Научная статья на тему 'Новый взгляд на организацию информационных ресурсов для обеспечения управления муниципальными образованиями'

Новый взгляд на организацию информационных ресурсов для обеспечения управления муниципальными образованиями Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
223
63
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ / ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ / УПРАВЛЕНИЕ ТЕРРИТОРИЕЙ / БАЗА ДАННЫХ / ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ДАННЫЕ / МЕТАДАННЫЕ

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Иванов Алексей Иванович

Предлагается способ интегрирования информационных ресурсов, формируемых ведомственными и муниципальными организациями в рамках общего распределенного гетерогенного информационного пространства, с целью повышения эффективности управления территорией, достигаемого в результате использования наиболее полной и достоверной информации об объектах управления в процессе принятия управленческих решений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Иванов Алексей Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Новый взгляд на организацию информационных ресурсов для обеспечения управления муниципальными образованиями»

Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

УДК 004.9

НОВЫЙ ВЗГЛЯД НА ОРГАНИЗАЦИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ МУНИЦИПАЛЬНЫМИ ОБРАЗОВАНИЯМИ

Алексей Иванович Иванов

Государственный университет по землеустройству НПИ «Земинформ», 140082, Россия, Московская область, г. Лыткарино, квартал 1, д. 14, кв. 84, старший научный сотрудник, тел. (916)165-01-55, e-mail: alexigis@yandex.ru

Предлагается способ интегрирования информационных ресурсов, формируемых ведомственными и муниципальными организациями в рамках общего распределенного гетерогенного информационного пространства, с целью повышения эффективности управления территорией, достигаемого в результате использования наиболее полной и достоверной информации об объектах управления в процессе принятия управленческих решений.

Ключевые слова: информационные ресурсы, информационные системы, управление территорией, база данных, пространственные данные, метаданные.

NEW LOOK FOR THE ORGANIZATION OF INFORMATION RESOURCES MANAGEMENT FOR MUNICIPALITIES

Alexey I. Ivanov

State University Of Land Use Planing, NPI «Zeminform», 140082, Moscow region, Lytkarino, quarter 1, house 14, flat 84, senior staff scientist, tel. (916)165-01-55, e-mail: alexigis@yandex.ru

Provides a method of integrating the information resources that are generated by departmental and municipal agencies within the overall distributed heterogeneous information space, to improve the efficiency of territory management, achieved through the use of the most complete and accurate information about the objects of control in decision-making.

Key words: information resources, information systems, territory management, database, spatial data, metadata.

Для эффективного управления муниципальными образованиями (МО) требуется полная и достоверная информация обо всех объектах территории: субъектах правовых отношений, включая территориальные зоны, и документах, являющихся источниками сведений об указанных объектах.

Разнообразие подобной информации приводит к необходимости создания специализированных информационных ресурсов, интегрирующих в себе наиболее полную информацию об объектах территории, а также информационноаналитических систем (ИАС) для их обработки и анализа. Многие из этих ресурсов формируются в ведомственных автоматизированных системах, которые создавались для решения частных задач и не рассчитаны на взаимодействие с системами других организаций. Поэтому муниципальные образования вынуждены самостоятельно создавать интегрированные ИАС для решения задач управления территорией. Однако, сложность, высокая стоимость разработки та-

57

Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

ких систем и недостаток квалифицированных специалистов не позволяют многим из них иметь полноценные ИАС. Это приводит к тому, что управляющие структуры большинства МО не обладают полной и актуальной информацией об объектах управления и несут значительные потери в результате принятия необоснованных решений и неудовлетворительного использования трудовых, материальных и природных ресурсов.

Необходимость повышения эффективности управления МО определяет актуальность разработки и практической реализации интегрированных ИАС, позволяющих обеспечить управляющие структуры МО необходимой и юридически достоверной информацией о его ресурсах и инфраструктуре. Анализ известных реализаций подобных систем показал, что практически все эти системы интегрируют информационные ресурсы в централизованной базе данных (БД). При этом учитывается один из главных факторов формирования информационных ресурсов территорий ведомственный характер производства первичных данных, основанный на регламентах различных ведомств. Это приводит к тому, что данные либо с различной периодичностью импортируются в муниципальные ИАС, либо вновь формируются муниципальными службами, сопровождающими централизованное хранилище данных, дублируя уже известную информацию.

Такое положение дел противоречит основополагающему принципу реализации информационных систем, заключающемуся в обеспечении одноразового ввода информации и динамической целостности баз данных, сформулирован-номк еще академиком АН СССР В.М. Глушковым [1] и до сих пор не потерявшему своей актуальности. В соответствии с этим принципом, крупномасштабные базы данных межотраслевого значения должны создаваться с учетом использования информации в проектируемых и перспективных системах, причем заполняться и актуализироваться такие базы должны по месту возникновения соответствующей информации. Последняя должна быть доступной для других систем в рамках единого информационного пространства с учетом утвержденных регламентов. Поэтому, более рациональным является максимальное использование прямого доступа к распределенным информационным ресурсам, создаваемым и актуализируемым как ведомственными, так и муниципальными организациями. При этом все они рассматриваются как подразделения одной корпорации, взаимодействующие друг с другом в рамках общего распределенного гетерогенного информационного пространства.

На рис. 1 изображена схема подобного взаимодействия, предложенная автором в статье [2] и позволяющая с помощью интегрирующей информационной системы (Интегрирующая ИС) обеспечить доступ к распределенным информационным ресурсам, формируемым некоторыми абстрактными информационными системами ИС1 и ИС2. Различие заключается в способе доступа к данным: система ИС1 способна обеспечить прямой доступ к данным или доступ через шлюз, а система ИС2 такой доступ обеспечить не может.

58

Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

Рис. 1. Схема организации доступа интегрирующей ИС к ресурсам информационных систем (ИС1 и ИС2)

Каждая ИС, в том числе и интегрирующая, функционирует независимо от других систем, формируя свою базу данных с использованием собственных интерфейсов. Так, например, ИС1 работает с базой данных БД ИС1 через Интерфейс ИС1 независимо от других информационных систем. При этом Интегрирующая ИС, работающая с БД ИС через Интерфейс ИС-БД ИС, может иметь доступ к базам данных БД ИС1 и Буферной БД ИС2-ИС, используя свою систему метаданных, описывающих доступное содержимое этих баз данных. Такой способ позволяет оперативно в рамках Интегрирующей ИС решать различные аналитические задачи управления территориальным образованием, используя информацию, интерактивно получаемую из баз данных организаций, уполномоченных создавать и сопровождать соответствующие информационные ресурсы. Реализация этого подхода в Солнечногорском районе Московской области [3] по схеме, изображенной на рис. 2, показала высокую эффективность процесса формирования данных земельного кадастра по технологии, описанной в статье [4].

Для полноценного информационного обеспечения задач управления МО Интегрирующая ИС должна обеспечивать работу с разнообразной информацией и включать в себя все необходимые средства для работы с любыми информационными ресурсами, которые представляются в виде следующих данных:

- семантических, являющихся совокупностью характеристик объектов реального мира, отображаемых в виде текстов и чисел, характеризующих качественные и количественные свойства этих объектов;

59

Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

- графических векторных представлений объектов в виде точечных, каркасных, оболочечных или твердотельных схематических моделей, описываемых элементарными геометрическими примитивами, такими, как точки, отрезки линий, полигоны, криволинейные сегменты и т. п.;

- графических растровых моделей, содержащих дискретные значения интенсивности физических или математических полей, аппроксимированные в виде равномерной сетки с постоянными значениями в пределах ячеек, либо изображения реальных объектов в виде фотографий, сканированных снимков различных схем, картографических материалов, аэрофотоснимков;

- электронных образов документов, видео, звуковых и других компьютерных файлов.

Рис. 2. Схема распределенной интегрированной территориальной информационной системы Солнечногорского района Московской области [3]

При этом информационные ресурсы ИС являются распределенными по базам данных различных пользователей системы, отвечающих за их создание и сопровождение. Чтобы оперировать с такой разнообразной информацией, ИС должна иметь соответствующие программные компоненты, обеспечивающие технологические процессы ее формирования, хранения, обработки и доставки потребителям. Задачи автоматизации хранения и обработки информации появились практически сразу с появлением первых компьютеров. Для их решения

60

Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

уже в конце 1960-х гг. были разработаны первые специализированные программы - системы управления базами данных (СУБД). В своем развитии они прошли длительный путь от систем управления файлами, через иерархические и сетевые базы данных до реляционных СУБД, появившихся в конце 1980-х гг. и ставших доминирующими в настоящее время. СУБД позволяют структурировать, систематизировать и организовывать данные для их компьютерного хранения и обработки. Сегодня СУБД являются основой практически любой информационной системы. От их функциональных, технических возможностей и надежности во многом зависит эффективность всей информационной системы. В настоящее время существует множество СУБД, существенно различающихся по своей архитектуре, назначению и возможностям. По структуре представления данных БД делятся на сетевые, иерархические, реляционные и объектные. В настоящее время чаще всего применяется реляционная структура, в которой база данных состоит из одной или нескольких таблиц, содержащих информацию в виде набора записей, каждая из которых разделена на поля по типам или смыслу содержащейся в них информации.

На рис. 3 показан состав программных модулей ИАС МО, взаимодействующих с СУБД:

- каталог пользователей, обеспечивающий разграничение доступа различных групп пользователей к информационным ресурсам ИАС и упрощающий поиск информации в распределенной системе баз данных;

конструктор метаданных семантических БД, позволяющий пользователям системы с помощью определенных правил описывать состав параметров используемой предметной области, включив в него данные, доставляемые из соответствующих источников;

- модуль поиска, ввода и редактирования данных в семантических БД, используемый для формирования и выполнения сложных аналитических запросов на поиск данных, хранящихся в распределенной системе БД, а также обеспечивающий их ввод и корректировку;

модуль визуализации каталога проектов графической базы данных, используемый для работы с пространственными графическими данными, доставляемыми средствами СУБД, и обеспечивающий решение разнообразных геоинформационных задач;

модуль идентификации пространственных объектов на карте, поиска и просмотра документов и семантических данных, связанных с объектами, выбранными на карте пользователем;

модуль создания и сопровождения распределенной базы растровых пространственных данных;

модуль создания и сопровождения базы данных документов;

универсальный генератор отчетов, используемый для формирования отчетной документации любой сложности на основе информации, полученной из распределенной базы данных.

61

Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

Рис. 3. Состав программных модулей ИАС МО

Программные модули используют для доступа к информационным ресурсам различных типов соответствующие структуры метаданных. Структура метаданных для доступа к семантической информации, а также Конструктор баз метаданных и Модуль поиска, ввода и редактирования данных подробно рассмотрены в статье [2], а Универсальный генератор отчетов - в статье [5]. Рассмотрим организацию доступа к пространственным данным и документам.

Пространственные, или географические, данные представляют собой совокупность сведений об объектах, расположенных на конкретной территории, имеющих границы, описанные в виде набора цифровых данных, включающих сведения о форме, местоположении, свойствах, представленных в координатной системе. Пространственную информацию обычно принято представлять в виде моделей двух основных видов: объектную и полевую (растровую). Исторически пространственные данные накапливалась в ГИС в виде простых файлов различных форматов, что являлось препятствием для создания распределенных информационных систем. В то же время атрибутивная информация накапливалась в базах данных, управляемых СУБД, что позволяло легко создавать распределенные базы данных. В 1994 г. ведущими производителями программного обеспечения ГИС был создан консорциум OGIS (Open GIS Consortium, Inc.) с целью выработки промышленного стандарта, регламентирующего взаимодействие ГИС, в результате деятельности которого появился стандарт на представление пространственных данных, реализованный рядом разработчиков СУБД. Это позволило унифицировать работу с пространственными данными и использовать различные приложения и ГИС, взаимодействующие с единым или распределенным хранилищем данных, включающим как атрибутивную, так и пространственную информацию. Многочисленные подразделения организаций,

62

Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

даже используя продукты разных производителей, получили возможность работать с атрибутивной и графической информацией, загружаемой из различных баз данных. Стандартом OGIS регламентирован базовый набор линий для формирования пространственных объектных (векторных) данных, основные из которых изображены на рис. 4.

1. • Точка

v\ Линия

з. Ж.

♦ ► Полигон

ж Полигон с

V вырезом

5.

в. /vV

щ

Набор

линий

7.

Составная

линия

Составной

полигон

Рис. 4. Основные типы линий для представления пространственных данных объектного типа

Стандарт описания базового набора линий не устанавливает требований к характеристикам представления линий при рисовании (цвет линии, толщина, заливка и т. п.), оставляя решать эти задачи конкретным приложениям, работающим с базой данных. Для организации хранилища пространственных объектных данных достаточно сформировать таблицу, состоящую всего из двух столбцов, в одном из которых помещается уникальный идентификатор объекта (например, уникальное целое число), а в другом — геометрические объекты, содержащие особым образом структурированные характеристики линий. Кроме хранения геометрических характеристик, СУБД обычно предоставляют широкий набор функций для формирования пространственных запросов и преобразования координат линий в различные проекции. Такой подход позволяет создавать различные приложения для доступа к базам пространственных данных, перекладывая на СУБД всю работу по хранению, доставке данных и реализации пространственных запросов. В этом случае приложение пользователя должно только сформулировать пространственный запрос и передать его на выполнение СУБД, а затем прочитать результат и соответствующим образом интерпретировать полученные данные.

Подобным образом решается проблема хранения и обработки полевых (или растровых) данных, то есть для организации хранилища растровых данных достаточно сформировать таблицу, состоящую всего из двух столбцов, в одном из которых помещается уникальный идентификатор растра (например, уни-

63

Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

кальное целое число), а в другом — объекты типа «растр», представляющие собой наборы таблиц, содержащие особым образом структурированные характеристики растров. Технология обеспечивает хранение, индексирование, анализ растровых изображений таких, например, как спутниковые снимки, полевые данные, сформированные в виде растров, а также связанные с ними метаданные. Растры могут иметь координатную привязку к территории и автоматически преобразовываться в различные проекции в процессе просмотра изображения в ГИС приложении пользователя.

В СУБД растры представляются в виде многомерной матрицы растровых ячеек. Каждая ячейка - это один элемент матрицы, содержащий определенное значение, например, если хранится изображение, то ячейка содержит значение пикселя изображения, в противном случае это может быть конкретное значение полевой функции, например, величина ПДК загрязнений окружающей среды или высотная координата цифровой модели рельефа. Модель данных может иметь многослойную структуру, изображенную на рис. 5 в виде уровней, содержащих различные тематические изображения территории. Для ускорения выполнения различных операций с георастром (просмотр, преобразование в нужную проекцию и т. п.) он может разбиваться на прямоугольные блоки небольших размеров. Кроме того, для быстрого просмотра всего растра или его фрагментов в разных масштабах, имеется возможность построения пирамиды из уменьшенных изображений растра, что позволяет просматривать не весь исходный растр, а его уменьшенную копию, это значительно сокращает время ожидания доставки фрагмента изображения из БД.

Рис. 5. Логическая структура представления растра в СУБД

64

Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

На рис. 6 показана реализация программного модуля, разработанного автором для создания, отображения и идентификации пространственных векторных и растровых объектов, с использованием данных, динамически подгружаемых из распределенных баз данных, формируемых организациями, ответственными за создание соответствующих информационных ресурсов. Для формирования необходимых тематических слоев пользователю достаточно логически подключить соответствующие информационные ресурсы к своему проекту.

Рис. 6. Программный модуль для визуализации и идентификации пространственных данных

Одним из важнейших информационных ресурсов МО являются документы, формируемые множеством организаций и ведомств. Обеспечение оперативного доступа к документам немыслимо без организации автоматизированного архива, в котором размещаются их электронные образы в самых разнообразных форматах, включая PDF, форматы офисных программ, фотографии, видео- и аудиофайлы. В рамках предлагаемой концепции создания информационных ресурсов МО хранилище документов также должно рассматриваться как совокупность распределенных баз данных, содержащих электронные образы документов соответствующих организаций. Для обеспечения доступа к системе распределенных баз данных документов предлагается база метаданных, концептуальная модель которой изображена на рис. 7. Документы группируются

65

Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

в виде древовидной структуры, корнем дерева которой является владелец БД документов. Каждый пользователь может иметь одну БД документов. В базе данных документы разделяются по типам и группам. Тип документа зависит от конкретной предметной области и определяется непосредственно специалистом, создающим свою базу данных документов. Внутри каждого типа документы подразделяются на группы. Группировка документов также может быть произвольной, например, по территориальному или временному признакам. В каждой группе может быть произвольное количество документов.

Рис. 7. Концептуальная модель метаданных документов

Формирование базы данных документов осуществляется с помощью разработанного автором модуля, интерфейс которого изображен на рис. 8. С помощью инструментов этого модуля можно добавлять, изменять, заменять и удалять документы, просматривать их содержимое, копировать между различными базами данных и выгружать в файлы.

Следует отметить, что хранение и доставка данных средствами СУБД в совокупности с использованием открытых форматов их представления позволяет применять для формирования информационных ресурсов, их поиска, просмотра и анализа любые программные продукты сторонних разработчиков, обеспечивающие соответствующие функциональные возможности при работе с конкретными СУБД. Так, например, для решения многих геоинформационных задач вполне могут быть использованы свободно распространяемые кроссплатформенные программные продукты QGIS и СУБД PostgreSQL, позволяющие существенно минимизировать затраты на приобретение программного обеспечения.

66

Землеустройство, кадастр и мониторинг земель

Группа владельца ЕГРЗ

Владелец БД учтенных объектов Тип документа Техническая документация Группа документа Статьи в научных журналах

Список документов текущей группы

Наименование

2 Интегрирование информационных ресурсов те...

3 Разработка конструктора отчетов для эемельн...

4 Решение некоторых задач территориального зе...

5 Логические модели основных информационны

г .......

Характеристики текущего документа

Аннотация Ключи Тип фа

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Предложена структура. 12-1-2009 pdf

Предложена схема орг... 12-5-2010 pdf

Предложена модель и ... 12-7-2010 pdf

Предложены алгоритм... 12-3-2011 ;pdf

Предложены концепту... 12-5-2012 pdf ' >

Аннотация

Наименование

Ключи

Добавляемый файл Хранить в файле

Путь к директории Файл в директории

Логические модели основных инфорг Предложены концептуальные

12-5-2012

'/home/alex/qtProjects/R^i Программы | Директория СУБД

модели семантических данных основных информационных объектов земельной информационной системы: территориальных зон, земельных

Программа просмотра: gwenview

участков, здании и сооружении, субъектов права, прав на объекты [ , недвижимого имущества,

^ЯПТПГПЯгЪыи^ПкПЛУ МЯТРПМРППЧ ■*

Показать В файл Добавить Изменить Заменить Удалить Копировать Транзакции Выйти

Рис. 8. Модуль для формирования базы данных документов

Таким образом, автором предложен и реализован комплексный подход к формированию информационных ресурсов муниципальных образований, основанный на использовании распределенных информационных ресурсов, создаваемых организациями, ответственными за их первичный учет и сопровождение, позволяющий значительно уменьшить затраты на создание ИАС МО и повысить качество информационных ресурсов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики. 2-е изд. -М.: Наука, 1987. - 552 с.

2. Иванов А.И. Интегрирование информационных ресурсов территориального образования на основе базы метаданных // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. — 2010. — № 4. — С. 72—79.

3. ШокинА.А. Информационно-телекоммуникационные системы для муниципальных образований [Электронный ресурс] // Содружество. — 2004. — № 8. — Режим доступа: http://www.kbpm.ru/statya_4.htm (дата обращения: 08.05.2012).

4. Иванов А.И. Формирование информационных ресурсов земельной информационной системы муниципального образования // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. — 2010. — № 5. — С. 81—85.

5. Иванов А.И. Разработка конструктора отчетов для земельной информационной системы муниципального образования // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. — 2010. — № 10.— С. 93—98.

Получено 11.06.2012

© А.И. Иванов, 2012

67

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.