Перспективы развития индустрии производства программного обеспечения в России

      If during aerial photograph on the plane board high precision GPS receiver for receiving of the photographing center coordinates is installed, DPW "Talka" allows obtaining digital terrain model without taking field works.

      The main problem of the photographing center coordinates obtaining is a low accuracy of the received coordinates, in case if the base station was far, or did not work, or data from base station cannot be processed. In such cases it is considered, that data is not a subject to processing, however DPW "Talka" allows processing of such data. In a basis of processing is that though absolute position of the photographing center coordinates is not true, but their position relatively each other is exact. Certainly, it is impossible to process such aerial photographs without taking field works, however it is possible to reduce volume of field works considerably.

      DPW "Talka" allows "doing some flying" above digital terrain model (DTM), thus if orthophotomaps have been received, they as texture can be “starined” on DTM. The user, "flying" above the terrain model with orthophotomap, in a convenient for perception mode receives the information not only on the terrain, but also on a situation. Three-dimensional information on terrain model can be used at planning of liquidations of failures, accidents; builders can use it at designing large objects and other services for which the digital terrain model is necessary.

      For realization of "flight" above terrain model it was necessary to solve a serious problem connected with preparation of DTM data for quick visualization. Structure of DTM is multilevel and each subsequent bottom level describes a relief in more detail. Preliminary preparation of DTM data for quick visualization includes the coordinated top level infilling and interlevel deviation calculation.

      The coordinated infilling of DTM top levels is intended for that above each nonempty square of the next junctions of the bottom level there always would be a nonempty square of the next junctions of top level. In particular, at meeting this requirement above each triangle of the bottom level there will be a nonempty triangle of top level. The essence of this term is that the "filled" squares of the next junctions of all DTM levels will form en enclosure tree.

      In case when the scale enlargement index between the bottom detailed level and top less detailed level is 4, then junction (i, j) on top level corresponds to junction with number (4i, 4j) at the bottom level. The first step of filling of top level involves that for all filled junction (4i, 4j) at the bottom level the corresponding junction (i, j) of top level is filled with the same value of height. If DTM data recording was carried out simultaneously on all levels the first step can be missed. Further, the junctions of the bottom level belonging to some square of junctions {(i, j) | 4i₁ ≤ i  ≤ 4i₁ + 3, 4j₁ ≤ j  ≤ 4j₁ + 3} are considered. If among such junctions there is even one nonempty junction, it is checked, whether all tops of a corresponding square of junctions on top level, namely, junctions (i1, j1), (i1, j1+1), (i1+1, j1), (i1+1, j1+1) are filled. To those junctions of these four that are not filled, value of height is appropriated. As such value they simply take either (ZMAX + ZMIN) / 2 where ZMAX and ZMIN - the maximal and minimal values of DTM heights, or calculate value of height by the lowermost DTM level by means of radial extrapolation. The second way is "neatter" (they fail to display grades at DTM edges), but slower.

      Thus firstly, DTM level following lowermost is filled, further – upper next to this, and so on up to the uppermost (least detailed) DTM level are filled.

      Interlevel deviations are used at defining, whether the triangle has got into area of the screen, as well as at decision-making on splitting a triangle onto smaller ones at filling display page. Interlevel deviations represent numerical values, attributed to all filled junctions of all DTM top levels (except for the lowermost, most detailed level). For storage of such deviations and fast access to them the same data format (DTM), as for heights storage is used. It is created separate DTM in which interlevel deviations are stored. For calculation of interlevel deviations the preliminary coordinated filling of top DTM levels is required.

      The interlevel deviations sense is explained on fig. 1. Here you can see one of triangles of some DTM top level, the curve means DTM surface of the lowermost (most detailed) level passing inside of this triangle.  

      We consider height values in some point M on plane XY lying inside of a triangle projection, for DTM of the bottom level (z₀) and for DTM of considered level (z₁). The maximal value of a difference module |z₀ - z₁ | is equal to value of interlevel deviation for the given triangle at considered level DTM.  
 
 

      Fig.1. 

      Sense of this algorithm is that we try to estimate approximately, how much the difference between triangle display of the second level and several triangles display of the first level instead this is. If the difference on the screen is insignificant, there is no necessity to split up a triangle, that is to transfer it from the second level in the first one. If the difference is essential, such fragmentation is proved. The border between zones of the second and third level is defined absolutely similarly.

      We’ll note, that for each triangle it would be possible to calculate exact value of distinctions at displaying of two situations: a triangle of the second level and its splitting into eight triangles of the first level. Strictly speaking, such estimation would be objective criterion of necessity of splitting a triangle into smaller ones.

      We shall consider a square from 4 next nonempty junctions of some DTM top level with numbers (i, j), (i, j +1), (i +1, j), (i +1, j +1). This square is subdivised by a diagonal into 2 triangles (i, j), (i, j+1), (i +1, j +1) and (i, j), (i +1, j), (i +1, j +1). To a junction square there corresponds a rectangular on plane XY{ x₀ + i * ∆x_u ≤ x ≤ x₀ + (i + 1) * ∆x_u, y₀ + j * ∆y_u ≤ y ≤ y₀ + (j + 1) * ∆y_u}, where (∆x_u , ∆y_u) - DTM step at the level and two triangles in the space.  We will get them if to each rectangular top we shall attribute height value from the corresponding DTM junction and we shall break a rectangular by diagonal. We shall consider now all nonempty junctions of the lowermost (most detailed) DTM level, which has got in the rectangular or on its border. To each such junction there corresponds a point in space. We shall consider absolute deviation value on Z-coordinate of this point from a plane of a corresponding triangle of top level. We shall consider a maximum of such values on all considered nonempty junctions of the bottom level, which has got in a rectangular. The received value will be the interlevel deviation attributed to junction (i, j) of top DTM level.

      For interlevel deviation calculation the cycle on all DTM levels, except for the lowermost ones is organized. For each such level the cycle on junctions will be organized. Only junctions of level (i, j) are considered, for which all of 4 junctions (i, j), (I, j+1), (i +1, j), (i +1, j +1) are filled. Further all junctions of the lowermost level that has got into the corresponding rectangular are looked through, and interlevel deviation is calculated for junction (i, j) as is described above.

      With use of calculated interlevel deviations the triangles that have not got into the area of screen are preliminary being cut off in following way. Let (i, j), (i, j+1), (i +1, j), (i +1, j +1) - is the four of the filled junctions at some DTM level. Let (x_k, y_k, z_k), k = 1, …, 4 – are coordinates of corresponding quadrangle tops in space. Let dh – is interlevel deviation attributed to junction (i, j). Lets z_min = min {z_k, k=1, …, 4}, z_max = max {z_k, k=1, …, 4}. We shall consider a parallelepiped tops of which are eight points (x_k, y_k, z_max + dh), (x_k, y_k, z_min - dh), k = 1, …, 4. We shall consider a tetrahedral angle edges of which are 4 beams starting from projection center and passing through 4 corners of the screen (considered as a quadrangle lying in a plane of a projection). Such tetrahedral angle is cutting off spatial area. If the parallelepiped lies entirely outside of a tetrahedral angle, any of two triangles into which the considered square of DTM junctions is broken, does not get at a projection to a plane of the screen area. Moreover, all triangles of bottom, most detailed DTM level, projection of which to plane XY is inside of a considered quadrangle {(x_k, y_k), k = 1, …, 4}, also do not get on the screen. Really, top coordinates of these triangles lies inside of a parallelepiped {(x_k, y_k, z_max + dh), (x_k, y_k, z_min - dh), k = 1, …, 4}. This follows from definition of interlevel deviations.

      Decision-making on splitting a triangle into smaller ones on the basis of interlevel deviations is performed as follows. Let, as before, (i, j), (i, j+1), (i +1, j), (i +1, j +1) – is the four of the filled junctions on some top DTM level, (x_k, y_k, z_k), dh – are the same, as earlier. Let's consider lengths A_kB_k, where A_k = (x_k, y_k, z_k), B_i = (x_k, y_k, z_k + dh).

      If the length of a projection even of one of these lengths on the screen surpasses some threshold value D, the area inside of a considered quadrangle {(x_k, y_k), k = 1, …, 4} should be taken from bottom, more detailed level. Otherwise the considered quadrangle entirely concerns to level zone for DTM current level. Threshold value D can be accepted as 2 pixels of the screen, that is about 0,5 mm.

      Thus, due to use by special way of the organized database of practically unlimited volume, DPW "Talka" was successful to achieve fast visualization of the three-dimensional digital information on terrain with a texture, at movement of a material point at the set height taking into consideration various sort of restrictions. 
 
 

Автоматизированные  системы для информационной поддержки процессов  управления отраслями  городского хозяйства 

(на  примере АС учета  технических объектов  и АС контроля  балансов в теплоснабжении  города) 

Г.Г  Гребенюк, заведующий сектором Института  проблем управления РАН 
 

      Проведение  реформы жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), повышение его эффективности,  немыслимо без информатизации и  автоматизации полного цикла  производства услуг населению –  от технологических процессов на предприятиях отраслей (производство продукта и эксплуатация оборудования) до верхнего уровня отраслевого (межотраслевого) управления, где принимаются стратегические решения по развитию городского хозяйства.

      Для успеха реформы ЖКХ необходимо организовать информационное взаимодействие между  отраслевыми органами управления и  предприятиями (управляющими компаниями, корпорациями и т.д.) в части оценок эффективности и качества технологических  процессов,  технического состояния  систем обеспечения населения различными видами услуг. Основой взаимодействия может стать автоматизированная система (АС) учета объектов городского хозяйства. На базе данных технического учета решаются задачи оперативного управления, планирования и проектирования новых объектов, а также координации действий аварийных служб при проведении ремонтных работ. Огромное количество объектов, входящих в состав систем обеспечения, их неоднородность, сложность технологических связей между ними, рассредоточенность по большой территории и балансовая принадлежность различным  предприятиям – все это создает значительные трудности в организации учета.

      Положение усугубляет  текущее состояние  информационного обеспечения в  городском хозяйстве:

      -наличие  на предприятиях разнородных  систем управления базами данных;

      -многообразие  форм кодирования однотипной  информации в связи с использованием  справочников и классификаторов  собственной разработки в составе  АСУ предприятий;

      -многообразие  типов каналов связи и форм  обмена данными между предприятиями  и органами власти.

      В этих условиях создание любой АС для  органов отраслевого управления требует решения проблемы ее интеграции с уже действующими АС.

      Ниже  описываются принципы построения АС технического учета и прикладной АС контроля балансов в теплоснабжении города, их взаимодействие с АС предприятий.

      Автоматизированная  система учета  объектов (АС «Учет») предназначена для сбора,  обработки и представления данных о состоянии систем обеспечения.

      Основные  требования к системе технического учета

      Информационная  совместимость с другими общегородскими информационными системами, включая  геоинформационные системы (ГИС);

      Полнота учетной базы объектов, как по множеству  объектов, так и по перечням учетных  характеристик;

      Оперативность процессов поддержания базы в  актуальном состоянии. 

        Информационная совместимость с другими общегородскими информационными системами должна обеспечиваться использованием Единой нормативно-справочной и классификационной базы, системы кодирования информации и идентификации объектов с использованием уникальных кодов. Такие коды должны входить в атрибуты описания объекта в различных информационных системах и служить переходным ключом при взаимодействии этих систем. На этой основе должно строиться единое информационное пространство в сфере отраслевого управления. Важное место в нормативно-справочной информации отводится классификатору видов материальных объектов, который определяет виды объектов, подлежащих учету, а также справочнику характеристик объектов учета, который определяет перечни учетных характеристик по каждому виду объектов.

      Полнота учетной базы объектов определяется системой сбора и передачи данных от предприятий и поддерживается указанной выше системой классификаторов и справочников.

      Актуальность  информации по техническому учету обеспечивается специальной технологией взаимодействия центральной БД Автоматизированной системы учета «АС Учет» с АС предприятий-балансодержателей объектов учета. Этой технологией, в частности, предусмотрен режим автоматической регистрации объектов учета и обновления информации. Учитывая сложившуюся ситуацию, когда на предприятиях установлены и функционируют различные СУБД, а система кодирования информации, основана на стандартах предприятия, возникает серьезная проблема информационной совместимости даже в рамках одного отраслевого управления.  Решение проблемы найдено в использовании унифицированного обменного формата данных, совместимого с форматом данных «АС Учет». Для реализации указанного подхода на предприятиях должны устанавливаться конверторы, преобразующие данные учета предприятия к унифицированному формату, которые затем по каналам связи пересылаются на сервер БД «АИС Учет».

      Центральным элементом БД «АС Учет» является реестр материальных объектов, в котором осуществляется регистрация объектов учета с присвоением регистрационного номера. В реестре фиксируется также вид материального объекта (по классификатору видов материальных объектов) и отраслевая принадлежность. Вся учетная информация хранится в связанных с реестром таблицах.

      Автоматизированная  система включает серверное оборудование и автоматизированные рабочие места (АРМ) – АРМ(ы) пользователей, АРМ(ы) системы ведения справочников и  классификаторов различных уровней, а также программно-технические  средства для связи  со смежными информационными системами.

      Автоматизированная  система контроля балансов в теплоснабжении города (АС КБТ) Система теплоснабжения представляет собой сложный организационно-технический комплекс, входящий в топливно-энергетическое хозяйство города. Этот комплекс содержит связанные между собой цепочки преобразования энергии топлива в тепловую энергию, ее распределения и дальнейшей транспортировки потребителю.

     В цепочках «производитель-потребители  тепловой энергии» участвуют предприятия, эксплуатирующие объекты теплоэнергетики, жилищные организации, население (имеется  в виду жилой фонд города), а также  Правительство города. Заинтересованными  среди них в экономии тепловой энергии являются конечные потребители, оплачивающие счета на тепло и  Правительство города, возмещающее  населению часть стоимости тепловой энергии в виде дотации из городского бюджета.