Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ современного состояния и проблем информационного обеспечения межведомственной деятельности 14
1.1 Организация информационного обеспечения морской деятельности 14
1.1.1 Структура морской деятельности РФ 14
1.1.2 Теоретическая модель морской деятельности 17
1.1.3 Обзор концептуальных положений развития информационного обеспечения морской деятельности РФ 33
1.2 Анализ возможностей глобальных, региональных и ведомственных информационных систем по обеспечению морской деятельности 38
1.3 Основные противоречия предметной области и постановка задач исследования 55
1.4 Концепция единой государственной системы информационного обеспечения в области морской деятельности 67
1.3.1 Общие положения 67
1.3.2 Предназначение и замысел на создание Системы 70
1.3.3 Цель и принципы построения, задачи и функции Системы 75
1.3.4 Структура и состав Системы 80
1.5 Методология И-услуг в области морской деятельности 84
1.4.1 Современная трактовка понятия И-услуг 84
1.4.2 Разработка критериев анализа совместной деятельности на море. 100
1.4.3 Услуги и свойства единого информационного пространства межведомственной морской деятельности 109
выводы по разделу 1 116
2 Архитектура единого информационного пространства межведомственной деятельности 119
2.1 Архитектурная концепция ЕИП межведомственной деятельности 119
2.1.1 Модульная структура АРМ субъекта межведомственной деятельности 119
2.1.2 Основные положения концепции интеллектуальной сети 122
2.1.3 Архитектурная концепция ЕИП межведомственной деятельности 127
2.2 Архитектурное решение физической плоскости ЕИП
межведомственной деятельности на основе хранилищ данных 132
2.2.1 Многоуровневая архитектурная концепция информационного хранилища 132
2.2.2 Варианты организации информационных хранилищ ЕИП межведомственной деятельности 136
2.2.3 Основные проблемные вопросы реализации модульного информационного хранилища ЕИП межведомственной деятельности 153
2.3 Концептуальная модель базы данных услуг ЕИП межведомственной деятельности 157
2.3.1 Архитектура системы управления метаданными ЕИП межведомственной деятельности 157
2.3.1 Архитектура витрин данных ЕИП межведомственной деятельности 169
2.3.2 Концептуальная модель построения и функционирования базы данных услуг ЕИП межведомственной деятельности 176
2.4 Архитектура информационно-аналитических центров ЕГСИО МД 181
Выводы по разделу 2 195
3 Научно-методическое обоснование межведомственного информационно-технического взаимодействия в едином информационном пространстве 197
3.1 Методика анализа сетевой структуры интеграционных процессов в ЕИП межведомственной деятельности 197
3.2 Система показателей качества вариантов организации межведомственного ИТВ 204
3.3 Методика формирования рациональных вариантов организации межведомственного ИТВ в ЕИП 214
3.4 Разработка модели прогнозирования значений глобальных приоритетов при сравнении альтернативных вариантов организации межведомственного ИТВ 226
Выводы по разделу 3 249
4 Технико-экономическое обоснование единого информационного пространства межведомственной деятельности 251
4.1 Оценка качества системотехнических решений ЕИП межведомственной деятельности 251
4.1.1 Выбор и обоснование показателей качества функционирования типового ИАЦ и инструментария оценки 251
4.1.2 Оценка своевременности представления информации 254
4.1.3 Оценка полноты оперативного отражения новых объектов учета. 260
4.1.4 Оценка актуальности обновляемой информации 263
4.2 Моделирование оценки экономической эффективности ЕИП межведомственной деятельности как инвестиционного ИТ-проекта...267
4.3 Основные рекомендации по созданию ЕГСИО МД 279
4.3.1 Основные направления совершенствования информационного обеспечения системы межведомственной морской деятельности 279
4.3.2 Выбор и обоснование интеграционной технологической платформы ЕИП межведомственной деятельности 285
4.3.3 Этапность создания ЕГСИО МД 293
Выводы по разделу 4 298
Заключение 300
Приложение 306
Список использованных источников 336
- Обзор концептуальных положений развития информационного обеспечения морской деятельности РФ
- Современная трактовка понятия И-услуг
- Варианты организации информационных хранилищ ЕИП межведомственной деятельности
- Методика формирования рациональных вариантов организации межведомственного ИТВ в ЕИП
Введение к работе
Современная межведомственная деятельность немыслима без эффективного информационного обеспечения, которое состоит в формировании и выдаче актуальной, достоверной информации, достаточной для совместной работы и принятия управленческих решений на всех уровнях. Необходимые для этого информационные ресурсы располагаются и обрабатываются в соответствующих информационных системах. Состав, содержание информационных ресурсов, технология их обработки и другие характеристики во многом определяются спецификой области совместной деятельности.
Так, в настоящее время в РФ в сфере информационного обеспечения морской деятельности создаётся и реально эксплуатируется свыше 10 больших государственных информационных систем, принадлежащих 6 федеральным органам исполнительной власти. Эти системы решают задачи отраслевого (ведомственного) уровня, хотя располагают информационными ресурсами, имеющими общефедеральное значение. При этом ни одна из информационных систем в области морской деятельности практически не отвечает нормам федерального законодательства в части реализации права граждан и организаций на доступ к информации в области морской деятельности.
Информационные ресурсы в этих системах в основном дезинтегрированы, их обобщение и анализ применительно к направлениям реализации морской политики России не осуществляется. Межсистемное информационное взаимодействие организуется на принципе парных связей, регламентируемом соглашениями или протоколами. Реально межсистемное информационное взаимодействие организовано между тремя - четырьмя информационными системами и носит ограниченный характер.
Разобщённость информационных систем и информационных ресурсов в области морской деятельности порождает три основных проблемы.
Во-первых, снижает оперативность и качество процессов информационной поддержки принятия решения в органах государственной власти федерального уровня.
Во-вторых, сдерживает предоставление государственных информационных услуг нового качества, как для органов государственной власти, так и для субъектов морехозяйственной деятельности и заинтересованных граждан.
В-третьих, приводит к распылению государственных средств, расходуемых на информационное обеспечение морской деятельности, и не позволяет осуществлять эффективный контроль их использования.
Перспективным в сложившейся ситуации является создание на основе единого замысла и плана единой государственной системы информационного обеспечения в области морской деятельности путём интеграции соответствующих информационных ресурсов и информационных систем на базе единого информационного пространства (ЕИП).
Концепция формирования и развития единого информационного пространства России и соответствующих государственных информационных ресурсов от 1995 года морально устарела, носит явно декларативный характер и не содержит ответов на прагматичные вопросы построения и функционирования ЕИП. Современные научные публикации по вопросам ЕИП либо излишне затеоритизированы, либо имеют ярко выраженный технический характер, либо специфицированы по предметным областям. Актуальные вопросы, касающиеся технологии построения и функционирования, а также методологии использования ЕИП, как правило, остаются «за кадром». Единичные исследования посвящены проблематике информационного обеспечения совместной межведомственной деятельности на море.
Вышеизложенное предопределило актуальность темы настоящего исследования.
Цель исследования - повышение эффективности и качества информационного обеспечения межведомственной деятельности за счет разработки научно-методических и технологических основ единого информационного пространства.
Объект исследования - информационное обеспечение межведомственной морской деятельности.
Предмет исследования - научно-методические (методология, модель, методика, критерии и показатели) и технологические (архитектура) построения и функционирования единого информационного пространства.
Задачи исследования.
— проанализировать потребности и возможности совместного использования ведомственных информационных ресурсов и информационных систем в области морской деятельности РФ;
-произвести концептуальное моделирование Единой государственной системе информационного обеспечения в области морской деятельности на базе единого информационного пространства;
-сформировать методологию информационных услуг межведомственной деятельности;
-синтезировать архитектурные решения единого информационного пространства межведомственной деятельности;
-разработать технологические основы построения и функционирования базы данных И-услуг;
-разработать научно-методические средства решения задач организации информационно-технического взаимодействия в едином информационном пространстве;
-осуществить технико-экономическое обоснование реализации концепции построения и функционирования единого информационного пространства межведомственной морской деятельности;
-выработать научно-обоснованные рекомендации по совершенствованию информационного обеспечения межведомственной морской деятельности.
Методы исследования: системного и категориального анализа, аналитических сетей и анализа иерархий, теории принятия решений, концептуального и архитектурного моделирования, геоинформатики, структурно-функционального синтеза, формальной грамматики и алгебры множеств, массового обслуживания, расчета стоимости инвестиций, теории прогнозирования.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
Методология И-услуг межведомственной деятельности.
Архитектура единого информационного пространства межведомственной деятельности.
Научно-методические основы организации межведомственного информационно-технического взаимодействия.
Технико-экономическое обоснование единого информационного пространства межведомственной морской деятельности.
Новизна основных научных положений определяется спецификой предметной области исследования и заключается:
в приложении к ЕИП понятия «услуга», определенного ранее для интеллектуальной сети, в установлении перечня, содержания и взаимосвязи свойств совместной деятельности, а также свойств и услуг ЕИП межведомственной деятельности;
в совместном архитектурном решении физической плоскости ЕИП межведомственной деятельности на основе модульного хранилища данных, системы управления метаданным по типу «двойная звезда», а также в построении и функционировании базы данных И-услуг в области морской деятельности на основе многоуровневой организации витрин данных;
в обосновании оригинальной системы показателей качества вариантов организации межведомственного информационно-технического взаимодействия (ИТВ), в применении метода анализа иерархий для формирования рациональных вариантов, а также выборочного метода для прогнозирования значений глобальных приоритетов при сравнении альтернативных вариантов ИТВ;
- в приложении типовых математических моделей для технико-
экономического обоснования ведомственного информационно-аналитического
центра (ИАЦ), а также в синтетическом подходе к определению экономической
эффективности ЕИП межведомственной деятельности, как ИТ-проекта, с исполь
зованием сервисной модели и сбалансированной системы показателей.
Достоверность основных научных положений обеспечивается корректным применением апробированных общенаучных и специальных методов исследования, богатым фактологическим материалом, надежными исходными данными, использованием отечественных и зарубежных стандартов и подтверждается непротиворечивостью полученных оценок качества системотехнических решений ИАЦ практике работ по созданию Интернет-портала Морской коллегии при Правительстве РФ, а также ясной физической интерпретацией полученных рекомендаций, широкой апробацией основных научных результатов, их внедрением в
НИР, направленных на создание элементов единой государственной системы информационного обеспечения в области морской деятельности (ЕГСИО МД).
Теоретическая значимость основных научных положений состоит в конкретизации концепции интеллектуальной сети для новой предметной области в части дальнейшего исследования свойства И-услуг применительно к ЕИП межведомственной деятельности; в сравнительном анализе известных моделей хранилищ данных, систем управления метаданными и витрин данных в интересах построения ЕИП межведомственной деятельности, и базы данных услуг на сравнительного анализа известных; в развитии научно-методического аппарата решения задач выбора рациональных вариантов для сложной распределенной организационно-технической системы.
Практическая значимость состоит в: синтезированных функциональной и системотехнической архитектурах типовых информационно-аналитических центров ЕГСИО морской деятельности; научно-методических средствах решения задач организации межведомственного ИТВ; научно-обоснованных рекомендаций по совершенствованию информационного обеспечения морской деятельности.
Реализация. Основные научные положения реализованы в:
отчетных материалах 5 НИР, выполненных по заказу Минсвязи РФ, по разработке научно-методических и технологических основ создания единой государственной системы информационного обеспечения в области морской деятельности;
проекте Интернет-портала Морской коллегии при Правительстве Российской Федерации;
двух патентах на полезную модель и свидетельстве об официальной регистрации программы для ЭВМ;
учебном процессе МИИГАИК для специальности 230200 (учебная дисциплина «Мониторинговые информационные системы») и 230700 (230200 (учебная дисциплина «Информационные системы).
Апробация. Основные научные положения докладывались на:
IV межвузовской ежегодной научно-практической конференции, МИИ-ГАиК, Москва, 2003 г.;
Международной научно-техническая конференции, посвященной 225-летию МИИГАиК, Москва, 2004 г.;
4-ом Международном конгрессе «Геоматика», Гавана, Куба, 2004 г.;
35-ой Международной конференции научных достижений, Париж, Франция, 2004 г.;
семинаре «Проблема риска в техногенной и социальной сферах», СПбГПУ, Санкт-Петербург, 2004 г.;
XVI научно-технической конференции (межвузовской) «Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы, подготовка специалистов», ВМИРЭ, Петро дворец, 2005 г.;
Международной научно-практической конференции «Фундаментальные исследования в технических университетах», СПбГПУ, Санкт-Петербург, 2005 г.;
XIII Международной научно-методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовательно-научной деятельности» СПбГПУ, Санкт-Петербург, 2006 г.;
научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, посвященной 229-летию МИИГАиК, Москва, 2008 г.;
XVII Международной научно-методической конференции «Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке, СПбГПУ, Санкт-Петербург, 2010 г.;
Международном форуме «Высшее геодезическое образование - история, настоящее и будущее», посвященном 175-летию Указа императора Николая I о преобразовании Константиновского межевого училища в Константиновский межевой институт, МИИГАиК, Москва, 2010 г.;
XIV Всероссийской конференции фундаментальные и исследования и инновации в национальных исследовательских университетах, СПбГПУ, Санкт-Петербург, 2010 г.
Публикация. Основные научные положения, изложенные в диссертации, опубликованы в 41 труде, из них: статьи в сборниках и журналах по перечню ВАК - 13, монографии - 1, авторские свидетельства и патенты - 3, учебно-методические пособия - 1, статьи в сборниках - 18, отчеты о НИР - 5.
Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников и приложения. Общий объем диссертации - 344 с, из которых: основной текст - 300 с, библиография - 14 с. (140 наименований), приложение - 30 с.
Обзор концептуальных положений развития информационного обеспечения морской деятельности РФ
Основу морского потенциала Российской Федерации составляют: - Военно-Морской Флот; - органы морской охраны Федеральной пограничной службы Российской Федерации; - гражданский морской флот (в том числе торговый, промысловый, ледокольный, гидрографический, научно-исследовательский, поисково-спасательный, дноуглубительный, учебно-производственный); - прибрежно-портовая морская (речная) инфраструктура, в том числе за рубежом; - навигационно-гидрографические, гидрометеорологические системы, системы связи и другие обеспечивающие судоходство системы; - промышленно-производственная, экспериментально-испытательная, научная и ремонтная базы, обеспечивающие морскую деятельность Российской Федерации; -система учебных заведений для подготовки специалистов морского профиля, профессионально подготовленные кадры. Военно-Морской Флот - это главная составляющая и основа морского потенциала Российского государства, вид Вооруженных Сил Российской Федерации, предназначенный для обеспечения защиты интересов Российской Федерации и её союзников в Мировом океане военными методами, поддержания военно-политической стабильности в прилегающих к ней морях, военной безопасности с морских и океанских направлений. Военно-Морской Флот является одним из инструментов внешней политики государства. Организационно состоит из регионально дислоцированных оперативно-стратегических соединений в составе объединенных стратегических командований, располагая корабельным составом в несколько сотен бортов. Концепция развития внутреннего водного транспорта Российской Федерации. Российская Федерация располагает самой большой в мире сетью внутренних водных путей. В европейской части России функционирует не имеющая аналогов Единая глубоководная система, включающая крупнейшие реки, их притоки и межбассейновые соединения. Общая протяженность эксплуатируемых в России внутренних водных путей в течение последнего десятилетия была сохранена на уровне примерно 100 тыс. км. Протяженность путей с гарантированными габаритами судовых ходов составляет в настоящее время 42 тыс. км. Доля грузов, перевозимых по этим путям, составляет примерно 4 процента общего объема грузовых перевозок, осуществляемых транспортным комплексом страны, что значительно ниже, чем в ряде стран Европы (в Германии - 19 процентов, в Бельгии - 10 процентов). Более 30 тыс. судов находится на учете в Российском Речном Регистре. Транспортный флот, являющийся главной составляющей основных фондов внутреннего водного транспорта, состоит примерно из 10 тыс. самоходных судов различного назначения (около 9 тыс. грузовых и 1 тыс. пассажирских и грузопассажирских судов). Средний возраст транспортных судов составляет 23,5 года. В числе других задачами по улучшению условий функционирования и повышению конкурентоспособности отрасли являются: -развитие связи и навигации посредством модернизации существующих и внедрения новых средств связи, спутниковой навигации и информатизации; -расширение взаимодействия со смежными видами транспорта за счет внедрения качественно новых логистических схем и технологий организации транспортного процесса. Концепция развития рыбного хозяйства Российской Федерации на период до 2020 года. В экономике страны рыбное хозяйство играет важную роль в качестве поставщика пищевой, кормовой и технической продукции (рыбной муки и жира, кормовой рыбы для пушного звероводства, агар-агара, различных биологически активных веществ и др.). В общем балансе потребления животных белков доля рыбных белков составляет около 10 процентов, а в мясорыбном балансе - около 25 процентов. Предприятия рыбного хозяйства являются градообразующими во многих приморских регионах страны, обеспечивают занятость населения. В 2002 году в рыбохозяйственном комплексе насчитывалось около 2500 единиц добывающего, 46 единиц обрабатывающего, 366 единиц транспортного рефрижераторного и более 700 единиц вспомогательного флота. Кроме того, во внутренних водоемах работало более 5500 мелких судов различных типов. Комплексный подход к государственному управлению развитием рыбного хозяйства в Российской Федерации предусматривает решение задачи развития системы информационного обеспечения рыбного хозяйства. Концепция судоходной политики Российской Федерации. По общему количеству и тоннажу судов морского транспортного флота (1183 судна общим дедвейтом 12,8 млн.т, по состоянию на начало 2004 года) Россия занимает среди флотов ведущих морских держав мира 25 место. Для достижения целей судоходной политики необходимо обеспечить межведомственное взаимодействие при решении вопросов развития морского транспорта Российской Федерации, активное сотрудничество федеральных органов исполнительной власти с органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации и общественными объединениями.
Проект программы развития научно-исследовательского флота России на период 2006-2020 годы. На шельфе российских морей сосредоточены основные запасы углеводородного сырья и рудные месторождения. В перспективе возможно разделение Мирового океана на сферы влияния (использования), как это произошло с 200-мильными экономическими зонами прибрежных государств. Безусловный приоритет при этом будут иметь государства, владеющие наибольшей инфор 37 мацией о характере, распределении и объёме морских ресурсов, прежде всего углеводородных, минеральных и биологических. Таким образом, информация об объёмах и структуре ресурсов Мирового океана становится важнейшим потенциальным экономическим резервом страны, а научно-исследовательские работы в Мировом океане приобретают геополитическое значение. В настоящее время с использованием научно-исследовательских судов (НИС) за счет средств федерального бюджета решаются следующие задачи: -поиск и разведка минеральных ресурсов, в первую очередь, месторождений нефти и газа, а также твердых полезных ископаемых на дне Мирового океана.
Современная трактовка понятия И-услуг
В процессе перехода от индустриального к постиндустриальному (информационному) обществу базовым становится информационный ресурс. Он занимает важное место в процессе производства наряду с трудовыми, материальными, финансовыми ресурсами. Поэтому целесообразно рассмотреть информацию, как ресурс, продукт и услугу, которая лежит в основе формирования нового рынка - рынка информационных продуктов и услуг.
Согласно [4], рынок информационных продуктов и услуг (информационный рынок) - это система экономических, правовых и организационных отношений по торговле продуктами интеллектуального труда на коммерческой основе.
Информационный рынок характеризуется определенной номенклатурой продуктов и услуг, условиями и механизмами их предоставления, ценами. В отличие от торговли обычными товарами, имеющими материально-вещественную форму, здесь в качестве предмета продажи или обмена выступают информационные системы, информационные технологии, лицензии, патенты, товарные знаки, «ноу-хау», инженерно-технические услуги, различного рода информация и прочие виды информационных ресурсов. Основным источником информации для информационного обслуживания в современном обществе являются базы данных. Они интегрируют в себе поставщиков и потребителей информационных услуг, связи и отношения между ними, порядок и условия продажи и покупки информационных услуг.
Поставщиками информационных продуктов являются: - центры, где создаются и хранятся базы данных, а также производится постоянное накопление и редактирование в них информации; - центры, распределяющие информацию на основе разных баз данных; - службы телекоммуникации и передачи данных; - специальные службы, куда стекается информация по конкретной сфере деятельности для ее анализа, обобщения, прогнозирования, например консалтинговые фирмы, банки, биржи; - коммерческие фирмы; - информационные брокеры. Потребителями информационных продуктов и услуг являются различные юридические и физические лица, решающие свои (функциональные) задачи. Совокупность средств, методов и условий, позволяющих использовать информационные ресурсы, составляет информационный потенциал общества. Это не только весь индустриально-технологический комплекс производства современных средств и методов обработки и передачи информации, но также сеть научно-исследовательских, учебных, административных, коммерческих и других организаций, обеспечивающих информационное обслуживание на базе современной информационной технологии. В настоящее время в России быстрыми темпами идет формирование рынка информационных продуктов и услуг, важнейшими компонентами которого являются: 1) Техническая и технологическая составляющая. Это современное информационное оборудование, мощные компьютеры, развитая компьютерная сеть и соответствующие им технологии переработки информации. 2) Нормативно-правовая составляющая. Это юридические документы: законы, указы, постановления, которые обеспечивают цивилизованные отношения на информационном рынке. 3) Информационная составляющая. Это справочно-навигационные средства и структуры, помогающие находить нужную информацию. 4) Организационная составляющая. Это элементы государственного регулирования взаимодействия производителей и распространителей информационных продуктов и услуг. Ни один рынок не может существовать без инфраструктуры. Рассмотрим внутренне строение информационного рынка более подробно. Инфраструктура информационного рынка - это совокупность секторов, каждый из которых объединяет группу людей или организаций, предлагающих однородные информационные продукты и услуги. Инфраструктура информационного рынка в [4] представлена пятью секторами: - научно-техническая продукция в виде проектных, технологических, методических разработок по разным отраслям; - объекты художественной культуры в виде текстовой, визуальной и аудиопродукции; - услуги образования - все виды обучения; - управленческие данные и сообщения (политическая и хозяйственная информация, статистические данные, данные о рыночной ситуации, рекламные сообщения, оценки и рекомендации по принятию решений); - бытовая информация - сообщения общего характера, сведения о потребительском рынке, сведения о рынке труда. Информационный рынок, несмотря на разные концепции и мнения относительно его инфраструктуры, существует и развивается, а значит, можно говорить о бизнесе информационных продуктов, услуг, под которым понимается не только торговля и посредничество, но и производство, а значит, речь может и должна идти о качестве продукции.
Известно, что всякий продукт труда обладает некоторым качеством -множеством функциональных свойств, важных для потребителя в разных отношениях. Оценка качества информационных услуг требует определения системы критериев с целью выявления конкурентных преимуществ однотипных услуг. Согласно [5] система критериев оценки качества информационных услуг должна быть ориентирована на: тип информационных услуг; целевую аудиторию; направленность услуг на удовлетворение информационных потребностей; технологию и средства предоставления услуг.
Варианты организации информационных хранилищ ЕИП межведомственной деятельности
На втором уровне размещается система извлечения, преобразования и загрузки данных (ИПЗ), задачи предназначения которой вытекают из ее названия.
На третьем уровне размещаются собственно хранилища данных (ХД). В соответствии с изложенной в [65] «тройной стратегией» предполагается, что на этом уровне также должны размещаться системы ведения метаданных и нормативно-справочной информации (НСИ), оперативный (операционный) склад данных (ОСД) и зоны временного (промежуточного) хранения (ЗВХ). Оперативный (операционный) склад необходим, когда требуется как можно более оперативный доступ к пусть неполным, не до конца согласованным данным, доступным с наименьшей возможной задержкой. Зоны временного хранения нужны для реализации критических приложений, например, когда перед загрузкой данных требуется санкция на их загрузку в хранилище.
На четвертом уровне размещается система выборки, реструктуризации и доставки данных (ВРД), задачи предназначения которой также вытекают из ее названия. В отличие от системы ИПЗ, которая извлекает данные из множества внешних систем, система ВРД выполняет выборку из единого хранилища; система ИПЗ получает несогласованные данные, которые надо преобразовать к единому формату, а система ВРД имеет дело с очищенными данными, структуры которых должны быть приведены в соответствие с требованиями различных приложений; система ИПЗ загружает данные в центральное хранилище, а система ВРД должна доставить (в соответствии с правами доступа, графиком доставки и требованиями к составу) информацию в различные витрины данных (ВД), которые размещаются на очередном - пятом - уровне модели. Уровень предоставления данных предназначен для разделения функций хранения и функций обслуживания различных задач. Витрины данных должны имеет структуры данных, максимально отвечающие потребностям обслуживаемых прикладных задач. Последний - шестой - уровень представлен множеством прикладных задач (ПЗ), решаемых в ЕИП межведомственной деятельности. Проанализируем в терминах представленной абстрактной модели (см. рис. 2.4) известные варианты организации ИХ на предмет возможности и целесообразности их использования в качестве архитектурных решений физической плоскости ЕИП межведомственной деятельности. Концепция виртуального хранилища данных, в абстрактной форме представленная на рис. 2.5, предполагает работу прикладной задачи с источниками данных, максимально минуя все промежуточные уровни-посредники. Прикладная задача по запросу пользователя должна сама обращаться к требуемым источникам, доставлять данные на АРМ, преобразовывать форматы, выполнять первичную и вторичную обработку, а также отображать данные. К неочевидным достоинствам такой организации физической плоскости ЕИП можно отнести значительное сокращение ожидаемых расходов: на дорогостоящее оборудование, обслуживающий персонал, серверные и т.д.- а также возможность работы с самыми «свежими» данными. В качестве очевидных недостатков для ЕИП межведомственной деятельности выступает «жесткая» связь между источниками данных и приложениями, так как любое изменение в источнике данных должно согласовываться с разработчиками, чтобы избежать передачи искаженных и неверно интерпретируемых данных в прикладную задачу. Даже опосредованное обращение приложения к источнику данных нагружает ВИС, что при значительном количестве обращений может потребовать увеличения ее вычислительной мощности с необходимостью установки более мощных серверов. Кроме того, на каждом АРМ необходимо поддерживать набор интерфейсов доступа к различным системам-источникам. Например, в одном из промежуточных вариантов построения ГИЦ ВМФ нового поколения рассматривалось архитектурное решение организации АРМ по каждому из источников. Неочевидность сокращения расходов также означает, что с появлением нового источника (или переформатирования старого) требуется переписывать прикладные задачи (с затратами на разработку). Концепция независимых витрин данных, в абстрактной форме представленная на рис. 2.6, предполагает такую организацию работы с данными, когда они копируются на регулярной основе из транзакционной ВИС в витрины данных, обслуживающую одно приложение - так называемую, прикладную витрину данных.
Специфика витрин данных для организации физической плоскости ЕРШ межведомственной деятельности заключается в том, что первоначально концепция независимых витрин данных рассматривалась как архитектурное решение, направленное на разделение транзакционной и аналитической обработки данных как конфликтующих по следующим направлениям: интенсивное vs единичное обращение к ЛБД; (кило)байтный vs мегабайтных размер данных за одно обращение; тысячи vs десятки пользователей; круглосуточная бесперебойная vs регулярная работа; равномерная vs пиковая нагрузка; оперативные vs ретроспективные данные; актуальные vs неизменные данные, - что генерирует разные требования к реализующему концепцию программно-аппаратному комплексу в части производительности, пропускной способности, доступности, моделям данных, организации хранения данных, способов доступа к данным, пиковым нагрузкам, объемам обрабатываемы данных и методам обработки. Но в контексте прикладных задач межведомственной деятельности доминируют обращения к актуальным оперативным данным, что с неизбежностью приводит к мутации витрин данных в сторону совместного представления «транзакцион-ных» и «аналитических» данных в ЕИП.
Например, в окончательном варианте построения ГИЦ ВМФ нового поколения принято архитектурное решение организации внешних (по отношению к ВИС) «срезов» ЛБД в качестве источников данных прикладных задач. Однако проблемы возникают при необходимости использования информации из нескольких «срезов» одновременно, например, при решении задачи повышения достоверности информации о морских объектах за счет «интегрирования» разнородных доступных источников в виду отсутствия единственного (космического). Но информация в витринах данных, как правило, не согласована. Каждая витрина данных унаследовала от транзакционной ВИС свою терминологию, свою модель данных, свою нормативно-справочную информацию, в том числе, кодировку данных.
Методика формирования рациональных вариантов организации межведомственного ИТВ в ЕИП
Выбор между централизованной и распределенной архитектурой для ре-позитория ЕИП межведомственной деятельности будет основан на первом принципиальном моменте - метамодели, так как остальные могут быть отнесены к процедурно-технологическим вопросам и отражены в системно-технических архитектурных решениях на последующих этапах создания.
Ранее было отмечено, что метаданные в репозитории должны быть организованы по единой и согласованной модели, не зависящей от форматов и структур данных или конкретных программных средств по работе с ними. Выполнение этих требований обеспечивается использованием стандартов.
Предсказуемость результатов поиска с использованием метаданных также обеспечивается через соблюдение стандартов. Проблема, однако, состоит в том, что несколько стандартов уже либо приняты, либо находятся на стадии разработки. Детализированные стандарты метаданных, обеспечивающие исчерпывающее определение всех аспектов различных типов, например, геопространственных данных, создаются в настоящее время рядом организаций. Идет также и разработка концепций моделей стандартов. Исследуем известные стандарты на предмет гарантии единообразия и последовательности метаданных в пределах сферы конкретного приложения - межведомственной деятельности.
Совокупность стандартов ISO серии 19000 представляет собой как бы единую виртуальную модель географической (пространственной) информации [75]. Сущности, определенные в одном стандарте, могут быть с легкостью использованы в модели иной области стандартизации. Объектно-ориентированный подход к описанию стандарта позволяет использовать наследование, полиморфизм и инкапсуляцию при создании таких моделей.
Сегодня стандарты этой серии наиболее наукоемкие и системно построенные из всего множества Международных стандартов. Они полностью ориентированы на информационные технологии. В основу стандартов этой серии положено понятие эталонной модели стандарта предметной области, которая дает методы описания предмета стандартизации и требований к нему. В соответствии с понятием эталонной модели каждый стандарт этой серии является концептуальной моделью предметной (в смысле стандартизации) области. Для единства описания и простоты применения стандартов в качестве языка для описания концептуальной модели используется универсальный язык моделирования UML.
Стандарт ISO 19115 [76] занимает в серии одно из центральных мест, объединяет все остальные стандарты и использует их сущности в своей модели. ISO 19115 содержит описание логической модели организации геопространственных метаданных, но не предусматривает строгого соблюдения, поскольку не содержит никаких обязательных тестов на соответствие ему форматов метаданных, включенных в этот стандарт. Технические требования проекта ISO 19139 [77] призваны стандартизировать метаданные, отвечающие требованиям ISO 19115, а также использующие кодировку XML и логическую модель UML по стандарту ISO 19115. В Северной Америке ведутся работы по созданию Североамериканской структуры метаданных, основанных на ISO 19139, для Канады, США и Мексики. При этом предусмотрено тестирование файлов метаданных, созданных с помощью XML, на соответствие этим стандартам.
Метаданные также являются важной частью технических требований, разрабатываемых консорциумом OpenGIS [78], представляющим собой международное объединение предприятий и организаций, имеющее задачей координацию усилий в направлении создания открытых технических требований к компьютерным системам в области обработки геопространственных данных. Для проекта «OpenGIS Abstract Specification» [79] этого консорциума стандарт ISO 19115 частично принят в качестве абстрактной модели управления метаданными.
Каждая из инициатив в области стандартизации предлагает свои методы создания и использования метаданных для поиска нужной информации в ЕИП. Они призваны обеспечить достаточную для исполнения запроса информацию, то есть давать возможность установить, насколько найденные данные отвечают требованиям задачи, которую субъект межведомственной деятельности должен решать, и содержат ли они ссылки на другие, более детальные информационные ресурсы ВИС, поскольку часто встречаются ситуации, когда после обнаружения нужного информационного ресурса выясняется, что необходимы более подробные метаданные. Вполне возможно, что может потребоваться и разработка метаданных ЕИП межведомственной деятельности на дополнительных уровнях - одни из них будут предназначены для внешнего, а другие - для внутреннего использования с соответствующими степенями детальности.
Существует ряд других стандартов для более широкой сферы метаданных, которые не обязательно связаны с геопространственной информацией. Однако они могут оказаться полезными для связи с ресурсами ЕИП межведомственной деятельности, которые не являются геоинформационными, или для интегрирования их в геопространственные структуры.
Так называемое Дублинское ядро [80] представляет собой набор элементов метаданных, который призван облегчить поиск электронных ресурсов. Основные метаданные, предложенные дублинской группой, предназначены для поддержки поиска информации в ресурсах общего назначения. К сожалению, формальное применение дублинской модели метаданных не всегда поддерживает применение таких важных для межведомственной деятельности квалификационных признаков как, например, зона охвата. Элемент метаданных может содержать текстовую информацию о дате или периоде времени, описание географического объекта или периода времени, либо координаты, но без каких-либо средств для определения того, какой тип содержания присутствует в текстовом элементе. Кроме того, в дублинской модели неквалифицированные элементы не дают возможности адекватного описания основных геопространственных ресурсов для их поиска, хотя они могут вполне успешно использоваться в сетевых ресурсах без геопространственного контекста. Квалификационные признаки в дублинской модели могут быть получены на основе более детальных моделей метаданных (типа ISO 19115) и служить для поддержки поиска в глобальной сети источников данных, потенциально представляющих интерес для геопространственного анализа при наличии хотя бы минимально документированной вспомогательной информации.
Стандарт обмена пространственными данными SDTS [81] и стандарт обмена векторными данными VPF-формата DIGEST [82] были разработаны для кодирования наборов цифровых пространственных данных, призванного обеспечить обмен пространственными данными между различными программными системами. Оба эти стандарта поддерживают включение элементов метаданных в обменный поток и в этом контексте могут быть использованы в ЕИП межведомственной деятельности.
