Тема: Геоинформационные технологии в развитии интеграционных связей предприятий
Содержание
ВВЕДЕНИЕ4
1 Геоинформационные технологии - понятие и компоненты6
1.1 Понятие о геоинформационных системах и технологиях6
1.2 Преимущества геоинформационных технологий7
1.3 Классификация геоинформационных систем8
1.4 Обработка информации в геоинформационных системах12
1.5 История появления геоинформационных технологий14
1.6 Тенденции развития геоинформатики в России и в мире20
1.6.1 Широко используемые в России программные продукты и системы20
1.6.2 Геоинформационная система - Ассоциация в развитии геоинформатики России23
1.6.3 Передовые отрасли внедрения геоинформационных систем24
1.6.4 Мировая история развития геоинформационных систем24
2 Использование Геоинформационных технологий на предприятиях30
2.1 Геоинформационная система предприятий30
2.2 Решение задач на предприятиях с использованием атрибутивных и пространственных данных30
2.3 Создание и развитие геоинформационных технологий систем управления34
2.4 Применение геоинформационных систем в решении разнородных задач38
2.5 Анализ опыта применения геоинформационных технологий на примере нефтегазовой отрасли39
3 Геоинформационные технологии в развитии интеграционных связей предприятий44
3.1 Примеры применения44
3.2 Методы улучшения49
4 Разработка технического задания на создание приложения сервиса расчета актуального срока доставки отслеживаемого груза в режиме реального времени для компании «СДЭК»59
4.1 Анализ существующих веб-приложений по грузоперевозкам59
4.2 Техническое задание на разработку приложения сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени70
4.2.1 Цели и задачи приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени70
4.2.2 Как работает сервис71
4.2.3 Регистрация и авторизация пользователя в приложении……………..72
4.2.6 Механизм работы приложения при подключенном/отключенном интернет соединении в спящем режиме и Push уведомления76
4.2.7 Обратная связь при работе с приложением, ориентация экрана, поддержка78
4.3 Оценка экономической эффективности внедрения приложения78
4.3.1 Расчет затрат на создание приложения78
4.3.2 Расчет оптимизации затрат81
4.3.3 Расчет экономической эффективности и ожидаемого годового экономического эффекта от внедрения приложения82
Заключение85
Список использованной литературы87
ВВЕДЕНИЕ
Геоинформационная система (ГИС) это компьютерная система, позволяющая показывать данные на электронной карте. Карты, созданные с помощью ГИС являются картами нового поколения. На карты ГИС можно нанести не только географические, но и статистические, демографические, технические виды данных и огромное количество другой информации и применять к ним разнообразные аналитические операции. ГИС обладает способностью выявлять скрытые взаимосвязи и тенденции, которые трудно или невозможно заметить, используя привычные бумажные карты. Мы видим на них современный обзор наших данных, а не механический набор отдельных деталей. Электронная карта, созданная с помощью ГИТ, поддерживается большим арсеналом аналитических средств, богатым инструментарием создания и редактирования объектов, а также базами данных, специализированными устройствами сканирования, печати и другими техническими решениями, средствами Интернет и даже космическими снимками и информацией со спутников. Существуют виды деятельности, в которых карты - электронные, бумажные - незаменимы. Ведь многие дела невозможно начать, не выяснив предварительно, где находится точка приложения наших усилий. В повседневной жизни работаем с информацией о географическом положении объектов; магазин, детский сад, метро, работа, школа. Пространственное мышление естественно для нашего сознания. Вся информация, полученная благодаря использованию технологий ГИС, используются не специалистами-географами, а обычными людьми - учеными, бизнесменами, врачами, адвокатами, чиновниками, маркетологами, строителями, экологами и даже домохозяйками, если не они желают зря тратить время на обход магазинов.
Изложенное выше позволяет считать, что актуальность данной работы обусловлена необходимостью интеллектуализации современного производства на предприятиях, в том числе за счет внедрения современных ГИС. При этом значимыми для специалистов этих предприятий, принимающих решение о внедрении ГИС, являются результаты анализа функционала и архитектуры современных универсальных ГИС. Важными для них будут также исследования способов создания корпоративных ГИС и результаты внедрения их на аналогичных предприятиях своей отрасли.
Целью работы является применение геоинформационных технологий в развитии интеграционных связей предприятий
В рамках данной цели поставлена главная задача - создание единого интернет-сервиса отслеживания передвижения грузов на карте в реальном времени.
Разработка данного сервиса позволит реализовать следующие возможности:
- быстрая регистрация новых заказчиков;
- просмотр всех договоров, оформленных на конкретного заказчика;
- быстрый поиск груза на карте по его номеру, ФИО заказчика или дате оформления;
- свести к минимуму документы на бумажных носителях.
- провести анализ применение геоинформационных технологий;
- исследовать организационную структуру ГИТ;
- рассмотреть и описать процесс применения ГИТ;
- показать необходимость геоинформационных технологий;
Объектом исследования является применение геоинформационных систем и технологий в интеграционных связях предприятий.
Предметом исследования является внедрение приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени на последнем этапе доставки со склада до конечного адреса получателя в существующее предприятие по грузоперевозкам. Такое внедрение позволит повысить уровень лояльности, как существующих клиентов компании, так и привлечь новых за счет уникальности, удобства и простоты расчетов срока доставки груза в реальном времени.
1 Геоинформационные технологии - понятие и компоненты
1.1 Понятие о геоинформационных системах и технологиях
Геоинформационные системы (также ГИС географическая информационная система) системы, предназначенные для сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных данных и связанной с ними информации о представленных в ГИС объектах. Другими словами ГИС - современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, происходящих и прогнозируемых событий и явлений. Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой. ГИС объединяет традиционные операции при работе с базами данных запрос и статистический анализ с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта.
Эта особенность дает уникальные возможности для применения ГИС в решении широкого спектра задач, связанных с анализом явлений и событий, прогнозированием их вероятных последствий, планированием стратегических решений. Данные в геоинформационных системах хранятся в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе их географического положения. Этот гибкий подход и возможность геоинформационных систем работать как с векторными, так и с растровыми моделями данных, эффективен при решении любых задач, касающихся пространственной информации. Геоинформационные системы тесно связаны с другими информационными системами и используют их данные для анализа объектов. ГИС используют:
- развитые аналитические функции;
- возможность управлять большими объемами данных;
- инструменты для ввода, обработки и отображения пространственных данных.
1.2 Преимущества геоинформационных технологий
Среди основных преимуществ геоинформационных технологий выделяют:
- удобное для пользователя отображение пространственных данных - картографирование пространственных данных, в том числе в трехмерном измерении, наиболее удобно для восприятия, что упрощает построение запросов и их последующий анализ.
- интеграция данных внутри организации - геоинформационные системы объединяют данные, накопленные в различных подразделениях компании или даже в разных областях деятельности организаций целого региона. Коллективное использование накопленных данных и их интеграция в единый информационный массив дает существенные конкурентные преимущества и повышает эффективность эксплуатации геоинформационных систем.
- принятие обоснованных решений - автоматизация процесса анализа и построения отчетов о любых явлениях, связанных с пространственными данными, помогает ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений.
- удобное средство для создания карт - геоинформационные системы оптимизируют процесс расшифровки данных космических и аэросъемок и используют уже созданные планы местности, схемы, чертежи. ГИС существенно экономят временные ресурсы, автоматизируя процесс работы с картами, и создают трехмерные модели местности.
Операции, осуществляемые ГИС:
- ввод данных - в геоинформационных системах автоматизирован процесс создания цифровых карт, что кардинально сокращает сроки технологического цикла.
- управление данными - геоинформационные системы хранят пространственные и атрибутивные данные для их дальнейшего анализа и обработки.
- запрос и анализ данных - геоинформационные системы выполняют запросы о свойствах объектов, расположенных на карте, и автоматизируют процесс сложного анализа, сопоставляя множество параметров для получения сведений или прогнозирования явлений.
- визуализация данных - удобное представление данных непосредственно влияет на качество и скорость их анализа. Пространственные данные в геоинформационных системах предстают в виде интерактивных карт. Отчеты о состоянии объектов могут быть построены в виде графиков, диаграмм, трехмерных изображений.
ГИТ позволяют:
- определить какие объекты располагаются на заданной территории;
- определить местоположение объекта (пространственный анализ);
- дать анализ плотности распределения по территории какого-либо явления (например, плотность расселения);
- определить временные изменения на определенной площади);
- смоделировать, что произойдет при внесении изменений в расположение объектов (например, если добавить новую дорогу).
1.3 Классификация геоинформационных систем
Геоинформационные технологии классифицируют по следующим признакам:
1. По территориальному охвату:
- глобальные ГИС, применяются во всем мире.
- субконтинентальные ГИС, применение на континентальном уровне, например Северная Америка (США и Канаде)
- национальные ГИС, создаются и применяются на территории национальных государств
- региональные ГИС, применение на уровне субъектов государства
- субрегиональные ГИС
- локальные или местные ГИС
2. По уровню управления:
- федеральные ГИС
- региональные ГИС
- муниципальные ГИС
- корпоративные ГИС
3. По функциональности:
- полнофункциональные
- ГИС для просмотра данных
-ГИС для ввода и обработки данных
-специализированные ГИС
4. По предметной области:
- картографические
- геологические
- городские или муниципальные ГИС
- природоохранные ГИС
Если помимо функциональных возможностей ГИС в системе присутствуют возможности цифровой обработки изображений, то такие системы называются интегрированными ГИС (ИГИС). Полимасштабные, или масштабно-независимые ГИС основаны на множественных, или полимасштабных представлениях пространственных объектов, обеспечивая графическое или картографическое воспроизведение данных на любом из избранных уровней масштабного ряда на основе единственного набора данных с наибольшим пространственным разрешением. Пространственно-временные ГИС оперируют пространственно-временными данными. Области применения ГИС-Управление земельными ресурсами, земельные кадастры. Для решения проблем, имеющих пространственную привязку и начали создавать ГИС. Типичные задачи составление кадастров, классификационных карт, определение площадей участков и границ между ними и т. д.
Инвентаризация, учет, планирование размещения объектов распределенной производственной инфраструктуры и управление ими. Например, нефтегазодобывающие компании или компании, управляющие энергетической сетью, системой бензоколонок, магазинов и т. п.
Проектирование, инженерные изыскания, планировка в строительстве, архитектуре. Такие ГИС позволяют решать полный комплекс задач по развитию территории, оптимизации инфраструктуры строящегося района, требующегося количества техники, сил и средств.
Тематическое картографирование.
Управление наземным, воздушным и водным транспортом. ГИС позволяет решать задачи управления движущимися объектами при условии выполнения заданной системы отношений между ними и неподвижными объектами. В любой момент можно узнать, где находится транспортное средство, рассчитать загрузку, оптимальную траекторию движения, время прибытия и т. п. Управление природными ресурсами, природоохранная деятельность и экология. ГИС помогает определить текущее состояние и запасы наблюдаемых ресурсов, моделирует процессы в природной среде, осуществляет экологический мониторинг местности.
Геология, минерально-сырьевые ресурсы, горнодобывающая промышленность. ГИС осуществляет расчеты запасов полезных ископаемых по результатам проб (разведочное бурение, пробные шурфы) при известной модели процесса образования месторождения.
Чрезвычайные ситуации. С помощью ГИС производится прогнозирование чрезвычайных ситуаций (пожаров, наводнений, землетрясений, селей, ураганов), расчет степени потенциальной опасности и принятие решений об оказании помощи, расчет требуемого количества сил и средств для ликвидации чрезвычайных ситуаций, расчет оптимальных маршрутов движения к месту бедствия, оценка нанесенного ущерба.
Военное дело. Решение широкого круга специфических задач, связанных с расчетом зон видимости, оптимальных маршрутов движения по пересеченной местности с учетом противодействия и т. п.
Сельское хозяйство. Прогнозирование урожайности и увеличения производства сельскохозяйственной продукции, оптимизация ее транспортировки и сбыта.
ГИС - система включает в себя следующие ключевые составляющие:
- аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров;
- программное обеспечение содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической информации. К таким программным продуктам относятся: инструменты для ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных (DBMS или СУБД); инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации;
- данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. В процессе управления пространственными данными ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных.
Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники, которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.
1.4 Обработка информации в геоинформационных системах
Функции обработки информации в ГИС должны обеспечивать: ввод и вывод информации; управление графическими и тематическими базами данных, т.е. создание баз данных, их заполнение, поиск информации, сортировка, редактирование и добавление данных, выдача информации по запросам и ряд других операций; визуализацию информации, т. е. наглядное отображение на экране монитора информации, хранящейся в цифровой форме в графических и тематических базах данных, информация может быть выдана на экран как в виде картографического изображения, так и в виде таблиц, графиков, диаграмм и т. п., отображающих результаты выполненного анализа данных; работа с картографическим изображением: перемещение его в произвольном направлении, масштабирование; настройка элементов оформления изображения (цвет, тип линий и т. п.); управление окнами на экране; редактирование изображения и т.д.; совместный анализ графической и тематической информации, позволяющий выявлять связи и закономерности между объектами и явлениями, динамику развития тех или иных процессов.
Обработку информации в ГИС можно разбить на три уровня: на уровне сбора информации дешифрирование фотоснимков и картографических изображений, обработка данных дистанционного зондирования цифровыми фотограмметрическими системами (ЦФС) для получения координатных данных, преобразование геодезических измерений в координатные данные, группировка атрибутивных данных по классификационным признакам, характеризующим свойства объектов; на уровне моделирования редактирование картографических данных, анализ атрибутивных данных, формирование отчетных форм по запросам пользователей и др.; на уровне представления данных генерализации картографических изображений отбор и отображение картографических объектов соответственно масштабу, содержанию и тематической направленности, выполняемые посредством процедур классификации и обобщения геоданных. С помощью ГИС выполняют пространственное моделирование объектов и явлений. При моделировании в ГИС выделяют следующие виды операций с данными: операции преобразования форматов и представлений данных; проекционные преобразования; геометрический анализ данных; оверлейные операции; функционально-моделирующие операции. Операции преобразования форматов и представлений используются как средства обмена данными с другими информационными системами, в том числе и ГИС. Преобразование форматов осуществляется с помощью программ конверторов. Графические данные могут иметь растровое или векторное представление, имеющие существенное различие.
Векторное представление имеет существенно большие аналитические возможности, чем растровое. Операция преобразования растрового изображения в векторное (векторизация) является одной из основных при обработке графических данных в ГИС. В состав любой ГИС входит специальная программа векторизации графический редактор.
Для определения положения объектов в пространстве существует множество систем координат (СК). Для изображения поверхности земли на плоскости применяют различные математические модели картографические проекции. Группа математических процедур ГИС, осуществляющих переход от одной системы координат к другой, пространственной системы координат к картографической проекции, или переход от одной картографической проекции к другой носит название проекционных преобразований. Программные средства ГИС позволяют выполнять ряд операций геометрического анализа. Для векторных моделей такими операциями являются: определение расстояний; определение длин кривых; определение площадей фигур; трансформирование точек объекта. Особенностью представления геоданных в ГИС является возможность их организации в виде множества слоев. Сущность оверлейных операций состоит в наложении разноименных слоев с генерацией производных объектов и наследованием атрибутов.
1.5 История появления геоинформационных технологий
В современной литературе по геоинформационным технологиям авторы выделяют три основных периода развития программно-аппаратных средств ГИС: пионерный, государственных инициатив, пользовательский (коммерческий). Появление ГИТ шло по следующей цепочке:
- Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы.
- Появление электронных вычислительных машин (ЭВМ) в 50-х годах.
- Появление цифрователей, плоттеров, графических дисплеев и других периферийных устройств в 60-х.
- Создание программных алгоритмов и процедур графического отображения информации на дисплеях и с помощью плоттеров.
- Создание формальных методов пространственного анализа и программных средств управления базами данных.
1. Пионерный период: конец 50-х начало 70-х годов прошлого столетия. В этот период в сфере информационных технологий выполняются работы по изучению новых возможностей картографии с использованием электронной вычислительной техники. Данный период характеризуется развитием картографии в связи с бурным развитием компьютерных технологий: создание и использование электронных вычислительных машин в 50-х гг, принтеров, крупных графических дисплеев, анализаторов поверхности и других периферийных устройств.
Важные значения имели научные и теоритические работы в области географии и картографии по оценке пространственных взаимосвязей между геообъектами, а также изучение количественных методов в географии в странах - США, Канаде, Англии, Швеции (работы У. Гаррисона (William Garrison), Т. Хагерстранда (Torsten Hagerstrand), Г. Маккарти (Harold McCarty), Я. Макхарга (Ian McHarg).
Прорывом в области создания геоинформационных систем и началом развития геоинформатики является разработка и создание Географической Информационной Системы Канады (Canada Geographic Information System, CGIS). История которой начинается с 60 годов прошлого века и по сей день эта крупномасштабная геоинформационная система развивается и поддерживается. Ведущим разработчиком ГИС Канады, или как называют его на родине «Отцом» ГИС считается Роджер Томлинсон (Roger Tomlinson), идеи и концептуальные и технологические разработки которого были успешно реализованы в ГИС.
ГИС Канады предназначалась в первую очередь, для изучения и анализа большого количества данных, которые имелись в Канадской службе земельного учета (Canada Land Inventory);
во вторую очередь, для получения статистических данных о земле в целях дальнейшего применения этих данных при разработке планов землеустройства больших земельных площадей предназначенных в основном для сельского и лесного хозяйства.
Для решения данных задач перед разработчиками ГИС требовалось создать классификацию земельных территорий, которые культивируются сельскохозяйственной, рекреационной, экологической, лесохозяйственной отрасли, и отобразить использования этих земель, с учетом их принадлежности к пользователям и владельцам.
На данном этапе от разработчиков требовалось найти решение ввода в систему исходных картографических и тематических геоданных. В связи с этим требовалось разработать и исследовать совершенно новую технологию, которая бы позволяла пользователям работать с большими массивами картографических и пользовательских данных. При этом пользователи должны были иметь возможность управлять данными и проводить расчеты.
Работа с широкоформатными планами (земельными и гидрографичскими) проводилась с использованием специально спроектированным и созданным сканирующим прибором (устройством).
Разработчиками было принято совершенно новое решение о разделении картографической информации на тематические слои, с записью информации в «таблицах атрибутивных данных». Данная концепция заложила основы разделения геоинформации о местоположении объектов и информации об этих объектах, с созданием логически связанной файловой системой. Канадские ученые разработали функции и алгоритмы оверлейных операций с полигонами, расчет площадей и других показателей необходимых при работе с картографической информацией.
Гарвардская лаборатория компьютерной графики и пространственного анализа (Harvard Laboratory for Computer Graphics & Spatial Analysis) Массачусетского технологического института с 60 годов, также занималась исследованиями в области ГИС и имела большие концептуальные и практические наработки в области развития геоинформационных технологий, что позволило их использовать до 80-х годов прошлого столетия. Программные продукты ГИС Гарвардской лаборатории получили широкое распространение в мире и помогли заложить платформу для развития различных ГИС приложений. В этот период в лаборатории Дана Томлин (Dana Tomlin) разработала основы картографической алгебры, параллельно разработала и обосновала возможность применения программных средств Map Analysis Package MAP, PMAP, aMAP. Созданный учеными и исследователями Гарвардской лаборатории OSU-MAP является свободно распространяемым программным продуктом ГИС.
Упорство и большие результаты в исследовании ГИС позволили Гавардской лаборатории быть лидером области информационной картографирования и предложенные ими картографические модели данных, картографический метод исследований, картографические способы работы с картографической и пользовательской информации находят применения и в настоящее время при разработка современных ГИС.
2. Период государственных инициатив: характерен для периода с 70-х годов по начало 80-х годов. Данный период характеризуется созданием и развитием крупных геоинформационных проектов под покровительством государства, что соответствует названию периода.
Увеличивается количество государственных институтов в области геоинформационных технологий, при снижении роли и заслуг отдельных исследователей и небольших групп.
В США, в научных кругах того времени, активно обсуждались вопросы применения ГИС при обработке и представления данных Национальных переписей населения (U.S. Census Data).
Была поставлена задача перед специалистами о разработки методики, позволяющей вести географическую «привязку» данных переписи. Главной концептуальной проблемой была задача перевода адресов проживания граждан, указанных в их анкетах, в географические координаты, для последующего формирования электронной карты страны с учетом данных переписи населения. Государственная поддержка ГИС стимулировала развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям:
-Автоматизированные системы навигации.
-Системы вывоза городских отходов и мусора.
-Движение транспортных средств в чрезвычайных ситуациях и т.д.
В связи с этим перед Национальным бюро переписи США (U.S. Census Bureau) ставиться вопрос о разработке совершенно нового подхода к переписи населения, с учетом географического проживания граждан страны.
Результатом работы является перепись населения США в 1970 г, которая была проведена с учетом применения геоинформационной системы.
Для этого специалисты разработали специальный формат представления картографических данных DIME (Dual Independent Map Encoding), который включил прямоугольные координаты перекрёстков, разбивающих улицы на отдельные области картографических полей. Алгоритмы обработки и представления картографических данных были взяты с ГИС Канады и Гарвардской лаборатории и представлены в виде программного продукта POLYVRT, позволяющий провести перевод (конвертирование) адресов граждан в координаты, представленным графическим сегментом улицы.
Разработка и апробация результатов при государственной поддержке и обновление DIME-файлов позволило увеличить рост исследовательских работ в области использования ГИС, которые основывалась на базах данных уличных сетей.
Помимо применения ГИС в землепользовании и переписи населения исследуются вопросы работы систем навигации с картографической поддержкой при управлении городском транспортом и в других целях, где необходима точна привязка объекта к картографическим данным.
Использование ГИС при переписи населения в США позволили создать атласы нескольких крупных городов США и упрощенных электронных карт для торговых и транспортных компаний.
3. Пользовательский (коммерческий) период: начиная с 1981 года и по настоящее время.
Для этого периода характерно массовая коммерческая эксплуатация программных продуктов и приложений ГИС.
Использование ГИС и баз данных с учетом применения сетевых технологий, систем навигации позволило выпустить на пользовательский рынок большое количество программных продуктов ГИС, поддерживающих индивидуальную работу с картографическими данными на ПЭВМ и при применении в государственных и коммерческих организациях. Бурное развитие средств вычисления и персональных ЭВМ сделало доступными программные и аппаратные средства, сетевые информационные ресурсы широкому кругу специалистов-прикладников. Повышенная конкуренция среди коммерческих производителей геоинформационных технологий услуг дает преимущества пользователям ГИС, доступность и «открытость» программных средств позволяет использовать и даже модифицировать программы, появление пользовательских «клубов», телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.
Ярким примером, является разработка программного продукта ГИС ARC/INFO исследовательского института экологических систем (Environmental Systems Research Institute, ESRI Inc).
В программе ARC/INFO были применены правила раздельного представления геометрической (картографической) и атрибутивной информации, при этом хранение и работа с атрибутивной информацией осуществлялась в виде таблиц (INFO), а для хранения и работы с графическими объектами в виде дуг (ARC).
Разработчикам ARC/INFO удалось создать первый программный продукт с ГИС, который эффективно применяется на ПЭВМ и доступен для разных технических платформ и операционных систем.
Еще одним примером отличной коммерческой реализации в области производства аппаратно-программных средств для ГИС стал и до сих пор является Intergraph Corp. Успехи фирмы в области применения ГИС были связаны были связаны с реализацией в интересах вооруженных сил США систем управления ракетами в реальном времени. Заслугой фирмы Intergraph Corp. Является также создание системы интерактивного картографирования для управления территориями.
В настоящее время период пользовательского (коммерческого) развития ГИС очень активно продолжается. Общемировой объем продаж в области ГИС оценивается более 9 млрд долларов США в год. ГИС-технологии являются незаменимыми инструментами проводимых исследований в области в различных областях деятельности человека.
За уникальную способность ГИС работать с данными о географической поверхности даже стали использоваться при изучении космического пространства.
1.6 Тенденции развития геоинформатики в России и в мире
1.6.1 Широко используемые в России программные продукты и системы
В настоящее время на территории РФ успешно создаются и развиваются крупные региональные геоинформационные системы. Это, например, такие системы, как:
- Региональная инфраструктура на территорию Калужской области (2004 2011);
- Геоинформационная система Санкт-Петербурга;
- Региональная геоинформационная система Московской области (РГИС МО);
- ГИС органов исполнительной власти Нижегородской области;
- ГИС в территориальном планировании Ростовской области;
- Геоинформационная система города Астаны;
- Единое геоинформационное пространство. Москвы ГИС сегодня
Сегодня ГИС одна из современнейших перспективных технологий, которую многие организации внедряют в свою производственную деятельность как инструмент, усовершенствующий бизнес-процессы предприятий.
Существует мнение, что более60% информации, содержащейся в корпоративных базах данных, имеют пространственный (географический) компонент. Также существует мнение о том, что человек в своей деятельности использует более 70% информации, имеющей пространственную привязку.
Использование геоинформационных систем становится неотъемлемой частью профессиональной деятельности многих предприятий и ведомств. Скорость и простота отображения данных, возможность формирования многогранных запросов, доступ к внешним базам данных и одновременно создание и ведение внутренних баз данных, возможность интеграции с различными корпоративными информационными системами это далеко неполный список преимуществ, которые получает пользователь, работающий с ГИС.
Наибольшее распространение в России имеют программные продукты ArcGIS и ArcView компании ESRI, семейство продуктов GeoMedia корпорации Intergraph и MapInfo Professional компании Pitney Bowes MapInfo. Используются также другие программные продукты отечественной и зарубежной разработки: Bentley's MicroStation, IndorGIS, STAR-APIC, Zulu, ДубльГИС и пр.
ГеоДизайн это эволюционный этап развития ГИС. Он очень важен для процесса планирования и развития территорий, особенно в сфере землепользования и охраны окружающей среды, но широко востребован и практически во всех других прикладных и научных областях. Например, эта методология будет широко использоваться в розничной торговле для открытия новых магазинов и закрытия старых, инженерами-строителями для размещения объектов инфраструктуры, таких как дороги, в наиболее подходящих местах, организациями, обслуживающими коммунальные сети, в сельском, лесном и водном хозяйствах, силовыми ведомствами, энергетическими компаниями, военными и многими другими. Такой подход в еще большей мере усилит значение ГИС, выводя его за рамки простого описания мира «каков он есть» в направлении разработки и реализации концепций создания будущего, интеграции географического (пространственного) мышления во все направлению нашей деятельности.
Будущее за ГИС-технологиями с элементами искусственного интеллекта на базе интеграции ГИС и экспертных систем. Преимущества такого симбиоза вполне очевидны: экспертная система будет содержать в себе знания эксперта в конкретной области и может использоваться как решающая или советующая система.
Современный статус новых компьютерных геотехнологий определяется крупными государственными программами, зарубежными инвестициями, направленными на широкое использование аэрофотоснимков и космических снимков, цифровых карт, визуализации баз данных.
Городская ГИС будущего будет позволять не только получать по запросу семантическую информацию об объектах на карте, но и прогнозировать развитие территории, позволять руководству города проигрывать варианты директивных решений, возможного строительства нового района города и т.п. При этом ГИС вместе с системой имитационного моделирования сможет показать градостроителям, как перераспределятся нагрузки в городских инженерных сетях, мощность транспортных потоков, как изменится цена объектов недвижимости в зависимости от проведения дополнительных магистралей или постройки нового торгового центра в том или ином районе. начале90-хгодов. Вэтот период вРоссии впервые появились геоинформационные технологии мировых производителей. Однако тогда мало кто использовал ГИС как самостоятельную технологию для разработки геоинформационных проектов.
В основном, технологии ГИС применялись в крупных компаниях, ориентированных на предоставление услуг по разработке комплексных IT-проектов. ГИС-технологии встраивались в эти проекты, обеспечивая их целостность. Преимущества работы с ГИС-технологиями также успели оценить пользователи-«энтузиасты» в первую очередь, это геодезисты и картографы. Не менее важную и значимую роль в популяризации ГИС в России привнесли западные компании, которые в своей производственной деятельности к тому времени уже активно использовали ГИС-технологии. Эти компании присутствовали в нефтегазовом секторе и в секторе телекоммуникационных систем. Кроме того, многие отечественные разработки в области ГИС в этот период находились в стадии интенсивного развития.
И все же, несмотря на это, процесс становления ГИС в России шел достаточно тяжело. Развитию ГИС препятствовало, прежде всего, наше законодательство, запрещающее использование картографических данных в публичном доступе, а также отсутствие программного обеспечения для ГИС. Когда картографическая основа стала более открытой и произошла легализация спутниковой связи, многие государственные и коммерческие организации стали активно разрабатывать ГИС-проекты.
1.6.2 Геоинформационная система -Ассоциация в развитии геоинформатики России
Особый вклад в развитие гео-информатики России внесла ГИС-Ассоциация. Она была образована в1995г. как негосударственная и некоммерческая общественная организация, объединяющая в своих рядах специалистов высших учебных заведений, научно-исследовательских, производственных, инженерных, проектно-конструкторских, информационных и других организаций, занятых в области разработки и применения геоинформационных технологий на территории бывшего СССР. Предложенная ею идея создания Российской инфраструктуры пространственных данных (РИПДРФ) была поддержана в2004г. Правительством РФ проект включили в Федеральную целевую программу "Электронная Россия (2002 2010годы)". В2006г. была выполнена НИОКР по разработке проекта Концепции формирования инфраструктуры пространственных данных как элемента общегосударственных информационных ресурсов. Тем самым, сделан значимый шаг в области ГИС-технологий. В конце августа 2006г. проект Концепции был одобрен Правительством РФ.
Концепция предусматривает переход к полностью цифровым технологиям получения и использования пространственных данных. Согласно Концепции, в стране должна быть создана иерархическая территориально-распределенная система сбора, обработки, хранения и предоставления базовых пространственных данных и метаданных, включающая в свой состав подсистемы уровней государственной власти и местного самоуправления. Помимо всего прочего, эта система должна предоставлять пользователям удаленный доступ к цифровым базам пространственных данных и метаданным.
1.6.3 Передовые отрасли внедрения геоинформационных систем
Из отраслей, активно внедряющих ГИС, можно выделить такие отрасли, как, например, сектор административно-территориального управления, а также телекоммуникационный и нефтегазовый секторы. ГИС по-прежнему востребованы в транспортном и дорожном хозяйстве, в сфере инженерных коммуникаций, сельском и лесном хозяйстве. Силовые ведомства, государственный сектор, здравоохранение, банковская сфера, градостроительный и земельный кадастр используют ГИС в качестве инструмента для управления и правильного принятия решений. Историко-культурное направление, недвижимость, реклама, экология и природопользование также не обошли ГИС вниманием.
В целом, мне кажется, что сразу перечислить все те области, где ГИС имеет огромное значение, просто невозможно ГИС применяется буквально везде и всюду.
Геоинформационные системы для различных областей оперируют такими важными понятиями, как:
- определение точного пространственного местоположения объектов,
- отображение совокупности разнообразной информации для принятия взвешенного решения,
- планирование ремонтных и восстановительных работ,
- мониторинг экологической ситуации и природных ресурсов,
- планирование развития социальной инфраструктуры.
Все эти задачи решаются в классических ГИС отраслевых, муниципальных, прикладных или специализирующихся по определенной проблеме.
1.6.4 Мировая история развития геоинформационных систем
В мировой истории развития ГИС можно выделить несколько периодов.
50 60годыознаменовались исследованием принципиальных возможностей ГИС, в этот период были запущены первые крупные проекты по созданию и внедрению ГИС. Одним из таких значимых проектов являлся проект разработки Географической Информационной Системы Канады (Canada Geographic Information System, CGIS). Эта крупномасштабная ГИС поддерживается и в настоящее время. Отцом «ГИС Канады» считается Роджер Томлинсон (Roger Tomlinson), под руководством которого были разработаны и реализованы многие концептуальные и технологические решения. Первоначальными задачами этой ГИС были классификация и нанесение на карту земельных ресурсов Канады. Интересен тот факт, что выходными данными первой ГИС были некартографические материалы, а обобщенные результаты исследований, представленные в виде таблиц.
Большое влияние на развитие ГИС этого периода оказала Гарвардская лаборатория компьютерной графики и пространственного анализа (Harvard Laboratory for Computer Graphics &Spatial Analysis) Массачусетского технологического института. Ее основал всередине60-хгодов Говард Фишер (Howard Fisher) с целью разработки программных средств многофункционального компьютерного картографирования, которые стали существенным шагом в совершенствовании ГИС.
Вконце60-хг.г. Бюро переписи США разработало специальный формат GBF-DIME (Geographic Base File, Dual Independent Map Encoding), в котором была реализована схема определения пространственных отношений между объектами, называемая топологией, которая описывает взаимное положение пространственных объектов и их частей. Технология топологических структур данных применима и по сегодняшний день именно ее использует множество современных ГИС.
Период70-х80-хг.г.ознаменовался запуском крупных геоинформационных проектов, поддерживаемых государством, формированием государственных институтов в области ГИС, а также снижением роли отдельных исследователей ГИС-технологий. К тому времени Национальное Бюро Переписей США (U.S. Census Bureau) разработало комплексный подход к «географии переписей» с использованием ГИС-технологий. В результате 1970г. стал непросто годом очередной Национальной Переписи США, а годом первой в истории «географически локализованной переписи». Также в этот период был разработан специальный формат представления картографических данных DIME (Dual Independent Map Encoding) и впервые использован топологический подход к организации управления географической информацией.
Начало 80-хг.г. по настоящее время это период коммерческого развития ГИС. Развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с СУБД, появление сетевых приложений все это открыло путь системам, поддерживающим корпоративные и распределенные базы геоданных.
Вначале80-хг.г. для хранения и работы с атрибутивной информацией в виде таблиц (INFO) был успешно применен формат стандартной реляционной СУБД, а для хранения и работы с графическими объектами в виде дуг (ARC) было разработано специальное программное обеспечение. Таким образом, был создан формат ARC/INFO, в основе которого заложена идея о раздельном внутреннем представлении геометрической (графической) и атрибутивной информации.
Этот же период можно назвать и пользовательским периодом развития ГИС, он начался с повышения конкуренции среди коммерческих производителей геоинформационных технологий и услуг. Конкуренция побуждает производителей ГИС-технологий постоянно совершенствоваться, реализовывать принципиально новые и все более сложные и качественные проекты. Появляются «открытые» программные продукты, пользовательские клубы, конференции. Идет формирование мировой геоинформационной инфраструктуры.
В этот период разработчики и владельцы геоинформационного программного продукта GRASS (Geographic Resources Analysis Support System), созданного американскими военными специалистами (Army Corps ofEngineers) для задач планирования природопользования и землеустройства, открыли GRASS для бесплатного пользования. Примеру Army Corps of Engineers последовала корпорация ESRI, Inc., открывшая в1994г. для неограниченного бесплатного пользования свой программный продукт ArcView 1for Windows. Таким образом, пользователи и программисты получили возможность создавать собственные приложения, интегрируя вышеназванные ГИС с другими программными продуктами.
Этот этап также является началом формирования государственных национальных и международных инициатив, а также различных проектов по разработке и внедрению так называемых Инфраструктур Геопространственных Данных (ИГД), включающих разработку новых технологий обработки пространственных данных.
Компания ESRI(www.esri.com) была основана в1969г. Джеком и Лаурой Данжермонд (Jack иLaura Dangermond). Название ESRI это аббревиатура отEnvironmental Systems Research Institute, что переводится как «Институт исследования систем окружающей среды». Первый коммерческий продукт ESRI ARC/INFO вышел в1981г. Сегодня ESRI является одним из лидеров в индустрии ГИС. Семейство разработанных компанией ESRI программных продуктов (ArcGIS) получило широкое распространение вмиреи, вчастности, в России.
Компания Intergraph (прежнее название компании MSComputing Inc) была основана в том же 1969г. и специализировалась на услугах консалтинга. Intergraph консультировала различные государственные учреждения по вопросам использования цифровых компьютерных технологий. Для удовлетворения запросов своих первых клиентов компания предложила технологии, которые позже были применены в графических системах этот подход нашел отражение в названии компании, сложенном из слов Interactive и Graphics. В настоящее время Intergraph Corporation всемирно известная организация-разработчик в области таких технологий, как компьютерная графика, геоинформационные системы, аппаратные ускорители компьютерной графики, полноценная среда для проектирования и твердотельного моделирования и многое другое.
Одновременно с ESRI и Intergraph были основаны английская Ferranti и швейцарская Contraves (чуть позже к ним примкнули норвежская Koninglike Wappenfabriek и немецкая Messerschmidt-Boelkow-Bluehm). Ferranti предлагала геоинформационную систему для кадастрового картографирования вконце70-хгодов, но вскоре исчезла с рынка.
Изыскательские компании, на пример, WildиKern (которая позже объединилась сLeica), занялись созданием ГИС под влиянием успешного проекта в Базеле. Компании шли различными путями одна из них адаптировала американские продукты для европейского рынка, вторая разрабатывала собственный продукт.
Одна из ведущих компаний в сфере разработки ГИСMapInfo Corporation была образована в1986г. Ее продукция включает настольную ГИС, различные картографические продукты, а также некоторые веб-приложения. Наиболее известным продуктом компании является ГИС MapInfo Proffesional. В Pоссии MаpInfo Proffesional является одной из самых распространенных геоинформационных систем.
Основанная в1982г. корпорация Autodesk крупнейший вмире поставщик программного обеспечения для промышленного и гражданского строительства, машиностроения, рынка средств информации и развлечений в1996г. выпустила программный продукт AutoCAD Map для создания геоинформационных систем. 150тыс. пользователей AutoCAD, применяющие его в области картографии, заслуживали в тот период особого внимания.
Компания Bentley Systems, Inc.(США) была основана в1984г. Ее специализация комплексные ГИС-САПР-технологии. Первые десять лет существования Bentley была компанией одного продукта MicroStation профессиональной, высокопроизводительной графической системы для 2Dи3Dавтоматизированного проектирования. С1995г. Bentley начала стремительно расширять сферу интересов и, соответственно, спектр предлагаемых программных продуктов.
Выводы по главе:
Использование ГИС представляет возможности применения различных СУБД для представления данных в геоинформационных системах, редакторов растровой и векторной графики и аналитических средств и применяются в картографии, геологии, метеорологии, землеустройстве, экологии, муниципальном управлении, транспорте, экономике, обороне. ГИС позволяют решать широкий спектр задач: это анализ таких глобальных проблем как перенаселение, загрязнение территории, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода на местности, различные муниципальные задачи.
2 Использование Геоинформационных технологий на предприятиях
2.1 Геоинформационная система предприятий
В качестве таких инструментов все больше используются современные универсальные ГИС, адаптированные к решению задач производственных служб предприятий. Это обусловлено ещё и тем, что именно на основе ГИС можно создать проблемно-ориентированные геоинформационные системы, позволяющие решать комплексные производственные задачи. Более того, по мнению ряда авторов, внедрение и использование современных ГИС на предприятиях является одним из важных этапов в решении актуальной проблемы интеллектуализации производства. Это указывает на решение задачи анализа современного состояния рынка ГИС и анализа возможностей этих систем для любой отрасли.
Кроме того, быстрое развитие за последние 3-5 лет новых информационных технологий привело к появлению универсальных ГИС с новой архитектурой.
2.2 Решение задач на предприятиях с использованием атрибутивных и пространственных данных
Рассмотрим задачи, которые сегодня можно решить на предприятиях с использованием атрибутивных и пространственных данных средствами современных ГИС. Приведем перечень основных классов таких задач для предприятий:
- мониторинг процессов разработки например месторождений при этом для анализа в ГИС используются пространственные данные в виде координат скважин, данные инклинометрии по скважинам, данные о контурах залежей полезных ископаемых и т. п.
- концепция интеллектуального месторождения [8] предполагает эффективное управление добычей с использованием интеллектуальных методов и систем управления, в том числе ГИС, с помощью которых ведется сложный пространственный анализ данных с целью принятия эффективных управленческих решений;
- техническое обслуживание и ремонт (ТОиР) оборудования наземной инженерной инфраструктуры предприятий, в этих задачах важна координатная привязка как технологических объектов в целом, так и отдельного входящего в их состав оборудования, привязка линейных объектов, например трубопроводные сети и линии электропередач, а также координатная привязка межпромысловых нефтегазопроводов, находящихся в ведении предприятия [4]. Такие пространственные данные позволяют решать средствами ГИС как задачи планирования работ по ТОиР с учётом местоположения объектов на картах и технологических схемах, так и задачи оптимизации маршрутов ремонтных бригад, последние задачи особенно важны в случае протяженных линейных объектов;
- ведение имущественного кадастра, при решении этих задач используются пространственные данные для традиционного кадастрового учета, а также построенные ортофотокарты и ортофотопланы;
- ведение кадастра земельных участков, полученных добывающими предприятиями в пользование в соответствии с лицензиями на геологическое изучение недр и разработку месторождений, а также земельных участков, взятых на временное пользование у других субъектов хозяйственной деятельности;
- задачи охраны окружающей среды на территориях, занимаемых промыслами и межпромысловыми сооружениями (нефтегазопроводами, линиями электропередач и т. д.); при их решении используется картирование и прогнозирование зон загрязнений почвы от разливов нефти, шламовых амбаров с отходами от бурения скважин и тому подобных потенциальных источников загрязнений; важными являются также пространственные данные и результаты их анализа с помощью ГИС о загрязнениях водных объектов, лесных массивов и других при - родных объектов на территории деятельности добывающих предприятий [11].
Классы задач, присущих например нефтегазотранспортным предприятиям, при решении которых используются пространственные данные и ГИС для их обработки и анализа, в части задач кадастров имущества и земель, а также задач охраны окружающей среды, не сильно отличаются от подобных задач добывающих предприятий. При их решении используются практически те же методы пространственного анализа, что и для добывающих предприятий. Единственная особенность, которую необходимо учитывать при сборе, хранении и анализе пространственных данных транспортными предприятиями, это обычно большая (сотни и тысячи километров) протяженность линейных технологических объектов (магистральных нефтегазопроводов) и наличие промежуточных компрессорных станций (цехов), а в случае газовой отрасли и наличие газораспределительных станций с множеством отводов и развитой сетью газопроводов среднего и низкого давления [7].
Эта же особенность технологических объектов предприятий должна учитываться при создании карт и технологических схем для решения задач и действий в чрезвычайных ситуациях при доставке аварийных бригад. Кроме того, она должна учитываться при использовании ГИС для решения задач обеспечения технической безопасности при эксплуатации магистральных нефтегазопроводов, в первую очередь, для задач выявления опасных природных и техногенных факторов, влияющих на безопасность и задач выявления нарушений охранных зон и зон минимальных безопасных расстояний.
Пространственные данные для ГИС получают по результатам съемки участков земной поверхности с трассами трубопроводов с космических аппаратов или с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), оснащенных оптическими датчиками сверхвысокого разрешения (0,5 м), а также по результатам мониторинга деформаций поверхности Земли в зонах с активными сейсмическими, геодинамическими, оползневыми и карстовыми процессами, вблизи которых проходят трассы трубопроводов. Такие данные мониторинга получают на основе высокоточных ГЛОНАСС/GPS-измерений и от космической радиолокационной съемки с использованием метода радиолокационной интерферометрии [15]. В настоящее время при охране линейной части магистральных нефтегазопроводов всё чаще используются результаты её мониторинга с целью выявления несанкционированного доступа к трубопроводам, получаемые при космической съемке сверхвысокого разрешения и с БПЛА. В случаях обнаружения несанкционированного доступа ГИС должна позволять решать картографическую задачу прокладки оптимальных маршрутов движения тревожных групп к местам нарушений.
В газовой подотрасли имеется ряд предприятий подземного хранения газа. С помощью ГИС специалисты этих предприятий должны решать тот же перечень классов задач, присущих добывающим предприятием, поскольку в качестве объекта для хранения газа они часто используют резервуары выработанных месторождений УВС или выработки иной природы в горной толще. Подземные хранилища газа это сложные технические сооружения с мощной подземной и наземной инженерной инфраструктурой. Закачка и отбор газа из них выполняются с помощью компрессорных станций через систему скважин. Учитывая возможность активного развития геодинамических и оползневых процессов в районах расположения подземных хранилищ газа, необходим мониторинг состояния наземной инженерной инфраструктуры хранилищ и мониторинг деформаций поверхности Земли. В результате мониторинга территорий хранилищ с использованием оптических датчиков высокого разрешения, установленных на космических аппаратах или БПЛА, и проведения высокоточных ГЛОНАСС/GPS-измерений деформаций земной поверхности получают пространственные данные. В итоге у таких предприятий появляется ещё один класс задач, связанных с анализом в ГИС полученных данных.
Наконец, сегодня отечественные предприятия по добыче ПИ на шельфе северных и восточных морей России также начинают интенсивно приме- нять ГИС [17]. Кроме описанных выше классов задач, которые необходимо решать с помощью ГИС специалистам добывающих предприятий, создаются и используются для прогноза обстановки карты ледовой и айсберговой обстановки. Исходные данные для таких карт радиолокационные и оптико-электронные снимки с космических аппаратов и БПЛА.
Следует отметить, что всем производственным предприятиям нефтегазовой отрасли вне зависимости от вида бизнеса сегодня необходимо решать с помощью ГИС дополнительные классы задач:
- мониторинг пожаров с целью обеспечения пожарной безопасности технологических объектов для добычи, транспорта и хранения нефти, газа и газового конденсата;
- мониторинг и выявление по данным высоко- точной съемки из космоса и с помощью БПЛА противоправных посягательств и террористических угроз на технологические объекты предприятий.
Кроме того, некоторые проектные организации, ведущие изыскания и проектирование объектов нефтегазового комплекса, все чаще применяют пространственные данные и ГИС для решения следующих задач:
- картопостроение для проведения инженерных изысканий и собственно проектирования объектов строительства и реконструкции;
- мониторинг деформации земной поверхности при проведении инженерных изысканий под строительство и модернизацию инфраструктуры предприятий.
2.3 Создание и развитие геоинформационных технологий систем управления
Геоинформационные системы включают в себя пять ключевых составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные, исполнители и методы.
Аппаратные средства. Это компьютер, на котором запущена ГИС. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.
Программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Ключевыми компонентами программных продуктов являются:
- инструменты для ввода и оперирования географической информацией система управления базой данных (DBMS или СУБД);
- инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения);
- графический пользовательский интерфейс (GUI или ГИП) для легкого доступа к инструментам и функциям.
Данные это, вероятно, наиболее важный компонент. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем либо приобретаться у поставщиков. В процессе управления пространственными данными географическая информационная система объединяет (а лучше сказать совмещает) географическую информацию с данными других типов. Например, с конкретным кусочком электронной карты могут быть связаны уже накопленные данные о населении, характере почв, близости опасных объектов и т. д. (в зависимости от задачи, которую придется решать при помощи ГИС). Причем в сложных, распределенных системах сбора и обработки информации часто с объектом на карте связывают не существующие данные, а их источник, что позволяет в реальном времени отслеживать состояние этих объектов. Такой подход применяется, например, для борьбы с чрезвычайными ситуациями вроде лесных пожаров или эпидемий.
Исполнителями именуют людей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач. Может показаться странным, что люди, работающие с программным обеспечением, рассматриваются как составная часть ГИС, однако в этом есть свой смысл. Дело в том, что для эффективной работы географической информационной системы необходимо соблюдение методов, предусмотренных разработчиками, поэтому без подготовленных исполнителей даже самая удачная разработка может утратить всякий смысл.
Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.
Методы. Успешность и эффективность (в том числе экономическая) применения ГИС во многом зависит от правильно составленного плана и правил работы, которые составляются в соответствии со спецификой задач и работы каждой организации.
Структура ГИС, как правило, включает четыре обязательные подсистемы:
- Ввода данных, обеспечивающую ввод и/или обработку пространственных данных, полученных с карт, материалов дистанционного зондирования и т.д.;
- Хранения и поиска, позволяющую оперативно получать данные для соответствующего анализа, актуализировать и корректировать их;
- Обработки и анализа, которая дает возможность оценивать параметры, решать расчетно-аналитические задачи;
- Представления (выдачи) данных в различном виде (карты, таблицы, изображения, блок-диаграммы, цифровые модели местности и т.д.)
Таким образом, создание карт в круге «обязанностей» ГИС занимает далеко не первое место, ведь чтобы получить твердую копию карты совершенно не нужна большая часть функций ГИС, или они применяются опосредованно. Тем не менее, как в мировой, так и в отечественной практике, ГИС широко используются именно для подготовки карт к изданию и, в меньшей степени, для аналитической обработки пространственных данных или управления потоками товаров и услуг [5]. Многие важные идеи, касающиеся ГИС, возникли в стенах Лаборатории компьютерной графики и пространственного анализа Гарварда. Из этой лаборатории вышло несколько ключевых фигур ГИС индустрии: это Говард Фишер (Howard Fisher) основатель лаборатории и программист Дана Томлин (Dana Tomlin), заложившая основы картографической алгебры, создав знаменитое семейство растровых программных средств Map Analysis Package - MAP, PMAP, aMAP.
Наиболее известными и хорошо зарекомендовавшими себя программными продуктами Гарвардской лаборатории являются:
- SYMAP (система многоцелевого картографирования);
- CALFORM (программа вывода картографического изображения на плоттер);
- SYMVU (просмотр перспективных (трехмерных) изображений);
- ODYSSEY (предшественник ARC/INFO).
Большое влияние на развитие ГИС-технологий оказали теоретические разработки в области географии и пространственных взаимоотношений, а также в развитие количественных методов в географии в США, Канаде, Франции, Англии, Швеции (работы У.Гаррисона (William Garrison), .Хагерстранда (Torsten Hagerstrand), Г.Маккарти (Harold McCarty), Я.Макхарга (Ian McHarg).
В завершении отмечу старейшие компании, которые являются и по сей день крупнейшими разработчиками ГИС это ESRI и Intergraph. Эти две компании являются производителями самых популярных в США и в мире геоинформационных систем так, вдвоем они производят ровно половину ГИС, используемых в США. Начиная с 90-х гг. прошлого столетия, эти фирмы активно осваивают российский рынок ГИС.
2.4 Применение геоинформационных систем в решении разнородных задач
В настоящее время геоинформационные технологии проникли практически во все сферы жизни:
- Экология и природопользование
- Земельный кадастр и землеустройство
- Морская, авиационная и автомобильная навигация
- Управление городским хозяйством
- Региональное планирование
- Маркетинг
- Демография и исследование трудовых ресурсов
- Управление дорожным движением
- Оперативное управление и планирование в чрезвычайных ситуациях
- Социология и политология
Кроме того, ГИС используются для решения разнородных задач, таких как:
- обеспечение комплексного и отраслевого кадастра;
- поиск и эффективное использование природных ресурсов;
- территориальное и отраслевое планирование;
- контроль условий жизни населения, здравоохранение, социальное обслуживание, трудовая занятость;
- обеспечение деятельности правоохранительных органов и силовых структур;
- наука и образование;
- картографирование.
Специалисты, работающие в области ГИС и геоинформационных технологий работают в следующих областях:
- накопление первичных данных;
- проектирование баз данных;
- проектирование ГИС;
- планирование, управление и администрирование геоинформационных проектов;
- разработка и поддержка ГИС;
- маркетинг и распространение ГИС-продукции и геоданных;
- профессиональное геоинформационное образование и обучение ГИС-технологиям.
2.5 Анализ опыта применения геоинформационных технологий на примере нефтегазовой отрасли
Первые ГИС для обработки и анализа пространственных данных в нефтегазовой отрасли были узкоспециализированными и позволяли решать однудве простейших задачи отрасли с помощью нескольких функций пространственного анализа. Конечно, они не могли конкурировать с полнофункциональными системами обработки и интерпретации геолого-геофизических данных и с системами геологического и гидродинамического моделирования нефтяных и газовых резервуаров, которые имели в то время в своем составе набор функций обработки и анализа пространственных дан- ных, необходимых для реализации отдельных этапов при решении больших проблемных задач геологической и нефтегазовой отраслей.
Однако с конца восьмидесятых годов прошлого столетия появились коммерческие ГИС с большим набором функций для работы с пространственными данными. Среди них стоит отметить такие зарубежные системы, как ArcInfo и ArcView компании Esri Inc. (США) [18, 19], Idrisi университета Кларка (США) [19], MapInfo Professional компании MapInfo Corp. (США) [20] и др. Среди первых отечественных коммерческих ГИС можно назвать ГИС GeoDraw/GeoGraph института географии РАН [21], ГИС «Карта» КБ «Панорама» [22] и т.д. Большинство этих систем были изначально ориентированы на решение задач, обычно присущих той или иной отрасли экономики, охране окружающей среды, ведению кадастров и т.п.
Дальнейшее усложнение модели пространственных данных и развитие набора функций позволило перевести некоторые из этих систем из разряда проблемно-ориентированных (узкоотраслевых) в класс универсальных ГИС. Общепризнанно, что универсальные ГИС в силу их полной функциональности и наличия средств адаптации к нуждам конкретных предприятий позволяют решать задачи (классы задач) в самых различных областях человеческой деятельности, где требуются обработка и анализ пространственных данных. Первыми универсальными ГИС считают новые версии уже упомянутых систем ArcInfo, ArcView и MapInfo, а также российские ГИС Indor GIS (ныне Indor Map) [23], «Карта 2003» [24] и т. д.
Именно такие системы более 20 лет назад начали интенсивно внедряться и на предприятиях нефтегазовой отрасли, в основном для управления имуществом и решения задач оценки воздействия производства на окружающую среду. Следует отметить, что проблемы внедрения и эксплуатации ГИС, в первую очередь универсальных систем на предприятиях нефтегазовой отрасли, ставились и весьма продуктивно обсуждались в течение ряда лет на всероссийской научно-практической конференции «Гео - информатика в нефтегазовой отрасли», проводи - мой под эгидой ГИС-Ассоциации России [25, 26]. Существует секция ГИС-Ассоциации, работа которой посвящена использованию пространственных данных и ГИС в этой отрасли. Кроме того, компания Esri Inc. (США) совместно с ООО «Esri CIS» и ООО «Дата+» (Россия) ежегодно проводят научно - практический семинар по обмену опытом в области создания на основе своих универсальных ГИС проблемно-ориентированных систем и внедрения их на предприятиях нефтегазовой отрасли [27].
В последнее десятилетие дальнейшее развитие получили универсальные ГИС, имеющие мощный функционал и средства разработки и поэтому названные ГИС-платформами [2830]. Под ними понимаются современные универсальные ГИС, имеющие также программное обеспечение с высокой степенью адаптируемости к особенностям конкретных производств и предприятий. Возможность такой адаптации обусловлена современной архитектурой программного обеспечения, развитыми инструментальными средствами (обычно в виде интегрированной среды разработки), а также соответствующими методологиями внедрения и развития на основе той или иной платформы проблемно-ориентированных ГИС предприятий [31, 32].
Проведенный анализ рассмотренного выше перечня задач, которые необходимо решать с помощью ГИС на предприятиях нефтегазовой отрасли, позволил сформулировать ряд требований к универсальным ГИС для таких предприятий. Основные из них в виде перечня базовых характеристик и наборов функций ГИС приведены в таблице. В первую очередь была выявлена необходимость использования универсальных ГИС, поддерживающих векторную модель пространственных данных (первое требование). ГИС, имеющие именно такую базовую характеристику, называют векторными системами. ГИС с растровой моделью пространственных данных позволяют решать только некоторые из перечисленных выше задач предприятий и поэтому далее не анализируются.
Более того, некоторые векторные универсальные ГИС имеют ряд функций для работы в рамках растровой модели. Кроме полного перечня наборов функций, присущих многим универсальным векторным ГИС (требования 29), необходимы функции, связанные с анализом двумерных геополей (требования 10, 11) [1]. Под геополями (поверхностями) в геоинформатике понимается большой класс пространственных объектов, главной особенностью которых является пространственная непрерывность, выражающаяся в том, что две близко расположенные точки поверхности скорее всего будут иметь и близкое значение геополя [1]. Такие объекты-поверхности обычно описывают в виде модели двумерных геополей, если они представляют собой поверхности, однозначно описываемые скалярной функцией от двух пространственных координат x и y. Модели геополей наиболее часто в нефтегазовой отрасли используются при обработке и интерпретации геолого-геофизических данных, в задачах, связанных с анализом рельефа местности и границ нефтяных и газовых резервуаров УВС, в экологическом моделировании и оценке ущерба при аварийных разливах нефти и т. п.
Другой перечень требований к ГИС формируется из необходимости обработки и визуализации на предприятии больших объемов атрибутивных и пространственных данных. Он содержит требования 1214 к наличию средств для работы с внешними относительно ГИС системами управления базами данных (СУБД), средств 3D-визуализации и обмена данными с другими информационно-управляющими системами предприятия.
Наконец, под номерами 15 и 16 в таблице включены требования, связанные с необходимостью дальнейшего развития внедренных на предприятиях ГИС (наличие интегрированной среды разработки новых программных модулей, включая специализированные языки программирования, и наличие механизмов подключения внешних программных модулей и библиотек).
В результате анализа характеристик и функциональных возможностей большого числа современных универсальных векторных ГИС в качестве удовлетворяющих всем требованиям предприятий нефтегазовой отрасли были выбраны четыре ГИС- платформы (таблица).
Среди них ArcGIS 10.5 компании Esri Inc. [33], MapInfo ProTM V. 16 компании Pitney Bowws (бывшая компания MapInfo Corp.) [29], ГИС «Панора- ма» 12 ЗАО «КБ «ПАНОРАМА» [34] и ГИС GET MAP компании Совзонд [35], созданная на основе концепции открытых ГИС и свободно распространяемой (Open Source) ГИС QGIS [36]. В ГИС-плат - форме «Панорама» 12 используется известная настольная ГИС «Карта 2011» [37].
Если первые две являются самими последними версиями универсальных ГИС известных зарубежных компаний, локализованных для русскоязычных пользователей, то последние две системы разработаны в России. В первых трех ГИС-платформах система реализуется с помощью дополнительных модулей, включаемых в платформы по мере необходимости; у ГИС-платформы MapInfo ProTM V. 16 они созданы сторонними компаниями. Отметим, что к этим ГИС-платформам примыкают еще две уникальные по функциональным возможностям российские ГИС Indor Map ООО «Индорсофт» [23] и ГИС GeoBuilderTM Quantum АО «Геокибернетика» [38]. Однако они не в полной мере удовлетворяют сформулированным требованиям и не имеют некоторых инструментальных средств разработки, что не позволило рекомендовать их в качестве базовых систем для предприятий нефтегазовой отрасли.
Делаем вывод, что лидером среди выбранных ГИС-платформ, как по функциональности, так и по наличию гибкой архитектуры, безусловно, является платформа ArcGIS 10.5 [33]. По сути, сегодня платформа это линейка взаимоувязанных продуктов семейства ArcGIS 10.5. В этой линейке особое место занимают настольные (Desktop) ГИС [30]. К ним относятся ArcGIS ArcView, ArcGIS ArcEditor и ArcGIS ArcInfo. Эти ГИС позволяют специалистам решать множество задач на локальных рабочих местах и на корпоративном уровне. В состав линейки также входят базовые приложения ArcMap (решение картографических задач), Arc Toolbox (обработка пространственных данных) и ArcCataloge (доступ и управление пространственными данными в локальной вычислительной сети и через сеть Интернет).
3 Геоинформационные технологии в развитии интеграционных связей предприятий
3.1 Примеры применения
Возможности ГИС-технологий могут быть задействованы в самых различных областях деятельности. Вот лишь некоторые примеры использования ГИС-технологий:
1. административно-территориальное управление:
- городское планирование и проектирование объектов;
- ведение кадастров инженерных коммуникаций, земельного, градостроительного, зеленых насаждений;
- прогноз чрезвычайных ситуаций техногенно-экологического характера;
- управление транспортными потоками и маршрутами городского транспорта;
- построение сетей экологического мониторинга;
- инженерно-геологическое районирование города.
2. телекоммуникации:
- транковая и сотовая связь, традиционные сети;
- стратегическое планирование телекоммуникационных сетей;
- выбор оптимального расположения антенн, ретрансляторов и др.;
- определение маршрутов прокладки кабеля;
- мониторинг состояния сетей;
- оперативное диспетчерское управление.
3. инженерные коммуникации:
- оценка потребностей в сетях водоснабжения и канализации;
- моделирование последствий стихийных бедствий для систем инженерных коммуникаций;
- проектирование инженерных сетей;
- мониторинг состояния инженерных сетей и предотвращение аварийных ситуаций.
4. транспорт:
- автомобильный, железнодорожный, водный, трубопроводный, авиатранспорт;
- управление транспортной инфраструктурой и ее развитием;
- управление парком подвижных средств и логистика;
- управление движением, оптимизация маршрутов и анализ грузопотоков.
5. нефтегазовый комплекс:
- геологоразведка и полевые изыскательные работы;
- мониторинг технологических режимов работы нефте - и газопроводов;
- проектирование магистральных трубопроводов;
- моделирование и анализ последствий аварийных ситуаций.
6. силовые ведомства:
- службы быстрого реагирования, вооруженные силы, милиция, пожарные службы;
- планирование спасательных операций и охранных мероприятий;
- моделирование чрезвычайных ситуаций;
- стратегическое и тактическое планирование военных операций;
- навигация служб быстрого реагирования и других силовых ведомств.
7. экология:
- оценка и мониторинг состояния природной среды;
- моделирование экологических катастроф и анализ их последствий;
- планирование природоохранных мероприятий.
8. лесное хозяйство:
- стратегическое управление лесным хозяйством;
- управление лесозаготовками, планирование подходов к лесу и проектирование дорог;
- ведение лесных кадастров.
9. сельское хозяйство:
- планирование обработки сельскохозяйственных угодий;
- учет землевладельцев и пахотных земель;
- оптимизация транспортировки сельскохозяйственных продуктов и минеральных удобрений.
Для Федерального Агентства Водных Ресурсов (ФАВР) была разработана геоинформационная система Росводресурсов (ГИС РВР), основной целью которой является организация эффективного управления хозяйственной и производственной деятельностью и оперативного обеспечения руководства ФАВР необходимой пространственной и атрибутивной информацией. В ГИС РВР реализованы функции ввода, хранения, обработки и интегрированного представления пространственных и соотнесенных с ними атрибутивных данных [1]. В ходе работы с ГИС РВР была выявлена необходимость её интеграции с информационной системой ГВК «Водопользователи», в которой содержится интересующая пользователей ГИС информация о предприятиях, использующих водные ресурсы.
В результате анализа данных информационных систем была выявлена возможность пространственной привязки табличных данных о водопользователях к классу объектов населенных пунктов ГИС по общему атрибуту общероссийского классификатора объектов административно-территориального деления (ОКАТО) населенных пунктов.
Для решения поставленной задачи интеграции и пространственной привязки были выполнены следующие этапы:
1. Произведен анализ точечного класса объектов населенных пунктов из базы данных ГИС Росводресурсов и атрибутивной таблицы водопользователей.
2. Произведена унификация структуры кодов ОКАТО.
3. Пространственнаяпривязкаатрибутивнойтаблицы водопользователей на основе точечного класса населенных пунктов карты масштаба 1:1000 000.
Анализ данных выявил, что точечный класс населенных пунктов из ГИС РВР и атрибутивная таблица водопользователей из информационной системы ГВК «Водопользователи» содержат общий атрибут код ОКАТО. Однако код ОКАТО в классе населенных пунктов состоял из одиннадцати знаков, а в таблице водопользователей из восьми. Поскольку населенные пункты кодируются 11-значными кодами в соответствии с правилами кодификации, возможна привязка водопользователей только к населенным пунктам уровня не ниже районных центров.
Для унификации атрибута ОКАТО в таблице водопользователей данный атрибут был приведен к 11 знакам.
Для нанесения объектов водопользователей на карту РФ были объединены данные таблицы водопользователей и класс населенных пунктов, то есть была выполнена пространственная привязка объектов таблицы водопользователей к населенным пунктам карты РФ масштаба 1:1000 000.
Математически процесс объединения можно представить специальным реляционным оператором экви-соединения. Обозначим отношение, хранящее пространственную и атрибутивную информацию по точечным населенным пунктамчерезА,отношениехранящееатрибутивныеданные по водопользователям В. При этом отношения А (А1, А2, А3, А4, Х1) и В (Х1, В1, В2, В3, В4, В5) имеют одинаковый атрибут Х1 (т.е. атрибут с одинаковым именем и определенный на одинаковом домене), который обозначает код ОКАТО населенного пункта (остальные атрибуты для удобства представлены в виде условных обозначений вида Аi или Bi).
Ответ на вопрос, какие водопользователи расположены в населенном пункте, дает экви-соединениеА[X1=X1]B, то есть выполняется пространственная привязка. На самом деле, поскольку в отношениях имеются одинаковые атрибуты, то требуется сначала переименовать атрибуты, а потом выполнить экви-соединение: (А renameX1 AS OKATO)[OKATO=OKATO2] (B rename X1 as OKATO2).
Даннаяформула означает, что все кортежи отношений водопользователей, коды ОКАТО которых совпадут с ОКАТО класса населенных пунктов, будут присоединены к отношению точечного класса объектов населенных пунктов (НП). В том случае, если в теле отношения водопользователей отсутствуют коды, имеющиеся в классе НП, то в созданном отношении присоединенным атрибутам ОКАТО.2 будет присвоено значение «отсутствует» [2]. Если в отношении водопользователей кодов ОКАТО идентичных соответствующему коду из класса НП более одного, то для каждого кортежа отношения будет создано несколько кортежей в результирующем отношении, которое обозначим AB, поскольку кортеж отношений А включает в себя атрибут А1 пространственное местоположение, то тем самым будет выполнена пространственная привязка объектов водопользователей к населенным пунктам. Данная операция реляционной алгебры была выполнена с помощью инструмента Join программного продукта ArcGIS.
Для устранения всех кортежей отношения АВ, у которых атрибуты А1, А2, А3, А4 имеют значение «отсутствует», необходимо создать их выборку, а затем удалить.Математическивыборкасоответствующаяописанному выше критерию обозначается формулой AB where (А1=«отсутствует» AND А2=«отсутствует» AND А3=«отсутствует» AND А4=«отсутствует»). Данная математическая операция реализуетсяпри помощи инструмента ArcGIS - «Выбрать по атрибуту», в результате чего в результирующем классе объектов будут выбраны строки, значения соответствующих атрибутов которых «отсутствуют». После чего необходимо удалить выделенные строки, оставшиеся объекты являются водопользователями, которых можно загрузить в базу географических данных ГИС Росводресурсов и нанести на карту РФ.
Произведенная интеграция позволяет пользователям ГИС РВР оперативно получать информацию (название водопользователя, номер лицензии на водопользование, адрес, телефон, факс, e-mail, ОКАТО населенного пункта) обо всех предприятиях, использующих водные ресурсы, в конкретных населенных пунктах. Данная информация была включена в базу геоданных ГИС РВР, также был разработан и опубликован веб-сервис, позволяющий пользователям просматривать, выполнять поиски и различные выборки по водопользователям, на автоматизированном рабочем месте без установки специализированного программного обеспечения, посредством веб-браузера.
Таким образом, произведена интеграция информационной системы «ГВК: Водопользователи» с ГИС Росводресурсов. Для этого были проанализированы точечный класс населенных пунктов из базы геоданных и атрибутивная таблица водопользователей,разработан алгоритм пространственной привязки водопользователей, данные загружены в базу геоданных ГИС, создан веб-сервис для отображения этой информации. На карту Российской Федерации масштаба 1:1000 000 нанесено 43045 объектов водопользователей, которые по пространственному положению совпадают с населенными пунктами.
Автоматизированная пространственная привязка информации о водопользователях РФ на основе разработанного алгоритма позволила сократить временные затраты на выполнение работы в 130 раз.
3.2 Методы улучшения
Предприятие водоснабжения и водоотведения являются ключевой подсистемой процессов жизнеобеспечения крупного мегаполиса.
Они обеспечивают транспортировку больших объемов воды и канализационных стоков, инженерные сети предприятий имеют большую протяженность и сложно организованы. К сетям может быть подключено несколько тысяч потребителей и крупных предприятий, при этом технологические объекты, подразделения управления, ремонтные службы предприятия, как правило, распределены по всей территории мегаполиса [1].
Пространственная организация, пути транспортировки, учет расположения основных подразделений и объектов, событий, возникающих на сетях, а также окружающих их условий, существенно влияют на управление деятельностью предприятия в целом. Можно сказать, что система водоснабжения и водоотведения крупного мегаполиса является сложным инженерно-техническим сооружением, которое требует эффективное управление с использованием современных достижений информационных технологий [2].
В настоящее время, одной из актуальных задач развития информационных технологий на предприятиях водоснабжения является создание и внедрение единой корпоративной информационной системы инженерных сетей.
Инженерные сети это сложная иерархически распределенная по территории и взаимоувязанная по функциям совокупность объектов наземного инженерного оборудования и подземных коммуникаций, требующая для своего информационного обеспечения и управления высокоразвитых компьютерных технологий.
Сейчас многие предприятия водоснабжения и водоотведения занимаются решением проблемы создания корпоративных информационных систем [14]. Их информационныесистемыявляютсясовокупностью множества программных продуктов, которые поддерживают выполнение бизнес-процессов контроля состояния сетей и режимов эксплуатации, гидравлического моделирования, учет выполняемых работ и т.д. [3]. Как правило, ядром системы является ГИС, которая в информационной среде воспроизводит пространственную организацию, конструкцию и события, которые происходят на инженерных сетях предприятия. ГИС является интегрирующим элементом: через цифровую карту обеспечивается доступ к информационным ресурсам других систем, создаются информационные ресурсы для гидравлического моделирования, синхронизируются классификаторы и справочники.
Однако, в процессе при эксплуатации ГИС в составе корпоративной информационнойсистемы предприятия водоснабжения возникают ряд проблем, решение которые не возможно без развития существующих информационных технологий:
1.Некорректно спроектирована или неполная модель данных (МД) по водопроводным и канализационным сетям: в МД не описаны все устройства, входящие в водопроводную и канализационную сети, существующая МД не достаточно полно отслеживает пути транспортировки от источника к потребителю, отсутствует связность сетей внутри колодцев, нет водозаборов, что, в свою очередь, приводит к сложностям при проведении гидравлического моделирования и эксплуатации постоянно действующей модели водопроводных и канализационных сетей.
2.Из-за программной закрытости эксплуатируемой ГИС возникает проблема интеграции с другими информационными системами предприятия, в частности, проблема организации обмена данными, в режиме реального времени, с системами АСУ ТП, системами гидравлического моделирования и САПР, обмен информацией с другими системами выполняется не регулярно.
3.Отсутствуют возможность контроля целостности пространственных данных по инженерным сетям, нет управления и контроля над потоками пространственных данных.
4.Из-за особенностей эксплуатируемой ГИС возникают сложности создания специализированных АРМов, которые должны работать на единой информационнойосновеиподдерживатьработу специалистов и подразделений. Нет возможности организации технологии работы с БД данных по принципу «база данных проекта - мастер база архивная база данных».
5.У эксплуатируемой ГИС не хватает функциональности для подготовки аналитическихкарт,возможностейоперативного анализа эксплуатации инженерных сетей и прослеживания движения технологического транспорта; нет возможности создания трехмерных моделей инженерных сетей.
6.У эксплуатируемой ГИС не достаточен уровень безопасности.
7.Обмен и обновление данных ГИС с удаленными подразделениях не регулярен, существуют проблемы поставки информационных ресурсов ГИС в удаленные подразделения предприятия.
8.Наличие слоев, дублирующих пространственную и паспортную информацию, имеет место дублирование справочников.
Исходя из вышесказанного, для эффективного управления системами водоснабжения и канализации, а также оперативного обеспечения руководства и сотрудников предприятия полной и достоверной пространственной информацией, предлагается разработать и построить геоинформационную систему (ГИС) инженерных сетей на основе программных продуктов Arc GIS. Данная система будет являться одним из основных средств поддержки планирования и управления инженерными сетями, которая позволит повысить эффективность работы систем водоснабжения и водоотведения.
Исходя из опыта авторов по разработке прикладных ГИС в других предметных областях, из анализа деятельности предприятий водоснабжения и водоотведения, при создании ГИС инженерных сетей предлагается решить следующие классы задач:
- Поддержкав актуальном состоянии пространственной и технологической информации по системам водоснабжения, канализации и энергообеспечения;
- Обеспечение доступа к паспортной информации по объектам инженерных сетей;
- Предоставлениеполной функциональности работы с картой инженерныхсетейслужбам предприятия,включая поиск объектов, локализация отключаемых участков, формирование перечня абонентов и т.д.;
- Детальное отслеживание путей транспортировки воды и канализации;
- Отслеживание аварий, прогнозирование развития последствий и автоматизированная выработка планов мероприятий по их ликвидации;
- Поддержка разработки планов по замене и реконструкции сетей;
- Подготовка аналитических карт (карты планирования ремонтов и замены сетей, карты обоснования событий на инженерных сетях, карты качества воды и т.д.);
- Трехмерное моделирование основных объектов инженерных сетей; Отслеживаниеместнахожденияимаршрутовдвижения технологического транспорта, разработка путевых листов;
- Формирование технических условий на подключение объектов к водопроводной и канализационной сетям;
- Подготовка отчетных документов;
- Интеграция с информационными системами предприятия. Геоинформационная система инженерных сетей должна включать следующие информационные разделы:
- Детальные карты, схемы систем водоснабжения и канализации; Адресный план города;
- Проектные решения;
- Данные для моделирования;
- Паспортные данные по объектам инженерных сетей;
На сегодня общая тенденция развития информационных технологий в целом и ГИС-технологий в частности заключается в переходе от архитектур с «толстым» клиентом к архитектурам с «тонким» клиентом. Для ГИС инженерных сетей эта задача является актуальной в связи с возможностью организации рабочих мест на любом компьютере, в том числе в управлениях (цехах,филиалахит.д.) водопроводныхиканализационных сетей. Использование ArcGIS Server при разработке ГИС инженерных сетей позволит предоставить ГИС-функциональность, ранее доступную только пользователям настольных ГИС-решений, в стандартной серверной информационной среде:
-обеспечение централизованного управления географическими ресурсами, такими как карты, службы геокодирования и, задействованными в приложениях, программными объектами;
-интеграция с другими информационными системами предприятия, в частности, с системами АСУ ТП.
Сервис-ориентированная архитектура
Веб-приложение геоинформационной системы предоставляет собой ПО ГИС, реализуемоенастольнымиприложениями(наоснове ArcMap), перенесенное на уровень сервера, компоненты «веб-приложение» и «гис-сервер» реализуют функционал ArcMap на уровне сервера. Такая архитектура имеет ряд преимуществ перед архитектуройс «толстым» клиентом: возможность работы с системой из браузера (то есть без установки на компьютеры клиентов специализированного ПО), возможность организации доступа через интернет, централизованное управление программами и данными.
На основе описанной архитектуры становится возможным реализация сервис-ориентированной архитектуры ГИС, в которой данные и программы динамически собираются в рамках веб-приложения (геоопортала). Это создаст основу для создания специализированных ГИС-АРМов для специалистов предприятия. Например, АРМы: отдела баз данных, диспетчерской службы, технологов по водопроводу и канализации, АРМ работы с клиентами, АРМ проектировщиков, АРМ контроля состояния сетей, АРМ выдачи технических условий и т.д.
Общая,предполагаемаясхемаорганизации инженерных сетей предприятия водоснабжения и водоотведения представлена на рисунке 1. Основным элементом поддержки бизнес-процессов является Корпоративная база геоданных (КБГД), которая обеспечивает хранение, предоставление пространственных и технологических данных в корпоративный WEB-портал, а также связи с БД информационных систем предприятия. ГИС-сервер ArcGis Server:
- обеспечивает функциональность работы с пространственными и паспортными данными по инженерным сетям;
- подготавливает данные, которые воспринимаются WEB-сервером; управляет WEB-сервисами портала.
Корпоративный портал обеспечивает выход на WEB-сервисы, которые являются специализированными АРМами, назначение которых приведено в таблице.
Таблица 1 - Состав автоматизированных рабочих (АРМ) мест в ГИС-портале МУП «Уфаводоканал»
АРМНазначение АРМаПодключаемые модули и их предназначениеРМ отдела баз данныхПоддержка процедур актуализации пространственных и паспортных данных по объектам инженерных сетей.
Подготовка специализированных, тематических карт.
Выполнение запросов других подразделений предприятия;
Подготовка отчетов.Spatial Analyst актуализация данных по рельефу, потенциалам, геологические объектам и т.д. Подготовка данных для аналитических карт.
Network Analyst актуализация данных в специализированной структуре данных Инженерная сеть.
Schematics актуализация данных в специализированном формате Cхем. Генерация схем по запросам подразделенийАРМ ДиспетчерскаяУправление визуализацией ситуационной карты водопроводной, канализационной и энергетической сетей на специализированном мониторе.
Формирование отключаемых участков;
Формирование перечня объектов, подключенных к участку сети или попадающих в зону отключения.
Network Analyst обеспечение функциональности работы с инженерными сетями.
Schematics генерация и обеспечение функциональности работы с функциональными диаграммами инженерных сетей.Визуализация событий (аварии, утечки и т.д.) и состояния объектов сетей. Автоматизированное формирование рекомендаций эксплуатаций сетей.
Отслеживание мест нахождения технологического транспорта и маршрутов их движения.
Навигация по карте территории города, поиск сетевых объектов.
Формирование сводок и отчетов.
Экспресс анализ режимов эксплуатации инженерных сетей.
Генерация функциональных схем устройства инженерных сетейПродолжение таблицы 1
АРМ контроля состояния сетейРабота с картой получения паспортной информации по объектам инженерных сетей.
Подготовка данных для моделирования в специализированных системах.
Ввод данных по результатам исследований.Network Analyst обеспечение функциональности работы с инженерными сетями.
БД проекта данные в форматах моделирующих систем.АРМ подготовки технических условий на подключенияРабота с картой получения паспортной информации по объектам инженерных сетей.
Проверка условий для подключения.Формирование карт-схем для подготовки технических условийАРМ работы с клиентамиРабота с картой получения паспортной информации по объектам инженерных сетей.
Формирование перечня абонентов подключенных к сети.
Расчет баланса воды, потерь и стоков.
Доступ к договорам на подключение, данным по абонентам.Network Analyst обеспечение функциональности работы с инженерными сетями.АРМ технолога водопроводных (канализационн ых) сетейРабота с картой получения паспортной информации по объектам инженерных сетей.
Экспресс анализ режимов эксплуатации инженерных сетей.
Визуализация событий (аварии, утечки и т.д.) и состояния объектов сетей.
Подбор рекомендуемого оборудованияSchematics генерация и обеспечение функциональности работы с функциональными диаграммами инженерных сетей.Продолжение таблицы 1
АРМ проектировщикаРабота с картой получения паспортной информации по объектам инженерных сетей.
Расчет и уточнение поверхностей рельефа, геологии и т.д.
Подготовка карт размещения проектируемых объектов и карт прокладки инженерных сетей.
«Ландшафтные» операцииSpatial Analyst актуализация данных по рельефу, потенциалам, геологические объектам и т.д. Подготовка данных для аналитических карт.
Network Analyst обеспечение функциональности работы с инженерными сетями.АРМ контроль качества водыРабота с картой получения паспортной информации по объектам инженерных сетей.
Представление данных по тупикам и застойным зонам.
Ввод и представление на карте данных по отборам проб и качеству воды.
Подготовка карт качества воды.Spatial Analyst данных для карт качества воды.
Network Analyst обеспечение функциональности работы с инженерными сетями, поиск застойных зон и подключенных абонентов.АРМ разработчиков ПОРабота с картой получения паспортной информации по объектам инженерных сетей.
Разработка программного обеспечения.
Подготовка тематических не регламентированных картArcEditor ядро для разработки.
Spatial Analyst подготовка ПО, использующего данные в формате полей (сеток).
Network Analyst подготовка ПО, работающего с данными в формате инженерной сети.
Schematics подготовка ПО, работающего с функциональными схемами.АРМ администратора ГИСАдминистрирование структуры БГД.
Управление службами ArcGis ServerСредства управления ArcGis Server.
ArcEditor управление структурой БГД.
Предполагается, что каждый АРМ должен работать с определенным набором слоев и паспортной информацией. При необходимости, администратор ГИС может изменить состав информации в АРМах; вход в АРМы авторизованный. В АРМах контроля качества сетей, подготовки технических условий на подключения и проектировщика создаются «базы данных проекта», в которых находятся пространственные и технологические данные текущих проектов и задач; по завершению проекта, утвержденные результаты и данные переносятся в корпоративную БГД.
Для получения динамических данных по эксплуатации объектов инженерных сетей предприятия, ArcGis Server должен быть связан с системами АСУ ТП. Полученные данные визуализируются в специальных слоях, средствами визуализации являются подписи, условные обозначения, градуированные символы и локальные диаграммы.
Важным моментом является контроль движения документов между подразделениями предприятия. В АРМы, в которых выполняется генерация карт и схем для документов (например, схемы подключения, карты размещения и т.д.) может быть встроена система управления документооборотом, которая позволит получить информацию об изменениях в пространственных данных, текущем состоянии того или иного документа, исполнителе, ответственном лице, куда был направлен документ и т.д.
Вывод:
Реализациясистемы Геоинформационных технологий в развитии интеграционных связей предприятий, позволит в перспективе использовать разработанные программы как основу геопортала, объединяющего данные и задачи из разных информационных систем, например, получение паспортных данных, получение сводок по эксплуатации объектов, визуализация состояния сетей и объектов, поиск объектов, находящихся на инженерных сетях и т.д.
4 Разработка технического задания на создание приложения сервиса расчета актуального срока доставки отслеживаемого груза в режиме реального времени для компании «СДЭК»
4.1 Анализ существующих веб-приложений по грузоперевозкам
Современные компании уделяют все больше внимания текущим затратам, налаживают детальный учет, анализируют взаимосвязи. Одна из задач сервисов передвижения грузов оптимизация процессов, и здесь очень важную роль играют геолокация, которые позволяют существенно повысить производительность труда. Информационные технологии обеспечивают сбор и обработку огромных потоков геоданных, построение прогнозов, повышение скорости обмена информацией, тем самым помогая человеку быстро проанализировать возможные варианты и принять наиболее эффективное решение. Разные сервисы выполняют разный функционал. Мониторинг грузового транспорта дает возможность получить следующие данные:
- местонахождение транспортного средства в любой точке мира;
- автоматическая оценка соответствия запланированного срока прибытия грузового транспорта в пункт назначения фактическому времени;
- расстояние до пункта назначения, измеряемое в автоматическом режиме.
В системе мониторинга грузового транспорта есть возможность разделить права доступа к сервису и осуществлять непрерывный контроль нарушений маршрута движения. Система контроля грузового транспорта позволяет постоянно отслеживать транспорт в режиме реального времени и оперативно реагировать диспетчеру на экстренную ситуацию. Осуществить контроль местоположения любого объекта вы сможете, используя возможности онлайн-сервисов.
Рассмотрим ряд существующих онлайн-сервисов.
Рисунок 1 - Movizor https://movizor.ru
Система отслеживания объектов Movizor работает с помощью связи GSM-стандарта. Это позволяет обеспечить постоянный контроль за грузовыми автомобилями по всей стране без использования дополнительного оборудования.
Чтобы подключить абонента (объект) к системе, необходимо зарегистрироваться на сайте сервиса. Потом нужно ввести номер сотового телефона объекта и подтвердить его по СМС. После этого можно осуществлять наблюдение за выбранным абонентом, в том числе вести контроль грузового транспорта. Для отключения объекта от системы необходимо перейти в личный кабинет на сайте и совершить всего один клик.
Департамент логистики - это SaaS сервис для управления перевозками, основанный на искусственном интеллекте и мозге крысы. Он работает примерно так: вы вводите (или загружаете из 1С/Excel) список имеющихся автомобилей, список заказов, которые нужно доставить, сроки доставки и список адресов, и он мгновенно рассчитывает самые оптимальные маршруты, задействовав минимум транспортных средств, и с учетом всех ограничений дорожного движения (одностороннее движение, запреты поворотов и т.д.), статистики пробок по времени суток и районам города, совместимости грузов с кузовом и грузоподъемностью, дозагрузки в пути (например, возврат от покупателя), длительности остановок у клиентов. А благодаря интеграции с сервером GPS мониторинга транспорта Wialon, департамент логистики показывает где в данный момент находится каждый автомобиль, и позволяет узнать, успеваете ли вы сегодня доставить все заказы.
Zig-Zag #"justify">Сервис для построения оптимального маршрута. Автоматическое распределение адресов по транспортным средствам. Определение оптимального порядка отгрузки. Отображение на карте, как происходит исполнение заявок.
Рисунок 2 - Маршрут, составленный вручную
Минусы работы вручную:
- Неэффективное распределение времени на доставку
- Высокие расходы на ГСМ и амортизацию транспорта.
- Необходимость содержать дополнительных сотрудников для составления маршрутов.
- Отсутствие возможности централизованной корректировки маршрута в реальном времени.
- Отсутствие оперативного контроля за работой водителей.
Рисунок 3 - Оптимальный маршрут
Плюсы работы с Zig-Zag:
- Формирование четкого графика доставки без лишних временных затрат.
- Значительная экономия на топливе и обслуживании автомобилей.
- Оптимизация кадрового состава, экономия на персонале.
- Оперативное внесение корректив в текущий маршрут, возможность мгновенного изменения маршрута.
Zig-Zag помогает автоматизировать логистику для различных отраслей:
- Служба инкассации
- Дистрибьюция
- Доставка воды
- Вывоз мусора и ТБО
- Мобильное приложение
- Курьерская служба
- Интернет магазин
- Контроль движения
ЯКУРЬЕР #"justify">Система для поиска, ведения транспорта и оптимизации работы отдела доставки, с функциональностью CRM. В системе можно отслеживать штатные машины, вести контрагентов, выставлять счета, формировать отчеты и размещать заявки, формировать оптимальные маршруты. Мобильное приложение для водителей и курьеров.
Рисунок 4 - Удобная CRM - система
Рисунок 5 - Как работает сервис
ЯКУРЬЕР является CRM-системой с функцией трекинга и оптимизации маршрутов.
Основные возможности:
- В системе можно отслеживать штатные машины;
- Контролировать машины в режиме реального времени на карте, без дополнительных расходов;
- Добавлять новые автомобили и работающих на них водителей
- Вести контрагентов, выставлять счета;
- Формировать отчеты и размещать заявки;
- Создавать разовые заявки и назначать штатных водителей, они в свою очередь увидят всю информацию о маршруте, все контактные данные в своем приложении Android, IOS;
- Создавать маршрутные заявки: система автоматически распределит их между штатными водителями, исходя из веса, грузоподъемности и временного интервала в рамках которого нужно доставить товар клиенту;
- Система сама построит маршрут и будет фиксировать отклонение от него
- Возможность формировать зоны, в которых будет работать та или иная машина;
- Реализована функция формирования маршрутов. Засыпая тысячи адресов в "воронку", система автоматически распределит их между штатными водителями, исходя из грузоподъемности и объема автомобиля, и выстроит оптимальный маршрут.
- Создано мобильное приложение эффективный инструмент для удобного пользования сервисом.
Рисунок 6 - 1С:Предприятие 8. TMS Логистика. Управление перевозками
Комплексное решение для автоматизации транспортной логистики. Используется как система управления заказами. Решает задачу по автоматизации доставки материальных предметов или услуг от источника производства до потребителя продукции или услуг, формирует оптимальные маршруты. Объединяет звенья в цепи поставок, с учетом различных видов транспорта. Присутствует функционал по управлению транспортом и ГЛОНАСС мониторинг подвижных объектов.
Отраслевое решение "1С: Предприятие 8. TMS Логистика. Управление перевозками" предназначено для компаний, которые в процессе осуществления своей деятельности необходимо решение задач транспортной логистики. Такие задачи включают в себя, помимо прочего, необходимость сопряженности участников транспортного логистического процесса в следующих областях:
- техническая сопряженность требуется согласованность параметров различных типов транспортных средств в цепочке перевозки;
- технологическая сопряженность применение единой технологии транспортировки, адаптированной для всех видов транспорта, который задействован в цепочке перевозки;
- экономическая сопряженность общая технология построения тарифной системы в цепочке перевозки.
Использование Системы направлено на решение следующих задач:
- создание цепочек перевозок, которые могут состоять из звеньев, обслуживаемых разными видами транспорта (примеры: доставка грузов из Китая в Россию океанический транспорт, морской транспорт, автомобильный транспорт; другой вариант океанический транспорт, железнодорожный транспорт, автомобильный транспорт);
- планирование цепочки транспортных логистических процессов совместно с различными подразделениями компании;
- выбор исполнителя перевозки по каждому звену перевозки;
- выбор вида перевозки: в отдельном ТС или в составе сборного груза;
- автоматическое планирование региональной/местной доставки для большого количества заявок.
Рисунок 7 - Skyriver
Система GPS-мониторинга, которая предоставляет возможность контролировать и отслеживать передвижение транспортного средства. Контроль можно произвести с любого сотового телефона или компьютера, который имеет доступ к интернету. GPS-мониторинг гарантирует высокий уровень экономии, снижение расходов на содержание автопарка до 30%, и уровень безопасности грузоперевозок также возрастает.
Результат для заказчика от взаимодействия с Skyriver на примере автохозяйства:
- Сравнительный съем данных с нескольких источников, включая CAN шины автомобиля: обороты, нагрузка на двигатель и т.д.;
- Автоматическая сверка данных от топливозаправочных компаний с заправками из системы;
- Интеграция с учетной системой 1С, Парус или любой другой;
- Контроль работы автотранспорта в нерабочее время;
- Контроль безопасного вождения (превышение скорости, резкие разгоны/торможения, счетчик нарушений, выезд/въезд в зону);
- Автоматическая сверка посещений клиентов по путевым листам либо внутреннего CRM;
- Обмен заданий по мобильному телефону Android с обратной связью, с центральным или Back-офисом;
- Получение водителем оптимального маршрута с учетом кратчайшего расстояния;
- Авторизацию водителя через телефон Android;
- Сверка по факту посещений АЗС транспортом предприятия (место, дата, время) с последующим анализом отклонений от нормы (средний расход, пройденный километраж по GPS).
В основе каждого ГИС-сервиса лежит геоинформационный ресурс: карта, база данных, инструмент геообработки и др. ГИС-сервис является связующим звеном между исходным ресурсом и клиентским приложением (настольной или мобильной ГИС, веб-приложением и др.), выполняя передачу данных от ресурса к клиенту и обратно, обслуживая различные запросы пользователей. Клиентскому приложению, чтобы обратиться к геоинформационному ресурсу, не нужно понимать форматы хранения географических данных и функций все это берет на себя ГИС-сервис. Достаточно послать стандартный запрос к ГИС-сервису по сети Интернет/Интранет, чтобы получить нужный результат. Например, отправить координаты участка на местности и получить в ответ соответствующее изображение.
ГИС-сервисы могут использоваться следующими способами:
- Как часть веб-ГИС для реализации на веб-сайтах возможностей доступа к пространственным данным и функциям геообработки.
Например, агентство недвижимости может создать корпоративный сайт для своих агентов, на котором будет отображаться подробная карта города, расположение выставленных для продажи/аренды объектов недвижимости с возможностью просмотра детальной информации о каждом объекте. В этом случае отображение карты и информации об объектах будет обеспечиваться картографическим веб-сервисом, опубликованном на ГИС-сервере организации.
- Как независимые веб-сервисы для предоставления другим организациям возможности встраивания сервисов в собственные приложения на платной или бесплатной основе.
Например, Министерство водных ресурсов может создать картографический веб-сервис, содержащий актуальную информацию о водных объектах региона (границы, характеристики, уровень загрязнения и др.) и предоставлять другим заинтересованным органам государственной власти и организациям возможность добавлять сервис в свои веб-ГИС на платной или бесплатной основе.
Преимуществами использования ГИС-сервисов в составе веб-ГИС являются:
- стандартизация использования геоинформационных ресурсов в организации (пользователи работают с одним и тем же представлением данных и функций);
- сокращение расходов на покупку настольных ГИС-приложений и организацию локального хранения данных.
Преимуществами использования ГИС-сервисов как независимых веб-сервисов являются:
- для организации, разработавшей ГИС-сервис возможность получения дополнительной прибыли за счет предоставления платного доступа к своим ГИС-сервисам;
- для сторонней организации, использующей ГИС-сервис возможность доступа к актуальным данным другой предметной области без необходимости самостоятельно разрабатывать, обновлять и поддерживать эти данные.
Можно выделить несколько основных типов ГИС-сервисов, различающихся своими функциональными возможностями. Для стандартизации создаваемых ГИС-сервисов и обеспечения возможности доступа к ним из различных приложений разработчики часто придерживаются стандартов консорциума OGC (Open Geospatial Consortium). Основными стандартами ГИС-сервисов являются:
Web Map Service (WMS) для работы с коллекциями слоев как с картографическими изображениями;
Web Map Tile Service (WMTS) для работы со слоями карты как с листами кэша карты;
Web Feature Service (WFS) для работы с данными как с векторными пространственными объектами;
Web Coverage Service (WCS) для работы с данными как с растровыми покрытиями;
Web Processing Service (WPS) для предоставления инструментов геообработки.
Для публикации и поддержки работы ГИС-сервисов необходимо серверное программное обеспечение (ГИС-сервер), например, ArcGIS for Server компании Esri.
Вывод.
Компания по грузоперевозкам «СДЭК», как и многие другие грузоперевозчики не предоставляют сервиса расчета срока доставки отслеживаемого груза в режиме реального времени на конечной стадии доставки «со склада до адреса». Так же, проведя анализ различных сервисов и приложений в области грузоперевозок, было замечено отсутствие услуги для клиентов по детальной осведомленности на заключительном этапе доставки когда груз передан водителю, а именно в какой точке города находится груз в режиме реального времени и в какое точное время груз будет доставлен до конечного адреса. Используя различные технологии навигации (gps, gsm), как правило, все приложения и сервисы нацелены на информирование клиента о приблизительном сроке доставки и информации о том, в какой точке находится груз в реальном времени, но остается открытым вопрос планировании личного времени клиента, чтобы знать, когда именно будет доставлен груз. В связи с этим, предлагаем разработать приложение сервис расчета срока доставки в режиме реального времени из того, в какой точке города находится груз в текущий период времени с расширенными функциональными возможностями.
4.2 Техническое задание на разработку приложения сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени
4.2.1 Цели и задачи приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени
Целью создания приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени на последнем этапе доставки со склада до конечного адреса получателя в существующее предприятие по грузоперевозкам. Внедрение такого приложения позволит повысить уровень лояльности, как существующих клиентов компании по грузоперевозкам, так и привлечь новых за счет уникальности, удобства и простоты расчетов срока доставки груза. С помощью такого приложения клиенты смогут получить сервис, которого не хватает для полноценного и точного планирования времени получения груза, и, как следствие, поможет не нарушать собственные планы.
Приоритетной задачей приложения-сервиса расчета срока доставки является предоставление зарегистрированным клиентам компании грузоперевозок возможности отслеживать статус доставки груза и рассчитывать актуальное время исходя из той точки, в которой находится груз в настоящее время, а так же уведомления водителей об оставшемся времени до завершения доставки груза. Для компании грузоотправителя главной целью использования сервиса является оптимизация затрат на отслеживание грузоперевозчиков - нет необходимости устанавливать на каждую машину gps-датчик, достаточно лишь установленного приложения на мобильном телефоне водителя. При этом сигнал о местоположении будет проходить и в том случае, если п каким-либо причинам на телефоне отсутствует интернет.
Второстепенной задачей приложения-сервиса расчета срока доставки является предоставление сервиса изменения адреса доставки в режиме реального времени, с помощью которого пользователь сможет изменить адрес доставки груза с одного пункта на другой.
Основной целевой аудиторией приложения-сервиса расчета срока доставки являются существующие и потенциальные клиенты компании грузоперевозок, физические и юридические лица. С помощью приложения-сервиса расчета срока доставки клиенты смогут рассчитать актуальное время доставки груза до адреса исходя из той точки, в которой находится груз в настоящее время.
4.2.2 Как работает сервис
Описываем логику работы приложения-сервиса расчета срока доставки.
- Водитель принимает к перевозке по городу груз со склада.
- Водитель вводит уникальный трекинг-номер груза в приложение на своем мобильном телефоне, прокладывает и выбирает маршрут доставки.
- После того, как водитель выбрал маршрут и начала движению, пользователь-клиент получает смс-уведомление о том, что доставка началась. Теперь клиент сможет воспользоваться функцией расчет а срока доставки с учетом того в какой точке сейчас находится водитель и сколько времени осталось до места назначения. Наше приложение синхронизирует данные с сервисом Google maps, в котором производится расчет, и оценка оставшегося времени до места назначения и выводит результат клиенту. В случае, если водитель не выбрал маршрут к перевозке, клиент сможет только отслеживать на карте местоположение груза без возможности оценки. Клиент получит push-уведомление когда водитель выберет маршрут и начнет по нему движение.
- Пользователь-клиент в режиме реального времени видит на карте, где находится его груз.
- После введения трекинг-номера клиентом в приложение и начала отслеживания, водитель видит в реальном времени, где на карте находится клиент.
- Водитель может переключаться между трекинг-номерами и быть, как на геолокационной (по карте) связи, так и через чат с клиентом.
- Пользователь-клиент может изменить адрес доставки, если водитель еще не выбрал маршрут и не начал движение по нему.
- Клиенту и водителю доступен приватный чат после того, как водитель принял уникальный трекинг-номер.
4.2.3Регистрация и авторизация пользователя в приложении
После скачивания приложения, новому пользователю доступна функция регистрации в приложении. Успешная регистрация возможна после заполнения обязательных полей, таких как:
- Имя пользователя (логин);
- Адрес электронной почты (e-mail);
- ФИО;
- Срана;
- Город;
- Номер телефона;
- Пароль.
После успешной процедуры регистрации пользователю отправляется на емейл приветственное письмо.
Уже зарегистрированным пользователям доступна функция авторизации в приложении-сервисе расчета срока доставки, где пользователь может воспользоваться комбинацией для входа в личный кабинет, введя свой логин и пароль, а так же войти в приложение с помощью социальных сетей (facebook и vkontakte).
На странице регистрации и входа так же доступна функция восстановления пароля.
4.2.4 Общая структура приложения и алгоритмы взаимодействия клиент приложение
Приложение-сервис расчета срока доставки содержит как разделы, которые доступны для всех пользователей-клиентов, так и разделы, которые доступны только для пользователей-клиентов, прошедших регистрацию. К общедоступным разделам относится:
- Поле, куда клиент вставляет уникальный трекинг - номер своего груза. После того, как трекинг-номер был введен, открывается под раздел просмотра статуса и карты этого трекинг-номера.
- Статус груза клиента автоматически появляется в подразделе введенного трекинг-номера (на складе, передан водителю, в пути, доставлен).
- Карта в режиме реального времени отображает местоположение груза.
- Чат приватный чат общения с водителем в рамках трекинг-номера. Чат становится не активным после доставки груза.
- Настройки раздел, в котором содержатся базовые настройки приложения, а именно стили оформления (темный, светлый) и контакты разработчиков.
Для авторизованного пользователя дополнительно становятся доступны следующие разделы:
- Поле, куда клиент вставляет уникальный трекинг - номер своего груза. После того, как трекинг-номер был введен, открывается под раздел просмотра статуса и карты этого трекинг-номера.
- Карта в режиме реального времени отображает местоположение груза.
- Чат приватный чат общения с водителем в рамках трекинг-номера. Чат становится не активным после доставки груза.
- Кнопка - расчета срока доставки в режиме реального времени. Когда водитель выбрал маршрут и начал движение - после нажатия кнопки, приложение определяет текущее местоположение груза и высчитывает максимально точное время, через которое груз будет доставлен. Логика расчетов сводится к определению точного местоположения груза через мобильный телефон водителя, сигнал с которого может поступать как при помощи встроенного GPS, так и при помощи смс-запроса через GSM оператора при условии отсутствия интернета на телефоне водителя через подключенные сервисы, например MOVIZOR. Когда водитель не выбрал маршрут и движение не начал клиент просто видит в какой точке города находится груз.
- Оформление заявки на изменение адреса доставки подраздел, представляющий из себя поле введения нового адреса и кнопки изменения адреса, после нажатия на которую, пользователю-клиенту будет рассчитана новая стоимость доставки. Пользователь либо подтвердит изменение, либо отклонит его. Подтвердив изменение водитель получить push-уведомление. После того, как водитель выюрал маршрут и начал по нему движение функция изменения адреса доставки становится неактивной.
- История заказов раздел, представляющий из себя список всех отслеживаемых трекингов пользователя. После нажатия на номер трекинга в таблице, пользователь переходит к экрану с детализированной информацией об этом трекинге (время изменения всех статусов, маршрут, чат).
4.2.5 Общая структура приложения и алгоритмы взаимодействия водитель приложение
Все водители проходят обязательную авторизацию, и на мобильный телефон устанавливается версия приложение для водителей. Приложение-сервис расчета срока доставки для водителя содержит разделы:
- Поле, куда водитель вставляет уникальный трекинг - номер своего груза в обязательном порядке сразу после получения груза со склада.
- Статус груза клиента автоматически появляется после ведение уникального трекинг номера (на складе, передан водителю, в пути, доставлен). После принятия груза Водитель в ручном режиме изменяет статус на «передан водителю», и в ручном режиме на «доставлен» после передачи груза клиенту. Статус груза меняется автоматически с «передан водителю» на «в пути» после того, как водитель выбрал маршрут и начал движение.
- Карта в режиме реального времени отображает местоположение груза.
- Проложить маршрут раздел, в котором водитель выставляет свое местоположение (в ручном режиме или определив свое местоположение) и адрес получателя, а приложение автоматически прокладывает самый оптимальный маршрут через подключенный сервис Google Maps. Выбрав маршрут, водитель начинает движение и пользователю-клиенту становится доступна функция расчета срока доставки в реальном времени.
- Настройки раздел, в котором содержатся базовые настройки приложения, а именно стили оформления (темный, светлый) и контакты разработчиков.
- История заказов раздел, представляющий из себя список всех выполняемых трекингов. После нажатия на номер трекинга в таблице, пользователь переходит к экрану с детализированной информацией об этом трекинге (время изменения всех статусов, маршрут, чат).
Оформление заявки на изменение адреса доставки раздел, представляющий из себя поле введения нового адреса и кнопки изменения адреса, после нажатия на которую, пользователю-клиенту будет рассчитана новая стоимость доставки. Пользователь либо подтвердит изменение, либо отклонит его.
4.2.6 Механизм работы приложения при подключенном/отключенном интернет соединении в спящем режиме и Push уведомления
С помощью push-уведомлений пользователи информируются об изменении статуса заказа и о выпуске новых версий приложения о разработчиков.
Приложение-сервис расчета срока доставки в спящем режиме сохраняется все время до момента доставки груза. В случае принудительного завершения работы приложения его запуск должен быть осуществлен в стандартном режиме.
- Механизм работы приложения при отсутствии подключения к интернету.
- Приложение-сервис расчета срока доставки не прекращает работу даже при отсутствии подключения к интернету. Пользователю доступно:
- Функция расчета стоимости доставки от точки последнего определенного местоположения;
- Просмотр истории заказов, загруженной до отключения подключения;
- Просмотр уведомлений, полученных до отключения подключения;
2. Во время отсутствия подключения к интернету пользователю-клиенту не доступны:
- Расчет срока доставки от актуального местоположения груза;
- Получение новых системных уведомлений;
- Подача заявки на изменение адреса доставки груза.
При осуществлении попытки воспользоваться функциями, которые недоступны при отключенном соединении с интернетом, или войти в раздел, требующий наличие подключения, должно появляться всплывающее окно и выводиться информационное сообщение «Подключение к интернету в настоящий момент отсутствует», которое появляется над нижним или под верхним краем приложения.
- Механизм работы приложения после подключения устройства к сети. Все функции должны быть активированы в автоматическом режиме, сообщение об отсутствии подключения должно быть скрыто и должен быть загружен запрашиваемый контент.
Скорость соединения с интернетом, необходимая для корректной работы приложения от 8 Кб/с. При низкоскоростном или нестабильном подключении (когда контент не может быть загружен в течение времени ожидания) должно появляться сообщение о недоступности контента, в связи с качеством подключения «Плохое соединение». Контент автоматически должен быть догружен в случае восстановления качества подключения. Максимальное время ожидания подбирается в ходе тестирования приложения в режиме эмуляции низкоскоростного подключения.
4.2.7 Обратная связь при работе с приложением, ориентация экрана, поддержка
Во время работы с приложением пользователь должен получать обратную связь от своих действий. В приложении это необходимо реализовать следующими способами:
- необходимо изменять внешний видиконок при нажатии на них (иконки должны быть отображены вдавленными или изменить оттенок на более темный или светлый в зависимости от стиля оформления);
- поля, которые заполняет пользователь, должны выделяться цветом;
Ориентация экрана.
При работе на мобильных телефонах ориентацией экрана должны быть портретной.
При создании верстки необходимо принимать к сведению смену ориентации экрана: нужно, чтобы информационный блок размещался по центру, а шапка растягивалась.
Приложение должно поддерживаться на Android и IOS.
4.3 Оценка экономической эффективности внедрения приложения
4.3.1 Расчет затрат на создание приложения
Себестоимостью в нашей работе является суммирование общих затрат на разработку приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени.
Рассчитывать себестоимость нашего приложения будем производить по следующей формуле (1).
, (1)
где, С это общая себестоимость приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени, руб.; Зп - оплата работы компании-подрядчика по созданию приложения, руб.; Нр прочие накладные расходы, а именно на привлечение менеджера проекта, в обязанности которого будет входить контроль хода работы и содействие в соблюдении сроков выполнения работы (принимаем 8% от оплаты работы компании подрядчику), руб.
Оплату работы компании подрядчику за все время работы над приложением-сервисом расчета срока доставки в режиме реального времени рассчитываем по следующей формуле (2).
, (2)
где, Сч - оплата за 1 час работы компании-подрядчика по созданию приложения, руб.; Тпр общее время, потраченное на работу над приложением-сервисом расчета срока доставки в режиме реального времени, час.; Тпр возможно технически обосновать и определить по нормативным документам, а так же опытным или статистическим путем.
Рассчитываем стоимость одного часа разработки по следующей формуле (3).
, (3)
где, Зпл месячная оплата работы компании-подрядчика, (350000 руб.); N общее сумма затраченных на работу дней в месяце (20 дней); 8 - длительность рабочего дня, часы.
Вычисляем ожидаемую продолжительность работ по следующей формуле (4).
, (4)
где, Тож трудоемкость, которая принимается для расчета создания приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени; Топт и Тпес - оптимистическая и пессимистическая оценка приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени, дни. Ожидаемую продолжительность всех этапов работы над приложением сводим в таблицу 1.
Таблица 2 - Ожидаемая продолжительность работ за время проектной работы над приложением-сервисом расчета срока доставки в режиме реального времени
Наименование работДлительность работ (дней)Минимум (Топт)Максимум (Тпес)Ожидаемая1. Разработка технического задания (документация, скетч-проект, создание прототипа)1012112. Разработка дизайна2426253. Верстка1620184. Программирование (frontend и backend)507060
В результате расчета на разработку приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени предполагается затратить 114 дней. Принимая во внимание то, что рабочий день равен 8 часам, на разработку приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени планируется затратить 913 часов. Значения для определения себестоимости приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени сводим в таблицу 3.
Таблица 3 - Значения для определения себестоимости создания приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени
ПоказательЕдиница измеренияЗначениеТрудоемкость создания приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального временичас913Ежемесячная оплата работы компании-подрядчика по созданию приложенияруб350000
Стоимость одного часа работы разработчиков компании-подрядчика, которая считается с помощью формулы (3), равна:
Стоимость работы разработчиков компании-подрядчика за общее время работы над приложением-сервисом расчета срока доставки в режиме реального времени рассчитываем с помощью формулы (2):
Сумма накладных расходов на привлеченного менеджера проекта, равна 8% от Зп:
Исходя из сделанных расчетов, стоимость приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени равна:
4.3.2 Расчет оптимизации затрат
Достичь оптимизации затрат на разработку приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени можно за счет сокращения суммы накладных расходов, а именно не закреплять в штате компании ответственное лицо по контролю всех этапов создания приложения. Не в ущерб эффективности созданию приложения можно делегировать обязанности по контролю за ходом работ над приложением штатному сотруднику отдела маркетинга компании «СДЭК» с выделением премии.
Суммарная оптимизация для разрабатываемой приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени рассчитываем по следующей формуле (5).
, (5)
где, ЭС общая экономия, руб.; ЭЗП экономия за счет сокращения суммы накладных расходов, руб.; ЭМР выплата материальной премии штатному сотруднику (принимаем равной 30000 руб.).
Суммарная экономия для разработанной системы составит:
Сводим результат полученных вычислений в таблицу 4.
Таблица 4 - Рассчитанные показатели оптимизации
Наименование показателяЕд. измеренияЗначенияЭкономия за счет сокращения суммы накладных расходовруб.129775Суммарная экономияруб129775
4.3.3 Расчет экономической эффективности и ожидаемого годового экономического эффекта от внедрения приложения
Внедрение приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени в компанию «СДЭК» откроет дополнительные пути экономии и оптимизации расходной части компании. Основная экономия будет заключаться в том, что теперь не нужно приобретать дорогостоящее GPS-оборудование и оснащать им курьерские машины во всех городах, где представлены услуги компании.
Внедрение приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени в компанию «СДЭК» позволит повысить уровень лояльности, как существующих клиентов компании по грузоперевозкам, так и привлечь новых за счет уникальности, удобства и простоты расчетов срока доставки груза.
Компания СДЭК доставляет срочные, не срочные грузы и документы в более чем 20 000 городах в 220 странах. У компании более 420 собственных офисов и около 400 партнерских, порядка 5 000 машин для доставки документов и грузов.
Рассчитаем экономическую эффективность (в нашем случае это коэффициент эффективности вложенных средств) использования приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени простым способом по формуле (6).
, (6)
где, Кэ срок окупаемости, выраженный в годах, руб.; С затраты на разработку приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени (2156962,5 руб.), рассчитанные в п. 4.5.1; Эс общая экономия, рассчитанная в пункте 4.5.2; Сзк стоимость закупочных материалов (возможно технически обосновать и определить по среднерыночным ценам), рассчитаем по формуле (7):
(7)
где, Цо цена GPS - оборудования, руб. (принимаем Цо = 15000 руб. исходя из среднерыночной стоимости); Км количество автомобилей в штате для внутригородских перевозок груза (принимаем Км = 500).
Рассчитаем общую экономию с помощью формулы (7):
Рассчитаем коэффициент вложенных средств с помощью формулы (6):
Таким образом мы видим, что стоимость затрат на разработку приложения-сервиса расчета срока доставки в режиме реального времени, как минимум в 3,7 раза выгоднее стоимости и содержания закупочного GPS оборудования.
Заключение
В данный момент ГИС системы являются одними из самых быстро развивающихся и интересных в плане коммерциализаций, с их удобным пользовательским интерфейсом и огромным количеством содержавшейся в них информации делают их незаменимыми в быстро развивающемся мире.
На данный момент в России более 1000 организаций занимаются разработкой и внедрением ГИС систем, создание земельного кадастра позволит на основе его карт строить другие, предметно ориентированные карты и дополнять их соответствующим атрибутивным наполнением, что позволит нашим системам конкурировать с западными образцами.
При большем развитии мобильного доступа в сеть через различные устройства Гис-системы с применением спутниковых снимков в купе с трехмерным моделированием позволят даже заурядному пользователю безо всяких проблем ориентироваться на любой местности и получать от данных систем всю нужную информацию просто задав вопрос. Использование геоинформационных систем не только видоизменяет наши представления о способах познания действительности, но и вносит существенные коррективы в теоретические основы картографирования. Как образно пишет А.М. Берлянт, «электронные карты уже не пахнут типографской краской, а подмигивают с экрана яркими огоньками значков и хамелионисто меняют окраску в зависимости от нашего желания и настроения». Синтез геоинформационных технологий и Интернет-пространства дает основание говорить об особом геоинформационном пространстве.
В принципе основные этапы компьютерного картографирования совпадают с этапами обычного исторического исследования, однако следует подчеркнуть и некоторые специфические моменты. Прежде всего, они связаны с поиском источников и подготовкой их для анализа. Пространственный анализ требует помимо создания уже привычных баз данных еще статистического подбора картографических источников, а это, в свою очередь, невозможно без понимания традиционных методов изготовления карт, знания истории картографии, представления о проекциях и т.д.
Устойчивый рост применения геоинформационных технологий на предприятиях российского бизнеса, наметившийся в последнее время, обусловлен не только развитием возможностей самих ГИС, но и тесной интеграцией данных информационных систем с GPS-технологиями и технологиями получения и обработки данных ДЗЗ. При внедрении должен применяться комплексный подход к созданию ГИС заказчика, используя все перечисленные методы сбора и обработки информации, осуществляя широкий комплекс услуг по созданию ГИС-решений в областях от экологического мониторинга и проектных работ до применения ГИС в системах управления имуществом и системах по поддержке принятия решений.
Список использованной литературы
1 Аленичев В.М.: Суханов В.И., Хохряков В.С. Моделирование технологических комплексов.Под. ред. В.Л. Яковлева. Екатеринбург, УрО РАН, 2018.
2 Бугаевский Л.М., Цветков В.Я. Геоинформационные системы. М.: Златоуст, 2014.
3 Волова В.Н. Методы формализованного представления систем/ В.Н. Волова, А.А. Денисов, Ф.Е. Темнигов. , 2014. 108 с.
4 Географические информационные системы в нефтегазовой промышленности. ООО Дата+. 2014 г.
5 Геоинформатика / Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н. и др. М.: МАКС Пресс, 2015.349 с.
6 Геоинформатика. Толковый словарь основных терминов / Под. ред. А.М. Берлянта и А.В. Кошкарева. М.: ГИС-Ассоциация, 2015.
7 Емельянова Г.А Трехмерные ГИС приходят в Россию. Autodesk Infrastructure Modeler как инструмент создания 3D ГИС
8 Информационные технологии в управлении / Под ред. Ю. М. Черкасова. М.: ИНФРА-М, 2015.
9 Королев Ю.К. Общая геоинформатика. Часть 1. Теоретическая геоинформатика. Выпуск 1. М.: СП ООО «Дата+», 2014.
10 Куприянова Т.П. Принципы и методы физико-географического районирования с применением ЭВМ. М.: Наука, 2013.
11 Компьютерные технологии обработки информации / Под ред. С. В. Назарова. М.: Финансы и статистика, 2015.
12 Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. Учебное пособие. Петрозаводск. 2015
13 Котиков Ю.Г.Основытеории транспортных систем.СПб, СПбГАСУ, 2015. 215 с.
14 Котиков Ю.Г. Основы системного анализа транспортных систем. СПб, СПбГАСУ, 2016. 264 с.
15 Котиков Ю.Г.,ЧудаковР.С.Моделированиесистемы топливообеспечения автомобильного транспорта мегаполиса средствами ГИС. Ж. ArcReview, №3, 2017. сс. 12-14
16 Котиков Ю.Г., Оллова Н.Е.Модернизация транспортной сети средствами средствами ГИС. Ж. ArcReview, №3, 2018. - сс. 18 19
17 Лобанов А.Н., Журкин И.Г. Автоматизация фотограмметрических процессов. М.: Недра, 2010.
18 Методы компьютерной обработки изображений. Под. ред. В.А.Сойфера, М.: Физматлит, 2011.
19 Майкл Зейлер. Моделирование нашего мира. ESRI, 2016.-254 с.
20 Неумывакин Ю.К., Перский М.И. Геодезическое обеспечение землеустроительных и кадастровых работ. М.:Картгеоцентр Геоиздат, 2016. 344 с.
21 Панкрушин В.К. Математическое моделирование и идентификация геодинамических систем. Новосибирск: СГГА, 2012.
22 Рогачев А.В. Цифровая картография. Геоинформатика//География, № 4/99, с.2016.
23 Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Учеб. для ВУЗов. М.: Высш. шк., 2014.
24 Светличный А.А., Андерсон В.Н.,. Плотницкий С.В «Географические информационные системы: технология и приложения.», Москва,2017
25 Серпинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования. М.: ИКФ “Каталог”, 2015. 106 с.
26 Савиных В.П., Цветков В.Я. Геоинформационный анализ данных дистанционного зондирования. М.:Картгеоцентр Геоиздат, 2016. 228 с.
27 Creation of Corporate Geoinformation System of Federal Agency of Water Resources / S.V. Pavlov, R.Z. Khamitov, O.I. Khristodulo // Proc. of the 6th International Workshop on Computer Science and Information Technologies (CSIT2004), Budapest, Hungary, 2014. Vol. 2. P. 62-66
28 Электронный ресурс: #"justify">35 Концепция информационно-аналитического обеспеченияводного хозяйства, Федеральное агентство водных ресурсов МПР РФ, 2015г
36 Дядюн В.Ю. Тенденции серверных ГИС на примере технологий компании ESRI. [Электронный ресурс] / ДНВЦ "Природа" Электрон. дан. [2015] #"justify">37 ВасильеваМ.И.,ПлехановС.В.,ХамитовК.Р.Разработка программногообеспечения интеграции в ГИС Геоинформационные технологии в проектировании и создании корпоративных информационных систем. Межвузовский научный сборник. Уфа 2016. - С.129-136. - 208с.
38 ЛепешкинО.М.,ХаречкинП.В.Подходыкобеспечению функциональной применимости ролевой модели разграничения доступа в системе управления предприятия // Материалы IX Международной научно-практической конференции "Информационная безопасность". Часть 1 - стр. 235-241
39 ВасильеваМ.И.ОбеспечениебезопасностиданныхГИС Росводресурсов на основе дискреционной защиты. / Информатика, управление и компьютерные науки. Актуальные проблемы в науке и технике. Том 1 // Сборник статей третьей всероссийской зимней школы-семинара аспирантов и молодых ученых , 20-23 февраля 2008. Уфа: Издательство «Диалог», 2016. С.387-394. 572с.
40 ЗахаровР.А /Государственнаярегистрациягидротехнических сооружений и прав на них // "Недвижимость и инвестиции. Правовое регулирование" №3-4 (28-29), г Москва, 2016.