Ю.Н. Стрельников, Т.В. Потапова, С.Н. Павлов

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ”

кафедра САПР

В настоящее время происходит широкое внедрение средств ГИС в деятельность органов муниципального управления. И все чаще возникает необходимость расширения стандартных возможностей ГИС дополнительными функциями, а именно создание систем на основе интегрированной среды САПР/ГИС/ЭС (более подробно см. [5], [6]).

В настоящем докладе рассматривается концепция системы, предоставляющей гибкий инструментарий, позволяющий создавать муниципальные информационные автоматизированные системы (МИАС) на основе интеграции имеющихся сведений о территории, внедрять основополагающий элемент - нормативно-правовое обеспечение, использовать результаты моделирования и проектирования для поддержки принятия решения. Т.о. основная задача - создание единого информационного банка территории, формирующего базу для принятия решения. Основное требование: при изменении компонентов БЗ - изменение в структуре БД, поскольку БД - основной элемент МИАС, имеющий также достаточно большой объем.

Определим основные разделы базы знаний (БЗ):

На основе представленной общей схемы базы знаний территории реализуется иерархия процесса решения управленческой задачи: принятие решения по задаче > по подзадаче > проектирование > проектная процедура (и/или моделирование > модельная операция) > оценка…, с помощью рекурсии. Т.о. необходимо создавать сценарии на основе виртуальных предметных областей, интегрируя различные проектные и модельные процедуры.

Автоматизированное проектирование территории представляет собой определение расположения нового объекта среди уже существующих. По своей сути - это задача топологического синтеза. Информация об объектах хранится в формате ГИС – географические примитивы, описывающие объекты и связанная с ними база данных, содержащая свойства и характеристики объектов. В результате автоматизированного проектирования предполагается создание нового объекта, исходя из заданных критериев.

Возможные критерии:

• пространственные
• экономические
• экологические

Полученные результаты должны отображаться в среде ГИС.

Методика автоматизированного проектирования территории включает в себя следующие этапы:

Информация о проектируемой территории состоит из трех слоев:

1. Ландшафтный
2. Почвенный
3. Слой объектов

Основная идея состоит в свертке всех характеристик объектов из вышеперечисленных слоев в один результирующий слой, в котором и производится проектирование:

1. На базе каждого из слоев создаются дополнительные слои, состоящие из полигонов, имеющих определенную стоимость. Стоимость зависит от стоимости пересечения проектируемого объекта с каждым из типов ландшафтов – в ландшафтном слое – l[i], с каждым из типов почв – в почвенном слое p[i], с каждым из типов объектов – в слое объектов o[i]. Полигоны не пересекаются, т.е. мы можем сказать для каждого полигона, что в эго пределах находится определенный тип ландшафта – для дополнительного ландшафтного слоя, определенный тип почв – для дополнительного почвенного слоя, определенный тип объекта (объектов) – для дополнительного слоя объектов.
2. Геометрическое пересечение полученных дополнительных слоев и разделение результата на непересекающиеся полигоны, где для каждого полигона можно сказать, что в эго пределах находится определенный тип ландшафта, определенный тип почв, определенный тип объекта (объектов).
3. Корреляция стоимости в пределах каждого полигона – получение результирующей стоимости – n[i] проектирования объекта в пределах i-го полигона.

Задача определения стоимости пересечения проектируемым объектом объектов в каждом из слоев

В общем случае стоимости l,p и o считаются по следующим формулам:

где

i – тип ландшафта, почвы или объекта

k – тип проектируемого объекта

q[i] – набор характеристик i-го типа ландшафта, почвы или объекта.

Q[k] – набор характеристик k-го типа объекта (проектирование которого производится).

Fl[k], Fp[k], Fo[k] – функционалы для определения стоимости пересечения k-го типа объектов с ландшафтами, почвами и объектами соответственно.

Если набор характеристик q(i) и Q(k) являются постоянными, то l(i,k), p(i,k) или o(i,k) являются постоянными.

Особая ситуация - невозможность геометрического пересечения объектом определенного типа ландшафта, определенного типа почв или другого объекта. В этом случае стоимости присваивается максимальное значение – Nmax, которое в дальнейшем и является признаком невозможности геометрического пересечения.

Задача геометрического пересечения слоев и выделение результирующих непересекающихся полигонов.

Исходной информацией являются три слоя – почвенный, ландшафтный и слой объектов.

Каждый слой состоит из непересекающихся полигонов. Информация о полигонах состоит из координат вершин и стоимости пересечения проектируемого объекта с этим полигоном.

Задача заключается в получении геометрического пересечения полигонов всех трех слоев.

Выходной информацией является результирующий слой, состоящий из непересекающихся полигонов. Информация о i-том полигоне представляет из себя координаты его вершин и стоимости l[i,k], p[i,k] и o[i,k].

Задача корреляции стоимости в пределах одного полигона на основе стоимости в разных слоях.

Исходной информацией являются l[i,k], p[i,k], o[i,k] и тип проектируемого объекта.

В общем случае результирующая стоимость определяется по формуле:

В результате получается результирующий слой, в котором и производится проектирование модифицированными методами трассировки и компоновки (элемент САПР).

Таким образом, в докладе рассмотрена концептуальная база для создания системы, предназначенной для решения широкого комплекса задач, связанных с управлением и эскизным проектированием территории.