CC BY
51
УДК 681.3
Л.К. Самойлов, С.Л. Беляков, МЛ. Сидоренко
РАЗРАБОТКА ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СПРАВОЧНОЙ СИСТЕМЫ С ДЕКОМПОЗИРОВАННОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ КАРТОЙ
Среди множества геоинформационных систем (ГИС) выделяются геоинфор-мационные справочные системы (ГИСС), главным назначением которых является
- . -, . в основу функционирования ГИСС заложены общие принципы организации пространственно-распределенной информации, диалога с пользователем, построения запросов и отображения результатов работы системы.
Как показал анализ, представление информации в ГИСС решающим образом сказывается на быстродействии системы в целом. В данной работе исследован подход к снижению времени реакции системы на запрос пользователя за счет сокращения области электронной карты, выдаваемой пользователю.
Сокращение области электронной карты, выдаваемой пользователю, возможно благодаря тому, что практические задачи, выполняемые пользователем, сосредотачиваются в локальных информационных областях, которые каждая по отдельности значительно меньше общего информационного пространства электронной карты. При этом достоинством такого подхода является сокращение объемов тра-, -мени реакции системы на запрос пользователя. Снижение размерности изображений можно обеспечить, представив все графическое пространство предметной области множеством элементов электронной карты, доступ к которым осуществляется независимо, т.е. декомпозировать электронную карту ГИСС. По запросу пользователя передавать требуемый элемент или множество элементов, входящих в за.
При проектировании ГИС необходимо априорно оценивать среднее время обработки системой запросов пользователей. Для этих целей построена аналитическая модель процесса обращения к ГИСС, призванная отразить реальные действия пользователя при его общении с геоинформационной справочной системой и реакцию системы на его запросы.
Пусть глобальная электронная карта (или база графических данных - БГД) представлена множеством прямоугольных элементов электронной карты, расположенных в виде Ь строк по Я штук в каждом (рис.1). Запрос пользователя будем считать прямоугольником со сторонами ё X к, который случайным образом попадает в любое место графического пространства ГИСС со сторонами Б X Н , образованного элементами электронной карты.
й О
Рис.1. Пример представления БГД для построения модели (Ь = 3, Я = 4 )
Пусть координата центра прямоугольника запроса является случайной величиной, подчиняющейся равномерному закону распределения случайной величины. Тогда при условии, что:
1) все множество элементов электронной карты покрывает графическое
пространство предметной области. Если принять все графическое пространство электронной карты за О, то ^ Е. = О, где Е..
. =1, Ь, ]=1,Я
(I = 1, Ь, ] = 1, Я ) - элемент электронной карты;
2) никакие 2 элемента Е и Е
' I] тп
((. Ф т ) V (] Ф п ) ., т = 1, Ь, ], п = 1, Я ) не пересекаются между собой, т.е. (УЕ , I = , ] = 1Я)(VE , т = , п = 17Я)
> V .] 7 7 7 ^ 7 / \ тп ' 7 7 7 /
((1 Ф т) V (] Ф п) —(Е ..] п Етп = 0));
3) размеры элемента карты О X Н , размеры окна выбора d X И ;
4)
т = / (Ь, Я, О, Н, d, И) , где т - среднее число элементов элек-
, .
Для построения аналитической модели процесса обращения пользователя к ГИСС представим графическое пространство системы в виде множества зон покрытия элементов электронной карты. Здесь под зоной покрытия понимается пространственно-распределенная область, в пределах которой попадание центра окна запроса приводит к необходимости выбора определенного (одного для всей зоны покрытия) числа ЭЭК. Зоны покрытия формируются N (N —— ^) случайно распределенными попаданиями центра окна выбора на электронную карту ГИСС.
Если принять р как вероятность попадания центра окна выбора в зону покрытия I-го (. = 1,4 ) типа, то среднее число элементов электронной карты, выводимых по запросу пользователя, определяется как
__ 4
т=Е N^ ■р, (1)
.=1
где Ni - число элементов электронной карты, покрываемых зоной /'-го типа. Значение Nj можно эмпирически определить как
N 1 = \d/D ] • \h/H 1,
N 2 =( \d/D 1+1) • \h/H 1,
N з = \djD ] • (fh/H ] +1), (2)
N 4 = (\djD 1+1) • (\h/H 1+1).
С учетом того, что вероятность попадания центра окна выбора в i-ю (i = 1,4 ) зону покрытия определяется как
р = «L_SL (3)
г S
где ni - количество зон покрытия i-го (i = 1,4 ) типа;
Si - площадь зоны покрытия i-го (i = 1,4 ) типа;
S - ,
, (1)
___ 14
т = — Е Ni ■ « ■ Si. (4)
S i=1
Количество зон покрытия /-го (i = 1,4 ) типа, в общем случае, определяется
как:
«,= (L -[d/DJ)• (R -\h/H J).
«2 = (L -\d/D 1)• (R -\h/H J),
П = (L -L^DJ)• (R -\h)H 1), (5)
«4 = (L - \d/D 1) • (R - fh/H 1).
Площадь зоны /-го (/ = 1,4 ) типа определяется как
51 = (\ё/В ]• В - ё) • (\И/И ] • И - И),
Я2 = (ё - (\ё/В ]-1) • В) • (\И/И ] • И - И),
= (\ё/В\В -ё)• (И-(\И/И]-1)• И), (6)
5 4 = ( ё - ( \ё/В ]-1) • В ) • (И - ( \И/И 1 -1) • И ).
Центр окна выбора может находиться в любой точке прямоугольника с площадью
5 = (Ь • В - ё) • (Я • И - И). (7)
Полученные эмпирические соотношения с учетом краевых ситуаций, под-(1),
, .
Рассмотрим процесс взаимодействия пользователя с ГИСС в следующем виде. Пусть программа-клиент формирует запрос на получение карты участка земной поверхности. Программа-сервер получает запрос и выбирает из собственной базы данных соответствующий набор элементов электронной карты, выполняя при этом необходимые системные функции по обеспечению правомочности доступа, соблюдения целостности и пр. Программа-клиент получает набор ЭЭК и формирует собственную базу данных карты участка земной поверхности (осуществляет визуализацию данных - прорисовку графического изображения). При этом время реакции ГИСС на запрос пользователя имеет вид:
T = ^ ^ ^ , (8)
где Ртз - время передачи запроса по сети;
^ - время обслуживания запроса сервером;
^ - время передачи результата (набора ЭЭК) по сети;
Tgи,, - время визуализации базы графических данных.
Задача определения оптимального размера элементов электронных карт в общем виде ставится следующим образом: необходимо определить такие размеры
,
^ + ^сл + Тир + ^ т1Д . (9)
Для решения задачи необходимо идентифицировать тот параметр, который играет решающую роль в формировании ЭЭК, а именно определяет время реакции ГИСС на запрос пользователя. Таким универсальным средством является графиче-.
графического представления изображений типа линии, окружности, точки, и т.д. Для векторного описания карт число графических примитивов может служить мерой их сложности, так как оно определяет объем описания и скорость обработки
.
С учетом проведенного исследования, задача определения оптимального размера элементов электронных карт трансформируется в задачу определения оптимального для декомпозиции числа элементов электронной карты. Пусть имеется карта, содержащая P графических примитивов, задано среднее время визуализации
базы данны х программой-клиентом в расчете на один примитив, среднее время обработки программой-сервером одного ЭЭК, среднее время передачи tn по сети в расчете на один примитив, ограничение на время реакции ^ . Тогда не-
обходимо найти такое целое число N = P/Pэ элементов эле ктронной карты, на
которые необходимо декомпозировать глобальную электронную карты с тем, чтобы минимизировать время реакции системы на запрос пользователя. То есть электронную карту необходимо разбить на N = P/Pэ ЭЭК таким образом, чтобы:
1) число графических примитивов Pэ, принадлежащих каждому элементу электронной карты, не превышало P|N , т.е. (VPЭ)(Pэ = P|N ) при условии, что P - число графических примитивов глобальной электрон;
2) 1 2 -
го числа элементов электронной карты, выводимых по запросу пользо-.
Пусть запрос требует передачи пэ ЭЭК. Тогда время визуализации базы графических данных программой-клиентом составит
г , P
Т = п • t---------,
виз э виз
а время передачи набора элементов электронной карты
г = , P
пр Пэ • п • N '
Если принять во внимание, что при обслуживании запроса программы-
- , -проса определяется как
T = п • t • N
обсл э обсл •
С учетом того, что время передачи по сети запроса программы-клиента на получение карты участка земной поверхности занимает незначительный интервал времени << Toff(,,J, в дальнейшем данную составляющую можно не учитывать.
Тогда уравнение (9) можно представить как
P
П • ^сл • N + ' V» + ^ ) ^ т1П . (10)
Для минимизации времени реакции системы на запрос пользователя необходимо продифференцировать (10) по Пэ , однако этого сделать невозможно, поскольку существует функциональная зависимость вида пэ = (р(N). Данная зави-
(1 - 7),
m = f (Р, Р, В, И, ё, И ) . (2 - 6)
невозможности сведения зависимости т = f (Ь, Я, В, И, ё, И) к более или менее приемлемому для дифференцирования виду. Поэтому для решения уравнения (10)
выполнения ограничения на это время реакции. В этом случае, необходимо определить такое целое число N = элементов электронной карты, на которые
необходимо декомпозировать глобальную электронную карту с тем, чтобы время реакции системы не превышало заданного значения Г0 :
или
Решение неравенства
т + т + т + т < т
пз обсл пр виз — О
N
(К + Киз ) < Тс
(11)
(12)
N =
обсл
(13)
позволяет определить оптимальное (с точки зрения времени реакции ГИСС с декомпозированной структурой) число графических примитивов P), принадлежа:
P■
обсл
п виз
(14)
Отношение (14) показывает, что оптимальное число графических примитивов, принадлежащих элементам электронной карты, не зависит от параметров за, -фических примитивов глобальной электронной карты и временных характеристик системы и сети. Если продолжить анализ полученного соотношения, то необходимо подчеркнуть ее устойчивость, так как незначительные изменения числа графических примитивов электронной карты не ухудшат оптимизируемые характеристики информационной системы.
Число элементов электронной карты, на которые производится декомпозиция, является натуральным числом, а соотношение (13) принимает действительные .
должен содержать P — Pэ • [Ы ] графических примитивов.
Основные результаты данной работы заключаются в следующем:
1.
, -
ты при запросах к графической базе данных.
2. -
,
, -
.
, -
.
УДК 303.732: 574
Г.В. Горелова, АХ. Цирулик РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ БЛОКА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПРИ ВЫБОРЕ ОПТИМАЛЬНОЙ СТРАТЕГИИ ПРОТИВООПОЛЗНЕВЫХ МЕР
В настоящей работе рассматривается разработка принципов построения блока принятия решений СППР для выбора оптимальной стратегии противооползне-
,
моря на таганрогском участке.
На всем протяжении таганрогского участка береговой полосы имеют место - , :
, , моря, антропогенное воздействие и т. д. Обвально-оползневые процессы приводят к необратимым изменениям в экосистеме Азовского моря, поскольку продукты , , -
ния Таганрогского залива нефтепродуктами, ионами тяжелых металлов и т. п. Чрезвычайно остро стоит задача проведения берегоукрепительных и противо-
, -бора оптимальных стратегий. Решение данной задачи в определенной степени может быть облегчено при использовании СППР.
Существует ряд проблем, возникающих при разработке блока принятия решений СППР: наличие множества неравноценных критериев; нечеткость, обусловленная субъективизмом лица принимающего решения, неполнотой или неточно; , -ложных тенденций и противоречивых требований, характерных для сложных систем. В данной ситуации эффективен способ, основанный на теории нечетких игр. На сегодняшний день остается нерешенной проблема обобщения постановки и способа решения задачи многоцелевой оптимизации в условиях неопределенности на случай неравноценных целевых функций, что и определяет актуальность рабо.
- -
тимизации в условиях неопределенности при неравноценных критериях выглядит :
Г = {^, X, сог), г е N, N1 = по/ + п// , (1)
X е Б = [х|х е ‘К”, gl (X) < а1, И( (X) = ] I = 1,...,ncg, г = 1,..., пек,
