Определение входных и выходных данных системы

Один из самых важных этапов планирования — оценка потреб­ностей всех потенциальных пользователей, формулирование тре­бований к информационным продуктам, используемым в их ра­боте или являющимся ее результатом. Отсюда два ключевых этапа работы над геоинформационным проектом:

1. моделирование бизнес-процессов;

2. описание информационных продуктов, участвующих в этих
процессах, и их параметров: требований к распечатке карт, таб­
лиц, списков, документов; к поиску документов; к данным (с
учетом используемых функций, частоты использования, логичес­
ких связей, допустимых ошибок, толерантности к ожиданию, сто­
имости, анализа выгод).

При этом следует иметь в виду, что информационный продукт всегда является адресным.

В результате выполнения указанных шагов планирования сис­темы должен быть создан документ с условным названием «Об­щий список входных данных».

Этот список должен содержать следующую информацию о каж­дом элементе списка:

— идентификация данных:

название набора данных; номер набора данных; название организации источника; существующие метаданные;

— объем данных:

носитель исходных данных;

формат цифровых данных;

процент цифровых данных (на момент создания списка);

тип первичных записей;

объем первичных записей;

общий объем данных;

— сканирование:

размер листа (см);

минимальное разрешение при сканировании dpi;

качество материала;

— графическая часть:

типы объектов;

характер их локализации; правила их цифрового описания;

способ установления соответствия с атрибутивной инфор­мацией; точность данных;

— атрибутивная часть:

структура атрибутивной информации; наличие словарей и т. п.

При реализации конкретных проектов выделяются как мини­мум два подхода: первый — собирать все более или менее пригод­ные данные в надежде, что когда-нибудь они могут пригодиться, и второй жесткий отбор по принципу — чем меньше «мусора» в базах данных, тем лучше. У каждого из подходов есть свои плюсы и минусы, и задача состоит в их оптимизации. Любопытно, что разные типы людей предпочитают и разные подходы к сбору дан­ных. Так, более замкнутые (интраверты) предпочитают второй путь, а экстраверты — первый.

Следующий шаг проектирования системы — определение при­оритетов, очередности создания и основных параметров (терри­ториального охвата, функционального охвата и объема данных) создаваемой системы.

Этот этап включает анализ:

• приоритетности информационных продуктов. Для определе­
  ния приоритетности должны быть заданы критерии, например
  увеличение скорости принятия решения; объективизация приня­
  тия решений; улучшение качества услуг и т.д.;
• нагрузки, связанной с обработкой данных. Проводится ана­
  лиз потенциальных пользователей, территорий, на которых необ­
  ходимы первоначальное внедрение, определение частоты обраще­
  ний, сложности функций обработки данных, их ориентировочные
  объемы и т.д.;
• требований к наличию данных. Определяют, при каком объе­
  ме накопленных данных система может выполнять свои функции.

Далее устанавливают требования к используемым данным с уче­том максимального их применения уже в начале реализации про­екта, причем как у «заказчика», так и в других организациях.

На данном этапе определяются:

• логическая модель данных.

Речь идет о моделях данных для хранения как позиционной, так и атрибутивной информации. От выбора адекватных моделей дан­ных зависит возможность совершенствования системы по мере ро­ста потребностей и возможностей организации. Например, при ра­боте с сетями важно обеспечить решение как собственно сетевых задач (массоэнергоперенос, оптимизация нагрузок, перераспреде­ление транспортных потоков при авариях), так и задач простран­ственного анализа (построение зон отчуждения, природоохранных

зон моделирование магнитных полей в зоне линий электропере­дач,' опасных геологических процессов в местах расположения опор, фундаментов и т.п.);

• качество данных (разрешение, требования к точности, тре­
бования к интеграции, требования к обновлению, уровень оши­
бок, потребность в информационных продуктах).

Анализ допустимости различных типов ошибок: пространствен­ного положения, топологических, ссылочных, ошибок в атрибу­тивной информации;

• пространственное расположение данных.

В каких точках физически хранятся, накапливаются и обновля­ются данные. Каковы условия предоставления данных в общую систему;

• стандарты данных (текущие, прогнозируемые, потребность в
  информационных продуктах, обеспечивающих их поддержку);

• требования к преобразованию данных.

Аспекты, связанные с процессами цифрования различных кар­тографических материалов, многообразны. Несмотря на все боль­шее распространение технологий сканирования с последующей векторизацией изображений, доля ручного человеческого труда на этом этапе самая существенная. Помимо аспектов, связанных с изучением появления ошибок при цифровании (см. гл. 3), что ис­следовано достаточно хорошо, важны также оценки психологи­ческой предрасположенности людей к монотонным рутинным операциям. Следует учитывать и возможные типы обмена цифро­выми данными. Например, в системах мониторинга чрезвычай­ных ситуаций может быть необходима работа напрямую с данны­ми в форматах других систем (мониторинга лесных пожаров, мониторинга наводнений и т.п.), а в системах градостроительно­го кадастра достаточно передачи информации через обменные фор­маты. В ряде случаев потребуется конвертация данных с участием специалистов, особенно если классификаторы данных в проекти­руемой системе не совпадают с классификаторами в системах, информацию которых предполагается использовать;

• нагрузки и затраты, связанные с обработкой данных.
Здесь следует учитывать не только непосредственные работы

по анализу и обработке данных, но и работы, связанные с обес­печением необходимой степени надежности их хранения.

Только изменение способа хранения данных, обеспечение его надежности приводят к изменению стоимости хранения в 20 — 25 раз.

Экспертная оценка затрат, связанных с хранением данных (2001-2002 гг.), такова:

персональный компьютер:

до 40 GB, безопасность не гарантируется, 5 долл. за GB;

подключение к серверу рабочей группы:

40-200 GB, RAID 5, 70-90 долл. за GB;

массовое хранение в корпоративной сети:

от 600 GB до 10 ТегаВ, RAID 1, полное «зеркало»;

серверная и дисковая подсистемы, высокая степень безопас­ности, 100— 130 долл. за GB;

• требования к технологии обработки данных.

Прежде всего, оценке подлежат требования к функциональ­ным возможностям системы.

Фирма Tomlinson Associates Ltd. ранжировала функции обра­ботки и анализа данных, применяемые в ГИС, по частоте их ис­пользования (в скобках указан относительный коэффициент ис­пользования различных функций):

Поиск объектов по атрибутам (1050)

Изменение масштаба (192)

Графическое наложение (154)

Топологическое наложение (полигон на полигон) .. (115)

Расчет центроида (109)

Кадрирование (98)

Обновление (88)

Анализ сети (78)

Топологическое наложение (точки в полигон) (54)

Расчетная арифметика-создание макросов (29)

Анализ непрерывности (28)

Измерение площадей (25)

Топологическое наложение (линия на полигон) (17)

Сжатие (12)

Повторная классификация атрибутов (8)

Функции САПР (6)

В системе необходимо наличие следующих функций (они нуж­ны не часто, но от них может зависеть возможность решения не­которых задач):

ввод точек;

растеризация (переход к растровой модели данных);

построение буферных зон;

преобразования плоскости;

создание окружностей;

создание полигонов;

координатная геометрия: угол/расстояние между точками;

создание линий;

пообъектный просмотр;

подсчет количества объектов;

построение границы водоразделов;

поиск по регионам;

рассеивание линий/слияние атрибутов;

построение графиков;

определение зон прямой видимости;

измерение расстояний;

интерполяция рельефа;

трехмерная визуализация (перспективная проекция);

определение кратчайшего маршрута;

оконтуривание;

статистические функции;

• определение требований к интерфейсу системы и требований к передаче данных.

Требования к интерфейсу могут изменить настройку от «систе­мы с одной кнопкой» до «системы с гибким интерфейсом пользо­вателя». Первый вариант характерен для клиентских мест, уста­новленных в диспетчерских службах, производственных службах, решающих конкретные задачи (выдача наряд-заказа и т. п.). Пользо­ватели таких служб не обладают высокой квалификацией и не решают задач по серьезному анализу информации.

Напротив, информационно-аналитические службы имеют мно­жество нестандартных задач, предусмотреть которые заранее прак­тически невозможно. В этом случае интерфейс должен обеспечить настройку системы для более удобного решения конкретной зада­чи текущего момента.

Требования к передаче данных зависят от способа их сбора, распределенное™ системы и требований к оперативности пере­дачи.

Если ремонтные бригады в процессе работы или после ее окон­чания выполняют съемку территории и объектов на ней, то в со­временных условиях для этого могут быть использованы карман­ные компьютеры типа Palm или Cassiopeia с блоками GPS. Для передачи данных между распределенными центрами их сбора и об­работки может быть использована электронная почта. При работе в режиме реального времени необходима сеть, параметры которой зависят от степени оперативности и надежности. В нефтегазовой отрасли для объектов, отключение которых может привести к вы­ходу из строя всей системы добычи нефти, используются датчики, через спутниковые каналы периодически передающие мониторин­говые данные и координаты объекта. В современных условиях при существенном снижении стоимости микросхем, на базе которых создаются такие датчики, это позволяет значительно снизить зат­раты и повысить оперативность выполнения мониторинга.

Следует отметить, что все технологические решения очень быстро морально устаревают.

По оценкам Р. Ф. Томлинсона, жизненный цикл различных эле­ментов технологических решений, используемых при создании си­стемы в настоящее время и, видимо, в ближайшей перспективе, Дан в табл. 7.2.

Разработка стратегии внедрения.Здесь уточняются и доводятся До проектов нормативных документов требования к взаимодей-

Таблица 7.2 Жизненный цикл элементов технологических решений, мес

Элемент	Технология
современная	полезная	устаревшая	нефункциональная
Сетевая инфраструктура	24-36	37-84	85—120	Более 120
Территориальные сети	12-24	25-60	61—84	Более 84
Сервер	12-18	19-48	49—72	Более 72
Рабочая станция	6-12	13-48	49—72	Более 72
Десктоп	6-12	13-36	37-60	Более 60
Лэптоп	6-12	13-24	25-48	Более 48
Опрационное ПО	18-36	37-60	61—72	Более 72
погис	12-18	19-36	37-60	Более 60
Интернет-проду­кты	9-12	13-24	24—36	Более 36

ствию организаций и их подразделений на всех уровнях (локаль­ных, региональных, федеральных). Особенно важно разработать документы, регламентирующие следующие вопросы: модели дан­ных; метаданные; схемы обновления, ведения, доступа; уровни доступа к информации, доступность данных; совместные действия (кто принимает решения и кто финансирует их исполнение); ад­министративная структура для координации данных, функций и обязанностей.

Важным вопросом стратегии внедрения является обеспечение информационной безопасности.

Типичный путь обеспечения безопасности — выявление по­тенциальных опасностей и принятие решений по их предотвра­щению.

Список возможных опасностей включает:

1. природные катастрофы;

2. техногенные катастрофы;

3. ненадежность компьютерных систем;

4. несанкционированный доступ к данным;

5. разрушение данных;

6. неполнота и неактуальность данных.

При этом в одних организациях предпочитают как можно на­дежнее охранять «свои» данные, уделяя максимум внимания все­возможным защитам от несанкционированного доступа. Другие, наоборот, стараются распространить свои данные. Здесь можно про­вести некоторые аналогии с ГИС-пакетами — одни фирмы делают самые хитроумные защиты, а другие совсем не заботятся об этом.

Но не известно, кто же получит в результате большую прибыль: возможно, тот, чья продукция широко копируется (а тем самым и пропагандируется), за счет широты охвата пользователей (часть из которых все же предпочитает покупать математическое обеспече­ние и данные) достигает лучшего финансового эффекта.

Рекомендуемые решения по защите информации следующие.

— Обеспечение физической безопасности:

• Предотвращение несанкционированного доступа в хранилище.
• Изучение плана развития на предмет возникновения новых
  объектов.
• Введение процедуры отметки документов и сопровождения.
• Модернизация противопожарной безопасности.
• Установка сигнализации во всех помещениях.

— Обеспечение логической безопасности:

'• Определение политики доступа к клиентским местам.

• Контроль и защита устройств и средств передачи информа­
  ции.
• Внедрение стандартов защиты от вирусов.
• Разработка ограничений доступа по типам документов.

— Обеспечение безопасности архивов:

• Резервное копирование.
• Создание удаленных хранилищ.

Существенным являются планирование обеспечения системы персоналом и разработка программы подготовки специалистов по категориям персонала:

• менеджеры ГИС (планирование и дизайн ГИС, админист­
  рирование системы);
• пользователи ГИС (программное обеспечение, методы обра­
  ботки и анализа данных).

Для определения стратегии внедрения необходимо создать мо­дель стоимости системы, которая должна включать оценку сто­имости создания, модернизации и эксплуатации. Она может со­стоять из следующих позиций:

• Клиентские и серверные места: клиентские места; устройства
  массового хранения; устройства резервного копирования.
• Устройства ввода: сканеры; системы глобального позициони­
  рования; карманные компьютеры.
• Устройства вывода: принтеры; плоттеры.
• Персонал: дополнительный; обучение; поездки.
• Программное обеспечение: ГИС; векторизаторы; программы
  полевого сбора данных; СУБД; конверторы.
• Данные: приобретение; редактирование; преобразование; об­
  новление; ведение-исправление ошибок.
• Подготовка рабочих мест: помещения; мебель.

• Связь: фиксированная разводка; выделенные линии связи;
концентраторы; маршрутизаторы; оборудование удаленной связи.

При создании производственной системы должны быть про­анализированы и оценены выгоды от внедрения системы.

• Экономия: снижение количества человеко-часов на решение
  задач; минимизация текущих расходов; минимизация расходов на
  эксплуатацию.
• Выгоды для организации: получение новой информации; из­
  менение текущих операций; повышение эффективности плани­
  руемых расходов; повышение доходов; минимизация риска инве­
  стиций; снижение ответственности; разработка лучших вариантов
  политики.

Один из самых важных этапов планирования — разработка стра­тегии реализации проекта, которая включает:

принципиальный подход к внедрению: эволюция или рево­люция;

последовательность внедрения;

временные схемы работы;

использование существующих СУБД, систем автоматизирован­ного проектирования, документооборота и др.

Необходимо выполнить также анализ рисков, которые можно подразделить на:

• технологические: использование новых технологий; разры­
  вы в технологиях; пробелы в технологиях; появление новых тех­
  нологий;
• функциональные: изменение целей и/или задач создания си­
  стемы и, следовательно, ее функций;
• организационные: множество организаций, разбросанных
  географически; необходимость введения изменений в управ­
  ление;
• ограничения: бюджет; время;
• дополнительные проблемы: законодательство; режимные ог­
  раничения; согласованность действий поставщиков;
• планирование проекта: качество разработки; соответствие
  существующей стратегии;
• управление проектом: проверенные методы; отчетность; кон­
  троль качества на отдельных этапах;
• проектные ресурсы: персонал; опыт; финансирование;

• проектный график: рациональность; учет ключевых моментов.
При разработке стратегического плана внедрения следует учи­
тывать общие правила:

• информационные продукты добавлять постепенно, в соот­
  ветствии с корректировкой потребностей;
• в случае крупного институционального изменения пересмот­
  реть работу всего предприятия;
• время разработки информационной системы не должно пре­
  вышать срока жизни технологии, которую предполагается исполь­
  зовать.

Остановимся подробнее на некоторых вопросах, специфиче­ских для разработки систем, использующих ГИС-технологии.