Модели, методы и средства пространственного анализа и проектирования территориально распределенных технических систем : На примере сетей энергоснабжения городов

• Автор: Косяков, Сергей Витальевич
• Шифр специальности: 05.13.12, 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 339 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Территориально распределенные технические системы и задачи их пространственного моделирования.

1.1. Системный анализ территориально распределенных технических систем.

1.1.1. Системный подход к проектированию урбанизированных территорий.

1.1.2. Организационная структура ТРТС и проблемы их информационного моделирования.

1.1.3. Система энергоснабжения как один из видов ТРТС

1.2. Задачи планирования развития ТРТС.

1.2.1. Процесс развития ТРТС и роль проектных решений в этом процессе.

1.2.2. Градостроительное проектирование ТРТС

1.2.3. Задачи пространственного моделирования в планировании работы предприятий.

1.2.4. Пространственные аспекты в задачах планирования инвестиций

1.2.5. Проблемы моделирования процесса развития ТРТС и пути их преодоления.
1.3. Существующие методы пространственного моделирования и их применение при планировании развития ТРТС.
1.3.1. Решение пространственных задач в системах экономикоматематического моделирования и логистики
1.3.2. Применение методов и средств геометрического моделирования САПР и ГНС для анализа территорий
1.3.3. Объектноориентированный подход и его применение в ГИС
1.3.4. Применение ГИС в энергетике
1.4. Цели и задачи диссертационной работы
1.5. Выводы
Глава 2. Разработка математических моделей и методов пространственного моделирования ТРТС
2.1. Формализация ТРТС для решения задач пространственного моделирования
2.1.1. Определение требований к математической модели пространственной структуры ТРТС
2.1.2. Математическая модель пространственной структуры ТРТС.
2.1.3. Математическая модель задачи принятия решения1
2.2. Модели и методы расчета расстояний и длин коммуникаций
в городской среде.1
2.2.1. Использование расстояний в расчетах критериев оценки альтернатив.
2.2.2. Понятие контекстной метрики.1
2.2.3. Расчет расстояний с использованием алгоритмов трассировки.
2.2.4. Понятие нечеткой метрики.
2.3. Территориально распределенные критерии
2.3.1. Понятие территориально распределенных критериев
2.3.2. Методы дискретизации пространства для получения территориально распределенных критериев.
2.3.3 Использование территориально распределенных критериев для сравнения альтернатив пространственной структуры ТРТС
2.4. Методы пространственной оптимизации ТРТС
2.4.1. Поиск оптимальных вариантов размещения объектов
2.4.2. Многокритериальные задачи размещения объектов на территории
2.4.3. Методы снижения вычислительной сложности процедур пространственной оптимизации
2.5. Выводы.
Глава 3. Разработка автоматизированной технологии поддержки принятия решения при проектировании пространственной структуры ТРТС.
3.1. Общее описание разработанного автоматизированного технологического процесса.
3.1.1. Место технологии в информационных системах предприятий и общие требования к ее реализации.
3.1.2. Общая схема организации процесса моделирования
3.1.3. Подходы к внедрению и оценке эффективности использования технологии.
3.2. Разработка концептуальной модели автоматизированной системы поддержки принятия решений.
3.2.1. Методы проектирования и общая архитектура автоматизированной системы.
3.2.2. Варианты использования автоматизированной системы .
3.2.3. Концептуальные объекты
3.2.4. Выполнение запросов.
3.2.5. Общая структура программного комплекса
3.2.6. Техническое обеспечение и размещение компонентов .
3.2.7. Развертывание и эксплуатация автоматизированных систем.
3.3. Практические методы получения пространственных моделей в процессе эксплуатации АСППР
3.3.1. Получение графических моделей сетей в процессе регистрации прав на недвижимость.
3.3.2. Метод построения ТРК с помощью адресного геокодирования баз данных
3.4. Выводы.
Глава 4. Разработка методов коллективного создания и использования пространственных моделей ТРТС
4.1. Методы и средства обмена пространственными моделями и данными между организациями.
4.1.1. Источники пространственных данных и проблемы согласования моделей пространственных данных.
4.1.2. Методика коллективного ведения пространственных моделей с использованием технологии Интернетпорталов
4.1.3. Реализация распределенных систем на базе архитектуры i.
4.1.4. Разработка форматов для обмена пространственными моделями.
4.2. Разработка методов и средств коллективного редактирования пространственных моделей на уровне рабочих групп пользователей.
4.2.1. Общие принципы организации работы с пространственными моделями на уровне рабочих групп пользователей
4.2.2. Методы реализации программных средств коллективного редактирования пространственных моделей
4.3. Выводы.
Глава 5. Разработка инструментальных программных средств пространственного моделирования и информационных систем на их основе.
5.1. Инструментальное графическое ядро для создания систем
пространственного моделирования.
5.1.1. История развития инструментального программного комплекса ГИС i
5.1.2. Структура и функции программного комплекса
5.1.3. Реализация графического ядра
5.2. Методика создания прикладных программных средств пространственного моделирования на базе разработанного программного инструментария.
5.2.1. Особенности разработки графических программных приложений.
5.2.2. Методика эволюционного развития семейств графических программных приложений.
5.3. Примеры практической разработки информационных систем предприятий и организаций.
5.3.1. Разработка автоматизированных систем производственнотехнического учета и планирования предприятий городских энергетических сетей.
5.3.2. Разработка автоматизированной системы планирования развития схемы энергоснабжения города Иваново
5.3.3. Разработка технологии и программных средств инвентаризации объектов недвижимости.
5.3.4. Разработка корпоративной информационной системы Комитета по земельным ресурсам и землеустройству города Иваново в технологии корпоративных Интернетпорталов .
5.3.5. Разработка специализированных графических систем на базе ядра ГИС УтР1ап
5.4. Выводы.
Заключение по работе.
Список литературы


В этих условиях лицам, принимающим проектные и управленческие решения, необходимо опираться на научные методы, позволяющие прогнозировать последствия принимаемых решений в условиях неполноты информации о системе и наличии неопределенностей в ее описании. Общие подходы к решению задач управления сложными техническими системами на основе математических моделей, как уже отмечалось, рассматриваются в рамках научного направления системного анализа и исследования операций 1, 2. В связи с этим в настоящее время сохраняется актуальность задач выделения и формализации отдельных классов технических систем в целях организации поддержки принятия управленческих и проектных решений ППР. Сложность городских территориальных систем заключается в наличии большого числа технических объектов, функционирование которых зависит не только от их внутренних свойств, но и в значительной степени от положения по отношению к другим объектам. Это означает, что между элементами территориальных систем имеются пространственные связи, которые необходимо учитывать при решении задач управления и развития, а одной из целей развития следует считать определение оптимального местоположения новых элементов технических систем с учетом их связей с существующими объектами. Эту деятельность можно рассматривать как проектирование пространственной структуры территориально распределенных систем. К задачам проектирования пространственной структуры можно отнести выбор решений по развитию схем энергоснабжения, транспортных сетей и других видов систем жизнеобеспечения городов, определение зон функционального использования земель в составе городских территорий и т. Сложность задач проектирования пространственной структуры городских территориально распределенных технических систем можно оценить, рассмотрев участок территории города Иванова, на котором расположен ИГЭУ. Здесь и далее для подготовки примеров использованы фрагменты цифровых планов и карт, созданные в среде ГИС Vi в рамках научноисследовательских работ, которые выполнены под руководством автора. На участке расположено более сотни технических объектов объектом считаются здания, участки коммуникаций, имеющие различные характеристики, подстанции, распределительные шкафы и колодцы и т. При этом площадь участка составляет менее 0,1 от площади города Иванова. Понятно, что размерность системы коммуникаций всего города является существенным фактором, ограничивающим практические возможности организации ее моделирования. Рис. Для решения задач проектирования пространственной структуры территорий в настоящее время появляются все новые возможности, связанные с развитием информационных технологий. В первую очередь, следует отметить активное внедрение в управление и проектирование геоинформационных систем. Однако практическое применение ГИС часто сдерживается отсутствием эффективных моделей и методов, учитывающих особенности различных классов моделируемых систем. Поэтому на современном этапе развития средств ППР в области проектирования пространственной структуры городских территорий приобретает актуальность тема выделения и формализации отдельных классов технических систем и создания для них математических моделей, которые адекватны реальным потребностям различных организаций и пригодны для использования в составе информационных систем этих организаций. Источником развития территорий являются различные виды ресурсов, которые поступают в них из внешней среды. Это, в первую очередь, энергетические и материальные ресурсы. При этом развитие территории как системы всегда осуществляется в условиях определенных ресурсных ограничений. Одним из следствий таких ограничений является то, что территория не может развиваться равномерно во времени и в пространстве. Это дает основание рассматривать задачи управления территорией как оптимизационные, направленные на минимизацию потребления ресурсов и максимизацию эффекта от мероприятий по развитию технической инфраструктуры территории. Однако, ввиду отсутствия однозначных формализованных целей и критериев развития территории, а также адекватных математических моделей развития территории в целом, решение задач управления в такой постановке строгими математическими методами не представляется возможным.