Моделирование в геоинформатике при решении задач формирования и получения геознаний

Вознесенская, Марина Евгеньевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Моделирование в геоинформатике при решении задач формирования и получения геознаний
ВАК РФ 25.00.35, Геоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Моделирование в геоинформатике при решении задач формирования и получения геознаний"

На правах рукописи

004617428

Вознесенская Марина Евгеньевна /

/Г1'

МОДЕЛИРОВАНИЕ В ГЕОИНФОРМАТИКЕ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ФОРМИРОВАНИЯ И ПОЛУЧЕНИЯ ГЕОЗНАНИЙ

25.00.35 - Геоинформатика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

1 р т гт

Москва - 2010

004617428

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ)

Научный руководитель:

доктор технических наук Розенберг Игорь Наумович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Доенин Виктор Васильевич;

кандидат технических наук, доцент Кудж Станислав Алексеевич

Ведущая организация

ГОУ ВПО "Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК)"

Защита состоится «23» декабря 2010 г. в 14:00 часов на заседании диссертационного совета Д.218.005.11 в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу: 127994, Москва, ул. Образцова, д.9 стр.9, ауд. 1235

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы на реферат в двух экземплярах, заверенные печатью Вашего учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета.

Автореферат разослан

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 218.005.11 доктор технических наук, доцент

Ю.А. Быков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования. Современный этан развития общества характеризуется широким накоплением и использованием разнообразных информационных ресурсов. Характерной особенностью этого этапа является тенденция неуклонного роста объемов хранения и обработки пространственных данных. При этом возрастает роль методов получения и передачи знаний и геознаний. Геознания на сегодняшний день не имеют сложившейся терминологии и описания специфики их получения и передачи. Поэтому возникает проблема анализа и раскрытия содержания понятия геознание. Геознания применяются не только в научной и практической сферах, но и в образовательной сфере. Это ставит актуальную задачу построения передачи геознаний.

Геоинформатика интегрирует ряд дисциплин: геодезию, фотограмметрию, картографию, дистанционное зондирование и др., поэтому передача геознаиий должна отражать возможность передачи знаний в этих дисциплинах. Все это определяет актуальность исследований по разработке методов формирования и получения геоинформации, геоданных и геознаний.

Состояние исследованностн проблемы. Одной из главных задач геоинформатики является отражение и изучение природных и социально-экономических геосистем. Эта задача решается посредством компьютерного моделирования на основе информационных систем и технологий, баз данных и баз знаний. Изучение общих свойств геоинформации, ее получения, накопления, обработки и использования, тесно связано со знаниями, которые содержит геоинформация. Анализ этих знаний дает основание выделить специфический для геоинформатики вид знаний - геознания. В связи с этим возникает проблема формирования, хранения, анализа, преобразования, отображения и распространения геознаний, основой которых служат пространственно-координированные данные, или геоданные.

Термин «геознание» в настоящее время в отечественной литературе используется в различных смысловых значениях: как обобщение знаний в науках о земле, как обобщение слов «геологические знания», как синоним термину «географические знания», как обобщение слов «знание,

получаемое при помощи ГИС», и как «геоинформационное знание». За рубежом применение и трактовка термина «геознания» еще шире; его используют дополнительно к отмеченным значениям, для обозначения «геометрического знания», «знания для управления пространственными объектами», знаний «в базе геознаний» и «геознаний в базе знаний».

Учитывая расширение сфер применения геоинформатики, в которых термин геознания используется широко, хотя употребляется редко, например, в наземном железнодорожном и автомобильном транспорте, воздушном, речном и морском транспорте, можно выделить, по крайней мере, четыре важных направления применения геознаний.

Первое направление - навигация. С появлением спутниковых радионавигационных систем задачи навигации стали тесно связаны с геоинформатикой и основаны на получении знаний о пространственном положении объекта, его ориентации в пространстве и его отношении к другим пространственным объектам.

Второе направление - это логистика. Управление логистическими потоками, в частности транспортными перевозками, требует геознаний для решения задач оптимизации перевозок и безопасности движения.

Третье направление - ситуационное управление. Оно связано с необходимостью управления в сложных ситуациях, связанных с интенсификацией транспортных потоков, увеличением скорости перевозок, управлением инфраструктурой и пр.

Четвертое направление - это передача геознаний, которое, в свою очередь, делится на несколько поднаправлений: это передача геознаний в виде информационных продуктов (статических моделей)- электронные карты, цифровые модели, навигационная информация; это передача геознаний для принятия ситуационных решений (динамических моделей), например, в случае чрезвычайных ситуаций; это передача геознаний для повышения уровня квалификации работающих специалистов; передача геознаний в процессе обучения.

Термина геознание, в большинстве случаев это понятие, которое

создается на основе текстового описания без анализа его структуры и

формализованных подходов к формированию и передачи. Формализация

осуществляется на уровне геоданных и геоинформации. Отсутствуют

механизмы применения геознания при информационном поиске для формирования информационных ресурсов. Не разработаны механизмы формирования сценариев передачи геознания. Не достаточно разработаны методы применения визуальных моделей для передачи геознания. Все это послужило основанием для проведения настоящего диссертационного исследования.

Целью настоящей работы является изучение общих свойств геоинформации и геознаний, изучение закономерностей и методов получения, фиксации, накопления, обработки и использования геознаний.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

исследовать геознание, его особенности, связь между знанием и геознанием, геоданными и геознанием; геоинформационными моделями и геознанием;

разработать концептуальную теоретико-множественную, графовую и онтологическую модели геознаний;

исследовать информационный поиск как технологии формирования геознаний;

исследовать и раскрыть понятие гсореференция как форму геознания и инструмента для его получения;

разработать модели сценариев передачи геознаний на основе методов объектно-ориентированного проектирования;

исследовать и разработать методы визуального моделирования, как инструмента построения и передачи геознания и информационных ресурсов.

Объектами исследования являются геоинформация, геознания и геоинформационные модели, как составляющие развития научных и методических основ геоинформатики.

Предметами исследования являются математическое, информационное и лингвистическое обеспечение для ГИС, геоинформационные модели и геомоделирование.

Научную базу исследования составили методы системного анализа,

область искусственного интеллекта, теория операторов, теория графов,

теория множеств, теоретические основы геоинформатики, теоретические

подходы применения информационно-коммуникационных технологий, теории оценки эффективности сложных организационно-технических систем, разработки в области дистанционного образования и др.

Основные научные результаты, выносимые на защиту:

Модели и технологии формирования геознаний.

Модели «геореференции», как формы геознания и инструмента его получения на основе информационного поиска.

Технология объектно-ориентированного проектирования для передачи геознаний.

Технология итеративного метода визуального моделирования, как инструмент получения геознаний и его практическое приложение на примере построения электронных карт.

Новизна полученных научных результатов заключается в следующем:

Дано описание и раскрыто содержание сущностей понятий «геореференция», «геоинформационные знания».

Построены концептуальная теоретико-множественная, графовая и . онтологическая модели геознаиий.

Разработана модель информационного поиска на основе «геореференции».

Разработана технология передачи геознаний с использованием информационных динамических моделей.

Разработана технология визуального моделирования, как инструмент получения геознаний и его практическое приложение на примере построения электронных карт.

Практическое значение работы. Разработка технологий, позволяющих создавать и представлять геознания как инструмента создания и накопления информационных ресурсов и инструмента решения практических задач. Результаты диссертационного исследования могут быть применены при разработке и эксплуатации интеллектуальных транспортных систем.

Апробация работы. Основные положения исследования докладывались и обсуждались на: научно-технических конференциях

студентов, аспирантов и молодых ученых МГИЭМ Москва 1997,1998,1999, 2010 гг., научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых МИИГАиК, Москва 2009-2010 гг., научно-технической конференции по безопасности движения МГУПС, Москва 2009 г.; на V общероссийской научной конференции «Современные проблемы науки и образования», Москва 2010 г.; на III научной международной конференции «Развитие научного потенциала высшей школы», Дубай (ОАЭ) 2010 г.; на VIII научной международной конференции «Стратегия естественнонаучного образования», Шарм Эль Шейх (Египет) 2010 г..

Публикации по работе. Основные научные результаты опубликованы в 15 работах, из которых 3 входят в Перечень ведущих рецензируемых научных изданий и журналов ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 155 страницах печатного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы основная цель и задачи исследований.

В первой главе рассмотрено понятие геоданных, их особенности, а также геоинформационные модели. Проведены исследования геознания и геоинформации, выявлены их структуры и специфики. Раскрыта содержательная сущность понятия «геоинформация» и «геознание», построена ее теоретико-множественная, графовая и онтологическая модели. Приведенные модели позволяют учитывать и применять пространственные отношения в геоданных (в виду конфигурационной составляющей геознания), как основу для построения новых иерархических систем и получения новых знаний. Показана обобщенная последовательность получения геознаний.

Структурно геознание отличается от знания, применяемого в управлении и теории искусственного интеллекта. Это обусловлено следующими основными причинами:

1. его привязкой к конкретной предметной области, что формально сужает объем понятия;

2. появлением дополнительных отношений и связей, что позволяет объединять различные виды информации и знаний.

Используя теоретико-множественную модель, геознание представляется как объединение декларативного (D), процедурного (Р) и конфигурационного (С)множеств: GK - DuРиС.

Множества О и /> имеют пустое пересечение DnP= 0, поэтому являются дизъюнктивными. В геоинформатике появляется компонента, связанная с приставкой «reo» - она определяет пространственную ориентированность знания, т.е. появляется еще одна составляющая называемая конфигурационной. Конфигурационное множество С связано с трехмерным пространством.

Это дает основание структурно определить его как декартово произведение трех подмножеств:

О С, хО2 ^ сз •

Оно может быть представлено как произведение: {(al,a1,al)/a¡ еС, паг еС^па, еС3},

где а,,а2,а3 - элементы трех структурных составляющих подмножеств.

Специфика геоинформации определяет специфичность геознания. Геоинформация Gl включает две части: метрическую GIMh атрибутивную GIA. Теоретико-множественная модель дает представление геоинформации как объединение подмножеств:

Gl = GIM u GIA.

Атрибутивное подмножество GIA рассматривается как объединение дизъюнктивных информационных подмножеств, например таких:

GM = GIAS u GIAE kj GIAP U GÍATVJ ..., здесь GIAS - социальное, GIAE - экономическое, GIAP - политическое, GIAEc - экологическое, GIAT - временное и другие информационные подмножества.

Одной из особенностей геоинформации является возможность визуального отображения различных информационных подмножеств в единой системе, чаще всего это визуальная картографическая модель. В общей геоинформатике для описания процедуры (алгоритма) представления реальных объектов используется теория отображений (операторов).

Сбор геоинформации представляет процесс, когда для обозначения отображения (р множества исходной информации А на множество собранной информации В используется запись:

<р:А-*В.

Если х е А, то множество всех элементов из В, сопоставляемых при отображении <р элементу X, обозначается через <р{х) и называется образом элементах.

Элементы теории отображений используются в ГИС в виде так называемых оверлеев или комбинирования слоев. Картографическая композиция в этом аспекте есть композиция отображений.

Традиционное отображение объектов в картографии, которое применяют и в геоинформатике направлено на отображение свойств пространственных объектов.

Геоинформация, как объединение трех подмножеств (декларативного, процедурного и конфигурационного), имеет нестрогий квазипорядок. Нестрогий квазипорядок на конечном множестве удобно изображать в виде специальных диаграмм, которые называются диаграммами Хассе.

Использование теоретико-множественных и графовых моделей определяет структурно геоинформацию и получаемое из нее геознание.

Геоинформация дает возможность на основе пространственных отношений осуществлять перенос отношений различных видов информации в единую систему. При этом появляется возможность упорядочения этой информации на основе четкого или нечеткого порядка. Таким образом, появляется возможность построения новых иерархий и систем для получения новых знаний.

Онтологии описывают модели не только предметной, но и проблемной областей. Рассматривая геознания как поле связанных понятий, можно дать им онтологическое описание. Это описание предполагает определение и использование взаимосвязанной и взаимосогласованной совокупности трех компонент: таксономии терминов, определений терминов и правил их обработки.

Формальная модель геознания О представляется упорядоченной тройкой:

О <Х, <Л, Ф>,

где X - конечное множество концептов (понятий, терминов) предметной области; - конечное множество отношений между концептами (понятиями, терминами) заданной ПО (предметной области); Ф - конечное множество функций интерпретации (аксиоматизация), заданная на концептах и/или отношениях геознания в. Граничные случаи, связанные с разными вариантами множеств Ф и 31 представлены в таблице 1.

Таблица 1. Виды формальных моделей геознания

Компоненты н ¡S 9Í = 0 <R = 0 91 ={ls_a>

модели Ф=0 Ф*0 Ф*0 Ф=0

Формальное <Х,{},{}> <Х,иХ2,{},Ф> <xi<x2<u(x;up;), <х,

определение {},<*» (is_a},{}>

Пояснение Словарь ПО Пассивный Активный Таксономия

словарь ПО словарь ПО понятий ПО

где Xj:=X2, где Хг имя интерпретации Х2

Под таксономической структурой понимается иерархическая система понятий, связанных между собой отношением is a («быть элементом класса»).

Формально концептуальную модель геознания можно представить

как:

G=G(CO, Я SR), где СО - концептуальные объекты R - отношения

SR - пространственные отношения. Концептуальные объекты (СО) делятся на следующие: сущность: материальные и нематериальные объекты, способы их рассмотрения (принципы);

свойства: количественные, качественные, релятивные (отношения); действия: операции, процессы, состояния; величины (dimensions): время4, положение, пространство. Концептуальные отношения (обобщенно R, SR ) делятся на

следующие:

квантитативные - совпадают с теоретико-множественными отношениями: тождества, включения, исключения, пересечения, объединения;

квалитативные - (в большинстве онтологические) включают в себя иерархические и функциональные отношения.

Во втором главе выполнены описание и анализ теории информационного поиска, как основы для одной из технологий формирования информационных ресурсов в геоинформатике. На основе проведенного анализа разработан новый обобщенный подход в теории информационного поиска - технология визуального информационного поиска. Раскрыта содержательная сущность понятия «геореференция», как нового подхода к информационному поиску и формированию информационных ресурсов. Рассмотрена модель структурного представления объектов при пространственном поиске. Используя выявленную связь пространственных отношений в геоинформатике, предложена информационная модель и структура, на основе ориентированного мультиграфа.

Мотивом поиска выступает информационная потребность пользователя, выраженная в поисковом запросе. Результат поиска определяется не только правильно построенным запросом, но наличием информации о том, что необходимо искать. В результате поиска выдается большой объем информации, который обладает формальной релевантностью. Эта информация анализируется и, если необходимо, в ней проводится уточняющий поиск. Анализ и дополнительный поиск уменьшают объем первоначально полученных данных и создают поле смысловой релевантности. Таким образом, приведенная ниже цепочка:

Исходные,----Формально >- Данныес° .г. Партинентные

I ' 1 смысловой г

данные L----релевантные 1---</ 1........./ данные

• к 1 релевантностью

реализуется в последовательности:

- -Д

ИПС [ ^ Оператор , _ ) Эксперт

или в итоге:

^ Геоинформация |__\ |

(пертинентные ■ 1_ ) ; Геознания ;

| данные) | I■ | |

Оценка результата информационного поиска даётся для сравнения разных поисковых технологий и систем. Для определения критериальных характеристик оценки результатов воспользуемся данными, приведенными в таблице 2.

Таблица 2. Состав документов, имеющихся в информационном массиве и выданных в результате поиска.

Выдача Документы Всего

Релевантные Непелевантные

Выдано а Ъ а + Ь

Не выдано с й с+с1

Всего а + с Ь+й а + Ь +с+(1

В соответствии с таблицей 2 оценки результатов информационного поиска определяются следующим образом:

Точность Р: Р = ——

а + Ь

Отношение числа релевантных документов, найденных ИПС, к общему числу найденных документов.

Полнота Я: й = ——

а + с

Отношение числа найденных релевантных документов, к общему числу релевантных документов в базе.

Специфичность

отношение нерелевантных не выданных документов ко всем нерелевантным документам.

Общность Е: Е = ~—^^—

а + Ь + с + с1

отношение всех релевантных документов ко всем документам фонда.

Визуальный информационный поиск это специфический вид поиска характерный для геоинформатики и проектирования.

Способы поиска текстовой информации можно разделить на две

большие группы: 1) поиск по реквизитам и 2) тематический поиск или поиск «по фрагменту содержания». Способы поиска графической информации дополняются еще двумя группами: 3) поиск по «образу» и 4) поиск «по месту». Визуальный поиск расширяет возможности поиска информации. Поиск по визуальным моделям, разновидность поиска по образам.

Формально визуальная модель УМ к-го объекта может быть представлена как:

УМ (к) = И [А1гТ | (к), А1гР; (к), Б(к), СР/к), УР(к), К(к)] , где: А1гТ - текстовые атрибуты,

А(.гР- параметрические атрибуты, СР,(к) - геометрические параметры, в(к) площадь визуальной модели, УР - визуальные параметры (цветовые), N - связи.

Визуальный поиск проводится по 8(к), СР^к), УР в явном виде и по N и Аа-Р на основе преобразований. При этом визуальный поиск дает большие возможности поиска, контроля объекта по большему числу качественно разных признаков, что в итоге повышает надежность поиска и качество управления, если поиск связан с управлением.

Анализ зарубежных работ выявил, что там широко используют понятие геореференции как инструмент поиска и формирования информационных ресурсов. В России этот подход не применяют и термин практически не употребляют.

Геореференция - это соотнесение информации с географическим фактором. Она является формой геознания и инструментом его формирования. В аспекте поиска она является одним из новых подходов к классификации, организации информационного поиска. Геореференция используется в двух аспектах: в пространственном и лингвистическом.

Теории референции начали складываться в логике, в первую очередь в области конкретной лексики, в частности, их основу заложили Джон Стюарт Милль, Фридрих Людвиг Густав Фреге, Бертран Артур Уильям Рассел, Рудольф Карнап и др., затем это направление существенно

развивалось с помощью методов лингвистики.

Основная задача геореференций - умение соотносить названия географического местоположения, когда в атрибутах для поиска выявляются неопределенности, такие как:

неопределенность ссылки - одно и то же географическое место имеет несколько различных названий;

неопределенность объекта ссылки - один и тот же термин (название) может использоваться для обозначения различных объектов или местности (например, два города могут иметь одинаковые названия);

неопределенность классов ссылочного объекта - один и тот же термин (название) может обозначать различные классы объектов (например, город и улица могут иметь одинаковые названия).

Геореференция, как геознание, может быть описана нечетким графом. 0(Х,У), который представляет собой пару множеств X, Ц. Здесь X четкое множество вершин (терминов, понятий/ Ц={<Ми (х„х^)/ (х„х0>) нечеткое множество ребер (отношений, связей, дефиниций), где х),хк е X; 1ли(хьх0 значение функции принадлежности для ребра (х„хц).

Распознавание, как процедура геореференции, позволяет получать доступ к знанию, которое не может быть вспомнено, так как нам предоставляют реплики нашего сохраненного знания.

Геореференция является видом человеческой деятельности, основанной на процессах геознаний при помощи факторов географических знаний и умений, необходимых для ориентации и перемещения в окружающей среде, а также конфигурационного географического познания для ориентации в мире в целом. Все это приобретается под влиянием внешних факторов и изучения карт Земля.

Распознавание часто играет важную роль в геопространственных контекстах. Географические знания преимущественно качественные, чем количественные, то пользователю предпочтительнее работать с неопределенностями геореференций, предполагая, что у них нет четких границ и определений. Принимая индивидуальные стратегии для геореференции и определения расположения мест, например, используются достопримечательности или геометрические описания при определении направлений. Как инструмент поиска применяют параметрическую модель

геореференции (ПМГ) в виде:

ПМГ=Б(Тн, Тл, М, Пот, Ип),

где Тн - топонимика, Тл - топология, M - метрика (пространственная), Пот - пространственные отношения, Ип - интервальные параметры.

Пространственный информационный поиск основан на дополнительных описаниях информационных объектов с использованием пространственных отношений.

Предлагаемый в работе подход пространственного поиска заключается в моделировании отношений пространственных объектов структурной информационной моделью и формировании на этой основе ориентированного мультиграфа.

Информационная структурная модель эквивалентна ряду номинальных (категориальных) величин и моделирует связи в пространстве, а структура является статическим представлением геореференции.

Объект поиска рассматривается в виде совокупности бинарных отношений, образованных реальными информационными элементами -свойствами объектов. Обязательное условие - однозначное соответствие информационного элемента свойству объекта. Отношения порядка формируют структуру модели. Если последовательно брать отношения четкого порядка, то это будет информационная структурная модель (Information structural model- ISM) простой линейной геореференции. При этом набор всех свойств объекта можно выделить в конечное множество уникальных информационных элементов:

/ = {/,, ¿1,. ..,/„},

где i - информационный элемент соответствующий определенному свойству пространственного объекта. Графически или структурно линейная геореферечцая (LGR) представляется в виде последовательного чередования свойств и отношений (рис. 1).

Рис. 1. Линейная геореференция Геореференцию называют полной или четкой, если:

ЬОК = (¡'¡Г,,!■ Существует нечеткая линейной геореференции {ЮШ), т.к. она

где: /-(/,,!„,) - связь между двумя информационными элементами (свойствами объектов), последовательно идущими в информационной модели.

На практике редко встречаются отношения строгого порядка из-за нечеткости реальной информации, а главное, из-за многозначности описания. Это означает, что информационные элементы в ISM могут повторяться, а связи - дублироваться. Многозначность отношений создает сложную связанную структуру ISM. Пример приведен на рисунке (рис. 2).

В третьей главе проводится анализ состояния электронного обучения, как средства передачи геознаний, дается описание и анализ принципов моделирования и проектирования технологий передачи геознаний методом проектов в образовательном процессе. Рассмотрены сетевые образовательные проекты как инструмент передачи геознания. Исследован сценарий передачи геознаний, как динамическая информационная модель. В качестве основы при проектировании сценариев

может быть представлена в виде набора связей:

LGRU = (г„г2,...,г„ч)

Рис.2. Структура, формируемая многозначностью.

передачи геознаний выбран объектно-ориентированный подход, как один из широко применяемых при моделировании сложных информационных систем. Разработан метод встречных потоков, как инструмент структурного согласования при формировании геознаний и сценариев их передачи.

Применение электронного обучения при передаче геознаний обусловлено системными причинами, а именно:

- ростом числа и сложности геоинформационных моделей;

- повышением требований к оперативности получения знаний;

- повышением требований к качеству обучения.

Модель электронного обучения является формой развития традиционных моделей обучения, которая включает существовавшие и существующие образовательные технологии на основе информационных и телекоммуникационных технологий. Она направлена на большее удовлетворение образовательных потребностей. Электронные обучающие системы (ЭОС), используемые в электронном образовании, представляют собой сложный комплекс с использованием новых информационно-педагогических технологий.

В процессе передачи знаний и геознаний возникают противоречия и вопросы:

какой педагогический проект обеспечивает высокую эффективность передачи геознаний?

какие инструменты имеются в распоряжении педагога для конструирования сценариев передачи геознаний?

Отсюда вытекают задачи исследования педагогического проекта и проектирования образовательных сценариев.

Под моделированием в сфере электронного обучения геоинформатике будем понимать особый вид деятельности педагога, направленный на разработку и апробацию новых моделей и образовательных сценариев организации учебного процесса для профессиональной подготовки специалистов в сфере геоинформатики. Формально современное построение сценария передачи знаний связано с действиями педагога и программиста.

В таблице 3. представлены три метода к построению сценариев.

Каскадная модель сценария обучения используется в обычной

практике: педагог независимо от программиста создает модель сценария или курса. Возникает противоречие между замыслом педагога и реализацией со стороны программиста.

Таблица 3. Электронное обучение как передача геознаний

Каскадная модель сценария обучения Метод встречных потоков Объектно-ориентированный подход построения сценария

• Замысел. : Идея 1 Педагогический | проем | Замысел | | 1 I ) Стту»Г)Г» "1 } альэр'л* | 1 ЦЛГв(*СУ| ,__, ^ "11"

1 , | Структура 1 Алгоритм ! / \ Функциональная декомпозиция Ч

Ял** ! 1 программирования : ..л; •"Т^--J

-1- ! :

[ Композиция модетй (объектов) ^'вам^**''* | ..Т. ■ , Сценарий электронного 1 обучения !

Информационное моделирование связано с построением сценария в виде информационной модели на базе уже существующих моделей. В данной работе моделирование связано с объектно-ориентированным анализом и проектированием. Информационное моделирование в виде метода встречных потоков включает решение обратной и прямой задач. Обратная задача включает разбиение проблемы или исходной задачи на подзадачи (методом функциональной декомпозиции). Совокупность сцен может образовывать кредит, модуль или весь курс - в этом удобство подхода. В качестве основы декомпозиции используется набор заранее созданных моделей. После разбиения на составляющие подзадачи решение сценария получают методов прямой задачи на основе формирования синтеза решения из совокупности частных решений.

В основе объектно-ориентированного подхода построения сценария лежит использование визуальных моделей на этапе проектирования, когда педагог строит сценарий, используя набор внутренне согласованных и структурированных базовых визуальных моделей. При таком проектировании наглядные модели связывают с такими методами моделирования как точка зрения или взгляд, направленные на сложную систему с различных точек зрения. Одним из преимуществ данный подхода является то, что сценарий представляет собой комплекс динамических визуальных моделей, которые служат основой обучения.

В четвертой главе приведены исследования и разработки визуального моделирования для построения образовательных сценариев и информационных ресурсов. Раскрыто содержание визуального моделирования, как средства информационной поддержки. Исследован объектно-ориентированный подход при визуальном моделировании. Разработаны дополнительные элементы графического универсального языка моделирования (имЬ) применительно к области дистанционного образования (модуль, кредит, сценарий, информационный ресурс и пр.) и области геоинформатки (цифровая модель, цифровая карта, слой и др.). Предложена технология обучения с использованием информационных динамических визуальных моделей, в основе которого использован эвристический подход к геомоделированию при формировании информационных ресурсов. Описан итеративный подход при визуальном моделировании на примере построения электронных карт. В главе рассмотрены общие принципы итеративного визуального моделирования (рис. 4а). При переходе от абстрактного проектирования к практической работе по построению электронных карт появляются некоторые особенности (рис.4.б), такие как: этап создания прототипов разбивается на три дополнительных этапа: выбор базовой карты, выбор типов и числа слоев, выбор числа композиций.

Использование итеративного визуального моделирования на примере

проектирования электронных карт, учитывая их специфику, показало ряд

преимуществ выбранного подхода по сравнению с каскадным. В частности,

возможность поэтапного контроля и устранения несоответствий на этапах

проекта, тем самым повышая качество всей разработки и уменьшая время

реализации всего проекта. Эффективность процесса итеративного моделирования проиллюстрирована на примере построения электронной карты в системе ГИС «Панорама».

а) б)

Рис. 4. Этапы итеративного проектирования: а) обобщенные этапы б) обобщенные этапы для построения электронных карт

В Приложении 1 представлены пиктограммы-элементы расширенного графического языка моделирования (1)МЬ) в применении к области дистанционного образования (модуль, кредит, сценарий, информационный ресурс и пр.) и области геоинформатики (цифровая модель, цифровая карта, слой и др.).

В Заключении представлены основные результаты проведённого анализа теоретических и экспериментальных исследований:

- на основе проведенного анализа области геоинформатики выявлена специфика геоинформации и геоданных, которая заключается в

существовании конфигурационной составляющей в описании моделей этих понятий, а также выявлена необходимость введения понятия геознание;

- на примере теоретико-множественной модели показано, что конфигурационная составляющая позволяет объединять ранее разделенные виды информации в единую систему и переносить их отношения в эту единую систему;

- на основе проведенного анализа понятия «онтология» и его возможного применения для описания геознаний, показано соотнесение координатных описаний геознаний к экстенсиональной части и пространственных описаний к интенсиональной части модели. Приведены случаи формальных моделей геознания;

- анализ существующих технологий и исследование теории информационного поиска показали высокую эффективность предложенного в работе нового подхода - визуального информационного поиски в применении к геоинформатикс за счет введения в него новых понятий и методов;

- введено и исследовано новое понятие «геореференция», как вида информационного поиска и соотнесения его с географическими факторами, выявлена актуальность и необходимость проведения работ в этой области;

- разработана параметрическая модель геореференции и описание процессов ее определения, нахождения географической информации, которая может быть эффективно применена для организации поиска и формирования информационных ресурсов;

- для создания сценария предложен комбинированный метод - метод встречных потоков, как эффективное средство получения искомого решения эволюционным образом;

- предложено расширение языка 11МЬ для области геоинформатики и области дистанционного образования и применение его для решения задач разработки информационных систем с помощью итеративного подхода;

- предложена новая технология ТОИДВМ, рассмотрено ее сравнение с классическим педагогическим проектированием, определены основные элементы сценария, описан процесс прохождения обучающего сценария, определена возможность применения данного метода при решении задач

традиционного дистанционного образования;

- на примере проектирования электронных карт, учитывая их специфику, представлены этапы итеративного проектирования и рассмотрены общие принципы итеративного визуального моделирования, отмечены преимущества выбранного метода. На примере построения электронной карты в системе ГИС «Панорама» с наложением данных из интернет-источников показана эффективность применения итеративного проектирования.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Вознесенская М.Е. «Технологии внедрения ОБЗ-систсм для поддержки бизнеса телекоммуникационной компании».//Электросвязь. 2010,-N04.-0. 61-62.

2. Вознесенская М.Е., Король А.Е. «Современные методологии проектирования вычислительных систем» // «Тезисы докладов научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МГИЭМ» - М. - МГИЭМ, 1998. - с.141-142.

3. Вознесенская М.Е. «Использование сетей Петри для синтеза и анализа вычислительных систем» // «Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых МГИЭМ». Тезисы докладов. - М. - МГИЭМ, 1999,- с. 58-59.

4. Вознесенская М.В., Цветков В.Я. Визуальный информационный поиск как инструмент повышения надежности управления // Материалы конференции по безопасности движения МГУПС (МИИТ), 2009. - с. 45-46.

5. Вознесенская М.Е. «Объектно-ориентированный анализ при проектировании обучающих сценариев» // «Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых МГИЭМ». Тезисы докладов. - М. - МГИЭМ, 2010.- с. 68-70.

6. Вознесенская М.Е., Корнаков А.Н. Концептуальное содержание информационного управления // Вестник Московского Государственного Областного Университета/. - 2010. -№ 1. - с.106- 109.

7. Вознесенская М.Е., Цветков В.Я. Объектно-ориентированный подход при визуальном моделировании. // Современные наукоёмкие

технологии. 2010 . -№1. - с.89-91.

8. Вознесенская М.Е., Корнаков А.Н., Цветков В.Я. Применение визуального моделирования в управлении. //Вестник Московского государственного областного педагогического университета. -2010. -№ 2. -с.65-69.

9. Король М.Е. (Вознесенская М.Е.) Определение критериев качества обучающих программ учебного назначения // «Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых МГИЭМ». Тезисы докладов.-М.-МГИЭМ, 1997.- с.206-207.

10. Розенберг И.Н., Вознесенская М.Е. Геознания и геореференция // Вестник Московского государственного областного педагогического университета. -2010. - № 2. - с. 116-118.

11. Цветков В.Я., Вознесенская М.Е. Особенности языка визуального моделирования // Современные наукоёмкие технологии. 2010 . --№1. -с. 57-58.

12. Цветков В.Я., Вознесенская М.Е. Геореференция как новый подход к информационному поиску // Современные наукоёмкие технологии. 2010 .- №1,- с. 98-100.

13. Цветков В.Я., Вознесенская М.Е. Технология обучения с использованием динамических визуальных моделей //Дистанционное и виртуальное обучение. М.: Издательство СГУ, 2010 -№ 2. с.23-33.

14. Цветков В.Я., Вознесенская М.Е., Железняков В.А. Итеративный подход построения электронных карт в ГИС Панорама // Кадастровые инженеры. -2010. - №2. - с.104-105.

15. Цветков В Л., Вознесенская М.Е. Метод встречных потоков при проектировании программных продуктов // Успехи современного естествознания. 2010 .- №3. - с. 12-13.

Вознесенская Марина Евгеньевна

МОДЕЛИРОВАНИЕ В ГЕОИНФОРМАТИКЕ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ ФОРМИРОВАНИЯ И ПОЛУЧЕНИЯ ГЕОЗНАНИЙ

Специальность 25.00.35 - Геоинформатика

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать.2ДУ'.УОЗаказ № ^Формат 60x90/16. Тираж 80 экз. Усл.-печ.л,- 1,5

127994, Москва, ул. Образцова, д.9, стр. 9., УПЦ ГИ МИИ'Г

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Вознесенская, Марина Евгеньевна

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ.

СПИСОК ОПРЕДЕЛЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Исследование особенностей получения и формирования знаний в геоинформатике.

1.1 .Формирование геознаний.

1.2.Геоданные как источник геознаний.

1.3.Геоинформационные модели как инструмент формирования геознания.

1.4. Представление и описание геознаний.

1.5.Теоретико-множественная модель геознания.

1.6. Представление геознаний с помощью онтологий.

1.7. Формальные модели геознаний.

1.8. Концептуальные объекты и отношения в геознании.

Выводы по первой главе.

Глава 2. Формирование геознаний с применением информационного поиска.

2.1. Основы информационного поиска.

2.2. Критерии оценки результата поиска.

2.3. Анализ визуального информационного поиска.

2.4. Геореференция как форма геознания и инструмент поиска.

2.5. Модель структурного представления объектов при пространственном поиске.

Выводы по второй главе.

Глава 3. Моделирование передачи геознаний в образовательных проектах.

3.1. Электронное обучение как передача геознаний.

3.2. Моделирование образовательных проектов.

3.3.Объектно-ориентированный анализ при проектировании образовательных сценариев.

3.4. Метод встречных потоков при проектировании образовательных сценариев.

Выводы по третьей главе.

Глава 4. Визуальное моделирование как инструмент формирования геознаний.

4.1.Исследование визуального моделирования как средства информационной поддержки.

4.2. Техология передачи зананий и геознаний с использованием визуальных моделей.

4.3. Получение геознаний на примере построения электронных карт.

Выводы по четвертой главе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Моделирование в геоинформатике при решении задач формирования и получения геознаний"

Актуальность исследования. Современный этап развития общества характеризуется широким накоплением и использованием разнообразных информационных ресурсов. Характерной особенностью этого этапа является тенденция неуклонного роста объемов хранения и обработки пространственных данных. При этом возрастает роль методов получения и передачи знаний и геознаний Геознания на сегодняшний день не имеют сложившейся-терминологии и описания специфики их получения и передачи. Поэтому возникает проблема анализа и раскрытия содержания понятия геознание.

Геознания применяются не только в научной и практической-сферах, но и в образовательной сфере. Это ставит актуальную задачу построения передачи геознаний.

Геоинформатика интегрирует ряд дисциплин: геодезию, фотограмметрию, картографию, дистанционное зондирование и др., поэтому передача геознаний должна отражать возможность передачи знаний в этих дисциплинах. Вышеуказанное определяет актуальность исследований по разработке методов в геоинформатике при решении задач формирования и получения геоинформации, геоданных и геознаний.

Состояние исследованности проблемы. Одной из главных задач геоинформатики является отражение и изучение природных и социально-экономических геосистем. Эта задача решается посредством компьютерного моделирования на основе информационных систем и технологий, баз данных и баз знаний. Изучение общих свойств геоинформации, ее получения, накопления, обработки и использования, тесно связано со знаниями, которые содержит геоинформация. Анализ этих знаний дает основание выделить специфический для геоинформатики вид знаний - геознания. В связи с этим возникает проблема формирования, хранения, анализа, преобразования,

11 отображения и распространения геознаний, основой которых служат пространственно-координированные данные, или геоданные.

Вопросам геознаний, геоязыков, геотекстов, геомоделей посвящены работы отечественных и зарубежных учёных Розенберга И.Н., Лютого A.A., Дулина С.К., Дулиной Н.Г., Берлянта A.M., Лурье И.К., Савиных В.П. Малинникова В.А., Кулагина В.П., Цветкова В.Я., Журкина И.Г., Ромашова А.Н., Белякова С.Л., Зацмана И.М., Тихонова А.Н., Иванникова А.Д., Зейлер М., Linda L. Hill, Ishikawa Т., Kastens К. A., Michalski R.S., Stepp R.E., Emanuela Caiaffa, Worboys, M., Duckman M. и др. (см. например, [3,4], [34], [89], [127],[129, 131],[138]).

Геоинформатика, как наука, сформировалась под влиянием идей в области информатики и системного анализа, заложенных и развитых отечественной математической школой под руководством академиков Тихонова А.Н., Самарского A.A., Моисеева H.H., Алексеева A.C. и др.

Дальнейшее развитие геоинформатика получила на основе интеграции и междисциплинарности в работах отечественных ученых: Берлянта A.M., Тихонова А.Н., Иванникова А.Д., Журкина И.Г., Савиных В.В., Кулагина В.П., Матвеева С.А., Малинникова В.А., Майорова A.A., Розенберга И.Н., Соловьева И.В., Цветкова В.Я., Нехина С.С., Карпика А.П., Кужелева П.Д., Симонова A.B. и др., внесших существенный вклад не только развитие отдельных дисциплин прикладного характера, но и в развитие общих подходов геоинформатики (см., например, [32], [59], [61], [62-65], [78,79], [84]).

Термин «геознание» в настоящее время в отечественной литературе используется в различных смысловых значениях: как обобщение знаний в науках о земле (Ромашев A.A. и др.), как обобщение слов «геологические знания», как синоним термину «географические знания», как обобщение слов «знание, получаемое при помощи ГИС», и как «геоинформационное знание».

За рубежом применение и трактовка термина «геознания» еще шире; его используют дополнительно к отмеченным значениям, для обозначения «геометрического знания», «знания для управления пространственными

12 объектами», знаний «в базе геознаний» и «геознаний в базе знаний».

Понятие «геознание» в современном состоянии требует дальнейшей систематизации и определения его места в ряду близких и родственных понятий.

Учитывая расширение сфер применения геоинформатики, в которых термин геознание используется широко, хотя употребляется редко, например, в наземном железнодорожном и автомобильном транспорте, воздушном, речном и морском транспорте, можно выделить, по крайней мере, четыре важных направления применения геознаний.

Четвертое направление - это передача геознаний, которое, в свою очередь, делится на несколько поднаправлений: это передача геознаний в виде информационных продуктов (статических моделей): электронные карты, цифровые модели, навигационная информация; это передача геознаний для принятия ситуационных решений (динамических моделей), например, в случае чрезвычайных ситуаций; это передача геознаний для повышения уровня квалификации работающих специалистов; передача геознаний в процессе обучения.

Несмотря на относительно широкое применение термина геознание, в большинстве случаев это понятие создается на основе текстового описания без анализа его структуры и формализованных подходов к формированию и передачи. Формализация осуществляется на уровне геоданных и геоинформации. Отсутствуют механизмы применения геознания при информационном поиске для формирования информационных ресурсов. Не разработаны механизмы формирования сценариев передачи геознания. Не достаточно разработаны методы применения визуальных моделей для передачи геознания. Все это послужило основанием для проведения настоящего диссертационного исследования.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить 'следующие задачи: исследовать геознание, его особенности, связь между знанием и геознанием; геоданными и геознанием; геоинформационными моделями и геознанием; разработать концептуальную, теоретико-множественную, графовую и онтологическую модели геознаний; исследовать информационный поиск как технологию формирования геознаний; исследовать и раскрыть понятие геореференция как форму геознания и инструмента для его получения; разработать модели * сценариев передачи геознаний на основе методов объектно-ориентированного проектирования; исследовать и разработать методы визуального моделирования, как инструмента построения и передачи геознания и информационных ресурсов.

Объектами' исследования являются геоинформация, геознания и геоинформационные модели, как составляющие развития научных и методических основ геоинформатики.

Научную базу исследования составили методы системного анализа, область искусственного интеллекта, теория операторов, теория графов, теория множеств, теоретические основы геоинформатики, теоретические подходы применения информационно-коммуникационных технологий, теории оценки эффективности сложных организационно-технических систем, разработки в области дистанционного образования и др.

Основные научные результаты, выносимые на защиту:

Модели и технологии формирования геознаний.

Модели «геореференции», как формы геознания и инструмента его получения на основе информационного поиска.

Технология объектно-ориентированного проектирования сценариев передачи геознаний.

Новизна полученных научных результатов заключается в следующем:

Дано описание и раскрыто содержание сущностей понятий «геореференция», «геоинформационные знания».

Построены концептуальная, теоретико-множественная, графовая и онтологическая модели геознаний.

Разработана модель информационного поиска на основе «геореференции».

Разработана технология передачи геознаний с использованием информационных динамических моделей.

Практическое значение работы; Разработка технологий, позволяющих создавать и представлять геознания как инструмент создания и накопления информационных ресурсов и инструмент решения практических задач. Результаты диссертационного исследования могут быть использованы при разработке и эксплуатации интеллектуальных транспортных систем.

Апробация работы; Основные положения исследования докладывались и обсуждались, на: научно-технических конференциях студентов, аспирантов ; и молодых ученых МГИЭМ Москва 1997, 1998, 1999, 2010 гг., научно-технических конференциях студентов; аспирантов и: молодых ученых МИИГАиК, Москва 2009-2010 гг., научно-технической конференции по безопасности движения МГУПС, Москва 2009 г.; на V общероссийской научной конференции «Современные проблемы науки и образования», Москва, 2010 г.; на III научной международной конференции «Развитие научного потенциала высшей школы», Дубай; (ОАЭ) 2010* г.; на VIII научной международной конференции «Стратегия естественнонаучного образования», Шарм Эль Шейх (Египет) 2010 г.

Основные научные результаты опубликованы в 15 работах [13-201, [49], [851, [98-102], из которых три входят в Перечень, ведущих рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание учёной степени кандидата наук.

Во введении' обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы основная цель и задачи исследований.

В первой главе рассмотрено понятие геоданных, их особенности, а также геоинформационные модели. Проведены исследования* геознания и геоинформации, выявлены их структуры, и специфики: Раскрыта содержательная, сущность понятия «геоинформация» и «геознание», построена ее теоретико-множественная; графовая; и онтологическая модели. Приведенные модели позволяют учитывать и применять пространственные отношения в« геоданных (в виду конфигурационной составляющей геознания), как основу для- построения новых иерархических систем и получения новых 16 знаний. Показана обобщенная последовательность получения геознаний.

Во второй главе выполнены описание и анализ теории информационного поиска, как основы для одной из технологий формирования информационных ресурсов в геоинформатике. На основе проведенного анализа разработан новый обобщенный подход в теории информационного поиска - технология визуального информационного поиска. Раскрыта содержательная сущность понятия «геореференция», как нового подхода к информационному поиску и формированию информационных ресурсов. Рассмотрена модель структурного представления объектов при пространственном поиске. Используя выявленную связь пространственных отношений в геоинформатике, предложена информационная модель и структура на основе ориентированного мультиграфа.

В третьей главе проведен анализ состояния электронного обучения, как средства передачи геознаний, дается описание и анализ принципов моделирования и проектирования технологий передачи геознаний методом проектов в образовательном процессе. Рассмотрены сетевые образовательные проекты как инструмент передачи геознания. Исследован сценарий передачи геознаний, как динамическая информационная модель. В качестве основы при проектировании сценариев передачи геознаний выбран объектно-ориентированный подход, как один из широко применяемых при моделировании сложных информационных систем. Разработан метод встречных потоков, как инструмент структурного согласования при формировании геознаний и сценариев их передачи.

17 модуль, кредит, сценарий, информационный ресурс и пр.) и области геоинформатики (цифровая модель, цифровая карта, слой и др.). Предложена технология обучения с использованием информационных динамических визуальных моделей, в основе которой использован эвристический подход к геомоделированию при формировании информационных ресурсов. Описан итеративный подход при визуальном моделировании на примере построения электронных карт.

В Приложении 1 представлены пиктограммы-элементы расширенного графического языка моделирования (UML) в применении к области дистанционного образования (модуль, кредит, сценарий, информационный ресурс и пр.) и области геоинформатки (цифровая модель, цифровая карта, слой и др.).

Диссертационная работа изложена на 155 страницах печатного текста, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка из 138 использованных источников, приложения, 3 таблиц, 25 рисунков.

Заключение Диссертация по теме "Геоинформатика", Вознесенская, Марина Евгеньевна

Выводы к четвертой главе

Исследование визуального моделирования как средства информационной поддержки показало, что:

- применение графических образов, в виде диаграмм, анимированных картинок и пр. делает процесс моделирования более наглядным; визуальное моделирование заменяет традиционные виды моделирования;

- существует много стандартизированных визуальных средств, среди которых в настоящее время широко используется объектно-ориентированный подход и язык ЦМЬ; для узкоспециализированных областей требуется расширение существующих средств или собственные разработки;

- метод помогает сформировать у программиста не искаженное представление о конечном результате и связывается с такими зрительными образами как «взгляд».

Сравнительный анализ методов педагогического проектирования показал, что при передаче геознаний широко применяются активные динамические методы обучения. На основе проведенного анализа предложена технология ТОИДВМ (как итеративного подхода), даются основные элементы сценария, описан процесс прохождения обучающего сценария, определена возможность применения данного метода при решении задач традиционного дистанционного образования. Данная технология обучения дает возможность получения и накопления новых знаний в процессе обучения.

Рассмотрение общих принципов итеративного визуального моделирования на примере проектирования электронных карт, учитывая их специфику, показало ряд преимуществ выбранного подхода по сравнению с каскадным. В частности, возможность поэтапного контроля и устранения несоответствий на этапах проекта, тем самым повышая качество всей разработки и уменьшая время реализации всего проекта. Эффективность процесса итеративного моделирования проиллюстрирована на примере построения электронной карты в системе ГИС «Панорама».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие результаты: 1. На основе проведенного анализа области геоинформатики выявлена специфика геоинформации и геоданных, которая заключается в существовании конфигурационной составляющей в описании моделей этих понятий, а также выявлена необходимость введения понятия геознание.

2. На примере теоретико-множественной модели показано, что конфигурационная составляющая позволяет объединять ранее разделенные виды информации в единую систему и переносить их отношения в эту единую систему.

3. На основе проведенного анализа понятия «онтология» и его возможного применения для описания геознаний, показано соотнесение координатных описаний геознаний к экстенсиональной части и пространственных описаний к интенсиональной части модели. Приведены случаи формальных моделей геознания.

4. Анализ существующих технологий и исследование теории информационного поиска показали высокую эффективность предложенного в работе нового подхода — визуального информационного поиски в применении к геоинформатике за счет введения в него новых понятий и методов.

5. Введено и исследовано новое понятие «геореференция», как вида информационного поиска и соотнесения его с географическими факторами, выявлена актуальность и необходимость проведения работ в этой области.

6. Разработана параметрическая модель геореференции и описание процессов ее определения, нахождения географической информации, которая может быть эффективно применена для организации поиска и формирования информационных ресурсов.

7. Для создания сценария предложен комбинированный метод — метод встречных потоков, как эффективное средство получения искомого решения эволюционным образом.

8. Предложено расширение языка ЦМЬ для области геоинформатики и области дистанционного образования и применение его для решения задач разработки информационных систем с помощью итеративного подхода.

9. Предложена новая технология ТОИДВМ, рассмотрено ее сравнение с классическим педагогическим проектированием, определены основные элементы сценария, описан процесс прохождения обучающего сценария, определена возможность применения данного метода при решении задач традиционного дистанционного образования.

10. На примере проектирования электронных карт, учитывая их специфику, представлены этапы итеративного проектирования и рассмотрены общие принципы итеративного визуального моделирования, отмечены преимущества выбранного метода. На примере построения электронной карты в системе ГИС «Панорама» с наложением данных из интернет-источников показана эффективность применения итеративного проектирования.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Вознесенская, Марина Евгеньевна, Москва

1. Авербух B.JL К теории компьютерной визуализации.// Вычислительные технологии.- 2005 .-Т. 10, No4.- с. 21-51.

2. Венеаминов Е.М., Машунина М.Ю. Принципы построения открытого языка шаблонных выражений в системе представления знаний.// Научно-техническая информация. Сер. 2. Информационные процессы и системы. 2000. №7. С. 10-17.

3. Берлянт A.M. Образ пространства: карта и информация.- М.: Мысль, 1986.-240 с.

4. Берштейн JI.C., Беляков C.JI. Геоинформационные справочные системы. Научное издание — Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2001.

5. Боггс У., Боггс М. UML и Rational Rose 2002. Пер. с англ. М.: Изд. "Лори". 2004. 510 с.

6. Бугаевский Л., М., Цветков В.Я. Геоинформационные системы. -М.: "Златоуст", 2000 224 с.

7. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++/ пер.с англ.- СПб.: «Невский диалект», 1999. -560 с.

8. Буч Г., Рамбо Дж., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя: Пер. с англ. — М.: ДМК Пресс, 2000. 432 с.

9. Вагин В.Н. Знание в интеллектуальных системах. // Новости искусственного интеллекта. 2002. - №6. - С.8-18.

10. Васильев В.Н. Модели управления вузом на основе информационных технологий. // Монография, Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2000.

11. Вендров A.M. Проектирование программного обеспечения экономических информационных систем.: Учебник -М.: Финансы и статистика, 2002.- 352 с.

12. Вишнеков A.B., Иванова Е.М., Сафонова И.Е., Быков И.Г.,131

13. Вознесенская М.Е. «Технологии внедрения ОБЗ-систем для поддержки бизнеса телекоммуникационной компании».//Электросвязь. 2010.-Ко4.-с. 61-62.

14. Вознесенская М.Е., Король А.Е. «Современные методологии проектирования вычислительных систем».// «Тезисы докладов научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МГИЭМ» -М. -МГИЭМ, 1998. с. 141-142.

15. Вознесенская М.Е. «Использование сетей Петри для синтеза и анализа вычислительных систем».// «Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых МГИЭМ». Тезисы докладов. — М. -МГИЭМ, 1999.- с. 58-59.

16. Вознесенская М.В., Цветков В.Я. Визуальный информационный поиск как инструмент повышения надежности управления.// Материалы конференции по безопасности движения МГУПС (МИИТ), 2009.- с. 45-46.

17. Вознесенская М.Е. «Объектно-ориентированный анализ при проектировании обучающих сценариев». // «Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых МГИЭМ». Тезисы докладов. — М. — МГИЭМ, 2010.- с. 68-70.

18. Вознесенская М.Е., Корнаков А.Н. Концептуальное содержание информационного управления. // Вестник Московского Государственного Областного Университета/. 2010. —№ 1. - с. 106- 109.

19. Вознесенская М.Е., Цветков В.Я. Объектно-ориентированный подход при визуальном моделировании. // Современные наукоёмкие технологии. 2010 . -№1. с.89-91.

20. Вознесенская М.Е., Корнаков А.Н., Цветков В.Я. Применение визуального моделирования в управлении.// Вестник Московского132государственного областного педагогического университета. Серия. Экономика. -2010. № 2. - с.65-69.

21. Воинов А., Гаврилова Т. А., Данцин Е. Я., Язык визуального представления знаний и его место в САКЕ-технологии. // Журнал Известия РАН, Теория и системы управления, 1996.-№2. -с. 146-151.

22. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: Питер-Пресс, 2000

23. Гамма Э., Хелм Р., Джонсон Р., Влиссидес Дж. Приемы объектно-ориентированного проектирования.- СПб.: Изд-во Питер, 2005.- 368 с.

24. Геодезия, картография, геоинформатика, кадастр: Энциклопедия. В 2-х т. /Под ред. A.B. Бородко, В.П. Савиных. М.: ООО «Геодезкартиздат», 2008.-T. I -496 с. T. II -464 с.

25. Гома X. UML. Проектирование систем реального времени, распределенных и параллельных приложений.: Пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2002.- 704 с.

26. Городецкий В.И., Карсаев В.О., Котенко И.В., Хабалов A.B. MAS DK: инструментарии для разработки многоагентных систем и примеры приложений// Тр. Международн. конгресса «Искусственный интеллект в XXI веке». Россия: Дивноморское, 2001. С.249-262

27. ГОСТ 28195 89. Оценка качества программных средств. Общие положения.

28. ГОСТ 34.601-90 Автоматизированные системы. Стадии создания //1991.

29. Гренандер У. Лекции по теории образов. Том 1. Синтез образов. Пер. с англ. И. Гуревича под редакцией Ю. Журавлева. М.: Мир. 1979. -383с.

30. Грушвицкий Р., Михайлов М. Проектирование в условиях временных ограничений: компиляция проектов. // Компоненты и технологии.-2007.-No.12.-c. 46-50.

31. Дешко И.П., Ковалев С.Н., Кряженков К.Г., Мордвинов В.А., Трифонов Н.И., Тулинов C.B., Цыпкин В.Н. Информационные и133коммуникационные технологии. / Под ред. А.С.СИГОВА М., МИРЭА, 2005. — 147 с.

32. Джонс Дж. К. Инженерное и художественное конструирование. Пер. с англ.- М.: Мир, 1976.- 376 с.

33. Доенин В.В. Логистика транспортных процессов. М.: Компания Спутник +, 2008.- 280 с.

34. Дулин С.К., Розенберг И.Н. Об одном подходе к структурной согласованности геоданных. // Мир транспорта, 2005, № 3. -с. 16-29.

35. Егоров Я.С. Использование инструментов UML и шаблонов проектирования J2EE для построения систем дистанционного обучения; автореферат дис. . .канд. т. наук : МФТИ. Москва, 2007. - 24 с.

36. Елтаренко Е.А., Сергиевский М.В. Оценка аппаратных и программных средств по многоуровневой системе критериев. // Компьютерпресс. -1998. -№ 8.

37. Захаров А.Ю. О некоторых способах индексации пространственных данных. // Исследования по информатике, Отечество, Казань, -2000, 2, с.151-156.

38. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Тихонов А.Н., Цветков В.Я. Геоинформатика. М.: МакПресс, 2001. - 349 с.

39. Иванников А. Д., Тихонов А.Н., Цветков В. Я. Критерии готовности к использованию информационных технологий. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований -2009. № 3. - с.84- 85

40. Иванников А.Д., Кулагин В.П., Мордвинов В.А., Найханова Л.В., Овезов Б.Б., Тихонов А.Н., Цветков В.Я. Получение знаний для формирования информационных образовательных ресурсов. М.: ФГУ ГНИИ ИТТ «Информика», 2008 - 440 с.

41. Иванов А.Н. Технологическое решение REAL-IT: создание информационных систем на основе визуального моделирования. //Системное программирование. -СПб.:2004.- Вып. 1: Сб. статей ./ Под ред. А.Н.Терехова, Д.Ю.Булычева. с.89-100.

42. Калянов Г.Н. CASE. Структурный системный анализ (автоматизация и применение). -М.:ЛОРИ, 1996.- 242 с.

43. Кандрашина Е.Ю., Литвинцева Л.В., Поспелов Д.А. Представление знаний о времени и пространстве в интеллектуальных системах. М.: Наука, 1989. - 328 с.

44. Кватрани Т. Визуальное моделирование с помощью Rational Rose 2002 и UML.: Пер. с англ. М.: Вильяме, 2003.- 192 с.

45. Кознов Д.В. Визуальное моделирование компонентного программного обеспечения. дис.канд.физ.-мат.наук.- СПб. СПбГУ- 2000. -82 с.

46. Кознов Д.В., Иванов А.Н., Мишкис А.И., Залевский Я.И. Поддержка концептуального моделирования при разработке визуальных языков с использованием Microsoft DSL TOOLS.// Сб. Системное программирование.-2009.- Вып. 4, под ред. Терехова А.Н.и Булычева.

47. Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Визуальное моделирование сложных динамических систем.- СПб.: «Мир и семья и Интерлайн». -2000.320 с.

48. Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Моделирование систем. Объектно-ориентированный подход. СПб.: БХВ - Петербург, -2006. - 192 с.

49. Король М.Е. (Вознесенская М.Е.) Определение критериев качества обучающих программ учебного назначения.// «Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых МГИЭМ». Тезисы докладов. М. - МГИЭМ, 1997.- с.206-207.

50. Костенко К.И., Кузьменко И.П., Левицкий Б.Е. Классы операций цифровых пространств знаний. // Информатизация образования и науки. -2010 -№2(6)-с. 13-21.

51. Кулагин В.П., Найханов В.В., Краснова Г.А., Овезов Б.Б., Роберт И.В., Юрасов В.Г. Информационные технологии в сфере образования. — М.: Государственный научно-исследовательский институт информационных образовательных технологий, 2004. -182 с.135

52. Ландэ Д.В. Основы интеграции информационных потоков: Монография. К.: Инжиниринг, 2006. -240 с.

53. Ларман К. Применение UML и шаблонов проектирования. Пер. с англ. М.: Издательский дом "Вильяме". 2004. - 624 с.

54. Леоненков A.B. Самоучитель UML. СПб.: БВХ-Петербург, 2002,304 с.

55. Лешек А. Мацяшек. Анализ требований и проектирование систем. Разработка информационных систем с использованием UML. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. 432 с.

56. Линьков В.М., Кулагин В.П. Проблемы автоматизации задач управления учебным процессом в автоматизированной информационной системе вуза // Индустрия образования. Сб. статей. М., 2002. - Вып.2.

57. Липаев В.В. Качество программных средств. // М.: «Янус-К», 2002.

58. Мазина A.C. Исследование технологии визуального моделирования в геоинформатике : автореферат диссертации на соискание кандидата технических наук : 25.00.35 / Моск. гос. ун-т путей сообщ. (МИИТ) МПС РФ. Москва, 2004. - 24 с.

59. Маклаков C.B. BPwin и ERwin. CASE-средства разработки информационных систем. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2001. - 304 с.

60. Максудова Л.Г., Савиных В.П., Цветков В.Я. О междисциплинарной интеграции на основе геоинформатики. // Геодезия и аэрофотосъемка, 2004. - №5. - с. 108-115.

61. МИИГАиК, 2009. -с. 174-178.

62. Малинников В.А., Соловьев И.В., Цветков В.Я. О развитии геодезического образования. // Геодезия и картография. 2010. -№2. Февраль.-с.52-59.

63. Малинников В.А., Соловьев И.В., Цветков В.Я. Информационные технологии в геодезическом образовании новые направления. // Информатизация образования и науки. - 2010 - №2 (6) - с. 13-21.

64. Малинников В.А., Савиных В.П., Соловьев И.В., Цветков В.Я. О необходимости нового направлении в геодезическом образовании. // Дистанционное и виртуальное обучение. 2010 - №3 (33) - . с. 14-22

65. Нейбург Эрик Дж., Максимчук Роберт А. Проектирование баз данных с помощью ЦМЬ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. - 281 е.: ил

66. Малиньяк Л. Дальнейшее расширение функциональных возможностей САПР.// Электроника, 1991г., том 64, № 5. С.23-25.

67. Марка Д.А., МакГоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования БАОТ. -М.: МетаТехнология, 1993.- 240 с.

68. Методология функционального моделирования. -М.: Госстандарт России, 2000. http://www.cals.ru

69. Мюллер Р. Базы данных и ЦМЪ. Проектирование. Изд-во «Лори», 2002.- 432 с.

70. Новоженов Ю.В. Объектно-ориентированные технологии разработки сложных программных систем. М.: «Аргуссофт компании», 1998.- 342 с.

71. Пейперт С. Переворот в сознании. Дети, компьютеры и плодотворные идеи М.: Педагогика, 1989.

72. Петер Пин-Шен Чен. Модель «сущность-связь» шаг к единому представлению данных. // СУБД. - 1995. - № 3.

73. Подольский В.Е., Храпов И.В. Опыт информатизации управленческой деятельности вуза в условиях распределенной корпоративной сети. // Интернет. Общество. Личность. ИОЛ-2000: Тезисы междунар. конф.1371. СПб., 2002.

74. Профессиональная ГИС Карта 2008./ Инструкция по установке программных продуктов. Ногинск : Панорама 1999-2009.

75. Роганов Е.А. Основы информатики и программирования: Учебное пособие. М.: МГИУ.- 2001.-315 с.

76. Розенберг Д., Скотт К. Применение объектно-ориентированного моделирования с использованием ЦМЬ и анализ прецедентов.: Пер. с англ. -М.: ДМК Пресс, 2002.- 160 с.

77. Розенберг И.Н., Старостина Т.А. Решение задач пространственной оптимизации. // Системы и средства информатики. Специальный выпуск «Геоинформационные технологии»./ Под ред. И.А. Соколова. Москва: ИЛИ РАН, 2004.-с. 213-231.

78. Розенберг И.Н., Цветков В.Я., Матвеев С.И., Дулин С.К. Интегрированная система управления • железной дорогой./ Под ред. В. И. Якунина. М.: ИПЦ «Дизайн. Информация. Картография», 2008 - 146 с.

79. Розенберг И.Н., Цветков В. Я. Логические информационные единицы. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований 2009. - № 4. - с. 110-111.

80. Розенберг И.Н., Беляков С.Л. Программные интеллектуальные оболочки геоинформационных систем. /Под ред. Л.С. Берштейна М.:1381. Научный мир, 2010 132 с.

81. Розенберг И.Н., Соловьев И.В., Цветков В.Я. Комплексные инновации в управлении сложными организационно-техническими системами, /под ред. В.И. Якунина М.: Феория, 2010 - 248 с.

82. Розенберг И.Н., Вознесенская М.Е. Геознания и геореференция.

83. Вестник Московского государственного областного педагогического университета. -2010. № 2. - с. 116-118.

84. Рузанова Н.С., Насадкина О.Ю., Штивельман Я.Е. Создание ИАИС, как основы для формирования единой информационной среды вуза. // Информационно-коммуникационные технологии в управлении вузом: Сб. трудов научно-практ. конф. Петрозаводск: ПетрГУ, 2003.

85. Старыгин А. Построение корпоративных информационных систем: технологии и решения. // Корпоративные базы данных 97: Материалы конф., http://www.citforum.ru/.

86. Тихонов А.Н., Цветков В.Я. Методы и системы поддержки принятия решений. // М.: МАКС Пресс, 2001.

87. Тихонов А.Н., Иванников А.Д., Цветков В.Я. Терминологические отношения. // Фундаментальные исследования -2009. № 5. - с. 146- 148.

88. Тихонов А.Н., Иванников А.Д., Соловьёв И.В., Цветков В.Я., Кудж С.А. Концепция сетецентрического управления сложной организационно-технической системой. Информационный аспект. М.: МаксПресс, 2010. 136 с.

89. М. Фаулер, К. Скотт. UML в кратком изложении. Применение стандартного языка объектного моделирования. Пер. с англ. М.: Мир, 1999.139192 с.

90. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии М.: "Финансы и статистика" 1998 г. -288 с.

91. Цветков В.Я. Координатные системы в геоинформатике. М.: Макс Пресс 2005. - 49 с.

92. Цветков В.Я. Информационные технологии в управлении. М.: МГУГиК, 2008. - 110 с.

93. Цветков В.Я. Мобильные образовательные технологии// Современные наукоемкие технологии. -2008. №12. - с. 32- 34.

94. Цветков В.Я., Вознесенская М.Е. Особенности языка визуального моделирования.// Современные наукоёмкие технологии. 2010 . -№1. -с. 5758.

95. Цветков В.Я., Вознесенская М.Е. Геореференция как новый подход к информационному поиску.// Современные наукоёмкие технологии. 2010 . — №1. с. 98-100

96. Цветков В.Я., Вознесенская М.Е. Технология обучения с использованием динамических визуальных моделей. //Дистанционное и виртуальное обучение. М.: Издательство СГУ, 2010 -№ 2.- с.23-33.

97. Цветков В.Я., Вознесенская М.Е., Железняков В.А. Итеративный подход построения электронных карт в ГИС Панорама. // Кадастровые инженеры. -2010. №2. - с. 104-105.

98. Цветков В.Я., Вознесенская М.Е. Метод встречных потоков при проектировании программных продуктов.// Успехи современного естествознания. 2010 . — №3. с. 12-13.

99. Цикритзис Д., Лоховски Ф. Модели данных. // Пер. с англ. М.:140

100. Финансы и статистика, 1985.

101. Черемных С.В., Семенов И.О., Ручкин B.C. Структурный анализ систем: IDEF-технологии. М.: Финансы и статистика, 2001.- 208 с.

102. Шекхар Шаши, Чаула Санжей. "Основы пространственных баз данных". Пер. с англ. КУДИЦ-Образ, 2004. -336 с.

103. Шуткин JI.B. Кризис унифицированного языка моделирования: факты, причины и пути выхода. // М., Научно-техническая информация.-2008.-Сер.2, No.5: Информационные процессы и системы, Всероссийский институт научной и технической информации РАН, с. 13-22.

104. Шуткин JI.B. Парадигма модульного мышления в компьютерной науке и практике. // М., Научно-техническая информация.- 2004.-Сер.2, , No. 10, с. 1-12.

105. Щербо В.К., Козлов В.А. Функциональные стандарты в открытых системах.// 4.1. Концепция открытых систем. 4.2 Международные функциональные стандарты. М.: Изд. МЦНТИ, 1997.

106. Шилдт Герберт. Полный справочник по С. Язык программирования СИ. 4-е издание. Пер. с англ. — М.: Издательский дом "Вильяме".- 2009.- 704 с.

107. Abelsson Н., diSessa. Turtle geometry. MIT Press.

108. Bruckman, Amy. "Identity Workshop: Emergent Social and Psychological Phenomena in Text-Based Virtual Reality." To appear in the proceedings of INET '93, 1992.

109. Chen P., The Entity-Relationship Approach to Logical Data Base Design, Q.E.D. Monograph Series, Wellesley, MA, 1977.

110. Chris Gane, Trish Sarson. Structured System Analysis. Prentice-Hall,1979.

111. Clough, P., Sanderson, M. and Joho, H."Extraction of semantic annotations from textual web pages".// Technical report, University of Sheffild-2004.

112. CommonKADS Library for Expertise Modeling / Eds. by J. Breuker141and W.Van de Velde. The Netherlands, Amsterdam: IOS Press, 1994.

113. DATARUN Concepts. Computer Systems Advisers Research Ltd.,1994.

114. Davenport R.A. Data analysis for data base design. // Aust.Comput.J. -1978.-V. 10, N4.

115. Davenport R.A. Data analysis-experience with a formal methodology. // Proc. of EURO IFIP-79, Sept. 1979.

116. Davenport R.A. The state of the art distributed data base. // EUROCOMP-78 Congress, London, 1978.

117. DeSmith D.A., Aghill H., Grocock M., Matthews W. A Distributed Database Management System for the IBM Series/1: Functional Capabilities, 79DS8.1 ( R ), Database Systems Research Group, University of Michigan, Ann Arbor, MI, 1979.

118. Edward Yourdon. Modern Structured Analysis. Prentice-Hall, 1989.

119. Fensel D., Benjamins V.R. The Role of Assumptions in Knowledge Engineering // International Journal on Intelligent Systems (IJIS), 1998. V. 13 .N7 .Pp.715-748

120. Hammer M. "Reengineering Work: Don"t Automate, Obliterate". Harvard Business Review, July August 1990.

121. I.Jacobson. Object-Oriented Software Engineering. ASM press. 1992,528 p.

122. Integration definition for function modeling (IDEFO). Draft Federal Information Processing Standards Publication 183, 1993, December 2. http://www, idef. com

123. Ishikawa, T., and K. A. Kastens. Why some students have trouble with maps and other spatial representations. // Journal of Geoscience Education, 2005.14253 (2). — p. 184-197.

124. ISO 9126: 1991. ИТ. Оценка программного продукта. Характеристики качества и руководство по их применению.

125. Jin Zhang. Visualization for Information Retrieval. Springer- Verlag Berlin Heidelberg. 2008. 293 p.

126. Gangeni A., Pisanelli D.M., Steve G. An Overview of the ONIONS Project: Applying Ontologies to the Integration of Medical Terminologies // Data & Knowledge Engineering, 1999.V.31. Pp. 183-220.

127. Hill Linda L. Georeferencing: The Geographic Associations of Information (Digital Libraries and Electronic Publishing) 2006- 272 p.

128. Min Song, VISUALIZATION IN INFORMATION RETRIEVAL: A THREE-LEVEL ANALYSIS// Journal of Information Science (Sage Publications) -2000-1,26 pp. 3-19.

129. OMG Unified modeling language spesification. Version 1.1. (http://www.omg.com) 1997.

130. Rozenberg I.N., Tsvetkov V.Ya. The Geoinformation approach // Eurupean Journal of Natural History. 2009. - № 5 . - p 102 -102.

131. Rumbaugh J., Blacha M. Premerlani W., Eddy F. Lorensen W. Object-Oriented Modeling and Design.- Prentice-Hall, Inc., 1991. 432 p.

132. Smith, В., and D. M. Mark. Geographical categories: An ontological investigation. // International Journal of Geographical Information Science. -2001. -15 (7). -p.591-612.

133. Software Visualization. Innovation in Systems and Software Engineering. A NASA Journal. V. 1, № 2, September 2005, Springer, p. 221-230.

134. Worboys, M., and M. Duckman. GIS: A Computing Perspective. 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press, 2004.

Информация о работе

Вознесенская, Марина Евгеньевна
кандидата технических наук
Москва, 2010
ВАК 25.00.35

Диссертация

Моделирование в геоинформатике при решении задач формирования и получения геознаний - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы