Исследование возможностей применения мультиагентного подхода при построении перспективных карт Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 004.75

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ МУЛЬТИАГЕНТНОГО ПОДХОДА ПРИ ПОСТРОЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ КАРТ

Ольга Сергеевна Сибирцева

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, магистрант кафедры прикладной информатики и информационных систем, тел. (951)382-99-39, e-mail: pro100_olechka93@mail.ru

Петр Юрьевич Бугаков

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры прикладной информатики и информационных систем, тел. (383)343-18-5, e-mail: peter-bugakov@yandex.ru

В статье рассмотрено применение мультиагентного подхода при построении перспективных карт, а также предложена схема взаимодействия агентов и подагентов между собой.

Ключевые слова: мультиагентная система, перспективная карта, трехмерная цифровая модель, агент.

RESEARCHING OF THE POSSIBILITIES OF APPLICATION OF THE MULTI-AGENT APPROACH IN CREATING PERSPECTIVE MAPS

Olga S. Sibirtseva

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., undergraduate of the Department of Applied Informatics and Information Systems, tel. (951)382-99-39, e-mail: pro100_olechka93@mail.ru

Petr Yu. Bugakov

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., associate Professor of the Department of Applied Informatics and Information Systems, tel. (383)343-18-5, e-mail: peter-bugakov@yandex.ru

The article describes the application of multi-agent approach in creating a perspective maps and the scheme of interaction of agents and subagent among themselves.

Key words: multi-agent system, perspective map, three-dimensional digital model, agent.

Мультиагентные системы (МАС) - это системы, состоящие из автономных интеллектуальных агентов, взаимодействующих друг с другом и пассивной среды, в которой агенты существуют и на которую также могут влиять [1]. Отличительной чертой применения мультиагентных систем является то, что отдельные части системы, так называемые интеллектуальные агенты, обладают знаниями разных областей, но при этом взаимодействуют между собой, координируют свои действия (рис. 1). Каждая ячейка схемы представлена интеллектуальными агентами, способными выполнять параллельные операций, принимать распределенные решения.

Интеллектуальные агенты способны самостоятельно решать поставленные задачи, автоматически приспосабливаться к неопределенным условиям и коллективно принимать решение.

Рис. 1. Схема построения мультиагентных систем

Мультиагентные системы находят применения в самых разных областях, но на сегодняшний день они практически не реализованы в геодезическом и картографическом производствах. В связи с этим в данной статье выполняется исследование возможностей применения мультиагентной системы и самих агентов системы при построении перспективных карт.

Перспективные карты - это один из самых наглядных и понятных широкому кругу пользователей видов картографической продукции. Перспективная карта, по сравнению с традиционной картой, способна обеспечить высокую степень узнаваемости изображенных на ней объектов при ориентировании на местности. Человек видит на карте местность в более привычном для него ракурсе. В основе любой перспективной карты лежит трехмерная цифровая модель местности (ТЦММ), построенная средствами современных геоинформационных систем и редакторов трехмерной графики.

С целью исследования возможностей применения мультиагентного подхода при построении перспективных карт нами была разработана структурная схема мультиагентной системы, реализующую данные картографические алгоритмы (рис. 2а и 2б). Как видно из рисунков, система состоит из агентов и по-дагентов, каждый из которых имеет возможность автономного взаимодействия с внешней средой, воздействия на внешнюю среду и другие агенты, а также возможность взаимодействия с другими агентами для совместного решения поставленной перед системой задачи. Под внешней средой понимается трехмерная цифровая модель местности (ТЦММ), используемая при создании перспективной карты.

Разработка системы ведется на примере трех агентов:

1) агент генерализации;

2) агент определения положения луча визирования;

3) агент знакового моделирования.

Однако выбранная структура МАС позволяет легко расширить систему до произвольного числа унифицированных агентов.

Рис. 2а. Общая схема применения мультиагентного подхода при построении перспективных карт

Рис. 2б. Общая схема применения мультиагентного подхода при построении перспективных карт

При создании трехмерной модели местности генерализация выполняется на этапе формирования трехмерной цифровой картографической модели местности [2, 3]. Генерализация позволяет выделить главное содержание карты, уменьшить ее информационную загруженность деталями. Агент, выполняющий генерализацию трехмерной модели при создании перспективных карт должен включает в себя элементы, выполняющие:

- отбор объектов;

- определение локализации масштаба;

- ценз отбора;

- утрирование объектов;

- типизацию;

- уменьшение детализации;

- обобщение качественных и количественных характеристик.

Агент генерализации трехмерной модели местности должен выполнять анализ и обработку групп или одиночных моделей объектов с целью достижения оптимального баланса между информативностью и наглядностью создаваемой перспективной карты [3].

Так же при визуализации сложной трехмерной модели местности, включающей объекты различной высоты очень важно правильно определить положение луча визирования. Выбор неправильного положения луча визирования может привести к перекрытию обзора некоторых участков соседними объектами и тем самым снизить информативность и наглядность создаваемого картографического изображения.

Агент определение положения луча визирования включает в себя:

- точку наблюдения;

- модуль оценки мертвых зон;

- модуль оценки оптимальности визуализации объектов;

- определение положения луча визирования.

Таким образом, для достижение оптимального обзора той или иной территории является сложной задачей, требующей определения правил расчета параметров, характеризующих положение луча визирования [4].

Агент знакового моделирования включает в себя:

- определение параметров условного знака;

- выбор элементов условного знака;

- библиотека условных знаков;

- условный знак;

- определение локализации масштаба;

- определение локализации трехмерного объекта.

Использование агента знакового моделирования обусловлено тем, что перспективная карта, созданная на основе высоко детализированной трехмерной модели местности без использования условных обозначений, обладает максимальной наглядностью, но не всегда достаточно информативна. Такое геоизображение передает форму объектов и их некоторые свойства, определяемые визуально, но не способно самостоятельно передать информацию о назначении, структуре, внутренних характеристиках этих объектов. Однако условный знак, благодаря графическим средствам (форма, размер, цвет, внутренняя структура), способен отобразить дополнительную «невизуальную» информацию. Условный знак объекта является его семантической составляющей. При этом требуется разработка новой системы реалистичных условных знаков, включающей плоские и трехмерные условные знаки.

В заключение можно отметить, что предложенная схема охватывает лишь некоторые этапы построения перспективных карт на основе трехмерных цифровых моделей местности. Однако она может служить подтверждением возможности и целесообразности создания мультиагентных систем для построения таких сложных картографичских продуктов, как перспективная карта.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Зайцев И. Д. Многоагентные системы в моделировании социально-экономических отношений: исследование поведения и верификация свойств с помощью цепей Маркова : диссертация. - Новосибирск, 2014. - 11 с.

2. Бугаков П. Ю. Общая схема технологии создания перспективных электронных карт // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск : СГГА, 2013. Т. 2. - С. 141-146.

3. Лисицкий Д. В., Бугаков П. Ю. Особенности генерализации перспективных карт // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. X Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 818 апреля 2014 г.). - Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 2. - С. 57-64

4. Бугаков П. Ю. Методика создания перспективных карт по 3D-моделям местности : диссертация. - Новосибирск : СГГА, 2012. - 48 с.

© О. С. Сибирцева, П. Ю. Бугаков, 2017