Тема: Геоинформационные технологии на предприятии

• Вид работы:
  Другое по теме: Геоинформационные технологии на предприятии
• Предмет:
  Менеджмент
• Когда добавили:
  20.08.2017 4:48:44
• Тип файлов:
  MS WORD
• Проверка на вирусы:
  Проверено - Антивирус Касперского

Другие экслюзивные материалы по теме

• Полный текст:

  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 ГИС-Ассоциация в развитии геоинформатики России23

  1.6.3 Передовые отрасли внедрения ГИС24

  1.6.4 Мировая история развития ГИС24

  2 Использование ГИТ на предприятиях30

  2.1 Система ГИС 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 ГИС в решении разнородных задач38

  2.5 Анализ существующего на сегодняшний день опыта применения ГИТ на примере нефтегазовой отрасли39

  3 ГИТ в развитии интеграционных связей предприятий44

  3.1 Примеры применения44

  3.2 Методы улучшения49

  4 Создание единого интернет - сервиса отслеживания передвижения грузов на карте в реальном времени59

  4.1 Анализ существующих веб-приложений по грузоперевозкам59

  4.2 Разработка сервиса на основе произведенного анализа и созданных дополнений64

  4.3 Анализ эффективности использования нового программного продукта70

  Заключение75

  список Литературы77

  
  
  

  ВВЕДЕНИЕ

  
  

  Географическая Информационная 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 показать 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:

  1. быстрая регистрация новых заказчиков;
  2. просмотр всех договоров, оформленных на конкретного заказчика;
  3. быстрый поиск груза на карте по его номеру, ФИО заказчика или дате оформления;
  4. свести к минимуму документы на бумажных носителях.
  5. провести анализ применение геоинформационных технологий;
  6. исследовать организационную структуру ГИТ;
  7. рассмотреть и описать процесс применения ГИТ;
  8. показать необходимость геоинформационных технологий;

  Объектом исследования применение геоинформационных систем и технологий.

  Предметом исследования выступает деятельность разработка сервиса на основе произведенного анализа и созданных дополнений геоинформационных систем и технологий

  Данный сервис позволит повысить получение данных с помощью ГИТ и скорость поиска необходимых грузов на картах, сделает максимально комфортной работу с документооборотом.

  
  
  

  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 в национальных государствах

  - региональные ГИС, применение на уровне субьектов 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 пять ключевых составляющих:

  - 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. Cодержит 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 - Первый этап:

  - 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 столтия. 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 службой земельного учета (Canada Land Inventory);

  во вторую очередь, для получении статистических данных о земле в целях дальнейшего применения этих данных при разработки 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 обработки 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 поддержки и обновление DIME-файлов позволило увеличить рост исследовательских работ в области использования ГИС, которые основывалась на базах данных уличных сетей.

  По мимо 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 развитее 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

  
  

  Внастоящее время натерриторииРФ успешно создаются иразвиваются крупные региональные геоинформационные системы. Это, например, такие системы, как:

  - Региональная инфраструктура натерриторию Калужской области (2004 2011);

  - Геоинформационная система Санкт-Петербурга;

  - Региональная геоинформационная система Московской области (РГИС МО);

  - ГИС органов исполнительной власти Нижегородской области;

  - ГИС втерриториальном планировании Ростовской области;

  - Геоинформационная система города Астаны;

  - Единое геоинформационное пространствог. Москвы ГИС сегодня

  Сегодня ГИС одна изсовременнейших перспективных технологий, которую многие организации внедряют всвою производственную деятельность как инструмент, усовершенствующий бизнес-процессы предприятий.

  Существует мнение, что более60% информации, содержащейся вкорпоративных базах данных, имеют пространственный (географический) компонент. Также существует мнение отом, что человек всвоей деятельности использует более 70% информации, имеющей пространственную привязку. Использование геоинформационных систем становится неотъемлемой частью профессиональной деятельности многих предприятий иведомств. Скорость ипростота отображения данных, возможность формирования многогранных запросов, доступ квнешним базам данных иодновременно создание иведение внутренних баз данных, возможность интеграции сразличными корпоративными информационными системами это далеко неполный список преимуществ, которые получает пользователь, работающий сГИС.

  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.

  Восновном, технологии ГИС применялись вкрупных компаниях, ориентированных напредоставление услуг поразработке комплексных IT-проектов. ГИС-технологии встраивались вэти проекты, обеспечивая ихцелостность. Преимущества работы сГИС-технологиями также успели оценить пользователи-«энтузиасты» впервую очередь, это геодезисты икартографы. Неменее важную изначимую роль впопуляризации ГИС вРоссии привнесли западные компании, которые всвоей производственной деятельности ктому времени уже активно использовали ГИС-технологии. Эти компании присутствовали внефтегазовом секторе ивсекторе телекоммуникационных систем. Кроме того, многие отечественные разработки вобласти ГИС вэтот период находились встадии интенсивного развития.

  Ивсеже, несмотря наэто, процесс становления ГИС вРоссии шел достаточно тяжело. Развитию ГИС препятствовало, прежде всего, наше законодательство, запрещающее использование картографических данных впубличном доступе, атакже отсутствие программного обеспечения для ГИС. Когда картографическая основа стала более открытой ипроизошла легализация спутниковой связи, многие государственные икоммерческие организации стали активно разрабатывать ГИС-проекты.

  
  

  1.6.2 ГИС-Ассоциация в развитии геоинформатики России

  
  

  Особый вклад вразвитие геоинформатики России внесла ГИС-Ассоциация. Она была образована в1995г. как негосударственная инекоммерческая общественная организация, объединяющая всвоих рядах специалистов высших учебных заведений, научно-исследовательских, производственных, инженерных, проектно-конструкторских, информационных идругих организаций, занятых вобласти разработки иприменения геоинформационных технологий натерритории бывшего СССР. Предложенная еюидея создания Российской инфраструктуры пространственных данных (РИПДРФ) была поддержана в2004г. Правительством РФ проект включили вФедеральную целевую программу "Электронная Россия (2002 2010годы)". В2006г. была выполнена НИОКР поразработке проекта Концепции формирования инфраструктуры пространственных данных как элемента общегосударственных информационных ресурсов. Тем самым, сделан значимый шаг вобласти ГИС-технологий. Вконце августа 2006г. проект Концепции был одобрен Правительством РФ.

  Концепция предусматривает переход кполностью цифровым технологиям получения ииспользования пространственных данных. Согласно Концепции, встране должна быть создана иерархическая территориально-распределенная система сбора, обработки, хранения ипредоставления базовых пространственных данных иметаданных, включающая всвой состав подсистемы уровней государственной власти иместного самоуправления. Помимо всего прочего, эта система должна предоставлять пользователям удаленный доступ кцифровым базам пространственных данных иметаданным.

  
  

  1.6.3 Передовые отрасли внедрения ГИС

  
  

  Изотраслей, активно внедряющих ГИС, можно выделить такие отрасли, как, например, сектор административно-территориального управления, атакже телекоммуникационный инефтегазовый секторы. ГИС по-прежнему востребованы втранспортном идорожном хозяйстве, всфере инженерных коммуникаций, сельском илесном хозяйстве. Силовые ведомства, государственный сектор, здравоохранение, банковская сфера, градостроительный иземельный кадастр используют ГИС вкачестве инструмента для управления иправильного принятия решений. Историко-культурное направление, недвижимость, реклама, экология иприродопользование также необошли ГИС вниманием.

  Вцелом, мне кажется, что сразу перечислить все теобласти, где ГИС имеет огромное значение, просто невозможно ГИС применяется буквально везде ивсюду.

  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 ивосстановительных работ,

  - мониторинг экологической ситуации иприродных ресурсов,

  - планирование развития социальной инфраструктуры.

  Все эти задачи решаются вклассических ГИС отраслевых, муниципальных, прикладных или специализирующихся поопределенной проблеме.

  1.6.4 Мировая история развития ГИС

  
  

  Вмировой истории развития ГИС можно выделить несколько периодов.

  50 60годыознаменовались исследованием принципиальных возможностей ГИС, вэтот период были запущены первые крупные проекты посозданию ивнедрению ГИС. Одним изтаких значимых проектов являлся проект разработки Географической Информационной Системы Канады (Canada Geographic Information System, CGIS). Эта крупномасштабная ГИС поддерживается ивнастоящее время. Отцом «ГИС Канады» считается Роджер Томлинсон (Roger Tomlinson), под руководством которого были разработаны иреализованы многие концептуальные итехнологические решения. Первоначальными задачами этой ГИС были классификация инанесение накарту земельных ресурсов Канады. Интересен тот факт, что выходными данными первой ГИС были некартографические материалы, аобобщенные результаты исследований, представленные ввиде таблиц.

  Большое влияние наразвитие ГИС этого периода оказала Гарвардская лаборатория компьютерной графики ипространственного анализа (Harvard Laboratory for Computer Graphics &Spatial Analysis) Массачусетского технологического института. Ееосновал всередине60-хгодов Говард Фишер (Howard Fisher) сцелью разработки программных средств многофункционального компьютерного картографирования, которые стали существенным шагом всовершенствовании ГИС.

  Вконце60-хг.г. Бюро переписи США разработало специальный формат GBF-DIME (Geographic Base File, Dual Independent Map Encoding), вкотором была реализована схема определения пространственных отношений между объектами, называемая топологией, которая описывает взаимное положение пространственных объектов иихчастей. Технология топологических структур данных применима ипосегодняшний день именно ееиспользует множество современных ГИС.

  Период70-х80-хг.г.ознаменовался запуском крупных геоинформационных проектов, поддерживаемых государством, формированием государственных институтов вобласти ГИС, атакже снижением роли отдельных исследователей ГИС-технологий. Ктому времени Национальное Бюро Переписей США (U.S. Census Bureau) разработало комплексный подход к«географии переписей» сиспользованием ГИС-технологий. Врезультате 1970г. стал непросто годом очередной Национальной Переписи США, агодом первой вистории «географически локализованной переписи». Также вэтот период был разработан специальный формат представления картографических данных DIME (Dual Independent Map Encoding) ивпервые использован топологический подход корганизации управления географической информацией.

  Начало80-хг.г. понастоящее время это период коммерческого развития ГИС. Развитие настольных ГИС, расширение области ихприменения засчет интеграции сСУБД, появление сетевых приложений все это открыло путь системам, поддерживающим корпоративные ираспределенные базы геоданных.

  Вначале80-хг.г. для хранения иработы сатрибутивной информацией ввиде таблиц (INFO) был успешно применен формат стандартной реляционной СУБД, адля хранения иработы сграфическими объектами ввиде дуг (ARC) было разработано специальное программное обеспечение. Таким образом, был создан формат ARC/INFO, воснове которого заложена идея ораздельном внутреннем представлении геометрической (графической) иатрибутивной информации.

  Этотже период можно назвать ипользовательским периодом развития ГИС, онначался сповышения конкуренции среди коммерческих производителей геоинформационных технологий иуслуг. Конкуренция побуждает производителей ГИС-технологий постоянно совершенствоваться, реализовывать принципиально новые ивсе более сложные икачественные проекты. Появляются «открытые» программные продукты, пользовательские клубы, конференции. Идет формирование мировой геоинформационной инфраструктуры.

  Вэтот период разработчики ивладельцы геоинформационного программного продукта GRASS (Geographic Resources Analysis Support System), созданного американскими военными специалистами (Army Corps ofEngineers) для задач планирования природопользования иземлеустройства, открыли GRASS для бесплатного пользования. Примеру Army Corps ofEngineers последовала корпорация ESRI, Inc., открывшая в1994г. для неограниченного бесплатного пользования свой программный продукт ArcView 1for Windows. Таким образом, пользователи ипрограммисты получили возможность создавать собственные приложения, интегрируя вышеназванные ГИС сдругими программными продуктами.

  Этот этап также является началом формирования государственных национальных имеждународных инициатив, атакже различных проектов поразработке ивнедрению так называемых Инфраструктур Геопространственных Данных (ИГД), включающих разработку новых технологий обработки пространственных данных.

  КомпанияESRI(www.esri.com) была основана в1969г. Джеком иЛаурой 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 излидеров виндустрии ГИС. Семейство разработанных компанией ESRI программных продуктов (ArcGIS) получило широкое распространение вмиреи, вчастности, вРоссии.

  КомпанияIntergraph(прежнее название компании MSComputing Inc) была основана втомже 1969г. испециализировалась науслугах консалтинга. Intergraph консультировала различные государственные учреждения повопросам использования цифровых компьютерных технологий. Для удовлетворения запросов своих первых клиентов компания предложила технологии, которые позже были применены вграфических системах этот подход нашел отражение вназвании компании, сложенном изслов Interactive иGraphics. Внастоящее время Intergraph Corporation всемирно известная организация-разработчик вобласти таких технологий, как компьютерная графика, геоинформационные системы, аппаратные ускорители компьютерной графики, полноценная среда для проектирования итвердотельного моделирования имногое другое.

  Одновременно сESRI иIntergraph были основаны английская FerrantiишвейцарскаяContraves(чуть позже кним примкнули норвежская Koninglike Wappenfabriek и немецкая Messerschmidt-Boelkow-Bluehm). Ferranti предлагала геоинформационную систему для кадастрового картографирования вконце70-хгодов, новскоре исчезла срынка.

  Изыскательские компании, например,WildиKern(которая позже объединилась сLeica), занялись созданием ГИС под влиянием успешного проекта вБазеле. Компании шли различными путями одна изних адаптировала американские продукты для европейского рынка, вторая разрабатывала собственный продукт.

  Одна изведущих компаний всфере разработки ГИСMapInfo Corporation была образована в1986г. Еепродукция включает настольную ГИС, различные картографические продукты, атакже некоторые веб-приложения. Наиболее известным продуктом компании является ГИС MapInfo Proffesional. ВPоссии MаpInfo Proffesional является одной изсамых распространенных геоинформационных систем.

  Основанная в1982г. корпорацияAutodesk крупнейший вмире поставщик программного обеспечения для промышленного игражданского строительства, машиностроения, рынка средств информации иразвлечений в1996г. выпустила программный продукт AutoCAD Map для создания геоинформационных систем. 150тыс. пользователей AutoCAD, применяющие его вобласти картографии, заслуживали втот период особого внимания.

  КомпанияBentley Systems, Inc.(США) была основана в1984г. Ееспециализация 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 дает новые возможностиСУБД, 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 ГИТ на предприятиях

  
  

  2.1 Система ГИС 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 в 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 35 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 нефте- и газопроводов) 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 рас- стояний.

  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 со- стояния наземной инженерной инфраструктуры хранилищ и мониторинг деформаций поверхности Земли. В результате мониторинга территорий хранилищ с использованием оптических датчиков высокого разрешения, установленных на космиче-ских 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 объек-тов 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:

  1. SYMAP (система многоцелевого картографирования);
  2. CALFORM (программа вывода картографического изображения на плоттер);
  3. SYMVU (просмотр перспективных (трехмерных) изображений);
  4. 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 ГИС 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 существующего на сегодняшний день опыта применения ГИТ 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 ско- рее 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 на- стольная 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. Из таблицы следует, что требование 11 в первых трех ГИС-платформах 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.

  Анализ показывает, 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 ГИТ 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:

  1. городское планирование и проектирование объектов;
  2. ведение кадастров инженерных коммуникаций, земельного, градостроительного, зеленых насаждений;
  3. прогноз чрезвычайных ситуаций техногенно-экологического характера;
  4. управление транспортными потоками и маршрутами городского транспорта;
  5. построение сетей экологического мониторинга;
  6. инженерно-геологическое районирование города.

  2. телекоммуникации:

  1. транковая и сотовая связь, традиционные сети;
  2. стратегическое планирование телекоммуникационных сетей;
  3. выбор оптимального расположения антенн, ретрансляторов и др.;
  4. определение маршрутов прокладки кабеля;
  5. мониторинг состояния сетей;
  6. оперативное диспетчерское управление.

  3. инженерные коммуникации:

  1. оценка потребностей в сетях водоснабжения и канализации;
  2. моделирование последствий стихийных бедствий для систем инженерных коммуникаций;
  3. проектирование инженерных сетей;
  4. мониторинг состояния инженерных сетей и предотвращение аварийных ситуаций.

  4. транспорт:

  1. автомобильный, железнодорожный, водный, трубопроводный, авиатранспорт;
  2. управление транспортной инфраструктурой и ее развитием;
  3. управление парком подвижных средств и логистика;
  4. управление движением, оптимизация маршрутов и анализ грузопотоков.

  5. нефтегазовый комплекс:

  1. геологоразведка и полевые изыскательные работы;
  2. мониторинг технологических режимов работы нефте - и газопроводов;
  3. проектирование магистральных трубопроводов;
  4. моделирование и анализ последствий аварийных ситуаций.

  6. силовые ведомства:

  1. службы быстрого реагирования, вооруженные силы, милиция, пожарные службы;
  2. планирование спасательных операций и охранных мероприятий;
  3. моделирование чрезвычайных ситуаций;
  4. стратегическое и тактическое планирование военных операций;
  5. навигация служб быстрого реагирования и других силовых ведомств.

  7. экология:

  1. оценка и мониторинг состояния природной среды;
  2. моделирование экологических катастроф и анализ их последствий;
  3. планирование природоохранных мероприятий.

  8. лесное хозяйство:

  1. стратегическое управление лесным хозяйством;
  2. управление лесозаготовками, планирование подходов к лесу и проектирование дорог;
  3. ведение лесных кадастров.

  9. сельское хозяйство:

  1. планирование обработки сельскохозяйственных угодий;
  2. учет землевладельцев и пахотных земель;
  3. 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.

  Автоматизированнаяпространственнаяпривязкаинформации 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 подсистемойпроцессовжизнеобеспечениякрупногомегаполиса.

  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 - этосложная 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 [1-4]. 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.Не корректно спроектирована или не полная 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:

  1. Поддержкав актуальном состоянии пространственной и технологической информации по системам водоснабжения, канализации и энергообеспечения;
  2. Обеспечение доступа к паспортной информации по объектам инженерных сетей;
  3. Предоставлениеполной функциональности работы с картой инженерныхсетейслужбам предприятия,включая поиск объектов, локализация отключаемых участков, формирование перечня абонентов и т.д.;
  4. Детальное отслеживание путей транспортировки воды и канализации;
  5. Отслеживание аварий, прогнозирование развития последствий и автоматизированная выработка планов мероприятий по их ликвидации;
  6. Поддержка разработки планов по замене и реконструкции сетей;
  7. Подготовка аналитических карт (карты планирования ремонтов и замены сетей, карты обоснования событий на инженерных сетях, карты качества воды и т.д.);
  8. Трехмерное моделирование основных объектов инженерных сетей; Отслеживаниеместнахожденияимаршрутовдвижения технологического транспорта, разработка путевых листов;
  9. Формирование технических условий на подключение объектов к водопроводной и канализационной сетям;
  10. Подготовка отчетных документов;
  11. Интеграция с информационными системами предприятия. Геоинформационная система инженерных сетей должна включать следующие информационные разделы:
  12. Детальные карты, схемы систем водоснабжения и канализации; Адресный план города;
  13. Проектные решения;
  14. Данные для моделирования;
  15. 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.

  Реализациясистемы навеб-платформе, позволит в перспективе использовать разработанные программы какоснову 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.

  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 пространственнымии 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.Продолжение таблицы 1

  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 сетейАРМ 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.Продолжение таблицы 1

  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.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.Продолжение таблицы 1

  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.

  
  

  4 Создание единого интернет - сервиса отслеживания передвижения грузов на карте в реальном времени

  
  

  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. Информационныетехнологииобеспечивают 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:

  1. местонахождение транспортного средства в любой точке мира;
  2. автоматическая оценка соответствия запланированного срока прибытия грузового транспорта в пункт назначения фактическому времени;
  3. 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.

  Онлайн-сервиса Movizor. 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 (внимание!) 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

  #"97" src="doc_zip1.jpg" />

  Сервис для построения оптимального маршрута. Автоматическое распределение адресов по транспортным средствам. Определение оптимального порядка отгрузки. Отображение на карте, как происходит исполнение заявок

  ЯКурьер

  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.

  1С:TMS Логистика

  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.

  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.

  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.

  4.2 Разработка сервиса на основе произведенного анализа и созданных дополнений

  
  

  Цель создания сервиса-помочь грузополучателям повысить свою осведомленность о грузе на последнем этапе доставки, когда он передан водителю (то есть знать где он, что с ним), используя сервис отслеживания передвижения грузов на карте в реальном времени без использования специализированного GPS-оборудования. И при этом реализовать для транспортных компаний функционал живого мониторинга качества работы курьеров/водителей на данном этапе.

  Сервис предоставляет возможность:

  -Транспортное планирование, моделирование и прогнозирование и определение наилучшей топологии улично-дорожной сети

  -расчет оптимальной дислокации технических средств организации дорожного движения

  -определение этапов будущего развития транспортной системы

  1. Клиентам, владельцам грузов по уникальному трек-коду наблюдать в реальном времени как их грузы едут к ним.

  2. Службам доставки и Транспортным компаниям осуществлять онлайн мониторинг своих и привлекаемых транспортных средств в полях. Анализировать за период накопленную статистику:

  -общего пробега за выбранный день,

  - маршрут движения на карте,

  - место и время стоянок/разгрузок,

  - средней скорости движения.

  И тем самым эффективнее управлять качеством оказания услуг на этапе доставки до получателя. Что дает наша программа:
  - Клиентский доступ (грузополучателя, владельца груза) к трекингу конкретного груза без лишних и ненужных установок на устройства или регистраций кабинетов. В результате грузополучатели смогут более реально планировать свое время и сохранять его ценность для себя;
  - Отсутствие необходимости в покупке и установке специализированного GPS-оборудования на машины перевозчика. Достаточно простого телефона на OS Android и подключенного интернет у водителя в телефоне с самым дешевым тарифным планом;

  - Высокая точность определения местоположения. Так как для трекинга используются мобильные устройства с встроенными GPS-передатчиками, достигается точность определения координат от 0,5м до 50м.

  - Облачный веб-сервис без установки софта на корпоративные компьютеры;

  - Запись маршрута оффлайн. Даже если интернет по каким-то причинам отключился, позже в истории владелец транспорта все равно сможет просмотреть все данные о следовании машины. В программе присутствуют:

  1. Разработка основного функционала (MVP версии);

  2. Разработка новых фич:

  -отслеживание расположения объекта на карте без обновления страницы браузера;

  - возможность отдельного трекинга определенного груза;

  - прокладывание оптимального маршрута для водителя в приложении;

  - прогнозирование точного времени прибытия в точку доставки.

  Сервис, объединяющий владельцев грузов и владельцев транспортных средств в одной системе для выполнение взаимовыгодных транзакций по перевозке. Изначально он охватывает территорию России, но со временем предусмотрена работа и в других странах СНГ. Сервис будет создан с целью облегчить и систематизировать поиск перевозчиков и минимизировать объем бюрократических процедур для организации перевозки. Для владельца груза сервис выглядит как UBER-like приложение. В самом простом варианте достаточно выбрать, откуда везти груз, куда его везти, указать дату погрузки и тип груза. Всей остальной бизнес-логикой сервис займется сам: выставлением заявки на разбор; закрытием заявки, повышением цены; мониторингом перевозки груза; прохождением заявки через все статусы, заложенные в бизнес-процессах.

  С обратной стороны процесса перевозки выступает владелец автотранспорта. Это компании или частные лица, которые владеют либо огромным парком грузовых автомобилей, либо же всего несколькими машинами. Редко когда один владелец транспорта в состоянии полностью закрыть заявку собственными силами. Причины тому могут быть самые разные: короткие сроки, большие объемы грузов, занятость автомобилей на текущий момент. Отсюда и еще одна характеристика сервиса он помогает выполнять перевозчикам небольшие грузоперевозки в рамках одной большой заявки одного заказчика. Владелец груза не выбирает конкретного перевозчика, так как его это не особо интересует. Он попросту публикует заявку и ожидает ее выполнения в срок. Перевозчику достаточно иметь в наличии свободный грузовик и откликнуться на заявку. В случае, если заявка была разобрана полностью, все владельцы транспорта приступают к ее выполнению.

  
  

  Рисунок 1- Заявка для грузоперевозчиков

  
  

  Еще одна роль, которая есть в системе это водитель. Водители закрепляются за определенными машинами определенных владельцев транспорта. У водителя задача простая, он должен выполнить заявку: погрузиться на точке погрузки, перевезти груз к точке выгрузки, выгрузиться и на этом его работа завершена. Для управления процессом перевозки со стороны водителя есть мобильное приложение, с помощью которого водитель изменяет текущие этапы выполнения заявки и обменивается информацией со службой поддержки в случае непредвиденных обстоятельств. Кроме того, для мониторинга движения транспорта на каждый грузовик устанавливается GPS-датчик, который периодически отправляет координаты на наш геоинформационный сервис (GIS), где эти координаты обрабатываются и анализируются на наличие разных ситуаций: въезд-выезд из геозон, отклонение от маршрута, пропадание сигнала, простой.

  В этом бизнес-процессе также присутствуют представители терминалов. Это люди, которые работают в портах и хотят получать информацию о транспорте, который движется к ним на разгрузку.

  Работы над проектом начались с изучения предметной области и описания всех бизнес-проблем в письменном виде и на диаграммах. Параллельно разрабатывалась серверная архитектура и подбирались необходимые технологии. Поскольку мы являемся опытными программистами на PHP-фреймворке Symfony, мы выбрали его для реализации бизнес-логики сервиса. Нашу систему мы разбили на несколько составных компонентов, которые разрабатывались раздельно.

  API сердце системы, где проходят все транзакции;

  Frontend клиентский веб-интерфейс, на котором пользователи регистрируются и управляют заявками из личного кабинета;

  Backend веб-интерфейс для администраторов, чтоб управлять и мониторить системой;

  GIS геоинформационный сервис, в его работу входит обработка координат от транспортных средств и передача разных бизнес-событий на API;

  Мобильное приложение для водителя для управления процессом перевозки груза;

  Мобильное приложение для владельцев груза и перевозчиков повторяет функционал веб-приложение в виде родного приложения на Android и iOS.

  Рисунок 2 - Архитектура и компоненты системы

  
  

  В данной системе используется несколько внешних сервисов. Например, Wialon, который изначально рассматривался исключительно как внешний GIS. Его планировалось тесно интегрировать с нашей системой и выполнять все необходимые для проекта задачи. Но для того, чтобы сделать сервис более независимым от внешних факторов, мы реализовали все необходимые нам функции GIS. Это позволило более гибко контролировать внутрисистемные процессы. Wialon остался только в качестве ретранслятора GPS-сигнала, которому поступают данные с датчиков автомобиля и затем ретранслируются нам по TCP-протоколу. Для получения и обработки низкоуровневых данных был написан дешифровщик протокола GPS-трекера на языке Python. В качестве хранилища объемных данных о треках машин мы использовали MongoDB.

  В этом проекте многие задачи пришлось вынести в асинхронные фоновые процессы. Для этого мы использовали сервер очередей RabbitMQ. Туда мы отправляем такие задачи, как рассылки нотификаций участникам системы по разным каналам, обработка событий при движении транспорта, коммуникация между сервисами API и GIS, и многое другое.

  Также мы подключили к этому проекту сервис Firebase Cloud Messaging для отправки пуш-нотификаций на разные платформы и Infobip для отправки SMS. Еще были подключены API таких сервисов, как Seldon и “Центральный Банк России” для получения информации о зарегистрированных юридических лицах, чтобы упростить процесс регистрации пользователей. Для прорисовки маршрутов и генерации статических карт мы используем Google Maps API.

  В интерфейсе администратора есть возможность управлять настройками системы, например:

  - редактировать различные справочники: марки и модели автотранспорта, точки погрузки и выгрузки;

  - верифицировать пользователей;

  - управлять заявками;

  - устанавливать тарифы на перевозку в разных регионах;

  - просматривать статистику;

  - редактировать тексты писем и нотификаций;

  - управлять каналами рассылки нотификаций под каждый тип пользователя и событие.

  Рисунок 3 - Элементы интерфейса

  В данном проекте используется достаточное количество сложных элементов интерфейса. Чтобы упростить работу с ними, фронтенд-разработчиками должны быть написаны несколько компонентов на Vue.js + RxJS. Например, карта для отображения движения транспорта, асинхронные поля ввода и своя собственная реализация элемента Select.

  Для реализации поиска адресов была использована библиотека RxJs, с помощью которой мы можем фильтровать поток ввода данных от пользователя и оптимизировать количество запросов к серверу. В результате пользователь получил живой поиск, а бизнес быстрое и качественное решение, которое легко поддерживать в будущем.

  
  

  4.3 Анализ эффективности использования нового программного продукта

  
  

  Складывается ситуация, что на этапах доставки товаров/грузов транспортной компанией мы хорошо проинформированы, хотя бы по тем же статичным трекерам (ваш заказ оформлен; прибыл на склад в город доставки; ожидает доставки в такой-то период), которые могут нам предоставлять интернет-магазин и транспортная компания. Но мы совершенно ничего не понимаем и не знаем, что происходит с товаром/грузом в день доставки, когда он передан курьеру или водителю и должен отправиться к нам. И эта история абсолютно идентична для любых сфер доставки от продавца к покупателю: интернет-магазин, еда, товар непосредственно от производителя (завода или предприятия).

  С другой стороны, сама служба доставки зачастую не до конца понимает насколько эффективно работает курьер/водитель, как четко он соблюдает график доставки и где он находится в данный момент. И эта ситуация абсолютно не зависит от того сотрудничает служба доставки с привлекаемыми курьерами/водителями или располагает своими штатными сотрудниками.

  Грамотное картографическое преподнесение информации в виде графики и таблиц для транспортных служб особенно ценно, так как предоставляется уникальная возможность наглядно продемонстрировать взаимное расположение интересующих объектов. Благодаря ГИС транспортной компании специалисты без особого труда смогут находить недоиспользованные ресурсы. А также выявлять ошибки в размещении баз автопарка, ремонтных пунктов и других подразделений, которые могли бы привести к неудобствам или нарушениям безопасности пассажиров и грузов.

  По сути, ГИС в транспорте является универсальной технологией обработки пространственных данных, поэтому ее успешно используют в решении даже самых специфических задач в транспортных компаниях различной специализации и на разных видах транспорта. Возможные потребители геоинформационных систем в этой отрасли: логистические и транспортные компании, осуществляющие пассажирские и грузовые перевозки; торговые и производственные фирмы, распространяющие свою продукцию, поставщики товаров и услуг, сырья и материалов и др.

  Стратегические и оперативные задачи ГИС в транспортном обслуживании:

  Планирование движения транспортных средств, проектирование маршрутной сети для любых видов транспорта и её анализ;

  Мониторинг состояния покрытия дорог и магистралей;

  Мониторинг передвижния транспортных средств и грузов;

  Построение и оптимизация маршрутов следования, транспортная логистика;

  Автоматизация работы диспетчеров;

  Обеспечение безопасности предприятия, его персонала и транспортных средств за счет прогнозирования возможных чрезвычайных ситуаций;

  Оценка пропускной способности и её планирование на основе анализа грузовых и пассажирских потоков;

  Управление своим транспортным парком и недвижимым имуществом;

  Мониторинг уровня потребляемого топлива и его распределения;

  Быстрое формирование отчетов как для руководства и персонала транспортной компании, так и для клиентов;

  Навигация, предоставление всевозможных средств визуализации поверх карты траектории транспортных средств в движении, отображение карты в трехмерном изображении, совмещение векторной карты с космической или аэроснимками и др.

  Но не следует забывать, что успешное и эффективное внедрение геоинформационных систем возможно только при наличии достоверных качественных данных, квалифицированных специалистов для их обработки и необходимой техники.

  Все это в итоге приводит к повышению градуса и выливается в гневные отзывы Клиентов, и как следствие, негативно влияет на репутацию как перевозчика.

  Во время разработки проекта должны установится требования и бизнес-логика по причине того, что заказчик подбирал более удачную бизнес-модель в зависимости от потребностей рынка. Например, одним из таких пунктов был разбор заявки со стороны перевозчика. Так как у каждого склада есть физический лимит на количество тонн, которое они могут разгрузить за день, а объем груза в заявке может значительно превышать этот лимит, было добавлено такое понятие, как лот.

  Заявка делится на лоты равной или неравной величины. Один лот, по сути, представляет собой один день и то количество тонн, которое способен отдать элеватор. Далее перевозчики уже оперируют частями лота: если лот размером 300 тонн, то перевозчик может взять из него, например, только 20-25 тонн в зависимости от грузоподъемности машины. Часть лота это рейс, который выполняет один водитель в ходе выполнения заявки. Благодаря итеративности разработки функционала мы справились с адаптацией этих изменений.

  За процессом выполнения рейса может следить как владелец груза, чей груз перевозят, так и владелец автотранспорта, чей водитель выполняет перевозку. Это отображается на карте в онлайн-режиме.

  Рисунок 4 - Онлайн карта рейса

  По замыслам создания проекта, после окончания разработки этот веб-сервис должен покрывать все бизнес-процессы между разными участниками системы. В будущем также планируется ввести новые роли в системе: представитель логистика (аналог представителя терминала, только на точках погрузки), разные типы менеджеров в рамках ролей владельца транспорта и владельца груза, личный кабинет для фискальных служб. Планируется расширить функционал личных кабинетов пользователей. На данном же этапе мы реализовали MVP, тот базовый функционал, который позволит сервису вовремя запуститься, заявить о себе на рынке и начать получать первых пользователей, регистрировать в системе машины и водителей, просчитывать и создавать первые заявки.

  В приведенном примере при создании ГИС применяют комбинированные источники информации: сочетание ДДЗ КА различной детальности, данные GPS-измерений, лазерная и стереосъемка, данные с топокарт и т.п. Все зависит только от требований, предъявляемых к системе. Можно утверждать, что комбинация информации, получаемой с помощью различных средств дистанционного зондирования Земли и данных GPS-измерений позволит получить полную и исчерпывающую информацию о любом объекте наиболее оперативно и достоверно, а также полностью обеспечит все потребности для информационного обеспечения любого нового проекта, любой системы, любого предприятия.

  
  
  
  
  
  
  
  

  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 при всё ускоряющемся мире.

  На данный момент в России около 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 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.

  
  
Скачать неопознаный вид работы