Розробка та дослідження обчислювальних технологій геоінформаційних систем - Автореферат

ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Роботу виконано в Дніпропетровському національному університеті Міністерства освіти та науки України. Науковий керівник доктор технічних наук, старший науковий співробітник Байбуз Олег Григорович, Дніпропетровський національний університет, завідувач кафедри. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Азарян Альберт Арамаісович, Криворізький технічний університет, професор, академік Академії гірничих наук України. доктор технічних наук, професор Зберовський Олександр Владиславович, Національний гірничий університет, керівник навчально-наукового центру гірничих інформаційних технологій.У звязку зі зростаючим антропогенним впливом на навколишнє середовище виникає завдання створення систем екологічного моніторингу, призначених для розвязання задач оперативного аналізу й прогнозу визначальних параметрів навколишнього середовища, виконання якого вимагає створення автоматизованої системи обробки даних. Наявність відвалів гірської породи, відкачка шахтних вод привела до необхідності ведення моніторингу таких районів, що обумовило розробку автоматизованих систем ведення оперативного аналізу й прогнозування стану природного середовища. Виконання завдання моніторингу розбивається на знаходження функціональних залежностей за вибірковими точками на поверхні та здійснення картографічного відображення відновлених поверхонь і їх привязка до схеми місцевості. Візуалізація даних в автоматизованих інформаційних системах (АІС), повязаних з просторовим моделюванням, вимагає суттєвих апаратних витрат та високої швидкодії обчислювальних схем математичного забезпечення обробки даних. Застосування математичного забезпечення, ґрунтованого на використанні багатовимірних поліноміальних сплайнів (БПС) на основі В-сплайнів, близьких до інтерполяційних у середньому, дозволяє суттєво збільшити швидкість обробки масивів даних, отримуючи при цьому адекватні результати.У більшості випадків для відтворення поверхонь у системах застосовуються різновиди тріангуляції Делоне або, у випадку регулярних початкових даних, методи лінійної інтерполяції, що, при проведенні моніторингу невеликих регіонів, дає не досить якісні результати. Розглянуто методи, які застосовуються для обробки даних у системах геохімічного та гідрохімічного моніторингу: GRID-модель (методи, що базуються на використанні сплайн-операторів: В-сплайни, NURBS), TIN-модель (полігональне зображення поверхні: тріангуляція Делоне). У результаті аналізу представлених методів побудови поверхонь було зроблено висновок, що методи, побудовані на використанні В-сплайнів, є менш ресурсомісткими, більш простими в програмній реалізації та водночас не менш точними, ніж інші методи. Як математичний апарат відтворення поверхонь та гіперповерхонь компоненти було обрано багатовимірні локальні поліноміальні сплайни на основі В-сплайнів, близькі до інтерполяційних у середньому. Проведено порівняльний аналіз складності алгоритмів побудови поверхні за опорними точками, а саме: створений алгоритм обчислення коефіцієнтів багатовимірних поліноміальних сплайнів було порівняно за складністю з алгоритмом за методом найменших квадратів (МНК) на прикладі функції .Обґрунтовано необхідність розробки нових алгоритмів та інформаційних технологій відтворення гіперповерхонь, заснованих на використанні сплайн-операторів, для збільшення швидкості та якості відтворення й візуалізації моделей обєктів та явищ, що досліджуються. Створено компоненту візуалізації БВД для подальшого впровадження в системи обробки даних моніторингу. Застосований у компоненті математичний апарат дає змогу відтворювати поверхні та гіперповерхні за даними, що задані як на регулярній, так і на нерегулярній сітці вузлів, з попереднім зведенням їх до регулярної сітки. Розроблену компоненту було використано при створенні локальних ГІС КМ „Ландшафт”, „THREED”, „GISTHREED” і можна використати при розробці нових систем моніторингу.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ