Содержание к диссертации
Введение 4
Глава 1. Анализ существующих распределенных геоинформационных систем и
стандартов геоданных 7
1.1.Краткая история развития геоинформационных систем, стандартов и
протоколов 7
1.2 Сравнительный анализ существующих отечественных и зарубежных
распределенных геоинформационных систем 17
Глава 2. Исследование и разработка структур представления метаданных и протоколов
обмена информацией в распределенной информационно-аналитической системе 22
-
Существующие стандарты метаданных в геоинформатике 22
-
Создания структуры представления метаданных для узлов распределенной системы \ 26
Глава 3. Система преобразования данных и информационно-поисковая система 39
-
Система преобразования данных 39
-
Информационно-поисковая система — общая архитектура 53
-
Составные компоненты информационно-поисковой системы 56
Глава 4. Систематизация и мониторинг глобальных геоданных и создание
универсального хранилища 86
-
Основные мировые хранилища геоданных 86
-
Разработка методов использования существующих геоданных в распределенной системе 88
Глава 5. Исследование и разработка архитектуры распределенной информационно-
аналитической системы и методов интеграции и анализа данных 102
-
Общая архитектура распределенной информационно-аналитической системы\02
-
Уровни и методы интеграции геоданных для аналитической обработки 104
-
Возмооїсности системы для подготовки заданий анализа геоданных в ГРИД....108 Глава 6. Апробация распределенной информационно-аналитической системы на примерах поддержки решения различных геологических и геофизических задач 111
-
Модернизация существующей клиентской аналитической ГИС ГеоПроцессор .111
-
Решение фундаментальных и прикладных задач в распределенной системе 133
Заключение 137
Литература 138
Приложение 1 145
Приложение 2 146
Приложение 3 147
Приложение 4 148
Приложение 5 149
Приложение 6 150
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время информационная составляющая в науках о Земле представляет собой громадный, распределенный в сети Интернет, массив данных самого разнообразного характера и формы представления - метаданные, базы и банки данных, картографические слои разного типа, геоинформационные системы, аналитические и расчетные методы. В связи с этим при выполнении исследований специалист вынужден использовать не только те данные, которые имеются у него, но и элементы всей накопленной информации. Однако реальная разнородность всех указанных данных приводит к тому, что значительную часть времени при исследованиях занимает работа, не связанная с предметной областью - как правило, это поиск информации, методов ее обработки и преобразования данных. Это фактически является задачей в области информационных технологий и ведет к значительному росту трудовых и экономических затрат. В результате в последние годы наблюдается бурный рост систем, позволяющих с помощью сети Интернет частично решить эту задачу. К сожалению, эти системы в настоящее время позволяют исследователю работать либо с визуальным представлением распределенной в сети Интернет глобальной картографической информацией, либо с отдельными комплексными геоинформационными системам регионов (по большей части в США, Канаде и Австралии), либо с поисковыми системами метаданных. При этом, даже наиболее мощные системы не позволяют: а) производить аналитические преобразования геоданных и б) использовать персональные данные и методы пользователя без предварительного размещения их в сети Интернет. Таким образом, любая аналитическая обработка распределенных (в том числе личных) данных, как с помощью геоинформационных систем, так и в ГРИД (GRID - англ. сетка) системах, остаются вне поля действия существующих систем в науках о Земле.
Известно, что для крупных информационных систем характерен явно недостаточный уровень вторичной аналитической обработки данных. В связи с этим актуальным является создание систем, обеспечивающих интеграцию и аналитическую онлайновую обработку информацию из сети Интернет и имеющихся материалов пользователя.
Целью настоящей работы является развитие методов и средств, обеспечивающих максимально эффективное использование информации в сети Интернет, имеющуюся у конкретных разработчиков, ведущих исследования в области наук о Земле. Создаваемая распределенная геоинформационная система должна формировать персонифицированное информационное пространство пользователя, поддерживать интеграцию локальных и распределенных в сети Интернет ресурсов, включая возможность работы с ГРИД системами, а также обеспечивать использование наиболее распространенных форматов данных и существующих геоинформационных систем. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи: Задачи исследования:
Разработка способов унификации представления данных и протоколов обмена метаинформацией о различных типах геоданных.
Разработка универсальной настраиваемой системы сбора, анализа, преобразования и поиска документальных данных в распределенной среде.
Разработка методов и алгоритмов интеграции геоданных с последующей их аналитической обработкой в геоинформационньгх и ГРИД системах.
Экспериментальная апробация системы на примерах поддержки решения различных геологических и геофизических задач.
Научная новизна работы.
В результате проведенных исследований предложена информационно-аналитическая система, обеспечивающая специалистам в области наук о Земле онлайновую компьютерную поддержку решения фундаментальных и прикладных задач.
Система использует новую двухуровневую схему метаданных, которая позволяет осуществлять гибкую настройку на задачи пользователя и использовать личные данные пользователя без передачи их в сеть Интернет.
Произведенная систематизация, мониторинг и преобразование геоданных позволили создать представительное хранилище глобальной бесплатной информации по наукам о Земле, доступное через одну точку входа в сети Интернет.
Научно-практическое значение.
Созданная распределенная информационно-аналитическая система была опробована для решения ряда экспериментальных задач: прогноз золоторудных месторождений на Камчатке, кластерный анализ геохимических данных на Камчатке с целью выявления возможных аномалий; региональный прогноз нефтегазовых месторождений в Западной Сибири, пространственный прогноз геофизических данных в Центральной Европе, анализ зон возможных очагов землетрясений и оценки ущерба от землетрясений на Северном Кавказе.
При личном участии диссертанта разработаны архитектура распределенной информационно-аналитической системы, структуры представления и протоколы обмена геометаданными в системе, универсальная настраиваемая система преобразования документальных данных, базовая информационно-поисковая система, методы и алгоритмы преобразования, интеграции и анализа геоданных при решении прикладных и фундаментальных задач. По результатам систематизации и мониторинга мировых геоданных в ВИНИТИ РАН и ряде других институтов РАН создано хранилище глобальной географической, геологической и геофизической информации. Реализованы сложные методы аналитической обработки геоданньгх в специализированной ГИС «Геопроцессор». Созданы методы и алгоритмы взаимодействия распределенной информационно-аналитической системы и ГРИД.
Апробация работы. Основные положения работы опубликованы в [7,8] и докладывались и обсуждались на крупных международных конференциях: «Смирновские чтения - 2007», МГУ, Геологический факультет, Москва, Россия; «International Union for Geophysics and Geodesy (IUGG) XXIV General Assembly», July 2-13, 2007,Perugia, ITALY; Network geoinformation environment for the analysis of spatial and spatio-temporal data //Gitis Valeri, Yuri Arsky, Alexei Shogin, Arkady Weinstock «50-летие Международного геофизического года и Электронный Геофизический год», 16-19 сентября 2007, Суздаль, Россия; «Математические методы распознавания образов - 13», 30 сентября - 6 октября 2007, Ленинградская обл., Россия; «Геоинформационные системы в геологии и науках о Земле», Queretaro, Mexico 2007; «7-я Международная конференция НТИ-2007. Информационное общество. Интеллектуальная обработка информации. Информационные технологии», ВИНИТИ, 23-26 октября 2007, Москва, Россия; а также на заседаниях секций РАН и заседаниях Рабочей группы по проекту «Электронная Земля: научные информационные ресурсы и информационно-коммуникационные технологии».
По материалам диссертации опубликовано 14 работ, включая 1 монографию.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, содержащего 58 источников, 6 приложений. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, иллюстрированного 32 рисунками и 3 таблицами.
Похожие диссертации на Распределенная информационно-аналитическая система для поддержки исследований в науках о Земле
