Введение
Глава 1. Проблемы создания математического и программного обеспечения для решения задач управления пространственными инженерными сетями 15
1.1. Задачи управления пространственными инженерными сетями 15
1.2. Проблемы автоматизации задач управления пространственными инженерными сетями 18
1.3. Анализ существующих ГИС и ГИС-технологий для решения задач управления пространственными инженерными сетями 20
1.4. Моделирование отношений между объектами пространственных инженерных сетей 28
1.4.1. Топологическая природа пространства цифровой карты 28
1.4.2. Модели пространственных данных в современных ГИС 30
1.4.3. Учет топологических отношений в ГИС 32
1.5. Цель и задачи исследования 40
1.6. Основные результаты и выводы по главе 42
Глава 2. Концепция построения инструментальной ГИС для управления пространственными инженерными сетями 44
2.1. Принципы построения инструментальной ГИС 44
2.2. Требования к инструментальной ГИС 45
2.3. Обобщенная структура инструментальной ГИС 47
2.4. Организация хранения пространственных и атрибутивных данных в ГИС 51
2.5. Организация доступа к данным в ГИС 53
2.6. Основные результаты и выводы по главе 55
Глава 3. Разработка модели данных инструментальной ГИС . 57
3.1. Подходы к формализации топологических отношений в моделях данных. 57
3.2. Принципы построения и структура модели данных инструментальной ГИС 58
3.3. Основные определения модели данных инструментальной ГИС 61
3.4. Теоретико-множественное описание отношений 66
3.4.1. Топологические отношения 67
3.4.2. Иерархические отношения 71
3.4.3. Ресурсные отношения 73
3.4.4. Логические отношения 75
3.4.5. Композиция отношений 76
3.5. Интегрированная модель данных ГИС 77
3.6. Проектирование структур для хранения данных модели 79
3.6.1. Использование средств автоматизации проектирования 80
3.6.2. Переход к модели «сущность-связь» 81
3.7. Анализ эффективности предложенной модели данных 85
3.8. Основные результаты и выводы по главе 89
Глава 4. Алгоритмическое обеспечение инструментальной ГИС 91
4.1. Общие положения 91
4.2. Алгоритмы анализа отношений 91
4.2.1. Общий алгоритм проверки корректности отношений 91
4.2.2. Алгоритмы проверки корректности топологических отношений вложенности и соседства 97
4.3. Алгоритм получения графового представления инженерной сети 101
4.4. Алгоритмы для решения прикладных задач управления пространственными инженерными сетями 106
4.4.1. Классы прикладных задач 106
4.4.2. Гидравлические расчеты инженерных сетей 107
4.4.3. Анализ переключений запорной арматуры и нахождения зон недоступности инженерных сетей 109
4.4.4. Вычисление товаротранспортной работы 111
4.4.5. Алгоритм локализации аварийных участков 115
4.4.6. Анализ эффективности генетического алгоритма решения задачи коммивояжера 126
4.5. Основные результаты и выводы по главе 131
Глава 5. Программное обеспечение инструментальной ГИС . 133
5.1. Разработка структуры ПО инструментальной ГИС для управления пространственными инженерными сетями 133
5.2. Особенности организации доступа к данным в системе 138
5.3. Подсистема формирования проблемно-ориентированных ГИС 139
5.3.1. Модуль настройки концептуальных отношений 140
5.3.2. Модуль проверки корректности отношений 143
5.4. Модуль отображения и редактирования картографической информации и технологических схем 144
5.5. Подсистема решения инженерных задач 147
5.6. Модули построения отчетов и экспорта данных 148
5.7. Подсистема поддержки принятия решений 149
5.8. ГИС «Магистраль» для управления сетями магистральных газопроводов 151
5.8.1. Задача создания проблемно-ориентированной ГИС для управления сетями магистральных газопроводов 151
5.8.2. Использование инструмента настройки отношений 154
5.8.3. Особенности системы «Магистраль» 157
5.8.4. Примеры решения задач управления магистральными газопроводами при помощи ГИС «Магистраль» 158
5.9. Основные результаты и выводы по главе 164
Заключение 165
Список использованных источников 168
Приложение 177
