CC BY
62
и патентообладатель ГОУ ВПО «Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т» (RU). - № 2009122755/28; заявл. 15.06.2009; опубл. 20.09.2010.
9. Патент РФ № 288801 МПК7 G01J5/10. Устройство дистанционного измерения температуры [Текст] / А.А. Мухамадиев, Р.Г. Фаррахов; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т» (RU). - № 2009126218/22; заявл. 08.07.2009; опубл. 20.11.2009, Бюл. № 32.
10. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ 2005611855. Расчет оптимальных конструктивных и рабочих параметров акустооптических устройств [Текст] / А.А. Муха-мадиев, М.А. Ураксеев; заявители и правообладатели Мухамадиев А.А. (RU), Ураксеев М.А. (RU). -
№ 2005611216; заявл. 30.05.2005; зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 27.07.2005.
11. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ 2010614548. Расчет и выбор эффективной длины волны пропускания акусто-оптического перестраиваемого фильтра [Текст] / А.А. Мухамадиев, Р.Г. Фаррахов; заявители и правообладатели Р.Г. Фаррахов (RU), А.А. Мухамадиев (RU). - № 2010612875; заявл. 24.05.2010; зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 09.07.2010.
12. Фаррахов Р.Г. Оптико-электронные преобразователи температуры для систем контроля технологическими процессами [Текст] / А.А. Мухамадиев, Р.Г. Фаррахов, М.А. Ураксеев. - Уфа: Уфимск. гос. акад. эконом. и сервиса, 2010. - 107 с.
Павлов C.ß. Pavlov S.V.
доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Геоинформационные системы» Уфимского государственного авиационного технического университета, Россия, г. Уфа
Ефремова О.А. Efremova O.A.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Геоинформационные системы» Уфимского государственного авиационного технического университета, Россия, г. Уфа
Павлов А.С. Pavlov A.S.
кандидат технических наук, доцент кафедры «Геоинформационные системы» Уфимского государственного авиационного технического университета, Россия, г. Уфа
УДК 004:528
ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОРГАНОВ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ ВЛАСТИ РЕГИОНА
ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ ДАННЫМИ
В статье рассмотрены варианты организации информационно-вычислительной системы для обеспечения органов исполнительной власти региона пространственными данными в зависимости от способов их хранения в различных органах исполнительной власти.
Ключевые слова: информационно-вычислительная система, пространственные данные, информационное обеспечение органов исполнительной власти, технология организации хранения пространственных данных.
INFORMATION-COMPUTER SYSTEM FOR PROVIDING REGIONAL EXECUTIVE
AGENCIES WITH SPATIAL DATA
The paper considers organizational modifications of the information-computing system which aims at providing regional executive authorities with spatial data subject to methods of their storing within any authority.
Key words: information-computer system, spatial data, information support for executive agency, storing organization technology of the spatial data.
Органам исполнительной власти для осуществления своей деятельности необходимы огромные массивы различного рода информации, в том числе и пространственной, для обработки которых создаются различные ведомственные информационно-вычислительные системы. Создание подобного рода информационно-вычислительных систем для каждого органа исполнительной власти в отдельности затрудняет процессы управления регионом вследствие координации усилий органов исполнительной власти не только на решении вопросов, связанных непосредственно с принятием решений, но и на вопросах наполнения и актуализации пространственных данных в соответствующих информационных системах, вследствие чего актуальным является решение проблемы организации единой информационно-вычислительной среды, обеспечивающей совместное использование и межведомственный обмен пространственными данными.
С целью автоматизации процессов распределенного хранения, управления и предоставления пространственных данных (в виде цифровых карт и планов, космических снимков, координат объектов) органам исполнительной власти, правительству, отдельным ведомствам, их территориальным подразделениям, предприятиям и гражданам, а также для решения на базе этих данных прикладных задач в различных регионах страны создаются информационно-вычислительные системы. Не стала исключением и Республика Башкортостан.
В соответствии с Концепцией долгосрочной целевой программы «Развитие информационного общества в Республике Башкортостан на 2012-2017 годы», одобренной распоряжением Правительства Республики Башкортостан от 1 августа 2011 года № 962-р, а также принятой Правительством Республики Башкортостан Концепцией геоинформационной системы органов исполнительной власти Республики Башкортостан в республике поэтапно создается Геоинформационная система органов исполнительной власти - ГИС ОИВ РБ, обобщенная схема взаимодействия пользователей с которой представлена на рисунке 1.
Разработка информационно-вычислительной системы для обеспечения органов исполнительной власти республики пространственными данными призвана обеспечить решение следующих задач:
- совместное использование информационных ресурсов, в том числе космических и авиационных снимков, создание и внедрение специализированных и интегрированных баз первичной информации, создание единой системы классификации и кодирования информации (в том числе пространственной);
- организацию распределенной системы сбора и хранения пространственной информации, ведение аналитической работы с первичными и агрегированными данными;
- пространственный и статистический анализ данных (поиск объектов по пространственным и семантическим данным, анализ информации путем выбора объектов на основе их близости к другим объектам, статистический анализ данных, связанных с тематическими картографическими слоями, и др.);
- создание системы классификации информации об объектах и территориях по предметным областям, функциональным направлениям использования, уровням административно-территориального деления и другим признакам.
При практическом создании, развитии и использовании информационно-вычислительных систем (ИВС) данного типа необходимо обеспечить согласованное развитие (для уже существующих) или создание (для вновь создаваемых) информационно-вычислительных систем республиканских ведомств и организаций (включая центральный аппарат правительства и администрацию президента) и интеграцию (объединение) в единую систему всех ведомственных систем с предоставлением удаленного доступа всем заинтересованным (и разрешенным) пользователям к данным и сервисам (функциям) [1].
В связи с этим при разработке информационно-вычислительной системы для обеспечения органов исполнительной власти региона пространственными данными необходимо рассмотреть способы организации хранения пространственной информации в системе. Одним из ключевых моментов организации хранения пространственных данных в информационно-вычислительной системе для обеспечения органов исполнительной власти региона
со о
Органы власти РБ
/ гиг» Л\1/П пг
N3
со
IV)
о
СО
Президент РБ
Государственное собрание РБ
Центральный аппарат Правительства РБ
Министерства и ведомства РБ Министерство связи и массовых коммуникаций РБ
Министерство природопользования и экологии РБ
Министерство лесного хозяйства РБ
Государственный комитет РБ по строительству и архитектуре
Инспекция государственного строительного надзора РБ
Министерство жилищно-коммунального хозяйства РБ
_Федеральные структуры_
Федеральные органы правопорядка и судебной системы в РБ
ч
Аппарат Главного федерального инспектора по РБ
Территориальные структуры органов государственного управления РФ
Рис. 1. Схема взаимодействия пользователей с ГИС ОИВ РБ
Предприятия и организации РБ
ОАО « Башки рэнерго»
ОАО АНК «Башнефть»
ОАО
«Ур ал си бне фте п рово д»
ОАО «Салаватнефтеорг-
си нтез»
ОАО «Газ-сервис»
ООО «Газпром трансгаз Уфа»
МУП «Уфаводоканал»
а>
О
СГ
О ^
О —I
а> ^
сг
пространственными данными, по мнению авторов, является формирование единой распределенной базы пространственных данных (РБПД) системы.
Базу данных конкретного /-го органа исполнительной власти обозначим через БД,, где i = 1,п; n -число БД соответствующих органов исполнительной власти, а всю распределенную совокупность БД . обозначим как РБД:
РБД=; U БД,, (1)
где БД. можно определить как
БД{ = БД) + БД2. (2)
При этом БД'* представляет собой часть специализированных пространственных данных (СПД) в БД, а БД) - часть пространственных данных, которая необходима и другим органам исполнительной власти и соответственно должна быть включена в базу данных базовых пространственных данных БПД:
БД) с БПД. (3)
Таким образом, БПД может быть описана следующим соотношением:
РБД = U БД). (4)
Тогда задача формирования из совокупности {БД}, i = 1,п, единой РБПД заключается в таком выделении в каждой БД части специализированных пространственных данных (СПД) и общей части, входящей в базовые пространственные данные (БПД), чтобы выполнялось соотношение: РБД=ЦБД =БПД\]СПД и СЩД»ЦСЦД=БПД[р.(5)
i=1,n 1 1 ^ n i=1,n
Учитывая соотношение (5) и способ построения базы общих пространственных данных, описываемый в [2, 3], можно утверждать, что любая информация, хранящаяся в одной БД , будет храниться либо в СПД, либо в БПД. Такой способ построения информационного обеспечения приводит к оптимальному использованию внешней памяти вычислительных установок и непротиворечивости данных в системе.
В задачах использования пространственных данных часто более важным требованием, чем экономия памяти ЭВМ, является оперативность получения данных. Поэтому хранение общих данных в одном месте хотя и обеспечивает непротиворечивость данных, может оказаться неприемлемым, если при этом увеличивается время получения этих данных конечным пользователем. В этом случае, когда у пользователя существует быстрый и/или дешевый доступ к базе данных БПД (например, через Internet с выделенным каналом), то хранение данных, изначально находившихся в БД), в базе данных БПД оправданно и достаточно.
В том случае, когда время доступа пользователя к базе данных БПД превышает некоторое допу-
стимое значение 1доп (определяемое, например, необходимостью принятия решений и мер по реакции на требуемые данные) или получение этих данных достаточно дорого, то БД) должна храниться в БД. параллельно с хранением входящей в нее информации в базе данных БПД. При этом организационно-техническими мерами (репликацией) своевременно обеспечивается идентичность одних и тех же данных в БД) и базе данных БПД.
Как видно из этих примеров, существует несколько различных способов размещения общих данных в распределенной информационно-вычислительной системе, в зависимости от времени и стоимости доступа к ним. Обозначим / - время доступа к общим данным, если они хранятся централизованно только в базе данных БПД (которую обозначим БД), /- время доступа к общим данным, если они хранятся и в БД) и в БД0.
Тогда, если / > и или / >> /, то, очевидно,
ц доп ц Р
должны параллельно существовать БД) и ее копия в БД0, то есть БД) с БД. и БД) с БД0. В том случае, если / < и и / соизмеримо с / $ ~ /то данные
ц доп ц 1 РЦР
из БД1 хранятся только в базе данных БПД, то есть
БД) С БД, но БД) <х БДг и БД.=БД*.
Если / < и , но / >> /, необходимо принимать
ц доп ц р
во внимание другие факторы, в первую очередь стоимостные.
Так как параллельное хранение одних и тех же данных в базе данных БПД и в БД требует дополнительной памяти ЭВМ для хранения БД), то, естественно, стоимость параллельного хранения данных увеличивается. Обозначим: Сц - стоимость доступа к данным из БД), хранящимся в базе данных БПД; С - стоимость доступа к данным из БД), хранящимся в БД; Сх - стоимость хранения данных БД. (в основном стоимость дополнительных устройств памяти); Ск - стоимость копирования БД) из базы данных БПД в БД. для обеспечения непротиворечивости данных.
Тогда очевидным условием для принятия решения о размещении БД1 в БД. является неравенство С > С+ С + С . (6)
ц р х к у '
После определения места хранения общих данных, исходя из приведенных выше соображений, возможны следующие варианты структуры информационно-вычислительной системы для обеспечения органов исполнительной власти региона пространственными данными, определяемые способом организации хранения пространственных данных в системе:
1. Централизованное хранение БД БПД в центре обработки данных (рис. 2). В этом случае все пространственные данные, отнесенные к составу
БД БПД, хранятся в центре обработки данных. Получением новой пространственной информации и администрированием существующей занимаются сотрудники центра. Если же какая-либо пространственная информация, хранящаяся в БД БПД, регулярно обновляется одним из региональных органов исполнительной власти, в силу его профессиональной деятельности, то формируется реплика соответствующей базы данных, которая переносится для хранения в центр обработки данных. Например, пространственные данные о зонах затопления крупных городов
в период половодья хранятся и регулярно получаются с использованием специализированного программного обеспечения, моделирующего данное природное явление, в Министерстве экологии и природопользования РБ (Минэкологии РБ). Данная пространственная информация может быть отнесена к БПД, так как необходима многим органам исполнительной власти. Поэтому копия этих пространственных данных периодически формируется в Минэкологии РБ и хранится с целью обеспечения к ним доступа всех заинтересованных участников в центре обработки данных.
Рис. 2. Схема централизованного хранения БД БПД в центре обработки данных информационно-вычислительной системы
2. Распределенное хранение БД БПД (рис. 3). В этом случае часть БД БПД хранится в центре обработки данных, а часть пространственных данных хранится непосредственно в БД СПД органов исполнительной власти, входящих в состав информационно-вычислительной системы для обеспечения органов исполнительной власти региона пространственными данными. Обновление пространственной информации происходит непосредственно в месте хранения. Доступ пользователей к пространственным данным, хранящимся не в центре обработки данных, осуществляется путем перенаправления запросов из центра обработки данных в соответствующую СПД /-го органа исполнительной власти.
3. Хранение БД БПД на основе принципов мэ-шап (Mash-up). В этом случае (рис. 4) какая-то часть или полностью вся пространственная информация, входящая в БД БПД, хранится в распределенных источниках, входящих в состав информационно-вычислительной системы для обеспечения органов исполнительной власти региона пространствен-
ными данными. Обновление пространственной информации происходит непосредственно в месте хранения, а доступ пользователей к пространственным данным осуществляется либо через ИВС, либо через веб-сервисы, предоставляемые информационной системой /-го органа исполнительной власти.
Рассмотренные способы хранения и организации доступа к пространственной информации в зависимости от требований определенного органа исполнительной власти позволяют осуществить выбор наилучшего варианта организации информационно-вычислительной системы для обеспечения органов исполнительной власти региона пространственными данными. Основываясь на том, что в составе ИВС предполагается интеграция разнородных по формату хранения данных различных источников, предложенные варианты организации хранения пространственной информации не являются взаимоисключающими и могут параллельно использоваться в рамках одной информационно-вычислительной системы.
Рис. 3. Схема распределенного хранения БД БПД
Центр обработки данных
БД БПД
Интерфейс пользователя
Рис. 4. Схема организации хранения БД БПД на основе принципов мэшап (Mash-up)
Для практической реализации рассмотренных мо использование программного обеспечения
выше структур информационно-вычислительной с сервис-ориентированной архитектурой. Пример
системы для обеспечения органов исполни- структуры программно-аппаратного комплекса
тельной власти региона пространственны- информационно-вычислительной системы пред-
ми данными, по мнению авторов, необходи- ставлен на рис. 5.
Рис. 5. Структура программно-аппаратного комплекса ИВС ОИВ РБ
Разработка информационно-вычислительной системы для обеспечения органов исполнительной власти региона пространственными данными, в соответствии с предложенным подходом, позволит организовать интеграцию и совместное использование базовых и специализированных пространственных данных, имеющихся в различных органах исполнительной власти, что, в свою очередь, обеспечит переход на более качественный уровень управления регионом.
Список литературы 1. Ефремова О.А. Архитектура геоинформационной системы Республики Башкортостан [Текст] / О.А. Ефремова, Р.Н. Бахтизин, С.В. Павлов, А.С. Павлов // Межвузовский научный сборник: Геоинформационные технологии в проектировании
и создании корпоративных информационных систем. - Уфа: УГАТУ, 2011. - С. 66-73.
2. Ефремова О.А. Многопользовательская обработка пространственной информации в региональной инфраструктуре пространственных данных: учебное пособие для бакалавров и магистров направления 230400 «Информационные системы и технологии» [Текст] / О.А. Ефремова, С.В. Павлов, А.С. Павлов. - Уфа: УГАТУ, 2011. - 117 с.
3. Бадамшин Р.А. Многопользовательская обработка распределенно-хранящейся пространственной информации в научно-образовательной ГИС РБ [Текст] / Р.А. Бадамшин, А.С. Павлов // Вестник УГАТУ: научн. журн. Уфимск. гос. ави-ац. техн. ун-та. Серия «Управление, вычислительная техника и информатика». - 2009. - Т. 12. - № 1 (30). - С. 3-8.
