Комбинированная геоинформационная многослойная пространственно-временная модель
Ключевые слова:
геоинформационная система, геоинформационная модель, пространственная модель, пространственно-временная модель, пространственная оптимизация, интегральный мониторинг, ГИСАннотация
Современные технологии организационного управления предусматривают сбор и обработку большого объема данных для расчета параметров функционирования исследуемых объектов и процессов. Поскольку основная особенность собираемых параметров состоит в их привязке к территориям, с одной стороны, и отнесении к периодам времени, с другой стороны, требуется применение геоинформационных систем и технологий. Несмотря на развитие современных геоинформационных технологий, вопросы их практического применения для поддержки принятия решений с учетом комбинированного влияния пространственного и временного факторов, в полной мере не решены. В статье предложена комбинированная геоинформационная многослойная пространственно-временная модель, которая представляет собой граф, вершинами которого являются значения параметров, упорядоченные по слоям с размещением временных меток в слой времени, а дугами – отношения между ними, разделенные на три типа: топологические, семантические и хронологические. Сопряжение и упорядочивание параметров, согласно предложенной модели, позволяет корректно поставить и решить задачу оптимизации, а, следовательно, устранить проблему практического использования накапливаемой аналитики в процессах поддержки принятия управленческих решений. Предложенная модель использована в цифровой платформе интегрального мониторинга для цифровой трансформации процессов сбора, анализа и визуализации данных коммунальных ресурсов. Рассмотрена общая задача управления, а также приведен конкретный пример для одной из актуальных задач регионального управления – социальной газификации, в котором производится оптимизация процесса обработки заявок по подключению жилых домов к системе газоснабжения в границах выбранного региона. Комбинированная геоинформационная многослойная пространственно-временная модель позволяет формулировать универсальные постановки задач поддержки принятия решений для различных приложений геоинформатики в логистике, при управлении транспортными ресурсами, а также в ситуационных центрах управления предприятиями и регионами, в системах бизнес-аналитики и управления организационными системами.
Литература
1. Gospodinov S.G. Geoinformatics as a science of space // European Journal of Technology and Design. 2022. vol. 10(1). pp. 3–8.
2. Бескид П.П., Куракина Н.И., Орлова Н.В. Геоинформационные системы и технологии // СПб.: Российский государственный гидрометеорологический университет, 2010. 173 с.
3. Массер Д. Что есть пространство-время? // В мире науки. 2018. № 8-9. С. 78–82.
4. Rynasiewicz R. Newton’s Views on Space, Time, and Motion / Ed.: Edward N. Zalta // The Stanford Encyclopedia of Philosophy. 2012.
5. Ухтомский А.А. Доминанта // М.: АСТ, 2022. 320 c.
6. Флоренский П.А. Анализ пространственности и времени в художественно-изобразительных произведениях // М.: Прогресс, 1993. 324 с.
7. Мещеряков Б.Г., Зинченко В.П. Большой психологический словарь. Изд. 4-е, расш. // М.: АСТ, 2009. 811 с.
8. Бахтин М.М. Формы времени и хронотопа в романе. Очерки по исторической поэтике // Литературно-критические статьи. М.: Худ. лит., 1986. С. 121–290.
9. Корнилков С.В., Рыбникова Л.С., Рыбников П.А., Смирнов А.Ю. Геоинформационный мониторинг для решения экологических задач горнопромышленных территорий Среднего Урала // Горная промышленность. 2022. № S1. С. 127–133.
10. Имамов Ф.Н. Вахтеров А.Р., Решетников А.Г. Геоинформационная система для мониторинга и аналитического контроля локальных магнитных аномалий // Молодежный Вестник УГАТУ. 2021. № 1 (24). С. 17–24.
11. Цветков М.В., Смирнова О.В., Гальяно Ф.Р. Система мониторинга ледовой обстановки и обеспечения безопасного судоходства по северному морскому пути на базе интеллектуальной ГИС // Труды СПИИРАН. 2014. № 5(36). С. 28–43. DOI: 10.15622/sp.36.2.
12. Косяков С.В., Гадалов А.Б., Садыков А.М. Моделирование пространственных данных при решении задач дискретной оптимизации в среде ГИС // Информационные технологии. 2012. № 7. С. 27–31.
13. Воробьева Г.Р., Воробьев А.В., Орлов Г.О. Концепция обработки, анализа и визуализации геофизических данных на основе элементов тензорного исчисления // Информатика и автоматизация. 2024. Т. 23(2). С. 572–604.
14. Попович В.В., Ведешин Л.А. Понятие "пространство" в географических информационных системах // Системы высокой доступности. 2019. Т. 15. № 2. С. 47–56.
15. Кузьмин В.А., Шаныгин С.И., Чунин С.А., Никитин Г.С., Мкртчян М.Э., Каурова З.Г., Орехов Д.А., Цыганов А.В., Айдиев А.Б., Мищенко Н.В., Ачилов В.В. Моделирование пространственно-временных данных об окружающей среде в ГИС // Нормативно-правовое регулирование в ветеринарии. 2022. № 3. С. 43–50.
16. Рыжиков А.И. Картография, ГИС и время // Геодезия и картография. 2006. № 7. С. 43–47.
17. Маризе-Томокала Г.Де.Г., Сисей Ф.К. Данные дистанционного зондирования Земли // Научный Лидер. 2023. № 19(117). С. 21–33.
18. Куфтинова Н.Г. Проблемы интеллектуального анализа данных при моделировании транспортных потоков мегаполиса // Мир транспорта. 2020. Т. 18. № 5. С. 24–40.
19. Опоку Ф.К. Роль цифровых технологий в повышении безопасности и эффективности нефте- и газопроводов в России // Аллея науки. 2024. Т. 1. № 1(88).
20. de Lange N. Geoinformation Systems // Geoinformatics in Theory and Practice. 2023. pp. 375–433. DOI: 10.1007/978-3-662-65758-4_9.
21. Merry K., Bettinger P., Crosby M., Boston K. Geographic information systems // Geographic Information System Skills for Foresters and Natural Resource Managers. 2023. pp. 1–23. DOI: 10.1016/B978-0-323-90519-0.00007-8.
22. Yuan M. Relationships between Space and Time // Geographic Information Science & Technology Body of Knowledge. 2020. DOI: 10.22224/gistbok/2020.3.7.
23. Yuan M. From representation to geocomputation: some theoretical accounts of geographic information science // New Thinking in GIScience. 2022. pp. 1–8.
24. Dodge S., Su R., Johnson J., Simcharoen A., Goulias K., Smith J.L.D., Ahearn S.C. ORTEGA: An object-oriented time-geographic analytical approach to trace space-time contact patterns in movement data // Computers, Environment and Urban Systems. 2021. vol. 88. DOI: 10.1016/j.compenvurbsys.2021.101630.
25. van Gasselt S., Nass A. Time and geology in geographic information systems: some formalism for describing temporal events // Journal for Geographic Information Science. 2015. vol. 3. pp. 199–208. DOI: 10.1553/giscience2015s199.
26. Shields R. Bergson’s GIS: experience, time and memory in geographical information systems // Media Theory. Geospatial Memory. 2018. vol. 2(1). pp. 316–332.
27. Ott T., Swiaczny F. Implementation of time in GIS // Time-Integrative Geographic Information Systems. 2001. pp. 77–126. DOI: 10.1007/978-3-642-56747-6_4.
28. Dai J., An L. 1.21 –Time geography // Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences. Comprehensive Geographic Information Systems. 2017. pp. 303–312. DOI: 10.1016/B978-0-12-409548-9.09625-1.
29. Claramunt C., Thériault M. Managing time in GIS: an event-oriented approach // Recent Advances in Temporal Databases, Proceedings of the International Workshop on Temporal Databases. 1995. pp. 23–42. DOI: 10.1007/978-1-4471-3033-8_2.
30. Wang M., Zhang J., Cao Y., Li S., Chen M. A study on a spatiotemporal entity-based event data model // ISPRS International Journal of Geo-Information. 2024. vol. 13(10). DOI: 10.3390/ijgi13100360.
31. Домрачева А.А. Сайбель Н.Ю. Применение геоинформационных систем в бизнес-анализе // Взаимодействие науки и общества: проблемы и перспективы. 2016. С. 73–75.
32. Chaudhuri S. Application of web-based geographical information system (GIS) in e-business // Digital Marketing and Consumer Engagement: Concepts, Methodologies, Tools, and Applications. IGI Global, 2018. pp. 649–665.
33. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р., Штайн К. Алгоритмы: построение и анализ // пер. с англ. М.: Вильямс, 2019. 1296 с.
34. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход // М.: Мир, 1978. 434 с.
35. Воробьев А.В., Воробьева Г.Р. Подход к динамической визуализации разнородных геопространственных векторных изображений // Компьютерная оптика. 2024. Т. 48. № 1. С. 123–138.
36. Плякин А.В., Орехова Е.А., Огарков Д.И. Геоинформационные системы для обеспечения транспортно-логистической деятельности // Интеллектуальная логистика. 2021. С. 149–153.
37. Оюунханд Б. Касьянова Е.Л. Использование ДЗЗ и ГИС при создании географических основ для тематических карт // Вестник СГУГиТ. 2021. Т. 26. № 5. С. 119–125.
38. Sowmiya Narayanan K.J., Manimaran A. Recent developments in geographic information systems across different application domains: a review // Knowledge and Information Systems. 2024. vol. 66. pp. 1523–1547.
39. Jelokhani-Niaraki M., Moradi-Pour S., Samany N.N., Mohammadkhan S. A multiple models-multiple users group GIS-based decision support system for land use problems // Land Use Policy, 2023. vol. 134. DOI: 10.1016/j.landusepol.2023.106916.
40. Wang D. Research and development of intelligent decision support system for distribution network planning based on GIS // IEEE 3rd International Conference on Data Science and Computer Application (ICDSCA). 2023. pp. 786–791.
41. Прохоров С.А. Прикладной анализ неэквидистантных временных рядов. Самара: СГАУ, 2001. 375 с.
42. Сурнин О.Л., Ситников П.В., Иващенко А.В., Головнин О.К., Дубинина И.Н., Додонова Е.А. Применение цифровой платформы интегрального мониторинга как средства бизнес-аналитики социально-экономического развития региона // Конференция «Информационные технологии в управлении» (ИТУ-2022). Сборник материалов. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2022. С. 158–161.
43. Ivaschenko A., Dubinina I., Golovnin O., Golovnina A., Sitnikov P. Digital integrated monitoring platform for intelligent social analysis // Communications in Computer and Information Science. Springer, Cham. 2023. vol. 1909. pp. 365–376. DOI: 10.1007/978-3-031-44615-3_25.
44. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023616797 РФ. Цифровая платформа интегрального мониторинга ресурсоснабжения: № 2023614655: заявл. 14.03.2023: опубл. 03.04.2023 / заявитель ООО «Открытый код».
2. Бескид П.П., Куракина Н.И., Орлова Н.В. Геоинформационные системы и технологии // СПб.: Российский государственный гидрометеорологический университет, 2010. 173 с.
3. Массер Д. Что есть пространство-время? // В мире науки. 2018. № 8-9. С. 78–82.
4. Rynasiewicz R. Newton’s Views on Space, Time, and Motion / Ed.: Edward N. Zalta // The Stanford Encyclopedia of Philosophy. 2012.
5. Ухтомский А.А. Доминанта // М.: АСТ, 2022. 320 c.
6. Флоренский П.А. Анализ пространственности и времени в художественно-изобразительных произведениях // М.: Прогресс, 1993. 324 с.
7. Мещеряков Б.Г., Зинченко В.П. Большой психологический словарь. Изд. 4-е, расш. // М.: АСТ, 2009. 811 с.
8. Бахтин М.М. Формы времени и хронотопа в романе. Очерки по исторической поэтике // Литературно-критические статьи. М.: Худ. лит., 1986. С. 121–290.
9. Корнилков С.В., Рыбникова Л.С., Рыбников П.А., Смирнов А.Ю. Геоинформационный мониторинг для решения экологических задач горнопромышленных территорий Среднего Урала // Горная промышленность. 2022. № S1. С. 127–133.
10. Имамов Ф.Н. Вахтеров А.Р., Решетников А.Г. Геоинформационная система для мониторинга и аналитического контроля локальных магнитных аномалий // Молодежный Вестник УГАТУ. 2021. № 1 (24). С. 17–24.
11. Цветков М.В., Смирнова О.В., Гальяно Ф.Р. Система мониторинга ледовой обстановки и обеспечения безопасного судоходства по северному морскому пути на базе интеллектуальной ГИС // Труды СПИИРАН. 2014. № 5(36). С. 28–43. DOI: 10.15622/sp.36.2.
12. Косяков С.В., Гадалов А.Б., Садыков А.М. Моделирование пространственных данных при решении задач дискретной оптимизации в среде ГИС // Информационные технологии. 2012. № 7. С. 27–31.
13. Воробьева Г.Р., Воробьев А.В., Орлов Г.О. Концепция обработки, анализа и визуализации геофизических данных на основе элементов тензорного исчисления // Информатика и автоматизация. 2024. Т. 23(2). С. 572–604.
14. Попович В.В., Ведешин Л.А. Понятие "пространство" в географических информационных системах // Системы высокой доступности. 2019. Т. 15. № 2. С. 47–56.
15. Кузьмин В.А., Шаныгин С.И., Чунин С.А., Никитин Г.С., Мкртчян М.Э., Каурова З.Г., Орехов Д.А., Цыганов А.В., Айдиев А.Б., Мищенко Н.В., Ачилов В.В. Моделирование пространственно-временных данных об окружающей среде в ГИС // Нормативно-правовое регулирование в ветеринарии. 2022. № 3. С. 43–50.
16. Рыжиков А.И. Картография, ГИС и время // Геодезия и картография. 2006. № 7. С. 43–47.
17. Маризе-Томокала Г.Де.Г., Сисей Ф.К. Данные дистанционного зондирования Земли // Научный Лидер. 2023. № 19(117). С. 21–33.
18. Куфтинова Н.Г. Проблемы интеллектуального анализа данных при моделировании транспортных потоков мегаполиса // Мир транспорта. 2020. Т. 18. № 5. С. 24–40.
19. Опоку Ф.К. Роль цифровых технологий в повышении безопасности и эффективности нефте- и газопроводов в России // Аллея науки. 2024. Т. 1. № 1(88).
20. de Lange N. Geoinformation Systems // Geoinformatics in Theory and Practice. 2023. pp. 375–433. DOI: 10.1007/978-3-662-65758-4_9.
21. Merry K., Bettinger P., Crosby M., Boston K. Geographic information systems // Geographic Information System Skills for Foresters and Natural Resource Managers. 2023. pp. 1–23. DOI: 10.1016/B978-0-323-90519-0.00007-8.
22. Yuan M. Relationships between Space and Time // Geographic Information Science & Technology Body of Knowledge. 2020. DOI: 10.22224/gistbok/2020.3.7.
23. Yuan M. From representation to geocomputation: some theoretical accounts of geographic information science // New Thinking in GIScience. 2022. pp. 1–8.
24. Dodge S., Su R., Johnson J., Simcharoen A., Goulias K., Smith J.L.D., Ahearn S.C. ORTEGA: An object-oriented time-geographic analytical approach to trace space-time contact patterns in movement data // Computers, Environment and Urban Systems. 2021. vol. 88. DOI: 10.1016/j.compenvurbsys.2021.101630.
25. van Gasselt S., Nass A. Time and geology in geographic information systems: some formalism for describing temporal events // Journal for Geographic Information Science. 2015. vol. 3. pp. 199–208. DOI: 10.1553/giscience2015s199.
26. Shields R. Bergson’s GIS: experience, time and memory in geographical information systems // Media Theory. Geospatial Memory. 2018. vol. 2(1). pp. 316–332.
27. Ott T., Swiaczny F. Implementation of time in GIS // Time-Integrative Geographic Information Systems. 2001. pp. 77–126. DOI: 10.1007/978-3-642-56747-6_4.
28. Dai J., An L. 1.21 –Time geography // Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences. Comprehensive Geographic Information Systems. 2017. pp. 303–312. DOI: 10.1016/B978-0-12-409548-9.09625-1.
29. Claramunt C., Thériault M. Managing time in GIS: an event-oriented approach // Recent Advances in Temporal Databases, Proceedings of the International Workshop on Temporal Databases. 1995. pp. 23–42. DOI: 10.1007/978-1-4471-3033-8_2.
30. Wang M., Zhang J., Cao Y., Li S., Chen M. A study on a spatiotemporal entity-based event data model // ISPRS International Journal of Geo-Information. 2024. vol. 13(10). DOI: 10.3390/ijgi13100360.
31. Домрачева А.А. Сайбель Н.Ю. Применение геоинформационных систем в бизнес-анализе // Взаимодействие науки и общества: проблемы и перспективы. 2016. С. 73–75.
32. Chaudhuri S. Application of web-based geographical information system (GIS) in e-business // Digital Marketing and Consumer Engagement: Concepts, Methodologies, Tools, and Applications. IGI Global, 2018. pp. 649–665.
33. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р., Штайн К. Алгоритмы: построение и анализ // пер. с англ. М.: Вильямс, 2019. 1296 с.
34. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход // М.: Мир, 1978. 434 с.
35. Воробьев А.В., Воробьева Г.Р. Подход к динамической визуализации разнородных геопространственных векторных изображений // Компьютерная оптика. 2024. Т. 48. № 1. С. 123–138.
36. Плякин А.В., Орехова Е.А., Огарков Д.И. Геоинформационные системы для обеспечения транспортно-логистической деятельности // Интеллектуальная логистика. 2021. С. 149–153.
37. Оюунханд Б. Касьянова Е.Л. Использование ДЗЗ и ГИС при создании географических основ для тематических карт // Вестник СГУГиТ. 2021. Т. 26. № 5. С. 119–125.
38. Sowmiya Narayanan K.J., Manimaran A. Recent developments in geographic information systems across different application domains: a review // Knowledge and Information Systems. 2024. vol. 66. pp. 1523–1547.
39. Jelokhani-Niaraki M., Moradi-Pour S., Samany N.N., Mohammadkhan S. A multiple models-multiple users group GIS-based decision support system for land use problems // Land Use Policy, 2023. vol. 134. DOI: 10.1016/j.landusepol.2023.106916.
40. Wang D. Research and development of intelligent decision support system for distribution network planning based on GIS // IEEE 3rd International Conference on Data Science and Computer Application (ICDSCA). 2023. pp. 786–791.
41. Прохоров С.А. Прикладной анализ неэквидистантных временных рядов. Самара: СГАУ, 2001. 375 с.
42. Сурнин О.Л., Ситников П.В., Иващенко А.В., Головнин О.К., Дубинина И.Н., Додонова Е.А. Применение цифровой платформы интегрального мониторинга как средства бизнес-аналитики социально-экономического развития региона // Конференция «Информационные технологии в управлении» (ИТУ-2022). Сборник материалов. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2022. С. 158–161.
43. Ivaschenko A., Dubinina I., Golovnin O., Golovnina A., Sitnikov P. Digital integrated monitoring platform for intelligent social analysis // Communications in Computer and Information Science. Springer, Cham. 2023. vol. 1909. pp. 365–376. DOI: 10.1007/978-3-031-44615-3_25.
44. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023616797 РФ. Цифровая платформа интегрального мониторинга ресурсоснабжения: № 2023614655: заявл. 14.03.2023: опубл. 03.04.2023 / заявитель ООО «Открытый код».
Опубликован
2025-04-01
Как цитировать
Иващенко, А. В., Головнин, О. К., Головнина, А. А., & Додонова, Е. А. (2025). Комбинированная геоинформационная многослойная пространственно-временная модель. Информатика и автоматизация, 24(2), 684-711. https://doi.org/10.15622/ia.24.2.12
Раздел
Искусственный интеллект, инженерия данных и знаний
Copyright (c) Антон Владимирович Иващенко, Олег Константинович Головнин, Анастасия Александровна Головнина, Евгения Александровна Додонова
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями: Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).