СОДЕРЖАНИЕ

На правах рукописи





ШПАКОВ
Михаил Владимирович



РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ НАСТРАИВАЕМОЙ ОБЪЕКТНОЙ МОДЕЛИ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ






Специальность 05.13.11 "Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей"






АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук






Санкт-Петербург
2004

Работа выполнена в Санкт-Петербургском институте информатики и автоматизации РАН (Статус государственного учреждения).
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Попович Василий Васильевич
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор
Присяжнюк Сергей Прокопьевич
кандидат технических наук
Федоров Александр Анатольевич
Ведущая организация
Главное Управление Навигации и Океанографии МО РФ
Защита диссертации состоится "___"________2004 г. в ____ часов на заседании диссертационного совета Д.002.199.01 при Санкт-Петербургском институте информатики и автоматизации РАН по адресу: 199178, Санкт-Петербург, В.О., 14-я линия, д. 39.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского института информатики и автоматизации РАН.

Автореферат разослан "____" ______________2004 г.



Ученый секретарь
диссертационного совета Д.002.199.01

Ронжин Андрей Леонидович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Эффективность использования геоинформационных технологий в различных сферах трудовой деятельности человека определяется прежде всего тем фактом, что 85% информации, с которой сталкивается человек в своей жизни, имеет территориальную привязку. Геоинформационные системы (ГИС) активно внедряются в различных областях управления, промышленности, транспорта, экологии, здравоохранения и т.д.
Актуальность темы. В настоящее время ГИС все чаще начинают применяться для решения задач моделирования процессов и ситуаций, что позволяет говорить о новом классе интеллектуальных геоинформационных систем. Интеллектуальные ГИС осуществляют комплексный анализ и интерпретацию разнотипных данных и, как правило, включают в себя средства поддержки принятия решений. Однако, при разработке и использовании таких систем, особенно предназначенных для работы в распределенной среде, неизбежно возникает ряд проблем, унаследованных от традиционных топологически-ориентированных и объектно-ориентированных подходов к построению ГИС.
"Топологические" ГИС слабо поддерживают, либо вовсе не поддерживают, объектно-ориентированные модели предметной области, а в "объектных" ГИС топологические отношения между объектами обычно представлены в недостаточно полном виде.
Поскольку в ГИС графические объекты связаны с табличными данными, необходимо эффективно обрабатывать графику и семантику одновременно, что затруднено в связи с гигантскими объемами информации. Интеллектуальные ГИС к тому же должны обеспечивать комплексный анализ и интерпретацию разнотипных данных, поддержку принятия решений и моделирование процессов и ситуаций в распределенной среде. Отсюда следует, что для таких ГИС необходимо разрабатывать специализированные объектные модели предметной области с возможностью установления любых необходимых топологических связей между объектами и классами объектов.
В связи с вышеизложенным, тематика исследований, затрагивающая вопросы создания гибридных объектно-топологических моделей ГИС, является крайне актуальной.
Другой круг проблем разработки интеллектуальных ГИС связан с повышенной сложностью самих решаемых задач. Абсолютное большинство проектов по созданию таких систем - крупные, а число ошибок в таких проектах увеличивается экспоненциально в зависимости от их объема.
В настоящее время принято различать ряд направлений повышения качества программного обеспечения. К наиболее известным относят:
* стандартизацию процессов проектирования и разработки программного обеспечения;
* создание и использование моделей оценки уровней зрелости организаций-разработчиков программного обеспечения;
* разработку и сопровождение механизмов повторно используемого кода;
* совершенствование моделей жизненного цикла программного обеспечения.
В рамках последнего направления исследуются методы разработки легко сопровождаемых программных систем, способных быстро адаптироваться к изменениям требований пользователей.
Новая на сегодня компонентно-ориентированная парадигма в области разработки программных систем позволяет разработчикам, не отягощённым грузом старых решений, создавать развитые и конкурентоспособные изделия, используя современный инструментарий. Сегодня разработка геоинформационного интерфейса полнофункциональной ГИС занимает не более 4-6 месяцев для коллектива из 5 человек, поскольку современный инструментарий разработчика самостоятельно решает проблемы, которые раньше приходилось решать самим разработчикам или ждать решения от соответствующих фирм.
Однако данная парадигма требует соответствующего совершенствования методик разработки программного обеспечения, в том числе и с помощью разработки быстро адаптируемых моделей предметной области.
Следовательно, необходимое решение существующей сегодня проблемы повышения качества программного обеспечения ГИС также обуславливает актуальность решаемой в диссертации научной задачи.
Цель работы. Целью диссертационной работы является снижение затрат на моделирование, создание и сопровождение интеллектуальных ГИС за счет совершенствования методологии их разработки.
Задачи исследования. Главной научной задачей исследования является разработка интеллектуальных ГИС на основе настраиваемой объектной модели предметной области. В диссертационной работе для решения главной научной задачи также решается ряд частных задач, а именно:
* выявление требований, которые предъявляются к интеллектуальным ГИС как к специализированным системам, предназначенным для работы в распределенной среде;
* реализация настраиваемой объектной модели предметной области ГИС на базе концепции метаданных;
* создание программного средства разработки объектных моделей ГИС;
* создание методики разработки ГИС на основе настраиваемой объектной модели;
* экспериментальное подтверждение применимости предложенной методики.
Методы исследования основаны на использовании системного и объектно-ориентированного анализа, объектно-ориентированного проектирования, теории метаданных и теории моделей. В разработке программного обеспечения использовалась технология объектно-ориентированного программирования.
На защиту выносятся следующие результаты:
1. Методика разработки интеллектуальных ГИС на основе настраиваемой объектной модели предметной области, позволяющая снизить трудоемкость разработки сложных программных систем с большим количеством классов объектов.
2. Настраиваемая объектная модель предметной области ГИС на основе концепции метаданных, поддерживающая иерархическую структуру классов объектов ГИС и набор отношений между объектами и классами объектов.
3. Программное средство визуальной разработки объектных моделей предметной области ГИС.
Научная новизна. Предложена новая методика разработки геоинформационных систем. Новизна подхода, прежде всего, заключается в использовании настраиваемой объектной модели. В отличие от существующих методик, такой подход обеспечивает:
* описание свойств классов объектов предметной области ГИС на языке описания метаданных, а не на языке программирования;
* единое представление информационных объектов, создаваемых на основе описаний метаклассов, для всех подсистем ГИС, что значительно упрощает их программную архитектуру;
* упрощение структуры баз данных информационной подсистемы ГИС за счет хранения метаданных в самих объектах;
* упрощение процесса сопровождения ГИС, поскольку снижается вероятность необходимости изменения программного кода и структур баз данных при внесении изменений в иерархию классов предметной области.
Практическая ценность. Теоретические исследования завершены созданием на их основе математического и программного обеспечения компонентов геоинформационной системы, предназначенной для решения задач поиска подвижных объектов, в том числе:
* создана настраиваемая объектная модель предметной области ГИС и программное средство визуальной настройки модели;
* разработан встроенный язык управления ГИС-объектами SOML (Simple Object Manipulation Language - простой язык манипулирования объектами) и создан интерпретатор этого языка;
* разработан протокол обмена компонентами распределенной ГИС на основе протокола TCP/IP;
* создана подсистема долговременного хранения программных компонентов на базе структурированного хранилища COM (Component Object Model) с поддержкой транзакций, блокировок и методов оптимизации доступа;
* создана и активно применяется в интеллектуальной ГИС подсистема моделирования прикладных задач поиска, использующая разработанную объектную модель предметной области.
Апробации работы. Приведенные в диссертации результаты были представлены автором на VIII Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная информатика 2002" (Санкт-Петербург, 25-28 ноября 2002) и международном семинаре IF&GIS "Интеграция информации и геоинформационные системы" (Санкт-Петербург, 17-20 сентября 2003). Результаты работы были использованы в НИР "Разработка объектно-ориентированных картографических основ как платформы моделирования..." (СПИИРАН, шифр "Алеврит"), НИР "Моделирование задач оптимального распределения систем и средств освещения обстановки..." (СПИИРАН, шифр "Рациональность С"), НИР "Теоретическое обоснование и разработка цифровых картографических основ..." (СПИИРАН, шифр "Электроника-РАН").
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, отражающих основные результаты выполненных исследований.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы, включающего 126 наименований. Общий объем работы составляет 168 страниц, в том числе 24 рисунка и 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В первой главе приводится подробный анализ возможностей и проблематики современных геоинформационных систем. В результате обзора и классификации существующих программных средств ГИС-технологий рассматривается понятие интеллектуальной ГИС как геоинформационной системы, предназначенной для решения задач моделирования процессов и ситуаций и комплексного анализа разнотипных данных. Далее в главе формулируются требования, предъявляемые к интеллектуальным ГИС.
В настоящее время определился основной подход к решению задач семантического моделирования в ГИС. Этот подход заключается в выделении двух уровней моделирования: уровня концептуального моделирования предметной области (ПО) и уровня моделирования базы данных (знаний) ГИС. Концептуальная схема ПО есть множество типов, снабженное некоторой структурой. Структура задается множеством отношений и операций, определенных на множестве типов.
Для моделирования процессов и ситуаций на территории интеллектуальная ГИС должна поддерживать набор топологических отношений между объектами на этой территории. Если такие связи зафиксированы во внутренней модели, а ГИС может эффективно обрабатывать эти связи вместе с информацией о самих объектах, то мы можем выполнять действительно интеллектуальные аналитические операции, отображая затем результаты на изображении карты.
Традиционный подход к установлению топологических отношений, реализованный в топологических ГИС, распространяется только на примитивы или экземпляры объектов. Это объясняется тем, что широко представленные на рынке ГИС не являются в полном смысле слова объектно-ориентированными. В объектно-ориентированных системах мы имеем дело не только с экземплярами объектов, но и с их классами, причем эти классы связаны в многоуровневые конструкции путем реализации механизма наследования свойств.
Для объектно-ориентированных ГИС существует понятие концептуальных топологических отношений (КТО), распространяющих топологические отношения на классы объектов. В пределе, когда осуществляется переход от класса (т.е. множества однотипных объектов) к их экземплярам, КТО вырождаются в традиционные топологические отношения. КТО образуют многоуровневую систему, поскольку определяют связи между классами, также образующими многоуровневые конструкции. При использовании КТО в ГИС появляется возможность освободить пользователя от необходимости самому следить за тем, чтобы не ввести ошибки во взаимное расположение объектов разных классов на карте.
Таким образом, реально существует необходимость расширения объектной модели предметной области интеллектуальных ГИС. Такая модель должна поддерживать иерархическую структуру классов объектов ГИС, отношения (топологические и нетопологические) между объектами и классами объектов, а также обеспечивать взаимодействие объектов в распределенной среде. Для этого, прежде всего, необходимо обосновать и разработать методику разработки ГИС, включающую использование расширенных объектных моделей.
Во второй главе разрабатывается и анализируется методика создания интеллектуальных ГИС на основе настраиваемой объектной модели предметной области. Предложенная методика является частью общей методологии адаптивной разработки, которая представляет собой набор средств и методик для эффективного построения устойчивых и надёжных программ и включают в себя поддержку изменчивости и противоречивости требований к разрабатываемым системам. Методология адаптивной разработки построена на концептуальной базе теории сложных адаптивных систем. Она рассчитана на использование в экстремальных проектах, в которых превалируют быстрый темп разработок, непредсказуемость и частые изменения.
В рамках данного исследования предлагается обеспечить поддержку адаптивного жизненного цикла процесса разработки за счет использования настраиваемой объектной модели предметной области. Для этого в первую очередь необходимо:
1. Выбрать средство разработки ядра ГИС.
2. Разработать программное средство для создания и настройки объектной модели ПО ГИС.
3. Разработать настраиваемую объектную модель ПО ГИС.
Общая структура предлагаемой методики разработки приведена на рис.1.



Рис.1. Структура предлагаемой методики разработки

Ключевым этапом методики разработки является создание настраиваемой объектной модели ПО на основе концепции метаданных. Метаданные - это данные, описывающие организацию других данных. Например, совокупность значений свойств программного объекта описывает его текущее состояние и является конкретными данными. Следующим уровнем модели метаданных являются метаклассы. Метаклассы содержат информацию об имени класса, совокупности его свойств, типах каждого из свойств и т.д. Метаклассы используются для описания классов и отношений между ними в моделях программных систем.
В большинстве объектно-ориентированных языков программирования поддерживается только уровень метаданных, то есть описание классов объектов. Создание нового класса объектов возможно лишь путем его описания в исходном модуле программы программистом и последующей перекомпиляцией программного проекта.
Если реализовать в программной системе уровень метаклассов, то классы для такой программной системы становятся информационными объектами и переносятся из разряда программного кода в разряд данных, которыми способна манипулировать данная система.
Такой подход предоставляет следующие преимущества:
* классы объектов предметной области и отношения между ними описываются не как программный код, а как данные, что значительно повышает гибкость программной системы и возможности ее адаптации к изменению требований;
* изменение характеристик класса не влечет за собой необходимости изменения программного кода системы, вследствие чего упрощается процесс сопровождения библиотек классов;
* библиотеки классов могут храниться в базе данных, при этом структура базы данных системы становится проще и не требует изменений при изменении описания классов.
Предлагаемая методика состоит из следующей последовательности действий:
1. Этап анализа:
* выделение значимых для ГИС объектов предметной области;
* классификация объектов по основанию общности свойств и поведения;
* определение отношений между классами (обобщение, ассоциация, зависимость).
2. Этап проектирования:
* специфицирование свойств классов с помощью средства разработки объектных моделей;
* специфицирование интерфейсов (задач) для классов с помощью средства разработки объектных моделей.
3. Этап реализации:
* Реализация методов интерфейсов (задач) для классов на соответствующем языке программирования;
* Промежуточная отладка и тестирование программной системы.

Доказано, что предлагаемая методика разработки позволяет снизить трудоемкость разработки сложных программных систем, имеющих большое количество классов объектов, состояние которых необходимо сохранять в базе данных.
Третья глава посвящена реализации настраиваемой объектной модели предметной области интеллектуальной ГИС. Согласно общепринятой познавательной парадигме для абстрагирования любой предметной области первичными и атомарными признаются категории объектов и отношений между объектами. Отсюда формально модель ПО есть двойка ({D},{R}), где {D} - множество объектов, {R} - множество отношений между объектами. При этом межобъектные отношения проявляются вследствие наличия у объекта имманентных свойств.
В предлагаемой объектной модели множество отношений подразделяется на объектные отношения, устанавливаемые с помощью свойств объектов, и концептуальные отношения, устанавливаемые на уровне классов (отношения наследования, включения и т.д.). С другой стороны, в объектной модели ПО ГИС отношения делятся на логические и топологические.
{R} = <{RL}, {?L}, {RT}, {?T};
где {RL} и {?L}- логические отношения (объектные и концептуальные соответственно),
а {RT} и {?T} - топологические отношения (также объектные и концептуальные).

Топологические отношения основаны на сравнении пересечений границ и внутренних областей замкнутых объектов. Бинарное топологическое отношение между двумя объектами A и B может описываться как пересечение точек-наборов объекта А (набор A0 - внутренняя область, набор dA - граница) и объекта В (В0, dВ):
RT (A,B) = |A0, B0, dA, dB|;
Для любых двух объектов определяются четыре множества пересечений, каждое из которых может быть пустым или непустым, что дает в совокупности 16 комбинаций (см. таблицу 1). Восемь из них не имеют смысла, два являются симметричными, и в результате получается шесть различных отношений: разделены, внутри, касается, равно, покрывает, перекрывает.


?A ? ?B
?A ? B?
A? ? ?B
A? ? B?
Имя отношения
?
?
?
?
А разделено с В
?
?
?
??
?
?
??
?
?
??
?
??
B внутри А
?
??
?
?
?
??
?
??
А внутри В
?
??
??
?
?
??
??
??
??
?
?
?
А касается В
??
?
?
??
А равно В
??
?
??
?
??
?
??
??
А покрывает В
??
??
?
?
??
??
?
??
В покрывает А
??
??
??
?
??
??
??
??
А перекрывает В

Таблица 1. Выражение топологических отношений через пересечение границ и внутренних областей

Для концептуальных топологических отношений, заданных на уровне класса объектов, добавляется модификатор (в простейшем случае - логический флаг "разрешения" или "запрещения"):
?T (A,B) = |A0, B0, dA, dB, m|
Следовательно, должно существовать как минимум 12 концептуальных топологических отношений.
В предлагаемой объектной модели ПО все концептуальные отношения (как логические, так и топологические) реализуются с помощью иерархии классов объектов, набора событий и встроенного языка управления объектами. Объектные отношения задаются при помощи полей объекта и механизма задач. Таким образом, настраиваемая объектная модель ПО ГИС представляется в виде
DM = <{O}, {M}, {T}, Ev, IL> ;

где {O} - множество ГИС-объектов; {M} - множество метаклассов; {T} - множество задач; Ev - набор событий, IL - встроенный язык управления объектами.
Mj = <Fs, Ts, Ef, Im> ; Fs = <{Fj}>; Ts = <{Tj}> ;

Fs - набор полей класса; F - поле класса; Ts - список задач; T - задача; Ef - форма редактирования; Im - графическое представление.
Oj = <M, Fs> ; Fs = <{Fj}> ;

M - метакласс; Fs - набор полей объекта; F -поле объекта.

Tj = <Fs, Ef> ; Fs = <{Fj}> ;

Fs - набор полей задачи; F - поле задачи; Ef - форма вызова задачи.
Ev = <Co, Do, Cf, {T}, {M}>;
Co - событие создание объекта;
Do - событие удаления объекта;
Cf - событие изменение поля объекта;
{T}- набор событий, связанных с выполнением задачи;
{M}- набор событий моделирования.

Структура ГИС-объекта определяется на уровне метакласса как совокупность набора полей и методов. Кроме описания полей и методов метакласс может содержать также графическое изображение (значок) и ресурс формы редактирования объектов. Форма редактирования определена для каждого метакласса и служит для просмотра и изменения полей объектов данного класса, вызова методов объектов и т.д.
Каждое поле должно принадлежать к одному из предопределенных типов; среди типов полей различают примитивные типы и объектные типы. Примитивные типы полей соответствуют базовым типам в большинстве языков программирования. Характеристики этих типов приведены в таблице 2.

Имя типа
Описание типа
Характеристика
INTEGER
целый
целые числа со знаком. (4 байта)
FLOAT
вещественный
вещественные числа. (8 байт)
BOOLEAN
логический
значения true/false, Y/N, 1/0, Д/Н (1 байт)
STRING
строка
строка переменной длины (до 64 Кбайт)
DATETIME
дата/время
целая часть-дата; дробная-время. (8 байт)
POINT
координатный
координаты точки (X,Y) (8 байт)
VAR
тип-вариант
проверка типа не производится
FUNCTION
метод объекта
указатель на функцию-метод объекта. (4 байта)

Таблица 2. Примитивные типы полей ГИС-объектов

Объектные типы предоставляют возможность использования в качестве полей объекта других объектов заданного класса. Поддерживаются два варианта использования объектов: ссылка на существующий объект и включение объекта заданного класса в качестве составной части сложного объекта.
В настраиваемой объектной модели интерфейсы объектов реализованы посредством задач. Задачи не поддерживают механизм наследования и хранятся в системе в виде линейного списка. При настройке объектной модели для каждого метакласса можно определить некоторый набор задач, выполняемых ГИС-объектами данного метакласса. Для задачи также возможно определить форму редактирования. Поскольку задача имеет собственный набор полей, пользователь может менять их значения в визуальном режиме.
Разработчику ГИС-приложений необходим полный и удобный доступ ко всем полям ГИС-объектов, а также средство для вызова методов объектов и возможность определения некоторых сценариев моделирования. Для этой цели объектная модель ПО ГИС включает в себя интерпретатор встроенного языка, позволяющий оперировать любым объектом при помощи скриптов. Интерпретатор встроен в ядро системы и позволяет выполнять определенный набор действий над объектами, вычислять сложные выражения и запускать сценарии.
Разработанный автором для настраиваемой объектной модели встроенный язык SOML (Simple Object Manipulation Language - простой язык манипулирования объектами) содержит основные операторы обработки данных, которые позволяют строить простые программы для манипулирования полями объекта. Вместе с тем в нем отсутствуют конструкции, широко применяемые в развитых языках. В частности, нет блочной структуры, переменных (вместо них используются поля выбранного объекта) и даже управляющих операторов. Тип данных однозначно определен на уровне типа поля объекта, программно изменить тип данных нельзя. Следует отметить, что SOML не предназначен для реализации объектных методов, которые, как правило, пишутся на Delphi или C++ и компилируются в подгружаемые модули. Область применения этого языка охватывает следующие программные задачи:
* вызов методов объектов из прикладных задач ГИС;
* создание пользовательских процедур инициализации объектов
* создание пользовательских процедур, вызываемых при изменении значения поля объекта.
Как правило, во всех этих случаях функциональность скриптов состоит в изменении значений полей и вызове заранее определенных методов объектов.
Для оценки эффективности использования подходов, заложенных в основу настраиваемой объектной модели ПО, был проведен ряд программных тестов, направленных на сравнение их быстродействия с традиционными объектными технологиями, прежде всего, с Microsoft COM/DCOM. Результаты проведенной экспериментальной оценки подтверждают, что быстродействие настраиваемой объектной модели в процессе выполнения основных системных задач ГИС на 1-2 порядка превосходит быстродействие традиционных объектных подходов.
Четвертая глава описывает разработанное программное средство разработки объектных моделей ПО ГИС. Данное средство обеспечивает поддержку адаптивного жизненного цикла процесса разработки, благодаря чему сокращаются сроки и повышается качество разработки ГИС.
В геоинформационных системах, где вопросы быстродействия зачастую выходят на первый план, имеет смысл использовать специализированные объектные модели, разработанные для решения задач ГИС. Поскольку такая специализированная модель не является универсальной, большое значение приобретает возможность быстрой настройки модели на заданную предметную область. Настройка должна осуществляться пользователем системы в интуитивно понятном интерактивном режиме и без необходимости перекомпиляции каких-либо модулей ГИС. Такой подход обеспечивает сразу несколько преимуществ:
1. Поддерживается адаптивный жизненный цикл процесса разработки. Благодаря этому облегчается применение современных методологий, сокращаются сроки и повышается качество разработки ГИС.
2. Появляется возможность создавать сложные модели ПО интеллектуальных ГИС за счет расширения классической объектной парадигмы.
3. Облегчается интеграция объектного и топологического подходов к построению ГИС.
Для настройки объектной модели на конкретную предметную область разработано программное средство OntoModeler, позволяющее автоматизировать процесс создания описаний метаклассов предметной области.
Созданные с помощью инструментального средства описания метаклассов сохраняются в объектной базе данных (структурированном хранилище) и используются для создания ГИС-объектов в процессе эксплуатации ГИС.
Для изменения свойств и вызова методов объектов в режиме диалога с пользователем предназначены формы редактирования ГИС - объектов. Эти формы представляют собой диалоговые окна, на которых размещены элементы пользовательского интерфейса, связанные с полями объекта. С помощью инструментального средства OntoModeler пользователь может редактировать эти формы в визуальном режиме.
Формы, как и поля классов, поддерживают наследование. В случае, если для класса не определена форма редактирования, будет использоваться форма класса-предка. В текущей версии ГИС все формы хранятся в бинарном формате, а для обмена данными между приложениями используется автоматическое преобразование в формат XML.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Предлагаемая в диссертационной работе методика разработки интеллектуальных ГИС способна найти широкое применение для создания ГИС, предназначенных для моделирования процессов и ситуаций. Это связано с тем, что применение настраиваемой объектной модели при разработке ГИС позволяет достичь более высокой степени автоматизации, обеспечивая при этом достаточный уровень надежности, повышенный уровень быстродействия, а также снижение трудоемкости процессов разработки, внедрения и эксплуатации ГИС, что в целом приводит к снижению затрат. В ходе исследований, представленных в работе, были получены следующие основные результаты:
1. Предложена методика разработки интеллектуальных ГИС на основе настраиваемой объектной модели предметной области, позволяющая снизить трудоемкость разработки сложных программных систем с большим количеством классов объектов. Экспериментально установлено, что при общем числе классов ГИС N > 50 время разработки снижается более чем на 50%.
2. Разработана настраиваемая объектная модель предметной области ГИС на основе концепции метаданных, поддерживающая иерархическую структуру классов объектов ГИС и набор отношений между объектами и классами объектов. При этом поддерживаются все основные топологические отношения и задаваемые пользователем логические отношения. Быстродействие настраиваемой объектной модели в процессе выполнения основных системных задач ГИС на 1-2 порядка превосходит быстродействие традиционных объектных подходов.
3. Разработан интерпретатор встроенного в объектную модель языка программирования SOML для управления ГИС-объектами из прикладных задач. Включение интерпретатора в настраиваемую объектную модель позволяет достичь повышения производительности, оптимизации использования ресурсов и удобства сопровождения ГИС.
4. Создано программное средство визуальной разработки объектных моделей предметной области ГИС, которое позволяет создавать сложные объектные модели за счет расширения классической объектной парадигмы и облегчает интеграцию объектного и топологического подходов к построению ГИС. Благодаря поддержке адаптивного жизненного цикла процесса разработки облегчается применение современных методологий, сокращаются сроки и повышается качество разработки ГИС.




СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Шпаков М.В. Подход к построению систем управления бизнес-процессами.// Информационные технологии и интеллектуальные методы. Выпуск N 2.- СПб.: СПИИРАН, 1997, С. 298-303.
2. Шпаков М.В., Ермоленко А.А., Иванова И.А. Интеллектуальная ГИС для поддержки принятия управленческих решений. Труды 5 Российской научно-технической конференции "Современное состояние и проблемы навигации и океанографии" (НО-2004), 10-12 марта 2004 г. С. 111-118.
3. Ивакин Я.А., Шпаков М.В. Компьютерная интерпретация прикладных формализуемых теорий. СПб, "Инновации" №10, 2003, С.12-18.
4. Леонтьев Ю.Б., Шпаков М.В. Использование визуальных библиотек функций при реализации прикладных расчетов в геоинформационных системах. Материалы семинара IF&GIS 2003 СПб, СПИИ РАН, С. 55-60.
5. V.V.Popovich, Y.B.Leontyev, M.V.Shpakov. Visual Library of functions development for physical processes in acoustic modeling. Proceedings of 6th ISTC SAC Seminar "Science and Computing" 2003, pp.13-18.
6. Shpakov V.M., Shpakov M.V. An Environment for development of rule-based production process control systems. Proceedings of International Conference on Informatics and Control, (ICI&C'97), St.Petersburg, Russia, 1997, v.1, pp. 298-305.
7. Shpakov V.M., Shpakov M.V., Smirnov A.V. A Tool for Creation of Executable Discrete-Event System Specification, Инструмент, 1997, The special issue of the Magazine prepared for the Hanover Fairy, pp. 23-29.
??

??

??

??




3





СОДЕРЖАНИЕ