Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка согласованной базы геоданных на основе множественно-реляционной модели

ВАК РФ 25.00.35, Геоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Разработка согласованной базы геоданных на основе множественно-реляционной модели"

На правах рукописи

Духин Степан Владимирович

РАЗРАБОТКА СОГЛАСОВАННОЙ БАЗЫ ГЕОДАННЫХ НА ОСНОВЕ МНОЖЕСТВЕННО-РЕЛЯЦИОННОЙ МОДЕЛИ

Специальность 25 00 35 «Геоинформатика»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007

003177156

Работа выполнена на кафедре «Геодезия и геоинформатика» в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ)

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

- доктор технических наук, профессор Матвеев Станислав Ильич

- доктор технических наук, доктор экономических наук, профессор

Цветков Виктор Яковлевич

- кандидат технических наук Терляков Олег Александрович

- Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)

Защита состоится 20 декабря 2007 г в 14 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д218 005 11 при Московском государственном университете путей сообщения по адресу 127994, Москва, ул Образцова, д. 9, МИИТ, ауд 1235

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан « 16 » ноября 2007 г

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью Вашего учреждения, просим направлять по адресу диссертационного совета на имя ученого секретаря совета

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

ЮА Быков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Эффективность

функционирования современных транспортных предприятий целиком зависит от степени развития их информационных инфраструктур Практически все данные о деятельности такого предприятия соотносятся с информацией о реальном местоположении тех или иных объектов или клиентов на земной поверхности, картами и схемами Обеспечить тесную интеграцию с подобными видами информации, а также их совместную обработку и анализ призваны географические информационные системы (ГИС)

Сочетание цифровых карт и реляционных баз данных называют геореляционной структурой Построение геореляционных структур является на сегодняшний день наиболее часто встречающейся формой организации базы геоданных (БГД) Основной проблемой такой организации является согласованное отображение топологической информации внутри структуры базы геоданных, для чего необходим специальный набор инструментов создания и поддержки топологии Возможность эксперта вносить корректировки как в атрибутивную, так и в метрическую составляющую означает, что в основу БГД должна быть положена специальная модель поддержки согласованных значений метрической и атрибутивной информации Отсутствие указанной модели геоданных является сегодня сдерживающим фактором в организации систем принятия решений на основе ГИС, и создание такой модели, сочетающей в себе достоинства реляционного подхода и наглядность графического отображения, представляется очень актуальным

Цель работы состоит в создании и исследовании специальной множественно-реляционной модели геоданных, обеспечивающий динамическое формирование согласованной БГД на основе информации,О получаемой из различных источников хранения и переработки геоданных ГИС Создание такой модели предполагает формулирование и обоснование

механизма согласованности множества взаимосвязанных значений метрических и атрибутивных геоданных и разработку способов контроля и оценки получаемых топологий на базе разработанных алгоритмов проблемно-ориентированной классификации

Объектом исследования являются архитектура и функциональное наполнение БГД

Методы исследования. Методологической основой и общетеоретической базой исследования являются принципы системного анализа и проектирования БГД, методы представления знаний, алгебра логики, теория множеств, теория графов, геоинформационные технологии Научная новизна полученных результатов.

Выполненная диссертационная работа является одной из первых попыток создания комбинированной модели геоданных для ГИС на основе управления согласованностью значений разнородных компонентов При ее реализации автором достигнуты новые результаты, основные из которых заключаются в следующем

Исследована проблема согласованного использования структурированных и неструктурированных геоданных с целью выбора и обоснования комплексного подхода к созданию модифицированной реляционной модели

Проведен анализ подходов к отображению семантики, заложенной в пространственные онтологии, в географические концептуальные схемы, представляющие информацию, хранимую в БГД

Впервые предложена и обоснована множественно-реляционная модель на основе анализа взаимосвязанных значений интерфейса нижнего уровня, на базе которой разработан оригинальный подход к проектированию БГД

Проведены теоретические исследования свойств, ограничений и возможных операций на множественно-реляционной модели, результаты которых позволили разработать эффективные алгоритмы верификации корректировок метрической и атрибутивной информации

Разработана оригинальная методика согласованной структуризации БГД в среде взаимосвязанных данных

Предложен новый комбинированный метод построения согласованных тем и покрытий на основе программных средств ГИС О^есЛапс! Разработанный в ходе выполнения данной работы программный модуль согласованных корректировок, является уникальным как по самой разработке, так и по своему назначению

Исследованы перспективные возможности функционирования ГИС железнодорожного транспорта на базе разрабатываемых программно-технических средств

Предложена методология параметрического контроля подготавливаемых к утверждению техническо-распорядительных актов железнодорожной сети

Практическая ценность работы. Значительная часть результатов, полученных в ходе выполнения данной работы, вошла в проект Российского фонда фундаментальных исследований «Разработка теории, алгоритмов и программ решения многокритериальных оптимизационных задач на ГИС» № 03-07-90202 Реализующие метод программные средства включены в состав систем ГИС ОАО «Российские железные дороги» Эти программные средства использовались при создании системы мониторинга геоинформационного портала ОАО «РЖД»

Разработанные методы и алгоритмы использованы при создании программного комплекса ведения техническо-распорядительных актов станций (АС ТРА) Данный программный комплекс был внедрен на сети железных дорог ОАО "РЖД" АС ТРА является составной частью Комплексной системы обеспечения безопасности в хозяйстве перевозок На защиту выносятся:

1 Подход к проектированию БГД сложной структуры на основе информационной среды с неоднородными информационными ресурсами как основного метода формирования ГИС

2 Формулирование требований к модели геоданных на основе

сравнительного анализа существующих метасхем БГД с учетом семантики, заложенной в пространственные онтологии

3 Множественно-реляционная модель (МР-модель) представления информационной среды ГИС

4 Методика согласования БГД в среде взаимосвязанных данных на базе поликонсонансной структуры, обеспечивающая интерактивное контролируемое уменьшение структурной рассогласованности множества

5 Расширения существующих представлений моделей баз данных с целью приведения их к возможности отображения геоданных

6 Метод реструктуризации геоданных для анализа структуры разноформатных документов (метрической и атрибутивной информации) и формирования семантически полной модели данных Обоснование подхода, основанного на использовании проблемно-ориентированной классификации слабоструктурированных документов для создания геоинформационного портала

7 Комбинированный метод построения согласованных тем и покрытий на основе программных средств ГИС 01уес1Ьапс1 на базе программного модуля согласованных корректировок, позволяющий реализовать организацию согласованной БГД в рамках системы интеллектуального корпоративного капитала железнодорожной отрасли

8 Архитектура программного комплекса согласованного сопровождения БГД и ведения каталога геоинформационных ресурсов на основе ГИС О^есЛапс!

9 Результаты вычислительных экспериментов по ведению БГД, проведенные с помощью созданного программного модуля

10 Методология параметрического контроля подготавливаемых к утверждению техническо-распорядительных актов железнодорожной сети на основе процедур автоматизации корректного заполнения и редактирования атрибутов нормативной базы данных

Апробация результатов работы. Содержание диссертации было доложено на 31-й Всепольской конференции по прикладной математике

(Варшава, 2002), Девятой научно-практической конференции

«Информационные технологии в железнодорожном транспорте» «ИНФОТРАНС-2004» (Санкт-Петербург, 2004), 2-й межведомственной научно-практической конференция «ТелеКомТранс - 2004» (Сочи, 2004), Девятой Всероссийской конференции «Проблемы ввода и обновления пространственных данных» (Москва, 2005), Десятой научно-практической конференции «Информационные технологии в железнодорожном транспорте» - «ИНФОТРАНС-2005» (Санкт-Петербург, 2005), 3-й международной научно-практической конференции «ТелеКомТранс - 2005» (Сочи, 2005), Ш-м Международном научно-практическом семинаре «Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте» (Коломна,2005), 2-й Международной научно-практическая конференция «Геопространственные технологии и сферы их применения» (Москва, 2006), 6-й Международной конференции Когнитивный анализ и управление развитием ситуаций, СА5С2006 (Москва, 2006), Научной сессии МИФИ-2006 (Москва, 2006), 4-й международной научно-практической конференции «ТелеКомТранс - 2006» (Москва, 2006), Одиннадцатой научно-практической конференции «Информационные технологии в

железнодорожном транспорте» - «ИНФОТРАНС-2006» (Санкт-Петербург, 2006), Международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию ВНИИАС «Современные тенденции развития средств управления на железнодорожном транспорте» (Звенигород, 2006), 3-й Международной конференции «Геопространственные технологии и сферы их применения» (Москва, 2007)

Публикации. Результаты работы опубликованы в 23 публикациях в открытой печати, из них 5 работ в изданиях из перечня журналов ВАК РФ

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы Содержание работы изложено на 152 страницах, включая 58 рисунков Список литературы содержит 143 наименования

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность выбранной темы и основных вопросов исследования, охарактеризованы полученные результаты

В первой главе определена географическая информационная система (ГИС), как программно-технологическое средство накопления территориально-координированных (координатно-привязанных) данных, их системного анализа, интерпретации в виде картографических изображений на средствах машинной графики и реализации информационных запросов пользователя посредствам обращений к «электронным картам» заданной территории ГИС предоставляет возможность анализировать, прогнозировать явления и события окружающего мира, выделять их главные факторы, характеристики, причины и возможные последствия

Рассмотрены основные компоненты ГИС и произведены классификации по совокупности возможностей рассматриваемых программных средств и по основным поддерживаемым моделям пространственных данных

Во второй главе исследованы теоретические предпосылки и основания для разработки МР-модели

Рассмотрена процедура структуризации для образования категорий и наборов геоданных с учетом ограничений целостности, существенных для моделирования геоданных при выполнении основных операций в терминах селекции и действия

Проведен ретроспективный анализ известных моделей представления данных с целью возможности установления соотношения между этими моделями данных и представлением геоданных с помощью МР-модели Подробно описаны характеристики этих моделей по следующим параметрам целостность данных, языковые особенности, достоинства модели, недостатки модели

Пусть Ам = {а" , Ам2 , , Ал/, | представляет собой множество всех потенциально существующих прикладных моделей, использующих модель

геоданных М Тогда модели геоданных М и N называются изоморфно эквивалентными (эквивалентными по композиции операций, эквивалентными в зависимости от состояния), если между Ам и Ам существует такое сюръективное отображение что прикладные модели ДЛ/ и

А^ — /{^А^^ являются изоморфно эквивалентными (эквивалентными по

композиции операций, эквивалентными в зависимости от состояния) Очевидно, что из изоморфной эквивалентности моделей геоданных следует их эквивалентность по композиции операций, а из последней следует эквивалентность в зависимости от состояния Обратные утверждения не верны

Наборы связанных классов объектов, имеющих одинаковую пространственную привязку, могут быть организованы в более крупную структуру, называемую набором классов объектов Каждый пространственный объект в БГД содержит форму (геометрию) и может участвовать в топологических отношениях Способность хранения геометрии объекта является одним из обязательных условий существования БГД, поскольку каждый пространственный объект всегда должен быть доступен для отображения и анализа

В рамках проблемы согласованности разнородных геоданных по значениям хранимых значений признаков изучена возможность реализации с помощью МР-модели автоматической адаптации к изменению параметров взаимодействия пользователя с предметной областью на основе инструмента поддержки согласованности структуры топологических отношений и группируемости в динамическом режиме Для обеспечения целостности МР-модели в работе использован механизм поддержания структурной согласованности, позволяющий вместо линейной ссылочной целостности плоских отношений поддерживать триангулярную целостность пространственных атрибутов

Третья глава посвящена описанию разработанной МР-модели Обобщенную структуру МР-модели легко представить в виде таблицы с переменным количеством столбцов 2-х типов элементы данных и связи (рис 2) В множество столбцов «элементы данных» входят столбцы, состоящие из

атрибутов, входящих в отношение Як Различные отношения могут иметь

разное количество атрибутов, поэтому строки таблицы, соответствующие различным отношениям имеют разное количество столбцов Множество атрибутов «связи» содержит столбцы связи с другими типами атрибутов Связи в МР-модели устанавливаются между значениями атрибутов, поэтому интенсионал таблицы в части «связи» содержит количество столбцов, равное количеству типов атрибутов, с которыми связан данный тип, а расширение таблицы для каждого столбца «связи» интенсионала содержит множество столбцов, определяющих связи конкретного значения атрибута данного типа со значениями атрибута другого типа

Количество строк в таблице расширения структуры для каждого типа атрибута равно числу значений атрибута данного типа Основным преимуществом такого представления структуры описываемой модели является структурная однородность представления атрибутов и связей, заключающаяся в представлении связей в виде таблиц и кортежей

Элементы данных (ЭД) Связи

Типы данных Тип 1 ЭД1 ЭД С типом 2 С типом т

Тип 2 ЭД 1 ЭД м2 С типом 1 С типом Ш

Тип т ЭД 1 ЭД С типом 1 С типом т — 1

Рис 2 Табличное представление структуры МР-модели

Связи между значениями атрибутов представлены в виде матрицы семантической смежности где С =1, если существует связь

между значениями атрибутов а, и = " в противном случае (рис 3)

Наличие между значениями атрибутов а, и связи в МР-модели

обуславливает и наличие связи между атрибутами ау и Связь

с ч названы жесткой связью, а значения атрибутов а1 и —

жестко связанными

Ах А2 с

а1 аг а' а'+1 а1 а" а"

А а, с\ *> < Ч с1 <

й2 с\ с'2 <

а, с) с] < -г1 < < с",

А2 с). ■> с с Сх

«V * < < < <

А ак с\ с; сТ * <

ап с\ с1 < с < скп <

Рис 3 Матрица семантической смежности атрибутов

Рассмотрен пример представления информационно-логической модели (ИЛМ), состоящей из пяти типов атрибутов {А, В,С, В, , средствами МР-

модели В виде ненормализованного отношения Л, =(А,В,С,0,Е} структура выглядит, как показано на рис 4

Структура ИЛМ, представленная в виде структуры МР-модели выглядит следующим образом (рис 5)

А В с Е

а\ с, е\

а, ¿1 С2 е2

ах \ С2

ах \ с3 йъ ез

а2 Ъ2 С4 <14

аз Ь3

аъ Ъ., ¿4

Рис 4 Табличное представление структуры ИЛМ

А 31 |Ь, 1с, 1С2 1сз 1(1, № 1с13 1е, 1е2 1е3

а2 |Ь2 1с4 1<14 1е4

а3 4Ь3 1С5 1с14 № 1е2 1е4

В ь, 1а, 1с, 1С2 1сз 1с1, № |е, 1е2 1е3

ъ2 1а2 1с4 1<14 1е4

Ь3 1аз 1Сз 1с5 № 1й5 1е2 1е4

С С1 1а, 1Ь, М 1е,

с2 |а, 1Ь, 1(1, 1<12 1е2 1ез

Сз 1а, 1а3 1Ь3 1с1з 1с14 1е3 1е4

с4 1а2 1Ь2 1е4

С5 1а, 1Ь3 1с15 1е2

И <1. 1а, 1Ь, 4-с, 1С2 1е, |е2

¿2 ¿а. 1Ь, 1с2 1ез

¿з 1а, 1Ь, 1с3 1ез

d4 |а2 1а3 1Ь2 1Ьз 1с3 1с4 1е4

¿5 1а3 1Ь3 1с5 1е2

Е |а. 1Ь, 1с, №

е2 ¿а. 1а3 1Ь, 1Ьз 1с2 1с5 1(1, 1(15

е3 -1а, 1Ь, 1с2 1Сз №

е4 1а2 1а3 1Ь2 1Ьз 1с3 1с4 1дА

Рис 5 Табличное множественно-реляционное представление структуры ИЛМ

Итак, структура MP-модели задается в виде отношения S = (Л0,Л'), где А° = UA ° —объединение множеств атрибутов Д, А0 ={А01,А02, .,А | —множество ссылок на атрибуты

А\,А'2, ,А\,.. , а ссылка на атрибут А ° = jflf ° к,к = \А (||

Определены следующие понятия MP-модели структура, подструктура, пустая структура, описаны их свойства Определены условия связи атрибутов и значений атрибутов

Структура MP-модели имеет одно явное ограничение целостности, заключающееся в необходимости выполнения для каждой связи условия жесткости для любых двух атрибутов А1 и А К схемы БД1,

находящейся в целостном состоянии, либо существует жесткая связь между

ними, либо нет связи, то есть

VA ,,AKeS , :БС , „ ={А пАк)=>*СК1,={АК,А ,)^Ckl =0

К спецификационным операциям MP-модели относятся операции выделения подструктуры из структуры и выделения цепочки из структуры

Навигационные операции обеспечивают переход по ссылке и переход по списку

В четвертой главе излагаются результаты практической реализации выдвинутых положений и соответствующих им разработок

Рассмотрена программная реализация алгоритмов в среде ГИС ObjectLand, являющейся универсальным программным продуктом, работающим под управлением операционных систем семейства Windows и предназначенным для использования в областях, связанных с совместной обработкой пространственной и табличной информации ГИС ObjectLand обеспечивает создание смешанных векторно-растровых карт с присоединенными к объектам карты записями из пользовательских баз данных

Пространственная информация в ГИС организована в виде структурных компонент—карт БГД может содержать произвольное количество карт Поддерживается трехуровневая структура карт Верхним уровнем структуризации карты является слой Карта может состоять из произвольного количества слоев В свою очередь, каждый слой содержит определенный набор типов объектов Тип объектов характеризуется именем, геометрической характеристикой (точечный, линейный, площадной, текст, растр), стилями отображения (заливка, штриховка, стиль линии, условное обозначение, шрифт и т п), а также набором реляционных таблиц, содержащих атрибутивную информацию, связываемую с объектами данного типа И, наконец, нижний уровень структуризации — непосредственно пространственные объекты карты Пользователю предоставляется

возможность проектирования произвольной структуры карт (рис 8)

ч

Карта

_у

1 М

Слой )

_/

1 М

Рис 8 Часть структуры базы геоданных ГИС ОЬуейЬапс!

Данное представление информации отличается простотой и удобством в использовании, однако имеет ряд существенных недостатков

1 Не сохраняются онтологические связи между объектами При редактировании карт и работе с объектами это приводит к нарушению логической целостности данных Например, при удалении объекта типа «Слой» сложно проследить, в какие темы входит этот объект и какие типы объектов из удаляемого слоя необходимо оставить для сохранения

М N

Тип объекта

корректности критериев фильтра Другими словами, как в любой иерархической структуре, не формализованы связи между несмежными объектами «Карта» — «Тип объекта» и «Тема» — «Тип объекта»

2 Отсутствует возможность использования одного и того же типа объекта в разных слоях При необходимости идентичные типы объектов создаются в разных слоях, однако в этом случае имеет место дублирование информации, что в процессе эксплуатации приводит к возникновению неоднозначности и противоречивости

3 Отсутствует возможность явного задания взаимосвязей между объектами и ограничений целостности данных Например, взаимосвязь типов объектов «участок», «перегон», «станция» и «километр» интуитивно подразумевается, но нигде не описывается формально, так как модель данных не позволяет это сделать для графической части ГИС

Перечисленные недостатки являются характерными не только для ГИС ОЬуесЛапс!, но и для многих других, а описанный в п 3 присущ всем ГИС без исключения

Для решения проблем, описанных в п 1 и 2, при создании прикладных подсистем на базе ГИС ОЬуесИ.апс!, использовалась организация данных с помощью МР-модели

Приведение исходной модели данных к целевой МР-модели заключается в восстановлении онтологических связей между элементами модели, утраченных в процессе концептуального проектирования и существующих неявно в ограничениях целостности

В МР-модели приведенная выше структура данных будет выглядеть следующим образом (рис 9)

При таком подходе, программа автоматически отслеживает связи редактируемого объекта, и разрыв или изменение этих связей не нарушает логику и целостность БГД, что позволяет существенно снизить трудозатраты пользователя

Рис 9 Множественно-реляционное представление

Модель позволяет установить дополнительную взаимосвязь типов объектов, позволяющую корректно работать со связанными графическими объектами Например, задание отношения объектов «участок», «перегон», «станция» и «километр» в схеме сети железных дорог при автоматизированной обработке позволяет, например, корректно удалить станцию, либо определить участок или перегон по заданному километру

Еще одну реализацию МР-модели удалось осуществить в рамках автоматизированной системы ведения базы данных техническо-распорядительных актов (АС ТРА) АС ТРА станций предназначена для автоматизации работы руководителей и инженеров станций, отделов и служб перевозок по созданию и обновлению ТРА станций в единой централизованной базе данных, а также для информационного обеспечения руководящего состава дорожного и сетевого уровней управления на основе автоматизированной информационной среды, предоставляющей необходимую нормативно-справочную информацию

Для автоматизации процесса редактирования и снижения трудозатрат в редакторе для хранения данных используется МР-модель, которая, в силу принципов, положенных в ее основу, сохраняет связи между объектами, обеспечивая тем самым автоматическую поддержку их целостности, а при заданных логических связях между объектами позволяет отслеживать сохранение этих связей

Для демонстрации преимуществ использования МР-модели для хранения reo данных в редакторе рассмотрим схему ЖД станции (рис 10)

Кроме атрибутивной и графической информации характеризующей каждый из объектов схемы, необходимо поддерживать следующие

ОООН Н5

/—г- 5 — 836 - 56 -1-ч

10 /ахи НЗ 45 кхх>\ -I- 3 — 842 - 56 -

ЧД КХЮ 11Щ 2 6 / оосн Н1 43 кто \ 5 1 <3 М1 оссн н

-£—-1—^-4--1-1 гл - 861 - 65 --1-*-у-1-1-

\ ахи Н2 41 ьооо / мз нд

-1-1-V--1-2 гл - 847 - 56 -1-у-*■-1-1-

Ч КШ М4 в 4 8 \ оссн Н4 42 юоо/ 7 3 О 00» \-£- 4 —840 - 56 -

44 ЮОО

Рис 10 Схема ЖД станции логические связи между объектами

1 На объекте «Путь», обязан быть объект «Подпись пути»

2 Объект «Тупик с упором» должен быть связан с объектом «Путь»

3 Объект «Стрелка», должен быть связан с двумя объектами «Путь»

4 Рядом с объектом «Стрелка» должны стоять объекты «Светофор» и «Номер стрелки»

5 Объект «Светофор» должен лежать на объекте «Путь»

6 Рядом с объектом «Светофор» должны быть объекты «Номер светофора» и «Изолирующий стык»

После построения таблицы МР-модели мы можем редактировать схему станции, не заботясь о семантической целостности данных

Для примера, удалим путь 4 со схемы станции (рис 11) При удалении пути некоторые объекты схемы станут не нужны, более того они нарушат логику схемы Это семантически связанные с путем 4 объекты стрелки №7 и 8, светофоры Н4 и 44 и изолирующие стыки

В силу того, что мы используем МР-модель для хранения геоданных, операция удаления пути будет эквивалентна операции удаления сущности из таблицы МР-модели станции, вследствие чего будет удален кортеж из раздела «Элементы данных» и ссылки на этот объект из раздела «Связи» После чего редактор проанализирует полученную таблицу МР-модели, обнаружит нарушение логических связей и удалит ненужные объекты из схемы и из таблицы МР-модели (рис 12)

ооси Н5

.—I-5 — езб - бе

ю /ахи нз

У--1- 3 —842 - 56

ЧД КХЮ М2 О 2 6 / ОООН Н1

-I-1-^--í-1 гл - 961 - 65

ОООН Н2

-I-2 гл - 847 - 56

Ч КХЮ М4 в 4 1\ ООО-, Н4

I |

Объекты нарушающие логику схемы после удаления пути 4

Рис 11 Удаление пути 4

Таким образом, после удаления объекта, логические связи объектов схемы не будут нарушены, данные в БГД АС ТРА сохранят целостность

ч КХЮ М4 ®

ООСН Н5

у-^.- 5 - 836 - 56-í->

10 /ахи НЗ 45 КХХ>\ ЧЕ-3 - 842 - 56-

чд кхю М2 е> 2 в / ахи Н1 чз КХЮ \ 5 1 о М1 ахи н -I-1—^-4--Ъ-1 гл - 961 - 65-1->-у-1-1—

мз нд -I-1—

-Чт-1*-1-1 гл - 961 - 65-1-*--г

\ 41 кх» /

-Л-2 гл - 847 - 56-/-

Рис 12 Схема ЖД станции после удаления пути 4 Тем самым наглядно показана эффективность использования МР-модели для построения согласованных БГД, позволяющих поддерживать семантическую целостность БГД при проектировании БГД и автоматизированной обработке графических данных ГИС

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведенных исследований были получены следующие основные результаты

1 Предложен подход к проектированию БГД сложной структуры на основе информационной среды с неоднородными информационными ресурсами как основного метода формирования ГИС

2 Сформулированы требования к модели геоданных на основе сравнительного анализа существующих метасхем БГД с учетом семантики, заложенной в пространственные онтологии

3 Разработана множественно-реляционная модель представления информационной среды ГИС

4 Предложена методика согласовывания БГД в среде взаимосвязанных данных на базе поликонсонансной структуры, обеспечивающая интерактивное контролируемое уменьшение структурной рассогласованности множества

5 Проведено расширение существующих представлений моделей баз данных с целью приведения их к возможности отображения геоданных

6 Представлен метод реструктуризации геоданных для анализа структуры разноформатных документов (метрической и атрибутивной информации) и формирования семантически полной модели данных Обоснован подход, основанный на использовании проблемно-ориентированной классификации слабоструктурированных документов для создания геоинформационного портала отрасли

7 Разработан комбинированный метод построения согласованных тем и покрытий на основе программных средств ГИС ОЬуес1Ьапс1 на базе программного модуля согласованных корректировок, позволяющий реализовать органи зацию согласованной БГД в рамках системы интеллектуального корпоративного капитала железнодорожной отрасли

8 Описана архитектура программного комплекса согласованного сопровождения БГД и ведения каталога геоинформационных ресурсов на основе ГИС ОЬуес^апс!

9 Представлены результаты вычислительных экспериментов по ведению БГД, проведенные с помощью созданного программного модуля

10 Предложен параметрический контроль подготавливаемых к утверждению техническо-распорядительных актов железнодорожной сети на основе процедур автоматизации корректного заполнения и редактирования атрибутов нормативной базы данных

Перечень основных опубликованных работ по теме диссертации.

1 Розенберг И Н, Духин С В Геоинформационные технологии -важнейшая составляющая современных информационных систем // Автоматика, связь, информатика, № 7,2005, с 8-12

2 Розенберг И Н , Шенфельд К П , Духин С В , Замышляев А М Новая технология ведения техническо - распорядительных актов станций// Железнодорожный транспорт, вып 8 ,2003, с 39-44

3 Розенберг И Н , Духин С В , Уманский В И , Замышляев А М , Шаповал А В Автоматизированная система ведения баз данных техническо-распорядительных актов железнодорожных станций // Транспорт: наука, техника, управление, 2003, вып 5, с 26-34

4 Розенберг И Н, Духин С В Геоинформационные технологии // Железнодорожный транспорт, вып 3,2006, с 59-63

5 Духин С В Проектирование геоинформационного портала отрасли с использованием онтологии геоданных // Управление большими системами -М ИПУ РАН, Выпуск 16,2007, с 81-90

6 Дулин С К , Духин С В , Поповидченко В Г О многоуровневой онтологии геоданных // Системы и средства информатики Вып 17 - М Наука, 2007, с 339-356

7 Дулин С К, Духин С В Множественно-реляционная модель данных геоинформационной системы // Сб научных трудов Ш-го Международного научно-практического семинара «Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте» - М Физматлит, 2005, с 342-350

8 Духин С В Формализация геоданных на основе множественно-реляционной модели // Системы и средства информатики Специальный выпуск «Математические модели и методы информатики, стохастические технологии и системы» - М ИПИ РАН, 2005, с 253-269

9 Дулин С К, Духин С В Интеллектуальный модуль согласованности ресурсов геоинформационной системы // Сб научных трудов «Научная сессия МИФИ-2006» - М МИФИ, 2006, том 3, с 37-38

10 Дулин С К, Духин С В Множественно-реляционная модель как средство обеспечения гомоморфизма геоинформационной системы - М ВЦ РАН, 2006, 30 с

11. Духин СВ, Розенберг ИН Управление геоинформационными ресурсами с помощью ГИС «ОЬуесЛапс!» // Труды 6-й Международной конференции Когнитивный анализ и управление развитием ситуаций, СА8С'2006 - М ИПУ РАН, 2006, с 366-373

12 Розенберг ИН, Духин СВ, Горелик АЛ Развитие автоматизированных систем управления инфраструктурой на основе использования новых информационных технологий // Сборник докладов 2-й межведомственной научно-практической конференция «ТелеКомТранс -2004», 22-24 апреля, - Сочи, с 27-33

13 Розенберг И Н , Духин С В Автоматизированная система ведения геоинформационной базы данных, увязанная с параметрами работы и развития ОАО «РЖД» // Труды девятой научно-практической конференции «Информационные технологии в железнодорожном транспорте»

«ИНФОТРАНС-2004», 6-9 октября, Санкт-Петербург, 2004, с 95-98

14 Розенберг И Н , Духин С В , Харин О В , Ильин А В Использование отраслевых геоинформационных ресурсов для решения задач управления перевозками и инфраструктурой на железнодорожном транспорте // Девятая Всероссийская конференция «Проблемы ввода и обновления пространственных данных» - 15-17 марта, Москва, 2005

15 Розенберг И Н , Духин С В , Замышляев А М , Цуцков Д В Новая технология ведения техническо-распорядительных актов станций // Учебное пособие для вузов железнодорожного транспорта Москва Маршрут, 2005, 304 с

16 Розенберг И Н , Духин С В Основные особенности формирования единой геоинформационной базы данных отрасли // Десятая научно-практическая конференция «Информационные технологии в железнодорожном транспорте» «ИНФОТРАНС-2005», 5-10 октября, Санкт-Петербург Изд-во Политехнического Университета, 2005, с 53-54

17 Розенберг И H, Духин С В Принципы построения единой геоинформационной базы данных, увязанной с параметрами работы и развития железнодорожной отрасли // 3-я международная научно-практическая конференция «ТелеКомТранс - 2005», 26-29 апреля, - Сочи ООО «Диапазон», Ростов н/Д, с 43-47

18 Розенберг И H, Духин С В О задачах геоинформатики в железнодорожной отрасли // 2-я Международная научно-практическая конференция «Геопространственные технологии и сферы их применения», Москва Информационное агентство «ГРОМ», 2006, с 22-23

19 Розенберг ИН, Духин СВ, Ильин А В О вопросах развития геоинформационных систем и технологий ОАО «РЖД» // 4-я международная научно-практическая конференция «ТелеКомТранс - 2006», 2006, с 240-242

20. Розенберг И H , Духин С В Направление развития и использование геоинформатики в системах информатизации ОАО «РЖД» // Сборник докладов одиннадцатой научно-практической конференции «Информационные технологии в железнодорожном транспорте» «ИНФОТРАНС-2006» , 4-7 октября, Санкт-Петербург, 2006, с 186

21 Розенберг ИН, Духин С В О задачах геоинформатики в железнодорожной отрасли // Сб докладов Международной научно-практической конференции, посвященной 50-летию ВНИИАС «Современные тенденции развития средств управления на железнодорожном транспорте» -M ВНИИАС, 2006, с 97-100

22 Духин С В , Ильин А В , Бондарец В А Единая геоинформационная система инфраструктуры ОАО «РЖД» // 3-я международная конференция «Геопространственные технологии и сферы их применения», Москва, 14-15 марта 2007 года - M Информационное агентство «ГРОМ», 2007, с 74-75

23 IN Rozenberg, S V Dukhm, Sergey Ya. Shorgin, Technology and experience of usage of Geographical Information System "ObjectLand" in tasks of transportations control of and property registration for railways of Russian Fédération В сб "31 Ogolnopolska konferencja zastosowan matematyki (Zakopane-Koscelisko, 2002)" Warszawa IM PAN, 2002, pp 73-74

Духин Степан Владимирович

РАЗРАБОТКА СОГЛАСОВАННОЙ БАЗЫ ГЕОДАННЫХ НА ОСНОВЕ МНОЖЕСТВЕННО-РЕЛЯЦИОННОЙ МОДЕЛИ.

Специальность 25 00 35 «Геоинформатика»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 15__11_ 2007г Заказ - А257 Тираж 100 экз.

Формат бумаги 60x841/16 Объем _1,0_ уел печ л

Типография ООО «Документ Сервис ФСД»

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Духин, Степан Владимирович

Введение.

ГЛАВА 1. Анализ проблем разработки баз геоданных сложной структуры

1.1. База геоданных — центральное звено геоинформационной системы.

1.2. Использование базы геоданных в составе геоинформационного портала.

1.3. О подходе к выбору информационной модели на основе анализа внутренних спецификаций геоданных.

ГЛАВА 2. Моделирование геоданных

2.1. Основные понятия.

2.1.1. Структуризация данных.

2.1.2 Ограничения целостности.

2.1.3. Операции.

2.2. Анализ моделей представления данных.

2.2.1. Модели данных.

2.2.2. Иерархическая модель данных.

2.2.3. Сетевая модель данных.

2.2.4. Реляционная модель данных.

2.2.5. Объектно-ориентированная модель данных.

2.2.6. Модель «сущность-связь».

2.2.7. Соотношения между моделями данных.

2.3. Согласованное формирование и сопровождение интегрированных геоинформационных ресурсов.

ГЛАВА 3. Множественно-реляционная модель как средство обеспечения гомоморфизма геоинформационной системы

3.1. Описание множественно-реляционной модели данных.

3.2. Операции множественно-реляционной модели.

3.3. Представление реляционной модели данных посредством элементов множественно-реляционная модели. Алгоритм нормализации схем.

3.4. Пример отображения существующего иерархического представления геоданных в элементы множественно-реляционная модели. Оптимизация алгоритма обхода дерева поиска.

ГЛАВА 4. Применение множественно-реляционной модели

4.1. Улучшение схемы описания данных геоинформационной системы ObjectLand.

4.2. Автоматизированная система техническо-распорядительных актов железнодорожных станций.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка согласованной базы геоданных на основе множественно-реляционной модели"

Состояние проблемы. Эффективность функционирования современных транспортных предприятий целиком зависит от степени развития их информационных инфраструктур. Практически все данные о деятельности такого предприятия соотносятся с информацией о реальном местоположении тех или иных объектов или клиентов на земной поверхности, картами и схемами. Обеспечить тесную интеграцию с подобными видами информации, а также ее совместную обработку и анализ призваны географические информационные системы (ГИС).

Пространственно-распределенную информацию, с которой имеет дело ГИС, можно разделить на три большие группы: семантическую, метрическую и топологическую. Цифровой моделью местности, на основе которой строятся геоинформационные системы, называется структурированная совокупность семантической, метрической и топологической информации об определенной территории, представленной в форме, пригодной для автоматизированной компьютерной обработки.

Связь между объектами цифровой карты и записями в семантической базе данных осуществляется двумя путями: "по идентификатору" и программно. Связь по идентификатору производится путем сравнения идентификаторов или генерацией запросов, тем самым мы можем найти строку в таблице семантической информации для данного графического объекта, и наоборот. Программный способ состоит в том, что программные средства ГИС поддерживают специальные справочные файлы, в которых каким либо образом запоминается связь между объектами цифровых карт и строками в семантических базах данных.

Такое сочетание цифровых карт и реляционных баз данных называют геореляционной структурой. Построение геореляционных структур является на сегодняшний день наиболее часто встречающейся формой организации базы геоданных (БГД). Основной проблемой такой организации является согласованное отображение топологической информации внутри структуры базы геоданных, для чего необходим специальный набор инструментов создания и поддержки топологии. В результате появляется жестко контролируемая среда, в которой последовательность операций диктуется программным обеспечением и строго поддерживается топологическая целостность. Такая модель данных не допускает большой гибкости. Основным препятствием реализации этой модели в ГИС является возможность представления и отображения геоданных только на существующие системы управления базами данных, т.е. практически речь идет о размещении геоданных в среде какой-либо SQL-подобной СУБД, а именно: SQL-сервер, Oracle, DB2, Informix, Sybase. Но реляционные модели являются эффективным средством хранения и обработки только атрибутивных данных, поэтому разработка эффективных ГИС приложений уже сегодня требует создания и поддержки более сложных моделей данных, позволяющих хранить геоданные в согласованном состоянии.

Актуальность темы. Все вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что в современных условиях стремление к созданию технологической схемы хранения и обработки геоданных, которая была бы одновременно экономически выгодной и эффективной, приводит к необходимости разработки комплексного подхода к оценке релевантности структуры современной ГИС, совмещающего в себе средства отображения всех трех групп пространственно-распределенной информации: семантической, метрической и топологической. Метрическая и атрибутивная информация выступают, таким образом, как тесно связанные партнеры, выполняющие общую задачу. Возможность эксперта вносить корректировки как в атрибутивную, так и в метрическую составляющую означает, что в основу БГД должна быть положена специальная модель поддержки согласованных значений метрической и атрибутивной информации. Отсутствие указанной модели геоданных является сегодня сдерживающим фактором в организации систем принятия решений на основе ГИС и создание такой модели, сочетающей в себе достоинства реляционного подхода и наглядность графического отображения, является, таким образом, актуальным.

Цель работы состоит в создании и исследовании специальной множественно-реляционной модели геоданных, обеспечивающий динамическое формирование согласованной базы геоданных на основе информации, получаемой из различных источников хранения и переработки геоданных ГИС. Создание такой модели предполагает формулирование и обоснование механизма согласованности множества взаимосвязанных значений метрических и атрибутивных геоданных и разработку способов контроля и оценки получаемых топологий на базе разработанных алгоритмов проблемно-ориентированной классификации.

Достижение поставленной цели даст возможность использовать эту комплексную модель при построении систем поддержки принятия решений на базе ГИС, повысить качество принимаемых решений и создать основу для интеграции деятельности различных экспертов при решении общих аналитических задач. Совместный поиск эксперта и автоматизированной системы наилучшего варианта обеспечит понимание экспертом логики получаемых результатов и повышение доверия к ним.

В большинстве случаев экспертные знания геодезистов, картографов, метрологов отличаются большой динамичностью, что связано с постоянным пополнением и обновлением системы геоданных. В связи с этим создание модели, обеспечивающей интерактивную корректировку геоданных при условии сохранения целостности и согласованности, приведет к соответствующему расширению возможности контроля релевантности геоинформации как со стороны экспертов, так и по отношению к качеству принимаемых решений на основе результатов обработки геоданных.

Новизна работы. Выполненная диссертационная работа является одной из первых попыток создания комбинированной модели геоданных для ГИС на основе управления согласованностью значений разнородных компонентов. При ее реализации автором достигнуты новые результаты, основные из которых заключаются в следующем:

• Исследована проблема согласованного использования структурированных и неструктурированных геоданных с целью выбора и обоснования комплексного подхода к созданию модифицированной реляционной модели;

• Проведен анализ подходов к отображению семантики, заложенной в пространственные онтологии, в географические концептуальные схемы, представляющие информацию, хранимую в базах геоданных;

• Впервые предложена и обоснована множественно-реляционная модель на основе анализа взаимосвязанных значений интерфейса нижнего уровня, на базе которой разработан оригинальный подход к проектированию базы геоданных ;

• Проведены теоретические исследования свойств, ограничений и возможных операций на множественно-реляционной модели, результаты которых позволили разработать эффективные алгоритмы верификации корректировок метрической и атрибутивной информации;

• Разработана оригинальная методика согласованной структуризации базы геоданных в среде взаимосвязанных данных;

• Предложен новый комбинированный метод построения согласованных тем и покрытий на основе программных средств ГИС ObjectLand. Разработанный в ходе выполнения данной работы программный модуль согласованных корректировок, является уникальным как по самой разработке, так и по своему назначению;

• Исследованы перспективные возможности функционирования ГИС железнодорожного транспорта на базе разрабатываемых программно-технических средств.

• Предложена методология параметрического контроля подготавливаемых к утверждению техническо-распорядительных актов железнодорожной сети. Практическая значимость. В целом диссертационная работа имеет экспериментальный характер, хотя предложенная множественно-реляционная модель и алгоритмы целиком реализованы в среде эксплуатируемой программной системе ГИС ObjectLand. Разработанные программные продукты представляют собой интеллектуальные средства, предназначенные для использования в составе программного обеспечения систем принятия решений или корпоративных систем управления геоданными. Использование предложенного в работе метода согласованной корректировки геоданных и реализующих его программных средств позволяет выявлять и настраивать узкие места топологического отображения типовых пространственных данных, что ведет к повышению качества представления масштабируемого представления геоданных. Возможность настройки параметров, определяющих взаимосвязи между метрическими и атрибутивными информационными объектами, позволяет обеспечить реальный механизм поддержки базы геоданных в согласованном состоянии.

Значительная часть результатов, полученных в ходе выполнения данной работы, вошла в проект Российского фонда фундаментальных исследований № 03-07-90202 «Разработка теории, алгоритмов и программ решения многокритериальных оптимизационных задач на ГИС». Реализующие метод программные средства включены в состав системы ГИС ObjectLand. Эти инструментальные средства использовались при создании системы мониторинга геоинформационного портала отрасли.

На защиту выносятся:

1. Подход к проектированию баз геоданных сложной структуры на основе информационной среды с неоднородными информационными ресурсами как основного метода формирования ГИС.

2. Формулирование требований к модели геоданных на основе сравнительного анализа существующих метасхем баз геоданных с учетом семантики, заложенной в пространственные онтологии.

3. Множественно-реляционная модель представления информационной среды геоинформационных систем.

4. Методика согласовывания базы геоданных в среде взаимосвязанных данных на базе поликонсонансной структуры, обеспечивающая интерактивное контролируемое уменьшение структурной рассогласованности множества.

5. Расширения существующих представлений моделей баз данных с целью приведения их к возможности отображения геоданных.

6. Метод реструктуризации геоданных для анализа структуры разноформатных документов (метрической и атрибутивной информации) и формирования семантически полной модели данных. Обоснование подхода, основанного на использовании проблемно-ориентированной классификации слабоструктурированных документов для создания геоинформационного портала отрасли.

7. Комбинированный метод построения согласованных тем и покрытий на основе программных средств ГИС ObjectLand на базе программного модуля согласованных корректировок, позволяющий реализовать организацию согласованной базы геоданных в рамках системы интеллектуального корпоративного капитала железнодорожной отрасли.

8. Архитектура программного комплекса согласованного сопровождения базы геоданных и ведения каталога геоинформационных ресурсов на основе ГИС ObjectLand.

9. Результаты вычислительных экспериментов по ведению базы геоданных, проведенные с помощью созданного программного модуля.

10. Методология параметрического контроля подготавливаемых к утверждению техническо-распорядительных актов железнодорожной сети на основе процедур автоматизации корректного заполнения и редактирования атрибутов нормативной базы данных.

Заключение Диссертация по теме "Геоинформатика", Духин, Степан Владимирович

Выводы.

1. Описана ГИС ObjectLand как базовая для разработки геоинформационных ресурсов ОАО «РЖД». Приведены основные понятия, описаны элементы и функциональность.

2. Рассмотрен пример использования MP-модели в составе ГИС для повышения эффективности работы с описанием состава и структуры геометрических объектов, заданной в виде иерархической модели.

3. Рассмотрен пример использования MP-модели в составе АС ТРА для повышения эффективности манипулирования графическими данными при работе со схемой станции, заданной в виде сетевой модели.

4. Определена область использования MP-модели для описания топологии схем, соответствующей исходной онтологии.

Заключение

Выполненная диссертационная работа является одной из первых попыток создания комбинированной модели геоданных для ГИС на основе управления согласованностью значений разнородных компонентов. При ее реализации автором достигнуты новые результаты, основные из которых заключаются в следующем.

Исследована проблема согласованного использования структурированных и неструктурированных геоданных с целью выбора и обоснования комплексного подхода к созданию модифицированной реляционной модели.

Проведен анализ подходов к отображению семантики, заложенной в пространственные онтологии, в географические концептуальные схемы, представляющие информацию, хранимую в базах геоданных.

Впервые предложена и обоснована множественно-реляционная модель на основе анализа взаимосвязанных значений интерфейса нижнего уровня, на базе которой разработан оригинальный подход к проектированию базы геоданных .

Проведены теоретические исследования свойств, ограничений и возможных операций на множественно-реляционной модели, результаты которых позволили разработать эффективные алгоритмы верификации корректировок метрической и атрибутивной информации.

Разработана оригинальная методика согласованной структуризации базы геоданных в среде взаимосвязанных данных.

Предложен новый комбинированный метод построения согласованных тем и покрытий на основе программных средств ГИС ObjectLand. Разработанный в ходе выполнения данной работы программный модуль согласованных корректировок, является уникальным как по самой разработке, так и по своему назначению.

Исследованы перспективные возможности функционирования ГИС железнодорожного транспорта на базе разрабатываемых программно-технических средств.

Предложена методология параметрического контроля подготавливаемых к утверждению техническо-распорядительных актов железнодорожной сети.

В ходе проведенных исследований были получены следующие основные результаты.

Предложен подход к проектированию баз геоданных сложной структуры на основе информационной среды с неоднородными информационными ресурсами как основного метода формирования ГИС.

Сформулированы требования к модели геоданных на основе сравнительного анализа существующих метасхем баз геоданных с учетом семантики, заложенной в пространственные онтологии.

Разработана множественно-реляционная модель представления информационной среды геоинформационных систем.

Предложена методика согласовывания базы геоданных в среде взаимосвязанных данных на базе поликонсонансной структуры, обеспечивающая интерактивное контролируемое уменьшение структурной рассогласованности множества.

Проведено расширение существующих представлений моделей баз данных с целью приведения их к возможности отображения геоданных.

Представлен метод реструктуризации геоданных для анализа структуры разноформатных документов (метрической и атрибутивной информации) и формирования семантически полной модели данных. Обоснован подход, основанный на использовании проблемно-ориентированной классификации слабоструктурированных документов для создания геоинформационного портала отрасли.

Разработан комбинированный метод построения согласованных тем и покрытий на основе программных средств ГИС ObjectLand на базе программного модуля согласованных корректировок, позволяющий реализовать организацию согласованной базы геоданных в рамках системы интеллектуального корпоративного капитала железнодорожной отрасли.

Описана архитектура программного комплекса согласованного сопровождения базы геоданных и ведения каталога геоинформационных ресурсов на основе ГИС ObjectLand.

Представлены результаты вычислительных экспериментов по ведению базы геоданных, проведенные с помощью созданного программного модуля.

Предложен параметрический контроль подготавливаемых к утверждению техническо-распорядительных актов железнодорожной сети на основе процедур автоматизации корректного заполнения и редактирования атрибутов нормативной базы данных.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Духин, Степан Владимирович, Москва

1. Аткинсон М. и др. Манифест систем объектно-ориентированных баз данных // СУБД. 1995. N4. С. 142-155.

2. Гарсиа-Молина Г., Ульман Дж.Д., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс // изд. «Вильяме», 2003

3. Геоинформатика / А.Д.Иванников, В.П.Кулагин, А.Н.Тихонов, В.Я.Цветков. -М.: МАКС Пресс, 2001.

4. Дарвин X., Дейт К. Третий манифест // СУБД. 1996. N 1. С. 110-123.

5. Дейт К. Введение в системы баз данных. Седьмое издание. М.: Издательский дом «Вильяме», 2001.

6. Дрибас В. П. Реляционные модели баз данных . Минск : БГУ, 1982.

7. Дулин С.К. Введение в теорию структурной согласованности. -М.: ВЦ РАН, 2005. 135 с.

8. Дулин С.К., Духин С.В. Интеллектуальный модуль согласованности ресурсов геоинформационной системы // Сб. научных трудов «Научная сессия МИФИ-2006» М.: МИФИ, 2006, том 3. С. 37-38.

9. Дулин С.К., Духин С.В. Множественно-реляционная моделькак средство обеспечения гомоморфизма геоинформационной системы. -М.: ВЦ РАН, 2006,30 с.

10. Дулин С.К., Розенберг И.Н. Использование функции сходствадля группируемости ресурсов геоинформационного портала отрасли // Вестник РГУПС, 2005, №4. С. 58-67.

11. Дулин С.К., Розенберг И.Н. О задачах геоинформационного портала отрасли // «Проблемы и методы информатики. II-я Научная сессия ИПИ РАН».- М.: ИПИ РАН, 2005. С. 174-176.

12. Дулин С.К., Розенберг И.Н. О развитии методологических основи концепций геоинформатики // Системы и средства информатики. Специальный выпуск: «Научно методологические проблемы информатики».- М.: Наука, 2006. С. 200-255.

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

14. Дулин С.К., Розенберг И.Н. Согласованное пополнение геоинформационного портала неструктурированными данными // Системы и средства информатики. Вып. 15.-М.: Наука, 2005. С. 194-218.

15. Дулин С.К., Розенберг И.Н. Структуризация тематического мониторинга геоинформационного портала отрасли // Сб. научных трудов ВНИИАС МПС России. М.: ВНИИАС МПС России, 2005. С. 80-90.

16. Духин С.В. Формализация геоданных на основе множественно-реляционной модели // Системы и средства информатики. Специальный выпуск «Математические модели и методы информатики, стохастические технологии и системы». М.: ИПИ РАН, 2005. С. 253-269.

17. Духин С.В. Проектирование геоинформационного портала отраслис использованием онтологий геоданных // Управление большими системами. -М.: ИПУ РАН, Выпуск 16, 2007. С. 81-90.

18. Духин С.В., Розенберг И.Н. Управление геоинформационными ресурсами с помощью ГИС «ObjectLand». // Труды 6-й Международной конференции. Когнитивный анализ и управление развитием ситуаций, CASC'2006.- М.: ИПУ РАН, 2006. С. 366-373.

19. Зейлер М. Моделирование нашего мира (руководство ESRI по проектированию базы геоданных). California: ESRI Press, 1999. 254 с.

20. Калиниченко JI.A. Стандарт систем управления объектными базами данных ODMG-93: краткий обзор и оценка состояния. // СУБД. 1996. N 1. С. 102-109.

21. Карпова Т.С. Базы данных. Модели, разработка, реализация. СПб.: Питер, 2001 г.

22. Ким В. Технология объектно-ориентированных баз данных. // Открытые системы. 1994. N 4. С. 30-42.

23. Ким В., Гарза Ж.Ф., Грэхэм Б. Пути развития объектно-реляционных технологий баз данных. // СУБД. 1996. N 4.

24. Кнут Д.Е. Искусство программирования, том 1 — Основные алгоритмы, 3-е изд. — Диалектика, 2004 г.

25. Коннолли Т., Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика. 3-е издание.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2003.440 с.

26. Кренке Д. Теория и практика построения баз данных. 8 изд. М.: Питер, 2003.

27. Левин Б.А., Круглов В.М., Матвеев С.И., Цветков В.Я., Коугия В.А. Геоинформатика транспорта. М.: ВИНИТИ РАН, 2006. 336 с.

28. Левин Б.А., Матвеев С.И., Цветков В.Я. Концепция создания геоинформационных систем железнодорожного транспорта // Геодезия и геоинформатика в транспортном строительстве. -М.: МПС РФ, МГУПС(МИИТ), 2001. С. 42^17.

29. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах: Пер. с англ. Изд.2, доп. 1980 г.

30. Матвеев С.И., Коугия В.А., Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии на железнодорожном транспорте: Учебное пособиедля вузов ж.-д. Транспорта. Под ред. С.И. Матвеева. — М., УМК МПС России, 2002.

31. Медников А.Ю., Соловьев А.Ю. Объектно-ориентированные базы данных -сегодня или завтра? // Открытые системы. 1994. N 4. С. 21-27.

32. Мейер Д. Теория реляционных баз данных. / Пер. с англ. М.: Мир, 1987.

33. Мелихов А.Н., Берштейн JI.C. Гиперграфы в автоматизации проектирования дискретных устройств". Северо-Кавказский научный центр высшей школы, Издательство Ростовского университета, 1981г.

34. Мелихов А. Н., Берштейн J1. С., Курейчик В. М. Применение графов для проектирования дискретных устройств . М.: Наука, 1974.

35. Мицук Н. В. Автоматная модель описания процессов поиска информации в базах данных. В кн: Методы построения алгоритмических моделей сложных систем . Таганрог, ТРТИ, 1980, вып. 5. С. 30-39.

36. Мутушев Д.М., Филиппов В.И. Объектно-ориентированные базы данных. // Программирование. 1995. N 6. С. 59-76.

37. Пушников А.Ю. Введение в системы управления базами данных. Часть 1. Реляционная модель данных: Учебное пособие / Изд-е Башкирского ун-та. Уфа, 1999.108 с. - ISBN 5-7477-0350-1.

38. Розенберг И.Н., Духин С.В. Геоинформационные технологии важнейшая составляющая современных информационных систем. // Автоматика, связь, информатика, № 7,2005. С. 8-12.

39. Розенберг И.Н., Духин С.В. Геоинформационные технологии // Железнодорожный транспорт, вып. 3,2006. С. 59-63.

40. Розенберг И.Н., Духин С.В., Замышляев A.M., Цуцков Д.В.

41. Новая технология ведения техническо-распорядительных актов станций // Учебное пособие для вузов железнодорожного транспорта. Москва, Издательство «Маршрут», 2005.304 с.

42. Розенберг И.Н., Духин С.В., Ильин А.В. О вопросах развития геоинформационных систем и технологий ОАО «РЖД» // 4-я международная научно-практическая конференция «ТелеКомТранс 2006», 2006. С. 240-242.

43. Розенберг И.Н., Духин С.В., Уманский В.И., Замышляев A.M., Шаповал А.В. Автоматизированная система ведения баз данных техническо-распорядительных актов железнодорожных станций // Транспорт: наука, техника, управление, 2003, вып. 5. С. 26-34.

44. Розенберг И.Н., Шенфельд К.П., Духин С.В., Замышляев А.М. Новая технология ведения техническо распорядительных актов станций// Железнодорожный транспорт, вып. 8., 2003. С. 39-44.

45. Стоунбрейкер М. Объектно-реляционные системы баз данных. // Открытые системы. 1994. N 4. С. АЪ-А9.

46. Цаленко М.Ш. Моделирование семантики в базах данных. М.: Наука, 1988.

47. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. М.: Финансы и статистика, 1998. - 288 с.

48. Цикритзис Д., Лоховский Ф. Модели данных . / Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1985.

49. Anselin L. What is special about spatial data? Alternative perspectives on spatial data analysis. — Santa Barbara, CA: NCGIA, 1989.

50. ANSI X3.135-1992, American National Standart for Information Systems -Database Language SQL, November, 1992.

51. Astrahan M.M., Blasgen M.W., Chamberlin D.D., Eswaran K.P., Gray J.N., Griffith P.P., King W.F., Lorie R.A., McJones P.R., Mehl J.W., Putzolu G.R., Traiger I.L., Wade B.W. and Watson V. (1976). System R: Relational approach to database management,

52. ACM Trans. Database Systems, 1(2). P. 97-137.

53. Atkinson M., Bancilhon F., DeWitt D., Dittrich K., Maier D. and Zdonik S. (1989). Object-Oriented Database System Manifesto. In Proc. 1st Int. Conf. Deductive and Object-Oriented Databases, Kyoto, Japan, P. 40-57.

54. Awais Rashid, Elke Pulvermueller. From Object-Oriented to Aspect-Oriented Databases. M.Ibrahim,J.Kung,N.Revell (Eds.): DEXA 2000,LNCS 1873, pp. 125-134,2000.

55. Bell D., Grimson J. Distributed Database Systems. — Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1992.

56. Bishr Y. A. Semantic aspects of interoperable GIS. — Netherlands: Wageningen Agricultural University, 1997.

57. Bishr Y. Overcoming the semantic and other barriers to GIS interoperability. International Journal of Geographical Information Science. 1998. V. 12. P. 299-314.

58. Bishr Y.A., Kuhn W. Ontology-based modeling of geospatial information. 3rd. AGILE Conference on Geographic Information Science, Helsinki, Finland, 2000.

59. Booch G., Rumbaugh J. and Jacobson I. (1999). Unified Modeling Language User Guide. Reading, MA: Addison Wesley.

60. Borges K., Davis C., Laender A. OMT-G: An object-oriented data model for geographic applications. Geoinformatica. 2001. V. 5. P. 221-260.

61. Camara G., Monteiro A., Paiva J., Souza R. Action-driven ontologies of the geographical space: Beyond the field-object debate. GIScience 2000 First International Conference on Geographic Information Science. - Savannah, GA, 2000.

62. Cardelli L. and Wegner P. On understanding types, data abstractionand polymorphism. ACM Computing Surv.,1985, №17, V. 4. P. 471-522.

63. Carey M., Haas L., Maganty V., Williams J. PESTO : an integrated query/browserfor object databases. In Proc. of the Int. Conference on Veiy Large Databases (VLDB), Mumbai, India, August 1996.

64. Catarci Т., Costabile M., Levialdi S., Batini C. Visual queiy systems for databases: a survey. Journal of visual languages and computing, 8(2), 1997.

65. Cattell R.G.G., Barry D.K. The Object Data Standard: ODMG 3.0 // Morgan Kaufmann Publishers, San-Francisco, 2001

66. Ceri S., Pelagatti G. Distibuted Databases: Peinciples and Systems. -New York, N.Y.: McGraw-Hill, 1984.

67. Chen P.P. The Entity-Relationship Model — Towards a Unified View of Data, ACM Transactions on Database System. 1976. №1. P. 9-36

68. Codd E.F. Further normalization of the database relational model, in Database Systems (R.Rustin, ed.) // Prentice Hall, Englewood Cliffs, NJ, 1972.

69. Codd E.F. Relation Model of Data for Large Shared Data Banks // Comm. ACM. 1970. - V.13, №.6. P. 377-383.

70. Codd E.F. The Relational Model for Database Management Version 2. Reading, MA: Addison-Wesley. 1990.

71. Couclelis H. From cellular automata to urban models: New principles for model development and implementation. Environment and Planning B: Planningand Design. 1997. V. 24. P. 165-174.

72. Cui Z., Jones D., O'Brien P. Semantic B2B integration: Issues in ontology-based applications Sigmod Record Web Edition. 2002. V. 31. P. 920-926.

73. D. Plateau, P. Borras, D. Leveque, J.C. Mamou, and D. Tallot. Building user interfaces with Looks. In F. Bancilhon, C. Delobel, and P. Kanellakis, editors,

74. The story of 02. Morgan Kaufmann, 1992.

75. Dar S., Gehani N.H., Jagadish H.V., Srinivasan J. Queries in an object-oriented graphical interface. Journal of visual languages and computing, 6(1):27 №52,1995.

76. Darwen H. and Date C.J. (2000). Foundations for Future Database Systems: The Third Manifesto, 2nd edn. Harlow: Addison Wesley Longman.

77. Date C.J., Darwen H. Foundation for Future Database Systems: The Third Manifesto. Second Edition (русский перевод под ред. Кузнецова С.Д. в печати)

78. Davis С., Laender A. Multiple representations in GIS: Materialization through map generalization, geometric and spatial analysis operations. 7th ACM Symposium on Advances in Geographic Information Systems, Kansas City, MO, 1999.

79. Dennebouy Y., Andersson M., Auddino A., Dupont Y., Fontana E., Gentile M., Spaccapietra S. SUPER: visual interfaces for object + relationship data models. Journal of visual languages and computing, V. 6(1):27 №52,1995.

80. Dumas M., Fauvet M.-C., Scholl P.-C. TEMPOS: A Temporal Database Model Seamlessly Extending ODMG. Research report 1013-I-LSR-7, LSR-IMAG, Grenoble (France), March 1999.

81. Dunnachie S. (1984). Choosing a DBMS. In Database Management Systems Practical Aspects of Their Use (Frost R.A., ed.), 93-105. London: Granada Publishing.

82. Egenhofer M. What's special about spatial? Database requirements for vehicle navigation in geographic space. Sigmod Record. 1993. V. 22. P. 398-402.

83. Elmasri R., Navathe S. Fundamentals of database systems (3rd ed). — Reading, MA: Addison-Wesley, 2000.

84. Fauvet M.-C., Dumas M., Scholl P.-C. A representation independent temporal extension of ODMGTs Object Query Language. In proc. of the French Conferenceon Advanced Databases (BDA), Bordeaux, France, October 1999.

85. Fegaras L. VOODOO: a visual object-oriented database language for ODMG OQL. In Proc. of the ECOOP Workshop on Object-Oriented Databases, Lisbon, Portugal, June 1999.

86. Fernandes S., Schiel U., Catarci T. Visual query operators for temporal databases. In Proc. of the 4th Int. Workshop on Temporal Representation and Reasoning (TIME), May 1997.

87. Fikes R., Farquhar A. Distributed repositories of highly expressive reusable ontologies. IEEE Intelligent Systems. 1999. V. 14. P. 73-79.

88. Fonseca F. Ontology-driven geographic information systems, in Spatial Information Science and Engineering. — Orono: University of Maine, 2001. P. 118.

89. Fonseca F., Egenhofer M. Ontology-driven geographic information systems. 7th ACM Symposium on Advances in Geographic Information Systems. -Kansas City, MO, 1999.

90. Frank A. Spatial ontology, in Stock O. (Ed.) Spatial and Temporal Reasoning. Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic. 1997. P. 135-153.

91. Frank A. Tiers of ontology and consistency constraints in geographical information systems. International Journal of Geographical Information Science. 2001. V.15. P. 667-678.

92. Gahegan M. Characterizing the semantic content of geographic data, models, and systems, in Goodchild M., Egenhofer M., Fegeas R., Kottman C. (Eds.) Interoperating Geographic Information Systems. — Norwell, MA: Kluwer Academic, 1999. P. 71-84.

93. Goodchild M., Egenhofer M., Fegeas R., Kottman C. Interoperating Geographic Information Systems. — Norwell, MA: Kluwer Academic, 1999.

94. Guarino N. Formal ontology and information systems, in Guarino N. (Ed.) Formal Ontology in Information Systems. — Amsterdam: IOS Press: 1998. P. 3-15.

95. Hakimpour F., Geppert A. Global schema generation using formal ontologies. Conceptual Modeling — ER 2002,21st International Conference on Conceptual

96. Modeling. — Tampere, 2002.

97. Hakimpour F., Timpf S. Using ontologies for resolution of semantic heterogeneity in GIS. 4th AGILE Conference on Geographic Information Science. — Brno, 2001.

98. Harvey F. Designing for interoperability: Overcoming semantic differences, in Goodchild M., Egenhofer M., Fegeas R., Kottman C. (Eds.) Interoperating Geographic Information Systems. — Norwell, MA: Kluwer Academic, 1999. P. 85-98.

99. Zakopane-Koscelisko, 2002)". Warszawa: IM PAN, 2002.

100. ISO (1987). Database Language SQL (ISO 9075:1987(E)). International Organization for Standardization.

101. Jensen C.S., Dyreson C.E. (Eds). The consensus glossary of temporal database concepts. In O. Etzion, S. Jajodia, and S.M. Sripada, editors, Temporal Databases: Research and Practice. Springer Verlag, 1998.

102. Joachim Biskup, Torsten Polle. Decomposition of object-oriented database schemas. Annals of Mathematics and Artificial Intellience, 33. P. 119-155,2001.

103. Joseph Fong, San Kuen Cheung. Translating OODB method to RDB routine. Internatonal Journal of Software Engineering and Knowledge Engineering,

104. Vol.1 l,No.3. P. 329-355,2001.

105. Joseph Fong. Translating object-oriented database transactions into relational transactions. Information and Software Technology, 44,2002. P. 41-51.

106. Kashyap V., Sheth A. Semantic heterogeneity in global information system:

107. The role of metadata, context and ontologies, in Papazoglou M., Schlageter G. (Eds.) Cooperative Information Systems Current Trends and Directions. — London: Academic Press. 1996. P. 139-178.

108. Kuhn W. Defining semantics for spatial data transfer. Sixth International Symposium on Spatial Data Handling. — Edinburgh, Scotland, 1994.

109. Kuhn W. Metaphors create theories for users, in Frank A., Campari I. (Eds.) Spatial Information Theory, Lectures Notes in Computer Science. — Berlin: Springer-Verlag. 1993. V. 716. P. 366-376.

110. Mark D. Toward a theoretical framework for geographic entity types, in Frank A., Campari I. (Eds.) Spatial Information Theory, Lectures Notes in Computer Science. -Berlin: Springer-Verlag. 1993. V. 716. P. 270-283.

111. Marlon Dumas, Chaouki Daassi, Marie-Christine Fauvet, Laurence Nigay. Pointwise Temporal Object Database Browsing. K.R.Dittrich et al. (Eds.): Object and Database 2000, LNCS 1944. P. 170-184,2001.

112. Moulton A., Madnick S.E., Siegel M.D. Cross organizational data quality and semantic integrity: Learning and reasoning about data semantics with context interchange mediation. MIT Sloan School of Management Working Paper 108,2001.

113. OpenGIS. The OpenGIS® Guide-Introduction to Interoperable Geoprocessing and the OpenGIS Specification. — Wayland, MA: Open GIS Consortium, Inc., 1996.

114. P. Papapanagiotou and B. Theodoulidis. ERT/vql: A visual environmentfor querying and manipulating temporal database applications. Technical Report TR-94-5, Timelab, UMIST, 1994.

115. Plaisant C., Milash В., Rose A., Wido S., and B. Schneiderman. LifeLines: Visualizing Personal Histories. In proc. of the ACM CHI conference, Vancouver, Canada, April 1996.

116. Ram S., Khatri V., Zhang L., Zeng D. D. GeoCosm: A semantics-based approach for information integration of geospatial data. Conceptual Modeling—ER 2001, 21st International Conference on Conceptual Modeling, Yokohama, Japan, 2001.

117. Rational Software Corporation. The unified language: Notation guide, version 1.1.1.1 ed: Rational Software Corporation, 1997.

118. Rodriguez A. Assessing semantic similarity among spatial entity classes Spatial Information Science and Engineering. — Orono, ME: University of Maine. 2000. P. 182.

119. Rokitskii R.B. Object-oriented databases with relational DBMSs. Cybernetics and System Analisis, Vol.36, No.6,2000.

120. Rumbaugh J., Blaha M., Premerlani W., Eddy F., Lorensen W. Object-Oriented Modeling and Design.— Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1991.

121. Sheth A. Changing focus on interoperability in information systems:from system, syntax, structure to semantics, in Goodchild M., Egenhofer M.,

122. Fegeas R., Kottman C. (Eds.) Interoperating Geographic Information Systems. -Norwell,

123. MA: Kluwer Academic. 1999. P. 5-29.

124. Smith В. An introduction to ontology, in Peuquet D., Smith В., Brogaard B. (Eds.) The Ontology of Fields. — Santa Barbara, CA: National Center for Geographic Information and Analysis. 1998. P. 10-14.

125. Smith B. On drawing lines on a map, in A. Frank and W. Kuhn (Eds.) Spatial Information Theory — A Theoretical Basis for GIS, International Conference COSIT '95, Lecture Notes in Computer Science, — Berlin: Springer Verlag. 1995. V. 988. P. 475^84.

126. Smith В., Mark D. Geographical categories: An ontological investigation. International Journal of Geographical Information Science. 2001.V. 15. P. 591-612.

127. Smith В., Mark D. Ontology and geographic kinds. International Symposium on Spatial Data Handling. — Vancouver, ВС, Canada, 1998.

128. Smith В., Mark D. Ontology with human subjects testing: An empirical investigation of geographic categories. The American Journal of Economics and Sociology. 1999. V. 58. P. 245-272.

129. Snodgrass R.T., Bo M. Transitioning temporal support in TSQL2 to SQL3. In O. Etzion, S. Jajodia, and S.M. Sripada, editors, Temporal Databases: Research and Practice. Springer Verlag, 1998.

130. Sowa J. Knowledge Representation: Logical, Philosophical,and Computational Foundations. — Pacific Grove, CA: Brook/Cole, a division of Thomsom Learning, 2000.

131. Stonebraker M. Inclusion of New Types in Relational Data Base Systems. ICDE 1986: Proceedings of the Second International Conference on Data Engineering, February 5-7,1986, Los Angeles, California, USA, IEEE Computer Society. 1986. P. 262-269.

132. Winter S. Ontology: Buzzword or paradigm shift in GI science?. International Journal of Geographical Information Science. 2001. V. 15. P. 587-590.

133. Worboys M., Deen S. Semantic heterogeneity in geographic databases. SigmodRecord. 1991.V. 20. P. 30-34.

134. Xiuzhen Zhang, Yanchun Zhang, Joseph Fong, Xiaohua Jia. Transforming RDB schema into well-structured OODB schema. Information and Software Technology, 41,1999. P. 275-281.