Геоинформационные системы

Когда о человеке говорят “Он прочно стоит на земле”, то имеет ввиду не только прямой смысл этих слов но и нечто основательное в характере, положение профессиональной квалификации. В информации, окружающей нас, тоже удивительно много “Стоит на земле”, хотя мы не всегда об этом задумываемся. Огромное количество практически необходимых знаний просто “Подвисают”, не будучи привязанными к тому участку земли, информацию о которых они несут. Те информационные системы, которые хранят эти знания, позволяют их актуализировать, сопоставлять, использовать для решения прикладных задач, называются географическими ин­формационными системами, короче - геоинформационными системами (ГИС).

Как и многие виды информационных систем, ГИС уходят корнями в 60-е годы нашего века. Однако, их истинный расцвет состоялся лишь тогда, когда появились адекватные технические средства - огромные по емкости и скорости доступа носители информации и высококачественные графические визуальные устройства отображения информации - ведь в ГИС почти все разыгрывается на фоне геогра­фической карты. В нашей стране ГИС еще только “становятся на ноги”; специали­сты предрекают им большое будущее.

Приведем пример возможной ГИС. Муниципальная ГИС большого города (прообразы таковых имеются и в России) обслуживает всех тех, для кого инфор­мация привязана к месту ее нахождения в городе: городские власти, архитектур­ное управление, транспортников, предприятия по обслуживанию городских коммунальных сетей, энергетиков, связистов, работников торговли (магазинов, торговых баз), милицию, медицинские службы (особенно скорой помощи), налоговые службы, строительные организации, санитарно-эпидемиологические службы, органы социальной защиты и т.д. - всех трудно перечислить, ибо совре­менный город является сложным социальным, экономическим и техническим образованием, и количество служб и учреждений, поддерживающих его жизнедея­тельность, велико. Почти всегда нужная им информация привязана к карте города - как проехать скорой помощи, где произошел выброс вредных веществ и куда они распространяются, где перекрыть трубопровод при аварии, в каком состоянии транспортные магистрали и как проехать, если некоторые из них временно перекрыты, и прочее, и прочее. Потенциальный клиент такой ГИС - как любая городская служба, так и рядовые граждане, которые используют ее как информационно-справочную систему.

Для развертывания такой ГИС необходимо решить ряд сложных и дорогостоя­щих организационных задач, в том числе

создания и ведения регулярно обновляемой цифровой (компьютерной) топо­
графической основы;

организации согласованного обновления пространственной информации, со­
бираемой различными ведомствами;

создания общегородских классификаторов основных структурных единиц го­
рода (улиц, микрорайонов и т.д.);

создания единого координационного центра для ведения муниципальной
ГИС.

По-видимому, муниципальный уровень является самым низким, на котором возможно создание многоцелевой ГИС того типа, который описан выше. На уровне региона или государства в целом информация столь велика по объему и столь тематически многообразна, что целесообразно создание тематических ГИС. Одной из важнейших задач, для решения которых такие региональные и общегосударст­венные ГИС должны быть вскоре разработаны, является создание государственного земельного кадастра, производимое на основе постановления правительства по федеральной целевой программе, принятой в августе 1996 г. Слово “кадастр” означает реестр, содержащий сведения об объекте. Цель разработки земельного кадастра - способствовать проведению единой политики в области земельных отношений, обеспечению интересов государства и населения страны, создание цивилизованного рынка земли, защиты прав ее владельцев, арендаторов и т.д. Информация эта колоссальна по объему и требует постоянной актуализации, фиксирующей все изменения в сфере землепользования.

Создание ГИС может быть и объектом международного сотрудничества. Так, в период 1993 - 96 гг. усилиями шести стран создана ГИС “Черное море”. Будучи жизненно важным для нескольких стран, море претерпевает катастрофические изменения, приводящие к сокращению и гибели целых экосистем. ГИС “Черное море” включает огромный объем картографической информации (более 2000 карт), базы данных по геологии, метеорологии, физической океанографии, загрязнениям, биоресурсам, рыбным ресурсам. Таким образом, государственные органы при­брежных стран, научные работники, да и просто все заинтересованные в судьбе моря получили возможность доступа к комплексу информации о нем.

Не следует думать, что каждая ГИС является столь огромной. Достаточно ши­рокое распространение получили, так называемые, настольные ГИС. Они также хранят картографическую информацию и базы данных, привязанные к ней, но в гораздо более локальных вариантах. Скажем, для автовладельца большой интерес может представить ГИС, содержащая сведения о дорогах в районе, их покрытиях (асфальтовые, грунтовые и т.д.).

Рис.6.11. Типовая структура ГИС

Для создания ГИС используют специализированные инструментальные про­граммные средства, различные для разных классов ГИС. “Тяжелые” профессио­нальные системы типа Intergraph не предназначены для персональных компьютеров (хотя и существуют их усеченные версии). Для создания локальных ГИС на ПК существуют специальные программные средства, работающие в среде MS Windows. Так, отечественные программы GeoDraw и GeoGraph 1.5 позволяют создать ГИС на основе многослойной топологической модели географических данных. Такая модель позволяет описать не только координаты объектов, но и их качественные характеристики (например, взаимное расположение), что важно при преобразова­ниях изображений. К каждому слою изображения может быть подключено несколь­ко таблиц баз данных; наоборот, каждая таблица может быть подключена к не­скольким слоям. Пользователь этой инструментальной системы может наполнить ее конкретным содержанием, рис. 6.11.

Особой проблемой в ГИС является ввод графической (особенно картографи­ческой) информации и выбор ее форматов. Если ввод карты может быть осущест­влен сканированием, то, в отличие от многих других задач хранения, обработки и вывода изображений, растровый формат изображения, создаваемый при скани­ровании, в ГИС менее удобен, чем векторный. Дело в том, что графическая информация в ГИС часто подвергается манипуляциям типа “растянуть”, “сжать” и более сложным геометрическим преобразованиям. Поэтому первоначальное растровое изображение в ГИС-системах обычно подвергается векторизации, т.е. установлению геометрических и формульных соотношений между линиями и точками, образующими изображение.

6.3 Информационные системы в образовании

Можно выделить следующие уровни управленческой деятельности с использованием ЭВМ В системе образования:

• Управление обучением и развитием отдельного учащегося;

• Управление работой группы родственных учебных заведений;

• Управление учебным процессом в рамках одного учебного заведения;

• Управление учебными заведениями по территориальному принципу;

• Управление системой народного образования страны.

Традиционными программными подсистемами информационной системы управления ВУЗом являются: Абитуриент, Кадры, Учебные планы и программы, Зарплата, стипендии, Текущая успеваемость, Нагрузки преподавателей, Сессия и другие.

Примером того, какой может быть региональная информационная система управления в образовании при наличии достаточных ресурсов служит административная компьютерная система образовательного округа Jefferson County Public School.

Система обслуживает учреждения общего образования и 7 региональных университетов, обеспечивает службу администрации округа информационными ресурсами и непосредственно поддерживает образовательный процесс.

Есть группа данных, которые учебные заведения обязаны представлять в базу с установленной регулярностью.

К этим данным относятся:

• Демографическая информация по учащимся;

• Результаты обучения;

• Здоровье учащихся;

• Школьный транспорт;

• Квалификация учителей и другие.

Система развивается в следующих направлениях:

• Движение от main frame к распределенным серверам;

• Поддержка транзакций с большим объемом передаваемых данных;

• Опережающее развитие среднего звена системы, базирующегося на UNIX, поддержка на этом уровне специальных транзакций.

Компьютерные средства образования

Роль ИТ в системе образования:

Преимущества КСО:

создание условий для самостоятельной проработки учебного материала;

индивидуализация обучения и обеспечение условий для его вариативности;

возможность работы с моделями изучаемых объектов и процессов;

возможность представления и взаимодействия с виртуальными трехмерными образами изучаемых объектов;

возможность представления в мультимедийной форме уникальных информационных материалов;

возможность автоматической генерации большого числа не повторяющихся заданий для контроля знаний и умений;

Технологические преимущества КСО:

ü повышение оперативности разработки;

ü более простое обновление и развитие;

ü легкое тиражирование.

Использование КСО в учебном процессе способствует:

росту качества обучения;

снижению затрат на организацию и проведение учебных мероприятий;

перераспределению нагрузки преподавателей с рутинной на творческую деятельность;

повышению оперативности обеспечения учебного процесса КСО при изменении структуры и содержания обучения;

Отрицательные стороны КСО:

необходимость иметь компьютер;

необходимость обладать навыками работы на компьютере;

сложность восприятия больших объемов текстового материала с экрана дисплея;

недостаточная интерактивность КСО;

отсутствие непосредственного и регулярного контроля над ходом выполнения учебного плана.

Компьютерное средство обучения (КСО) — это программное средство (программный комплекс) или программно-технический комплекс, предназначенный для решения определенных педагогических задач, имеющий предметное содержание и ориентированный на взаимодействие с обучаемым.

Классификация КСО по решаемым педагогическим задачам:

1) средства теоретической и технологической подготовки;
2) средства практической подготовки;
3) вспомогательные средства;
4) комплексные средства.

Компьютерные средства обучения:

Ø Общеобразовательные дисциплины

Ø Гуманитарные и социально-
экономические дисциплины

Ø Общепрофессиональные дисциплины

Ø Специальные дисциплины

Ø Дисциплины по выбору

6.4 Автоматизированные системы угольной промышленности

Основной задачей управления угольными предприятиями является обеспечение добычи и переработки угля в требуемом количестве и с необходимым качеством.

Угледобывающие предприятие (разрез, шахта) как объект управления характеризуется следующими основными особенностями:

1. Непрерывным территориальным развитием производства, рассредоточенностью и подвижностью производственных объектов, не стационарностью рабочих мест;

2. Наличие дискретных и непрерывных многооперационных и взаимосвязанных технологических процессов;

3. Случайным характером влияния природных условий на все производственные процессы, связанные с выемкой и транспортировкой угля;

4. Инерционностью основных технологических процессов по выемке и транспортированию угля и породы;

5. Необходимостью обеспечения безопасного ведения работ, особенно в подземных условиях во взрывоопасной среде;

6. Необходимостью постоянного согласования работы различных по назначению и характеру производственных объектов.

Технология добычи угля в современных угольных предприятиях характеризуется значительной территориальной и временной разобщенностью основных технологических процессов. Основные рабочие места (забои) и транспортные средства постоянно перемещающиеся в пространстве. Тем не менее, основные технологические процессы по добычи выполняются в определённой последовательности, и функционирование каждого технологического объекта не может протекать автономно, т.к. изменение одного технологического процесса неизбежно сказывается на других, и приводит, к нарушению нормального ритма производственного процесса предприятия в целом.

Непрерывность процессов, стационарность технологического оборудования и рабочих мест на углеобогатительных фабриках в большей степени, чем на угледобывающих предприятия, способствуют автоматизации технологических процессов.

Структура управления любым угледобывающим и перерабатывающим предприятиям имеет два характерных уровня: руководство с функциональными (аппарат управления) и производственные службы.

Первый уровень осуществляет руководство предприятием в целом, используя результаты длительности функциональных служб (технической и энергомеханической служб, планового отдела, бухгалтерии). Производственные службы осуществляют непосредственное руководство технологическими процессами, обеспечивая выполнение заданного плана.

Информационный основной деятельности аппарата управления угольного предприятия являются сведения, поступающие непосредственно от производственных участков, процессов и технологических объектов.

В качестве информационных каналов на шахтах и разрезах в настоящее время используются главным образом телефонная связь и передача данных в виде документов.

Существующая система управления угледобывающими перерабатывающими предприятиями имеет ряд существенных недостатков, основные:

1. Несоответствие между высоким уровнем механизации автоматизации основных производственных процессов.

2. Несовершенство организации функциональной структуры аппарата управления.

3. Многочисленность и разнородность различных видов документов, содержащих одну и ту же информацию.

4. Запаздыванию учётных, отчётных и аналитических данных о результатах работы предприятия (участка, процесса) за контролируемый период.

Неравномерность загрузки управленческого персонала.

Структура АСУП угольного предприятия строиться с учётом его специфических особенностей, закреплённых за ним функций управления, а так же информационных и административных связей предприятия с выше стоящими организациями.

Вычислительный комплекс предприятия является технической базой АСУП по обработке информации. Особенностью технологического процесса обработки данных с помощью вычислительного комплекса предприятия является наличие большого объема оперативной информации, которую необходимо считывать с датчиков и пультов ручного ввода в ритме с производственным процессом.

Связующим звеном АСУП предприятия с АСУ производственного объединения при решении задач управления производственно- хозяйственной деятельностью является организуемый на предприятии первичной информационный пункт(ПИП). В этом случае основными функциями ПИП являются: сбор и подготовка первичной информации, формируемой на предприятии по кругу задач, решаемый в информационном вычислительном центре (ИВЦ); обеспечение своевременной передачи исходной информации в ИВЦ и приёма от него производной информации; размножение производной информации, принятой из ИВЦ по телетайпу, и выдача её в отделы предприятия.

В общем виде технологический процесс и организация работы структурных подразделений АСУП строиться в строгой зависимости от режима и характера работы предприятия и от установленного регламента приёма и передачи информации с ИВЦ. Для каждого документа составляется технологическая карта его обработки, и в которой указывается все операции, их трудоёмкость и продолжительность. На основании отдельных технологических карт составляется общий график движения и обработки документов, в том числе подготовка их в отделах предприятий. Особенности организации работ по созданию АСУП заключается в следующем:

АСУП угольного предприятия разрабатывается в соответствии с планом развития отраслевой автоматизированной системы управления, на основе соответствующих директивных, руководящих и методических материалов.

Разработка АСУП осуществляется, как правило, специализированными научно- исследовательскими и проектными организациями с привлечением предприятия, для которого разрабатывается система. Заказчиком является производственное объединение. Работы проводятся под руководством головной научно-исследовательской организации, выступающей как генеральный проектировщик АСУП. Предприятие, для которого разрабатывается АСУП, создаёт у себя специализированное управление, способствующее внедрению системы и являющееся ядром будущей службы АСУП. В состав этого подразделения должны входить специалисты: по специализированным системам управления, т.е. системотехнике, по электронно-вычислительным машинам, инженеры-экономисты по организации механизированной обработки экономической информации, инженеры-технологи, математики-вычислители, инженеры по автоматике и телемеханике.

Внедрение АСУП представляет собой процесс постепенного перехода от существующей системы управления предприятием к новой. Внедрение начинается с опасной эксплуатации АСУП, осуществляемой силами предприятия при участии организаций-разработчиков. Цель опытной эксплуатации системы заключается в проверке в реальных производственных условиях процесса решения задач и функционирования технических средств и в обработке технологии сбора, передачи, обработки и выдачи информации.

По результатам опытной эксплуатации производится корректировка элементов проекта и подготавливается соответствующая документация - инструкции, технические условия, решения об организационных пристройках служб АСУП. Приёмка АСУП в промышленную эксплуатацию производится очередями после завершения и сдачи рабочего проекта каждой очереди и окончание опытной эксплуатации задачи подсистем этих очередей. Если задачи или подсистемы взаимосвязанные, в первую очередь внедряется из них, выходные параметры которых являются исходной информацией для решения других задач или функционирование подсистем. Организация функционирования любой системы складывается из структуры, ориентации и распределения функции между её элементами. Организационная структура присущая любому объекту управления, она характеризует также и создаваемую автоматизированную систему.

АСУ может быть разработана лишь при глубоком изучении организационной структуры объекта, которое обычно проводится на основе анализа информации. Информация может присутствовать в формализованном и неформализованном виде. Формализовано она представлена в виде документов. Изучение форм документов и их показателей позволяет оценить взаимодействие отдельных подразделений предприятия и отобразить это через существующий документооборот.

Дата добавления: 2014-10-17