Алгоритмическое и программное обеспечение геоинформационной системы для мониторинга мобильных объектов в дорожной сети

• Автор: Шестаков, Николай Александрович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМА МОНИТОРИНГА МОБИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ В ДОРОЖНОЙ СЕТИ.

1.1. Классификация систем мониторинга мобильных объектов и решаемые с их помощью задачи

1.1.1. Автомобильные навигационные системы

1.1.2. Системы мониторинга и диспетчеризации автотранспорта.

1.1.3. услуги.

1.1.4. Интеллектуальные транспортные системы

1.2. ГИС для решения транспортных задач.

1.3. Модели дорожных сетей

1.4. Необходимость разработки ГИС мониторинга МО

1.5. Теоретический базис ГИС и СММО. Состояние проблемы.
1.5.1. Пространственные базы данных и пространственные СУБД
1.5.2. Индексирование пространственных данных.
1.5.3. Базы данных мобильных объектов.
1.5.4. Алгоритмы позиционирования МО
1.6. Цель и задачи диссертационного исследования
1.7. Основные результаты и выводы по главе
ГЛАВА 2. СТРУКТУРА ГИС ДЛЯ МОНИТОРИИГА МОБИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ В ДОРОЖНОЙ СЕТИ
2.1. Требования к ГИСММО
2.1.1. Требования к модели ДС.
2.1.2. Основные компоненты ДС.
2.2. Концепция создания ГИСММО.
2.3. Структура ГИСММО на инструментальном уровне.
2.3.1. Инструментальная ГИСММО для персональной автонавигации
2.3.2. Инструментальная ГИСММО для мониторинга и диспетчеризации автотранспорта.
2.3.3. Инструментальная ГИСММО для оказания ЬВБуслуг
2.4. Основные результаты и выводы по главе.
ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ МОБИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ В ДОРОЖНОЙ СЕТИ.
3.1. Модель ДС в ГИСММО
3.1.1. Позиции объектов в ДС.
3.2. Маршрутный АПРВ БРИТМ.
3.2.1. Требования к разрабатываемому маршрутному .АПРВ.
3.2.2. Алгоритм обновления пути с коррекцией.
3.2.3. Реализация эвристической функции выбора позиции ДС
3.3. Показатели эффективности маршрутных АПРВ
3.3.1. Интерпретация неопределнных результатов позиционирования МО вДС .
3.3.2. Количественные показатели эффективности работы АП.
3.3.3. Динамические характеристики АПРВ
3.4. Экспериментальное исследование эффективности АПРВ.
3.4.1. Цель исследования.
3.4.2. Методика проведения численного эксперимента.
3.5. Основные результаты и выводы по главе
ГЛАВА 4. МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ИНДЕКСИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ.
4.1. Задача разработки адаптера доступа к пространственным данным ГИСММО
4.2. Алгоритм разбиения области пространства на квадранты.
4.3. Исследование методов индексирования пространственных данных
4.3.1. Выбор схемы базы данных для экспериментов
4.3.2. Критерии оценки эффективности выполнения запросов
4.3.3. Численные эксперименты в СУБД v
4.3.4. Реализация метода независимых индексов.
4.3.5. Алгоритмы, реализующие метод индексирования
4.3.6. Алгоритмы, реализующие метод Xиндексирования.
4.4. Результаты экспериментов.
4.5. Основные результаты и выводы по главе
ГЛАВА 5. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС ДЛЯ МОНИТОРИНГА МОБИЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ В ДОРОЖНОЙ СЕТИ .
5.1. Выбор программной платформы и средств разработки.
5.2. Пакет библиотек
5.3. Структура ПО инструментальной ГИСММО для персональной автонавигации.
5.4. ПО инструментальной ГИСММО МиДА
5.5. ПО инструментальной ГИСММО для оказания услуг
5.6. Проблемноориентированная ГИСММО для диспетчеризации автомобилей такси.
5.7. Внедрение ПО разработанных инструментальных ГИСММО.
5.7.1. ПО инструментальных ГИСММО в составе платформы мобильных сервисов i.
5.7.2. ПО инструментальной ГИСММО МиДА в составе системы мониторинга и диспетчерского управления городским пассажирским транспортом.
5.7.3. ПО ГИСММО в составе корпоративной геоинформационной системы управления производством МагистральВосток
5.8. Основные результаты и выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Под управлением СУБД i v были реализованы методы независимых индексов, иидексирования и Xиндексирования. При реализации методов индексирования и Xиндексирования возникает задача получения квадрантного разбиения области пространства с заданным ограничением на количество квадрантов и минимальной ошибкой аппроксимации. Известен алгоритм рекурсивного разбиения РА с ограничением глубины рекурсии, но он не дает оптимального разбиения. Предложен жадный эвристический алгоритм ЭА разбиения области на квадранты, который тоже не оптимален, но дат меньшую ошибку аппроксимации, чем РА, что подтверждено численным экспериментом. Пределы применимости алгоритмов индексирования ПД в универсальной СУБД определены экспериментально на примере выполнения оконных запросов к модельным данным. Варьировался размер объектов, их количество, а также размер окна запроса в условиях эксперимента равный селективности запроса. Результаты эксперимента показали, что при селективности запроса меньше 1 и при количестве объектов, исчисляющихся сотнями тысяч, применение Xиндексирования оправдано при использовании непространственной СУБД. В пятой главе рассматривается разработанное ПО инструментальных ГИСММО и апробация этих систем при решении практических задач. ГИСММО для оказания услуг. Основное внимание уделяется набору библиотек , являющемуся основой этого ПО. Библиотеки реализованы на платформе . ГИСММО МиДА и оказания услуг и перенесены на платформу . ГИСММО для персональной автонавигации. ПО указанных инструментальных ГИСММО внедрено в составе следующих систем. Система мониторинга и диспетчерского управления городского пассаэсирского транспорта разработана ООО ИНКОМ. ПО инструментальной ГИСММО МиДА было использовано в этой системе для обеспечения функций контроля следования транспортного средства ТС по маршруту, оперативного предсказания времени прибытия ТС на остановки общественного транспорта, накопления статистики передвижений ТС по маршрутам и использования этой статистики для формирования отчетов. Платформа мобильных сервисов i университет г. Ольборга, Дания. Инструментальная ГИСММО для персональной автонавигации была использована в составе клиентского ПО этой платформы, инструментальная ГИСММО для оказания услуг в составе серверного ПО. Внедрнное ПО позволило выполнять функции предсказания маршрута движения водителя и использования предсказанного маршрута в качестве контекста мобильных услуг. Корпоративная геоинформа i ионная система управления производством МагистральВосток функционирует в ОАО Восток Газпром, ОАО Томскгазпром. В состав подсистемы работы с картами, технологическими схемами, мнемосхемами этой системы были интегрированы программные модули ГИСММО по управлению пространственными данными. Результаты внедрений подтверждают эффективность разработанных моделей, алгоритмов и программ ГИСММО и их практическую значимость. МО в реальном времени. Предложенные оригинальные показатели эффективности алгоритмов позиционирования МО в ДС в реальном времени. Разработанный маршрутный алгоритм позиционирования МО в ДС, корректирующий ошибки построения маршрутного пути, в отличие от известных алгоритмов, в реальном времени. Разработанный алгоритм квадрантного разбиения области пространства, используемый в методах и Xиндексирования пространственных данных ПД, обеспечивающий меньшую ошибку аппроксимации, чем аналогичные алгоритмы. Практическая ценность и реализация результатов работы. Практически значимыми являются созданные модели, алгоритмы и программные средства, использованные в различных инструментальных и проблемноориентированных ГИСММО. Объем исходного кода разработанных программных средств составляет более ООО строк на языке и i. Разработанный набор библиотек , предназначенный для обработки данных перемещений МО в ДС в реальном времени, реализует предложенную модель ДС, маршрутный алгоритм позиционирования МО в ДС в реальном времени, средства хранения данных ДС в БД и средства импорта данных ДС. ГИСММО, реализованных на программных платформах . ООО ИНКОМ и в серверной части i.