы является вычисление площадей сельскохозяйственных угодий в разрезе землепользовании (в случае отнесения кадастро­вой информации и данных о земельных угодьях к разным слоям) с последующим составлением всего пакета необходимых докумен­тов. Заметим, что, как показывает практика, именно такое раз­дельное хранение информации является наиболее целесообраз­ным, так как изменения, вносимые в один слой, при этом никак не затрагивают другой. В то же время логическое наложение слоев всегда позволяет получить объективную картину распределения угодий по землевладельцам.

Система тематического картографирования (элемент ЕМ) при­звана обеспечить вывод на внешние устройства графических изоб­ражений, необходимых для интерпретации выполненных расче­тов, а также получение карт, землеустроительных схем, графиков, формируемых при получении варианта проектного решения и служащих приложениями к нему.

8. СИСТЕМА ЗАПРОСНО-СПРАВОЧНОЙ СЛУЖБЫ

Данная система (элемент Е2) предназначена для того, чтобы с использованием возможностей выбранных СУБД, а также соот­ветствующих интерфейсных программ обеспечить возможность получения информации на основе:

заранее определенных запросов с использованием специаль­ных меню;

применения генераторов отчетов (для формирования новых от­четных таблиц);

использования специальных языковых средств (8С> Ь-запросы).

Подсистема автоматизации нестандартных землеустроитель­ных запросов включает комплекс задач, связанных с внедрением нового правового и экономического механизма регулирования зе­мельных отношений, принятием управленческих решений, осу­ществлением природоохранных мер, а также с различными земле­устроительными действиями: перераспределением земель, реорга­низацией предприятий, формированием целевых земельных фон­дов. К ним относятся, в частности, задачи по определению цен на землю, дифференциации земельного налога и арендной платы, экономическому стимулированию рационального землепользова­ния и др.

9. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТВОРЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

В подсистеме моделирования творческих функций (элемент ЕЕ) полностью реализуется концепция эвристичности. Данный элемент используется при работе с любыми элементами системы, когда искомое решение лежит за пределами формализованных ал­горитмов для данной задачи.

Экспертные системы (ЭС) — это программы, обеспечиваю­щие переработку не только данных, но и знаний. Основные блоки ЭС — база знаний, механизм логических решений, банк данных и интерфейсы «Человек — ЭВМ». Знания могут накап­ливаться в базе знаний в различных формах. Наибольшее рас­пространение имеет форма правил в виде отношений «Если — то». Другие формы представления знаний — семантические сети, фреймы, списки, предикатная логика. Каждая запись в базе знаний представляет собой частные сведения, полученные от экспертов, из учебников, наставлений для пользователя и других источников.

Банк данных содержит информацию о текущем состоянии ре­шаемой проблемы. Он включает исходные факты, вновь получае­мые производные факты, дедуктивные цепи.

Механизм логических решений представляет собой звено, со­единяющее базу знаний и банк данных в процессе решения по­ставленной задачи. Он включает процедуру интерпретации пра­вил, контрольные стратегии, план действий. В процессе решения задачи сведения из базы знаний сравниваются с фактами, имею­щимися в банке данных, причем сравнение выполняется много­кратно с использованием промежуточных результатов.

Большое значение в экспертных системах придается двум принципам:

решение принимает человек, когда его знания и опыт превос­ходят возможности, заложенные в программу;

диалог между системой и пользователем должен быть построен таким образом, чтобы пользователь не только отвечал на вопросы системы, но и задавал ей вопросы типа «почему?», «как?», «почему нет?», «что, если?..».

При проектировании ЭС нет необходимости разрабатывать ее полностью самостоятельно со всеми необходимыми компонента­ми (устройствами логического вывода, базой знаний, компонента­ми приобретения знаний, объяснения и диалога). Можно исполь­зовать в качестве «пустых» ЭС базовые системы, такие, как А11-ТХ, Ехрег(, Етуст, Ехзуз, Сиги, 2оорз, Муст и др.

Реализация технологии автоматизированной интерпретации, имитирующей деятельность высококвалифицированных специа­листов, осуществляется в виде обобщенной расчетно-логической системы или системы распределенного искусственного интеллек-

та. Программное обеспечение такой системы включает два компо­нента:

совокупность интеллектуальных комплексов обрабатывающих программ, предназначенных для решения различных задач авто­матизированной интерпретации;

набор экспертных систем.

Интеллектуальные комплексы создаются на принципах функ­ционального программирования. Процедуры обработки данных образуют в них базу знаний, которая реализуется в виде функцио­нальной семантической сети, представляющей собой неориенти­рованный граф, настраиваемый на обработку конкретных данных в момент реализации вычислительного процесса. Это значит, что обработка данных при решении конкретных задач выполняется не по жестким (как обычно), а по самонастраивающимся графам, ко­торые формируются автоматически, а в особо сложных ситуаци­ях—с участием специалиста, исходя из заданных требований, со­става исходных данных и ряда проверяемых условий и ограниче­ний.

Экспертные системы реализуют принципы углубленной авто­матизированной обработки данных и формирование решений на основе использования базы знаний с применением как теорети­чески обоснованных математических процедур, так и формализо­ванных специальных знаний по анализу, обобщению и формули­рованию выводов, имеющихся у специалистов-экспертов.

В соответствии с изложенными подходами можно интегриро­вать работу САЗПР со всеми логически связанными с ней функ­циональными системами, осуществлять концептуальное и физи­ческое проектирование отдельных ее элементов, строить рацио­нальные и унифицированные модели автоматизации отдельных составляющих землеустройства и за счет этого добиться устране­ния избыточности информации не только в отдельной подсисте­ме, но и в рамках всей системы, что позволит радикально повы­сить производительность труда проектировщиков и качество раз­рабатываемых проектов.

Тем самым будет сделан реальный шаг по созданию единого информационного пространства для всех видов землеустроитель­ных работ, заложен фундамент для осуществления поэтапного пе­рехода на автоматизированное землеустроительное проектирова­ние, картографирование и ведение государственного земельного кадастра.

Контрольные вопросы и задания

1. Перечислите основные элементы автоматизированной системы проектиро­вания в землеустройстве.

2. Что представляет собой обобщенная блок-схема САЗПР?

3. Какова основная цель диалоговой системы?

4. Что представляет собой система методологической поддержки проектиров­щика?

5. Что понимается под методологической помощью?

6. Какие методы формирования цифровых моделей местности вы знаете?

7. Перечислите основные этапы работ при формировании цифровых моделей методом сканирования.

8. Что представляет собой система ввода атрибутивной информации?

9. В чем состоят функции системы конвертирования графической и атрибу­тивной информации?

10. Перечислите главные проектировочные подсистемы САЗПР.

11. Какую роль играет подсистема информационно-нормативного обеспече­ния?

12. Что представляет собой система автоматизированной обработки и интер­претации данных?

13. Что представляют собой автоматизированные банки данных?

14. Каких принципов необходимо придерживаться при формировании баз данных?

15. Определите основные функции системы аналитической обработки графи­ческих и связанных с ней параметрических данных.

16. Приведите примеры пространственных задач, основанных на обработке интегрированной информации.

17. Каковы цель и функции системы запросно-справочной службы?

18. Какие комплексы должны содержаться в подсистеме стандартных и подси­стеме нестандартных землеустроительных запросов?

19. Какие компоненты входят в программное обеспечение систем моделирова­ния творческих функций?

20. Какие принципы обработки данных и принятия решений реализуют ин­теллектуальные комплексы и экспертные системы?

Глава VI

ГРАФИКА В ЗЕМЛЕУСТРОИТЕЛЬНЫХ САПР

И ГИС

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В землеустроительном проектировании все шире используются методы графического компьютерного проектирования. При этом технология работ (рис. 15) независимо от применяемых программ­ных средств состоит из следующих главных элементов:

ввод планового материала объекта землеустройства в компью­тер;

редактирование введенного изображения с целью получения хорошего растра;

цифрование растра с вводом семантики по слоям;

получение интегрированных или преобразованных слоев;

вывод на экран или принтер необходимой информации по объекту (например, изображение объекта, его характеристики, площади контуров, семантическая информация и т. д.);

редактирование оцифрованных объектов (например, измене­ние внешних границ объектов, полей, севооборотов, трансформа­ция угодий и т.д.).

Ввод изображения объекта производится по стандартным про­граммам посредством сканера, дигитайзера или цифровой фото­камеры. Редактирование изображений проводится в таких про­граммах, как Мкго5о/(РаШ, 1та§т§, АйоЪе Рко1о$кор и др.

Оцифровку осуществляют с помощью Мар1п/о, АШоСАИ, М1сгоЗШюп, ШпСгз, Еазу Тгасе и др., на основе которых выполня­ется и само проектирование. Эти программы позволяют автомати­чески рассчитывать площади контуров, изменять их границы и перевычислять площади, длины линий, площади групп контуров, составлять экспликации, проводить зонирование по необходимым признакам и многое другое.

2. ГРАФИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Сегодня большая часть выпускаемых персональных компьюте­ров оснащается средствами для работы с 31)-графикой. Операции по преобразованию аналогового видеосигнала в понятную для компьютера цифровую форму предъявляют весьма серьезные тре­бования к производительности процессора и графической платы.

О Сканирование

исходного материала

Рекомендуется выполнять на широко­форматном профессиональном сканере: хороший растр — залог успеха!

п

Подготовка проектного файла

Настройка параметров проекта: состав слоев, используемые базы данных, точность прокладки трасс и т.д.

Подготовка растрового поля: сшивка, коррекция, фильтрация. Сегментация проекта (если необходимо) и передача его операторам.