Моделі, методи та засоби формування динамічних сценаріїв у навігаційних геоінформаційних системах реального часу (стр. 2 )

Теоретичні результати доведені до практичного використання та підтверджені актами впровадження:

–  у виробничу діяльність лабораторії з обробки даних дистанційного зондування Землі Департаменту технологічного забезпечення Державного земельного кадастру ДП «Центр державного земельного кадастру»: використано для створеня технології отримання ортофотоматеріалів надвисокої роздільної здатності, акт впровадження від 26.03.2015 р;

–  у науково-дослідних роботах Інституту кібернетики імені

НАН України, в фундаментальній НДР М/232 – 2010, (№ держреєстрації 107U007588, 2010 рік) за етапом 3; НДР ВФК.205.28

(№ держреєстрації 0112U002255, 2013 рік) за етапом 3; НДР ВФ.205.31

(№ держреєстрації 0114U001056, 2014 рік), за етапом етап 1, акт впровадження від 19.03.2015;

–  у науково-дослідній роботі Національного університету біоресурсів і природокористування України, НДР (№ держреєстрації 0113U003858, 2015 рік), акт впровадження від 20.03.2015 р;

–  в наукову діяльність та навчальний процес кафедри комп’ютерних систем і мереж Національного університету біоресурсів і природокористування України, зокрема, у дисциплінах: «Технічні засоби передачі інформації», «Мобільні комп’ютерні інтегровані системи», «Моделювання еколого-економічних систем», «Методи і системи штучного інтелекту», акт впровадження від 20.03.2015 р.

Особистий внесок здобувача. Основні наукові результати дисертаційної роботи отримані автором особисто та опубліковані у накових фахових виданнях. У наукових працях, надрукованих у співавторстві, автору належать: у [2] – етапи формування геоінформаційної системи агроекологічного моніторингу земель; у [3] – структурна схема автоматизованої системи створення картографічних даних для агроекологічного моніторингу; у [4] – досліджено характеристики навігаційної геоінформаційної системи точного землеробства як об’єкту проектування; у [5] – модель взаємодії прикладних програм обробки даних аерофотознімання, що дозволяє створити крупномасштабку карту заданої ділянки місцевості; у [6] – онтологічна модель бази картографічних даних; у [7] – модифіковано модель функціонування динамічних сценаріїв в навігаційній ГІС РЧ шляхом включення формалізованого опису його складових об’єктів; у [8] – формальний опис предметної області точного землеробства з використанням онтологічного підходу; у [9] – основні принципи створення бази символів зі складною атрибутикою для наземних агрегатів, космічних і повітряних об’єктів в залежності від їх типу, будови та функціонального призначення; у [10] – етапи трансформації символів рухомих об’єктів повітряного базування синхронно із масштабом електронної тематичної карти; у [11, 12] – принципи та етапи створення бази картографічних даних як складової навігаційних геоінформаційних систем різного призначення; у [13] – методи і програмні засоби формування динамічного сценарію переміщення об’єктів трьох типів базування; у [14] – алгоритм Web-додатку для формування динамічного сценарію переміщення об’єктів трьох типів базування, із застосуванням бази тематичних картографічних даних; у [15–17] – концептуальна модель бази картографічних даних як статичної складової навігаційної геоінформаційної системи реального часу; у [18] – обґрунтовано шляхи побудови навігаційної геоінформаційної системи точного землеробства; у [19] – метод перерахунку координат та формування файлу прив’язки картографічної бази даних; у [20] – алгоритм перерахунку координат рухомих об’єктів та їх відображення на екрані оператора навігаційної ГІС реального часу.

Апробація результатів дисертації. Основні наукові результати кваліфікаційної роботи доповідалися і обговорювалися на наукових конференціях: Х Міжнародній науково-технічній конференції “АВІА-2011” (Київ, 19–21 квітня 2011); Міжвідомчій науково-технічній конференції “Проблемні питання розвитку озброєння та військової техніки” (Київ, 17–20 грудня 2012); V Міжнародній науково-технічній конференції "Моделювання та комп'ютерна графіка" (Донецьк, 24–27 вересня 2013); І – ІІІ Міжнародній науково-практичній конференції “Глобальні та регіональні проблеми інформатизації в суспільстві та природокористуванні” (Київ, 13–14 червня 2013, 26–27 червня 2014, 25–26 червня 2015); Міжнародній науковій конференції “Біоресурси планети та біобезпека навколишнього середовища: проблеми та перспективи” (Київ, 4–7 листопада, 2013); Міжнародній науково-практичній конференції "Безпека життєдіяльності на транспорті і виробництві – освіта, наука, практика (SLA-2014)" (Херсон 18–19 вересня 2014); Міжнародній науково-практичній конференції “Інтеграція геопросторових даних у дослідженнях природних ресурсів” (Київ, 27–28 листопада 2014); Науково-практичній конференції “Перспективи розвитку автоматизованих систем управління військами та геоінформаційних систем” (Львів 29 січня 2015); VI Міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених "Інформаційні технології: економіка, техніка, освіта” (Київ, 19 – 20 листопада 2015).

Публікації. Основні положення та результати дисертаційної роботи опубліковано в 20 наукових працях. Серед них 2 – у виданнях, що входять до міжнародних наукометричних баз, 7 – у фахових наукових виданнях (у тому числі 1 одноосібно). Крім того 10 праць опубліковано у матеріалах і тезах міжнародних та міжвідомчих конференцій (у тому числі 1 одноосібно).

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел із 104 найменувань. Основний текст роботи викладено на 156 сторінках та 4 додатків на 16 сторінках. Повний обсяг дисертації становить 172 сторінки, в тому числі 8 таблиць, 52 рисунки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету і завдання дослідження, визначено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, особистий внесок здобувача, апробацію результатів дисертації та кількість публікацій за темою дисертації.

Перший розділ присвячено аналізу відомих методів та засобів формування динамічних сценаріїв у навігаційних геоінформаційних системах реального часу, який дав змогу виявити аналоги та прототипи таких систем, до яких слід віднести закордонні (ArcGIS, MapInfo, AutoCAD MAP, ПАНОРАМА) та вітчизняні розробки (Digitals, Алмаз-Офіс, ГІС 6, УрожайАгро). Проте відображення руху складних символів динамічних об’єктів на фоні крупномасштабних карт при роботі з цими програмами майже не можливе. Головним недоліком іноземних систем є складність побудови динамічних сценаріїв у реальному часі, велика вартість, а також недоступність цих технологій для вітчизняного розробника.

Розглядаючи прототипи програмних засобів, які дають змогу відображати картографічний фон і переміщення символів РО, було обрано сучасні системи: Benish GPS, WebEye, агро-модуль ГІС сервера «Панорама» та аеронавігаційну систему аеропорта «Бориспіль».

Результат узагальнення проаналізованих моделей, методів та засобів побудови динамічних сценаріїв у таких системах свідчить про наступне:

-  моделі та методи побудови статичної та динамічної складових навігаційних ГІС реального часу в значній мірі недоступні для вітчизняного розробника;

-  немає вітчизняної технології інтеграції прикладних програм обробки даних аерофотознімання для створення тематичних електронних карт навігаційних ГІС РЧ;

-  недостатньо розроблені вітчизняні методи формування та відображення динамічних сценаріїв, які включають крупномасштабні тематичні електронні карти і динамічні об’єкти космічного, повітряного та наземного базування;

-  відсутні моделі, методи і алгоритми створення пакету прикладних програм формування динамічних сценаріїв, які включають крупномасштабні тематичні електронні карти і динамічні об’єкти космічного, повітряного та наземного базування.

Усунення виявлених недоліків потребує вирішення ряду актуальних взаємопов’язаних задач, які сформульовано у даному розділі.

Другий розділ присвячено створенню моделей побудови статичної та динамічної складових навігаційних ГІС реального часу.

На основі онтологічного підходу запропоновано модель бази картографічних даних (БКД), яка базується на представленні диференціації опису об’єктів, що дозволяє уявити процес проектування ПрО у вигляді композиції результатів проектування окремих підобластей. У цьому випадку процес проектування БКД є сукупністю оптимізаційних підпроцесів проектування по кожній моделі даних, що визначаються як виділені підобласті. Оптимальне рішення знайдено на основі локальної оптимізації, що призводить до підвищення якості організації БКД. Її онтологічна модель об’єднує три онтологічні підмоделі картографічних даних: тематичну, графічну і просторову.

Схема взаємодії цих множин та функціонування БД, побудованої за допомогою онтологічного підходу, показана на рис. 1. Основним етапом моделювання є дослідження предметної області та визначення множини її концептів. У випадку моделювання бази картографічних даних концептами

Рис. 1. Схема запитів до ПрО при онтологічному підході

виступають картографічні об’єкти, які зв’язані між собою трьома множинами зв’язків: тематична множина зв’язків представлена у вигляді пошарової організації картографічних об’єктів; графічна множина об’єднує об’єкти згідно типу графічного примітиву, за яким створено їх умовний знак; за допомогою просторової множини зв’язків об’єкти групуються у зони відображення на карті за своїми координатами та забезпечується топологія картографічних об’єктів.

Відомо, що онтологія О, як формальний опис деякої предметної області, незалежно від її дійсної природи можна подати у вигляді:

О = <X, R,F, А>, (1)

де Х – скінченна множина концептів (термінів, понять, квантів знань) заданої предметної області, при цьому Х ≠ Æ;

R – скінченна множина відношень між концептами;

F – множина функцій інтерпретації, заданих на концептах чи відношеннях.

А – скінченна множина аксіом, які використовуються для запису завжди істинних висловлювань (визначень і обмежень). Наприклад, для концепту БКД річка можна записати так: Хі (річка), А (глибина >3м). Тобто за допомогою множини аксіом при моделюванні БКД можна описувати підмножини атрибутів концептів та відсіювати картографічні об’єкти за визначеними атрибутами.