Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Принципы создания и сопровождения океанографических банков данных

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Принципы создания и сопровождения океанографических банков данных"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЛО ГИДРОМКТЕС-1 ■•."•ЗГИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЕ ОКЕАНОГРАФИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЕГОГКИН ИГОРЬ АЛЕКСАНДРОВИЧ

УДК 551. 48. ('6?. 4

ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ И СОПРОВОЖДЕНИЯ ОКЕАНОГРАФИЧЕСКИХ I

БАНКОВ ЛАННЫК

11.00.08 - океанология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па соискание ученой степени кандидата Физико-математических наук

МОСКВА -

Работа выполнен б олесском отделении Государственно: о океанографического института

Научней руководитель: ¡сачди^ат личико-математчческих наук С.Р.Кирьянов

»

Официальные оппоненты:ьоктор физико-математических наук Р.П.Кеонджян;

кандидат Физико-математических наук И.В.Земляное

Ведущая .организация: Всесоюзный научно-иссл ;овательский институт"гидрометеорологической ин-' ' формации (БИИИГМИ-МЦЦ)

Защита диссертации состоится ."¿.'У' О^С&^ЛЛ^О г. в час. "0& мин. иа заседании специализированного

совета К.024,02.01 в Государственном океанографическом институте С113836. ГСП, МОСКВА, Г-34, Кропоткинский пер., в)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного океанографического института.

•Автореферат разослан " ¿Ь' {¿вЗб^Ж 1Э90 г.

Ученый секретарь специализированного

' * ■ . I "

соье.а, кандидат Физико-математических

и'з+к- /у/ Ю. А.Рева.

СКЦаЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теки. Проблема изучения и испольроьанля природных ресурсов Мирового океана с каждым годом повлекьот в осой круг все большее количество специалистов и технических средств, шцеланных на ее ресс-ние. Естественно, что важлеЛким фактора, оСусхявлтгакзщ успетшсе завершение постов ленной задаем, является колучешге, переработка и извлечение информации о состоянии природной среда, то-есть фактор шгфоривцконной обеспеченности п^эЛяеиа. В ряду средств и иетодов получения такой шформацаи значительный вклад дапт натурное оке'а ногрофч чс с кн е экспзрияе.чтн, проводила в ашзэтории Лгропого океснц, при псыосз: ра^лич'ых из-нерительных платфсри. Соъеи поступающей информации достаточна велик - по дьнгал К МПС1-МЦД - около I гигабайт в гсд. Только суда ГОШ поставляют в течении года вдфсрипгрщ объемом около 50 иегабпЗт. а с иодернизацией измерительных комплексов потоки информации будут Возрастать. С другой сторонч, ценность полученной информации многократно возрастает в результата ее переработш в математических моделях, описавагщих разнообразнее океанические процессы. Организация гибкой и быстрой информационной среда длд рзбогы таких моделей существенна влияет иг результаты их фу.ж-цзокчрсвания. 1!з всего внпееказакного следует, что оптимальное хранение и доступ к квфорцаояи являвтся ода дм из первоочередных проблем, о когорта приходятся сталкиваться иссяедозэтелям Мирового охеава.

За последние два десятилетия в области информатики, зашша-кцейсз спкша.чьныы рчзыещециеы денных на внешних устройствах поката, произошел качественный скачок. Он вырззился я появлешгл вначале пдеолопш, а затеи и практики Саз дашшх (БД) к скотьи упрвнягппл базеьа денвих (С1БД)

Наиболее трудоемкими и сложными при создании баз или банков дачных являются этапы сбора, анализа информационных потребностей пользователей и синтеза глобальной концептуальной схемы базы или банка данных(БцД), Они-же к наименее автоматизировали.

При эксплуатации уже созданных и находящихся в' актуальном состоянии БД или БнД возникают проблемы подключения пользовательских прикладных программ.

Необходимость создания удобных автоматизированных средств для реис1П!я этих проблзы в предметной области океанографии определяет актуальность поставленной темы.

Цели диссертационной работы заключаются в формализации информационных потребностей пользователей океанографических данных и разработке средств автоматизированного синтеза глобальной концептуальной схемы и ее перевода о логические схемы для океанографических БД или БнД, а также создании механизма подключения прикладных программ к информации банков.

Основные задачи исследования

1. Разработка и реализация средств формализации информационных потребностей пользователей с цельв автоматизации эта з сбора и анализа при создании океакогра-1аческих БД или БнД.

2. Разработка и реализация средств синтеза глобальной концептуальной схемы и'ее перевода в логические схемы БД.»

3. Разработка в реализация средств диалогового общения пользователей океанографической информации с целью создания языка запросов,ориентированного на предметную область океанографии.

4. Построение на основе перши трех пунктов гибкой информационной системы и проведение с ее помогав анализа одного из гидрохимических загрязняющих веществ - ароматических углеводородов на точке "С я в целом по Атлантике.

Научная новизна

В работе впервые предпринята попытка автоматизации первых двух этапов проектирования баз данных, причем специалист-проектировщик практически исключается из технологического цикла.

Разработан оригинальный двухуровневый ягпк описания концептуальных схеы, который используется также для сбора и анализа информационных потребностей пользователей.

Разработан новый язык запросов, адекватный операторам реляционной алгебр* и обладающий ее полнотой, ориентированный на океанографическую предметную область.

Использование аппарата реляционного исчисления позволило доказато внутреннюю активность окевиографичзсккх данных, что открывает новые возможности в управлении океанографическим экспериментом.

С помощью информационной системы роил/пом автором получены оригинальные результаты по оценкам результатов наблюдений над загрязняющими веществами в районе точки "С" и по Северной Атла: -тике в целом.

Практическая ценность

Диссертационная работа выполнялась в Од^чском отделеил Государственного океанографического института Госкомгидроыета СССР в рамках те&ш 1.С5.02 "Разработать математические и системные средства обработки и моделирования океанологических полей с целью расчета количественных характеристик природных и антропогенных процессов в Мировом океане и решены других прикладных задач" (й госрегистрации 0187.0 045778), темы VII.861.25 "Разработать структуру и основные проекуные решения ГАСОП: создать банки данных и технологические средство сбора и обработки океанографической информации" (Я госрегистрацйи 01,87.0 0-55778) и те»® v.27.10 "Гаарлботэ-ь прогноз загрязнецая морей СССР и от-

- о -

дельных реполов Мирового ^кеанз до 2020 г.г (№ гсорошстрэдин 018-3.0 Оч'ШС).

Практическая ценность работы заключается а разработка целостной концепции проектирования и ссяровоадения окешюх^афа-ческих ¿д или Б«Д. Эта концепция реализована. в льсхолыза сис-тещщх программных комплексах :

I ; системе сбора, анализа нн^юрмационтех лотребностай пользователей окздиы'рпфическиЛ :шформации а синтеза глобальной концептуальной ох^мы скеаногр&Ямческлх БД - "Генератор Концептуальных Схем - cc.si.tN";

2) cKCTt'Uft управления семантической базой дзшшх "Классификатор o&j а н oi*p афиче с ки х дакчых - КЛАД";

3) снйциаллоироваклой СУБД "АЛйОРА" для «орской биология;

4) информационной системе "poi.lution" для акалт'за загряз-ия видах решеста б водах Мирового океана. .

Успешное функциожрование системы "pollution" и банка данных по морской биологии псдтзгрмает шзнестсобносгь данной концвлдии.

Лпробацип рьботц

Основные результаты работы доклаГ'вались па семинарах лаборатории аьтомэтиэащл ОдО ГОШ (1987-1989 гг.), ЕсесокшоЯ конференции по программе• Тизрез^" (1988 г.), итоговых сессиях Ученого сойота ОдО ГОШ (1С98-198Э гг.), семинаре лаС ратораь кша-лзкснс-Л автоматизации ВНШГМИ-МЦД (J.98C г.) и совместной сешжа-ре отдела информатики и отдала гидрохимии ГОШа (1990 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять работ и дер. находятся в почати.

Структура и объем работы. Диссертзхрш состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Ра'-ога содертит 139 мага-нолнскш. стр%к::и, включая 15 рнсуккоа. 2 таблица и 2Ь рисунков в

приложении. Сшсок цитированной литературы включает 50 наименований, в том числе 18 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНКЕ РАБОТУ ~ •

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследования, чзлозену "основные положения, которые выносятся на закату, кратко излагаются полученные результаты.

В первой главе в первом параграфе вводятся основные ионя-^кя и определения. Рассматрнпоюгся этапы аизкенного цикла банка данных и детализируется этап проектирования ЕнД на основа пр^длокз-ний группы АКЗТ^ЯТ'АКС .

На примере данных океанографической станции представляются понятая функциональной зависимости и вводятся аксиомы Армстронга, с применением аппарата реляционной алгебры.

Описываются понятия традиционной методологии проектирования концептуальных схем БД.

В заключение первого параграфа вводятся определения Генератора 7'онцептучлькых Схем (ГКС) и Классификатора океанологических данных.

Под ГКС понимается гжое средство аатокаткаацки. проектирования банков данных, которое позволяет без участия проектирована : . '

1).- вести сбор и анализ ипфораацйошшх потребностей пользователей в диалоговом режиме с предстазлею^ы широк:**. возюяпое-тей по улаживагав конфликтных ситуаций ь оэтюатвжи мн^ор^ац^оя'ьл объектов предаетной области (ПО) различные л'>льзс.С5Т1:,-. цгг лросктируе:/оГ; БД; . . ■ . -

2).- производить построение глобальней кож.ейтулльп'«.хсмн кз пы'/. уроанях. : первом, п. зависимом с? кзких~..'и'бс. о^гдогаияж:

.- а -

моделей дэшгих, ташх, как реляционная, сетевая, иерархическая или ея-модель; втором, ориентированном на реляционную иодель данных, являевдюся наиболее естественной в отображении связей-объектов ПО.

>- Классификатор океанологических данных представляет собой системное средство интерактиьного и пакетного доступа пользователя к информации бснке данных, а также дает возможность быстрого и удобного построения локальных однопользовательских баз данных.

Во втором параграфе рассматривается современное состояние методологии автоматизированного проектирования концептуальных схем на призере типичных методик - нисходящего подхода, описанного у Дж.Хгббарда , и восходящего подхода, приведенного в монографии Т.Тиори. ' .

Сбор и анализ информационных потребностей в гтих методиках выполняется традиционным способом - при помощи проведения серий интервью с будущими пользов теляш банка и изучения документов, образующих информационный поток в организации.

. В методике Хабоарда специалист-проектировщик использует для построения глобальной концептуальной схемы итеративную процедуру накопления и объединения локальных представлений пользователей с. применением средств диалогового описания и редактирования. Одаа-.кс все операции проекаирочщнк выполняет только на основании собственного опыта и интуи'рш. .

• В методике восходящего подхода используется ряд гипотез,основанных на статистическом анализе элементов данных, прииеняю-сихсл ^ пользовательское операциях и задачах. В основе метода хежит применение матрицу классификации элементов даиьих, зааод-нкгчоиоа е результате впага^а. трех функций распределит : ис-польэовйивд данных з задачах, совместного использования данных

и коэффициента использования. После заполнения матрицы строится классификационная таблица данных. Автором диссертации был произведен ряд экспериментов, которые показали, что исходные гжюте--зы скорее всего выбирались на основе анализа данных для определенного класса задач, предположительно, упр-вленчесхих ( в монографии это не конкретизируется) и не подходят для океанографических. приложений.

В заключение параграфа делается вывод о той, что обе методики являются эвристическими и требуют участия специалиста-проектировщика .

В третьем параграфе рассматриваются принципы проектирования океанографических банков дашшх. На основании анализа предметной области океанографии делается вывод о тон, что существует два основных реяима доступа к данным : режим массового последовательного доступа к множеству точек (океанографических станций) в океане, заданных треыя координатами и временем; и реига доступа по ключам для Еыбсрки необходимых значений по некоторым поиско- ' выи критериям. Таким образом, океашлрафические банки дашгых должны совмещать рациональность и простоту последовательного доступа с вооыояностяии быстрой выборки, по произвольным поиско-_ вым 1фитерикм, необходимых величин.

Рассматривается тезис об активности океанографических данных. Для его док2за1ельства используется аппарат реляционной алгебры, с помощью которого анализируется укизерсадькое отношение

и » < i, (., о. d, р, т > ,

где х - подмножество внешних инфорш);иош;ых сигналоз. с - внутренних управляющих-сигналов, <"■ - целей эксперимента, о - Миф/р-аациогчой базы, р - программного обеспечения, i - абсолютного

времени.

Прдоекек'е реляпионной моде да: и акс.юм Армстронга дг»ет, в ко- ечыои итоге, следулачую зависимость

» ■» се ,

которая означает, что состояние информационной базы эксперимента функционально определяет множество целей с и множество управляю-ЕР1Х сигналов о, необходимых для достижения этих целей. То-есть данные информационной база играют активную роль в формировании пространства целей и способов кх достижения. Причэм, следует отметить, что это активность не понижаемая в тривиальном смысле : на основе анализа полученных данных мы дольем заключение о необходимости достижения того-то и того-то тзними-то способами, а внутреннее свойство информации базы или банка данных. Поиск механизма управления - пробле- а будущего к выходит за рамки данной работы. Понятие активности было введено для того, чтобы продемонстрировать интереенлйше свойства океанографических данных и подчеркнуть нежность и актуальность исследований в «области методологии проектирования с.сеянографичзских банков данных.

Е заключение параграфа рассматриваются принципы генерации кояцептуальгах сх«м. Приводится рассуждение о том, что формализация процесса проектирования в модели "сущность-связь" в общем' случае (то-ссть для любых предметных областей) невозможна, так как сущность, атрибут и связь являются Оазисными категориальными поня^чями, ьоторыэ не могут быть определены через какие-либо другчг понятия, а >точкяютоя в соотношении друг с другом. Таким обра:ч»м, для тогу чтобы формально определить, к какой категории откосится то иди и пои понятие предметной области, необходимо ян-риорис» эдр.кгь базосое определение, ч^рм которое моинс соотнести

все остальное понятия. Теоретически мсяет слэ:л!тьоя ситуация, когда прядется перебрать все понятия ПО для задания базового определения, чтс повлечет за собой огромные временные затраты. Для геке±зции концептуальной схемы принят подход,' заклшыощийся з принятии гипотезы о несущественности априорного задания категории и последующего назначения категорий понятиям ПО. Приглашается суцоствоьвнпе ."ешь одной категории - -объекта, который определяется как ведь, явление реального мира либо абстрактное понятие, которое в зависимости от контекста модели, мотет лроязчятъ свои свойства как сбъект-вещь (аналог сущности), ооъект-свойстьо (аналог атрибута) илд объект-отношение (ьналог связи). Важно лиаь то, что нэ уровне сбора и анализа представлений пользователей, они оперируют лиеь привычными для них программными объектами! - идентификаторами простых переменных или массивов, гэ за.чу-мываяс! о цеоб"одимости классификации их в сущности, атрибуты или связи.

Генерация концептуальной схемы проводится с привлечением, аппарата теории графов. При этск объекты представляется в виде вершин графа aL,i = а связи - в виде ребер графа ry, j

Во второй главе в первом параграфе обсуждается методология сбора и*анализа информационных потребностей'пользователей океанографической информации. Рассматриваются синтаксис и семантика двухуровневого.языка описания концептуальных схем в~ор. На первом уровне - уровне пользователей океанографических БнД язык представляет собой средство описания информационных потребностей пользователей, которые представляют их в" терминах "Задача" и "Переменная (огЗьект) задачи". Для описания синтаксиса языка используется формяли-м ЕКО. йоге приводятся пример описания задачи и одного из ее объьктоз.

<0глоакй9_зидачи> :: = Идек№фик'1'.>ор_задачи ВА7ЛК

Кл"чете_сло11И_3!1да:Я /'[¡^/юспсмхч^пное^Оавмние^лу&'м-иг* 3*ejmt jripobodnoctuh'-Tti.-'HK, omjpj.6-л)ы»Телащпхуу _6оьдуш*

а... ' •

ТекстоБое_ошюание_задач« Задача г:пе01гши::чгна Олч п.\'учения таблиц TCU-3 на основе \:егул<~ттов зс.^ирсПанчя оноаяа. колп-«екси.* вонд-ба'тлэтр, iuu etuiрозоно 'juu ботильщической cepue" ' .Слпсс_зэдачи Окепч Тил^адачи Решьны

Чаотата_решения_гадачи В Иохсди.е_дачше:

пспользующиеся_для_рпочета_результирутодах_^цанних

rCCDE,FCOT>K,BC0№,HZCil,D,NFW02... " сднозначно_определяюияе__исходные _^анные_использукидаеся_ _д.ня_расчета ■ TIME,UTJM,D/-7,M0S,'fEAX,wi0DE,NZ0m)... од!.0с1начно_определяющие^результиру1одь£е__данные

ТШ, IJT, ION, DAY,Ш,YEAR... Рез/льтирующие_^цанные: расчетные SAL,TtVA?}:,4,DFEP.D2,F!l ,CL... одиозиач1!о_опроде;1л!с1пие_ррзульт1фу1мдае_дйнше DEF.F <Ог.нсание_обьекта>: :=

Иде1т,фикетор_оС,ьекта TflATZh .

Нииыснйвание_с10ъек'га Телпература_СпЮы _ Тип Зе::;*ч Хранимый .'а

К'.лнишдыюе значение = -2.00 Максимальное значение = /35.00 Рй:>ЦарП00ТЬ (л.'ьсКТП = 2000 Отеляется чс-ррз TC0DE,A?,BT

Одг.озизчно „определяется через T1HF-.DAY,HO^,YF,AP.,LAT,Wl',

DEEP

- тз -

В примере языка применяются следуйте формализмы :

I ) .символы, набрпннке курсивом, являются нчтерминальныьм символами языка, вводимыми пользователем:

2) .метасимвол ::- чх»тае :эя крк "есть по определению".

В закт. юпне параграфа рзссматрчгтются конструкции 2-го уровня языка описания концептуальных схем.

Бо втором параграфе осуждаются лощчеокке схе'да океанографических банков данных в коигексте ''Классификатора океанологических данных". Указывается, что если при сборе и ачалнне информационных потребностей пользователей был априорно задай метаоб-ъект "Прикладная задача" и в рампах его определялись оОьек--!, несуще нагрузку пзремеячых этой задачи, то на уровне Классификатора к&ртинэ качественно меняется - здось нагрузку мет?,объекта несет мноиестьо классов океанографических дачных - Океанская Станция.

Выделяются следующие классы океанографических данных.:

- данные, отностцкеся к мета-объекту и его клгачям при псм&ш»* связи I:I ;

- простые океанографические объекты, относящиеся к , иетвоб-ъе^ту и его ключсм при помощи связи I:n, где n - колич^тзо наблюденных горизонтов. Этот класс характеризуется также.неизменным для всех горизонтов количеством зарегистрированных параметров к;

- сложные океанографически«, объекты, отнооялс есл к кетаоб-ъему и его кляча» связью м : ь, где м - количество объектов, определенных на.одном из 1-х горизонгоь, где i = I н. - Каа.-счй из этих объектов имеет сложную сгр.гктуру и предстьяляет собой агрегацию.

- интегральные оС.ъекп, вычисляемые ;<а осноьп ::нвчаш? ••*.-ъектоп первых трех клапсой и относящихся ¡»etev/S-f^KT., по;' nv..o-щи связей I : или н : м. Эти объекты могут быть х'^хчя-Ш. '. ■

случае болызих временшх затрат на :tx получение ) или виртуальными ( то-есть доступными д~ч пользователя, но расчитываемыми камдий раз при обращении к ним );

- мигриручвдие океанографические объекты - самый немногочисленный и наиболее интересный клас. Объекты ьтого класса в рамках метаобъекта могут относится к любому из первых трех'классов и, в зависимости от этого, вступать э связи 1:1,1 :n,m:n.

Определяется, что модель Классификатора может быть пред-етаялена следующим сбразом :

С = < SC Б1..... sn > ,

где s - мнокестьо(неиустое) упраышицих структур Классификатора;

c-f4 - множество (гюзчокно пустое) входных структур, используемых дш массовой актуализации информации банка данных и выходных структур, используемых д/"* обмена;

е., ...... s - качества-кодификаторы. Могу» отсутствовать.

Все перечисле*чке множества содержат классы. Термин "класс" • здесь понимается как синоним «онятию "множество, обладающее кегли-либо определенным свойством или пршш...ом". Структура классов меняется от множества к множеству но, в принципе, может быть представлена душ произвольного класса в следующем виде :

К - { А,. .... АШ,С2) ) .

A,,..., атрибуты класса, а СБ - сквозной код по системе д.:л множеств-кодификаторов и код в классе для отдельных множеств.

Миожество у¡.равлявцих структур Клгссмфикятора содержит как схемы ovHoueiw-л самого Клвоскфчхатора, необходимее дш его функ-цл 0i»nw4, так и слс^ы отплшешй всех остальных множеств Кла-.■орд." *Ttjî»ï<j .умгпомг-гки/гся xuiote конструкты язика Запросов

ССТ,А]/ и ивфсрчрцая по использование проетрзчотес паи«,; Классификатора. Это шо-чэство модифицируется всякий раз, когда производятся какке-либо операции по добавлению и>м удалению к>:ких-либо множеств или классов.

Множества-кодификатора содержат классы дяькых, которые представ.'дется в хранимых структурах банка данных не -¿начиняыи, а кодами.

В згклкчение параграфа рассматривается специально" чкожест -во Классификатора, носящее название ""Словарь Клсчевих Слов". Лто множество, по сути дела, чышется структурой Классификатора н Классификаторе к, определение данное ныые, ы-.жно раегмригь :

С = { Б ; 3 .. , -3, ...., Э ,0......С > ,

О' ЦО' 1 V Г.' I II!

где с1____- множества-кодификаторы, иьггдае структуру Классификатора.

Здеиь->.е определяется, каким образом могут создаваться ло-'гичеекие структуры банка данных в КяаосиСыкаторе.

Первый путь зршшчается е у,спользо.2аые'. Генератора Концептуальных Схем, который в ренине ъ^зьеляции глобальной концептуальной схемы создает логические с*°мы банка дя!гных к рз: «ещаьт их в упрдаим'^ем шюхестве Классификатора,

Второй путь использует возможность редактирования множеств КдасскСдасятора и позволяет создать глокество логически схем, а ьатеы в полноэкранном редактировании заполнить его. Эта ¿осыож-кооть доступна только для Ад-*нши.траторэ Банка дрншх - спецаа-Л21:ТЯ в области «брзботки ^н^юры^ .¡ии.

Третий путь заключается б возможности пельзоьате.пе:'! сог. д<?-врть таги адгальки« ба?а да».:ш*., ивпелььу» три кл.-чп--крп*..р-;, нчзчг поиих логически;«) пглошч'п-.эмм. Эта пр^и^ры ррдя^тир' ¡/."'¡л

пользователем по его усмотрению,

В третьем ш-рагрйфе главы рассматривают« конструкции языка згпрд-ов о<хаи, разработанного специально для океанографиче;кой предметной оЗлисг". Язык ориентирован на специфику запросов для океанографичес.чой информации. Он весьма близок к реляционной алгебре, что доказывает ею полноту. В параграфе приводятся синтаксические конструкции языка и поясняется их семантика.

Пус-ь г и а отношения со схемой р.. Тогда операции объединения г и а будет ссотьетствоврть, например, следухиий запрос ;

Объединить ТиОрСАО^иЯ по съчнцри К ,'йп/Яо' на полигоне № по станции К 12!/г>7 кв полигоне ЛТ

Операция проекции обеспечивается конструированием следующего запроса :

Вчбрать столбец иг ТЬдро юеи?. для Телперлтуры Солености в файл КгРООТЗ

Операция селекции выполняется при запросе

Выбрать с-гроку из ГнОроп^и.ия при 02 3 г) т^лляпупура = О по птаццт •>? 120 на полигоне

за период временя с С1. ~'Т.ЭЭ по 01.01.^"' на терминал

Совместное (кошюзш(мзнкое) выло*.., оператлй еелеяши и проекцгч происходит при использовании следуклцих запросив :

Выбрать столбец для параметр! . ..параметрп при <парвметрк <отношениехвеличина > ...

ила

Выбрать строку для параметр*. ...параметра при <парйьетрк>^отнсшеь..е ^величина

3 языке ось«;; операция соединения выполняется как при гы-боре функция просмотра станции, так и явнкм заданием ее при помощи, например, подобных конструкций :

Соединить Гидрология ТиР^о.онии

по разрезу К5 за период времени с 01.01.89 по 01.01.90

В параграфе обсутсдаются также специальные виду запросов,облегчающие работу с гидрохимическими и гидробиологическими видами наблюдений.

Третья глава посвящена практической реализации автематизн-'рованной методологии проектирования и сопровождения океанографических банков данных.

В первом параграфе отмывается экранная реализация языка описания информационных потребностей пользователей и глобальной концептуальной схемы Егор, выполненная на ЭВМ ЕС-1036 в ср»до операционной систеш виртуальных мамин чну т 3.10. Примеры экранов приводятся в приложении.

Второй параграф поезящен системным средствам "Генератора Концептуальных Схем". Рассматривается раоота пользователя б среде Словаря Ключевых Слов. Описываются оредотза рецак-ирования словаря и мачняуляции со статьми словаря.

Рассматриваются алгоритмы разрешения конфликтных ситуаций, возникавших при описании несколькими пользоегте.^.у/и споях чн^р-

мзцкснких потребностей. Е Генераторе отслеживаются сяедуивде коь'фг.чктчце ситуации : сачогзоюв или омогдысв, несогласованных »■-¡соииуций и нересск^клихся объектов.

в третьей параграфе огшсывуется реализация "Юпс^дфикгторэ оке' -»графических данных" и языка запросов осьап, выполненная чьторок' в 1989 - начале Т.5Э0 годов на ЭЕ.1 КС-тиЗб. Разработка велоо! е илггексге белее об^го программного проект*. - создания система управления банком дьныи "АМФОРА" по лорской биологии.

Обсукдяг-тоя технология работа в пользовательском интерфейсе и возмсклости системного интерфейса Классификатора, а такез преимущества полноркргг'пого редакл'ровилкя ьепкеей банка данных.

Л э.жлачекие параграфа рассматривается конструирование запросов ь полноэ1фг-шсм варианте языка <ххам.

Четв£:ртый параграф главц посвя^эн точкекио места Генератора и Классификатора в управляемом океэнографгческом зчепераглзнте и рг.ссыотрегъ® общей технологической схемы прехоадания нг^ориа-цлп. Эдесь-зхе рассматривается организация дигл.гозого рехша в СУЗД "АЬЯ^РА".

В заключение параграфа рассматривается мехатзы подозрения прикладных прогрг;лаг к Ш'форхации Ви/_, заюшчЁХерйся в использовании описания щфорцациоккых потребностей для данной прогрзоаы в срсде Генератора и препроцессора слразеаиЯ н срь,л ог.еаЕг.гра-г^:ческого Саклз.

Четвертая глава по-ивкгука язучанио статистических закономерностей распределена загрязнягера веществ в регионах Северной Атланчмаг.

В первом параграфе описана структура звтемзтнзйрозанкой "пн-уормьццоцяой г&сте*щ изучения загрязняющих ве^сстч _ с регионах Ычревого огеака "гои.ч> юы". Рлссматрлзагтсл функции системы и тэхнололъческая сх^кэ мдекз.л пкроркг'Цта.

Во втором параграфе приводятся результаты статистического анализа изменчивости загрязняющих веществ(ЗВ) в районе окгснской станции ."С".

К числу приоритетных ЗВ, определяющих общий уровень загрязнения океанических вод, относятся ароматические углеводорода (ЛУБ). Выявление особенностей изменения ДУВ в районах фоповых концентраций позволяет обоснованно подойти к разработке методов комплексной оценки и прогнозирования уровней загрязнения всдемх масс.

На начальном этапе статистической обработки проверялась гипотеза о стохастической независимости результатов пиб падений за концентрацией АУВ с помоцьв критерия "»восходящих-нисходящих" серий. В результате анализа гипотеза о стохастической независимости была отвергнута, что позволило рассматривать исходные данные в виде временного ряда(оценивая при этом величину степени взаимосвязи между значениями концентраций ДУВ).

Выявление особенностей временной изменчивости содержания АУВ в районе океанской станции "С" проводилось при noMo;.jh АР vo-делей, позволявших предсташть исходную последовательность в виде сходящейся чииейной комбинации ее прошлых значений. В результате б-jia получена следующая параметризованная модели временного рядр йО.щенарациЗ АУВ:

<"-f - о, ♦ о. 101,

где ct- значение концентрации АТС на пыход«? АР-лролеа-а.

Численное. значение коэИиау.унтэ пзторегресснн укзтл-оет ':,ч умереш!ую егзтйсткческуп взаимосвязь ыеяду кстг.кнтр'кгл^Л ЛУП р пробах, отсСрзвлых в Оюэяахаап мом&пты врон<«г.с от ТО до 15 суток.

Далее была проведена оценка общей неопределенности процесса вре;-;:шнай измен'.пьости концентраций АУВ по отношению к изменчивости всей совокупности данных, с помощью критерия случайности. Дисперсия белого шума оптимальной АР-модоли составила величину 0,0296, а оценка дисперсии исходного временного ряда - С,0363. Таким образом, более 80 % временной изменчивости концентраций АУВ определялось влиянием элементов случайности и лишь около 20 % влиянием внутренних и внешних факторов, обусловленных существованием причинно-следственных связей.

Оценка вклада циклической составляющей в общую неопределенность процесса показала, что в модельной последовательности отсутствуют какие-либо характерные циклы, связанные с временной изменчивостью природных макропроцессов.

Анализ гистограммы распределения АУВ в районе океанской станции "С" позволил выдвинуть гипотезу о принадлежности распределений АУВ к экспоненциальному закону, который был получен в виде

Г с С» НОиехр! -3, С.ОУС^ ,

где с - середина интервала.

Принадлежность распределения АУВ к экспоненциальному закону предполагает значительную переменность концентраций этого ЗВ. Фактически выборочное стандартное отклонение такого процесса соизмеримо с его математическим ожиданием. Так, выборочное среднее концентраций АУВ составило с=0,178 мкг/'л, а стандартное отклонение •->-190 мкг/л. Одной из причин подобной изменчивости иочг-'Т являться неоднородность условий при отборе проб, связанная с воздействием на результсты определений детерминирова!шых факторен..

Следующим шагом в изучении статистических свойств ЗВ было

уточнение численного значения параметра экспоненциального распределения концентраций АУВ, находящихся в диапазоне 0,010+0,550 мкг/л. Границы диапазона были вычислены при помощи обратной функции выживания (никняя граница) и обратной функции распределения (верхняя граница). Величины, не попадающие в диапазон, имеют малую вероятность появления - менее 0,05 %. Следует заметить, что автор счел возможным исключить нулевые значения концентраций АУЗ, так как изучалось поведение именно загрязняющих веществ, а не общее состояние вод по загрязнению.

Уточненное значение параметра экспоненциального распределе-1ПШ составило Л. = 5,598. Проверка согласия теоретического и эмпирического распределения проводилась с помощью - критерия, расчетное значение которого = 14,82. Сравнение отого значения с критический при числе степеней свободы г = 7 показывает, что гипотезу принадлежности эмпирического распределения к теоретическому можно принять с надежностью 0,98 ( ^^ 16,6).

При преде давлении результатов наблюдений в форме временных рядов (после фильтрации данных) была признана оптимальной АР-модель первого порядка, коэффициент авторегрессии которой составил ф = 0,285, а критерий случайности 3 = 0,93.

В заключение параграфа рассматривается восстановление функции пло-ности вероятности для АУВ в регионе Северней Атлантики по выбпучац незначительного объема. Восстановление производилось методом структурной минимизации риска. В качестве базисной была использована тригонометрическая функция вида

ф(Х) =УТ7х со-гГСЙк - »Э^Х! , X € ' 0,1 1

Минимум критерия структурной ымзшизации риска бил достигнут при к = 3, соответственно рпвкых = 1,5г1; к. = 0.2с-0;

*3--0,3£М. Оценка но %г-кр:!терих> показала, что с надежностью 0,39 кривея плотности, полученная при структурной минимизации риска, соответствует зимричсског шютеости.

Таким образом, вссстановливая плотность вероятности методой структурной мшпшизацга риска в каадом из одноградускых квадратов Северной Атлантика, мы получаем как качественную оценку структуры(моно- или полимодвльность), так и количественную оценку, которую(численные значения мод плотности) мокно в дальнейшем использовать дли оценки уроЕкеС загрязнения.

Тротии параграф посвыдек перспективам развития информационной системы ро! ьитюы : реализации графического интерфейса для удобного доступа к дэкнпи банка, дальнейшей интеллектуализации

систомы.

В заключении формулир^ьтся основные научные выводы работы :

1. Предложена и практически реализована формализованная модель сбора и анализа информационных потребностей пользователей океанографической информации.

2. Сформулирована терзтихо-кнояественная модель "Классификатора океанографических дзхтых", позволящ. я автоматизировать процесс согдания и сопроьоздакия океанографических банков данных

3. Предложена и практически реализована процедура синтеза глобалках концептуальных схем океанографических банков данных.

4. Доказана на основе аппарата реляционной алгебры внутренняя активность океанографических данйых, что открывает, принципиально нсЕыг возможности в управлении окезногрпфаческим зкс-пориментом.

5. Р-:граС.отак и внедрен язык запросов ocl.au к океаногрг.фя-ческ.« дап&х, ориентированный на спыг>фжу пр?№еткой области океанографии к, в гклу гтого, значительно улрощзыапй ра-бо-у с;:оейслога ¡:о ь^С-гру »еобходямой хз^срма^/Я.

6. Предложена я реализована процедура автоматизированного подключения а^шладтых программ к среде ока акографст есках БнД.

7. Показано, что распределение АУВ в районе океанской ст«*ч-цда "С подчиняется зкспонеппиальноиу захону, а не логаоризльно-му, как было принято считать ранее.

8. Прадяогено, в условиях ограниченных объемов выбег ох, восстанавливать фушелю плотности вероятности загрязняяцгх ве-Е«еств методом струя урлой мткыкзацпи риска. Полученное ropaue-кзе дяя плотности вероятности АУВ в деапазонв концентраций 0,010 + 0.550 икг/л с надежность»! 0,99 соответствует эмпирической плот ноет1.

9. Пункты 7 и 8 настоящего заключения палучеиа дря использовании информационной системы pollutiom, разработанной в'рентах единой концепции проектирования и сопровоадешт окэансгрэфй^с-" ких банков данных. описанной в настоящей работе. Это позволяет сделагь вывод о мзне способности и эффективности предложенного

- ртиарата и о необходимости его дальнейшего развития.

В прилегении представлены образы экранов, нспагьзугкиеся в различных программных системах, реалазувдах предложенную' автором концепрш.

ПО m¡3 ДИССЕРТАЦИИ СЯУКЯЯКОВАНЫ СЛЕДШШТЕ PA50TS:

J

1. Егоркин h.a..Лаптев A.B. Управляемый океанографический зхсперямект в генератор концептуальных схем // Тр.ин-та / ВЕГОТгаа-ИЯ. 1987. .вып. 142," C.38-S4 ' ;

2. Егср.-агн И.А. Сшл^зртср концептуальных схем;"Саг данных. Описание программы // ВКИИгаа-ИЩи 05АП Госкомгидроыетг. Енв. й -К0964.- - Обкккся, 1987. - 47 с.

3. Егорютн И.А. ^асчет статистических характеристик загряз-няп^кх веществ по областям произзпяьноЗ конфигураций Описание прогпашы // ВЮИГШ-ЩД, 02AIÍ Госксмгидроыьта. Шш ä Е09Б7,

ОбНИНСИ, 1387. - 35 с.

4. .Егоркин И.А.,Орлова И.Г. Обработка результатов исследований химического загрязнения морской среды в специализированной "нфорирционнсй системе I опал I ом // Тр.кн-та / ГОШ. 1530, вып. 162, С.180-185 . _

5. Егорхин И.А. Генератор концептуальных схем. Описание программы // ВНШШ-МЦД, ОФАП Госкомгидромета. Ине. * 1(1052171194. - Обнинск, 1390. - 53 с.