Компьютерные математические модели социально-экономических систем c использованием ГИС-технологий. Статья _памяти_ВВС_1_5s ИЮ_final. Виктор Владимир Славский, обладая высоким уровнем знаний и невероятной энциклопедичностью, смог обеспечить руководство

• Название: Виктор Владимир Славский, обладая высоким уровнем знаний и невероятной энциклопедичностью, смог обеспечить руководство
• Анкор: Компьютерные математические модели социально-экономических систем c использованием ГИС-технологий
• Дата: 20.09.2022
• Размер: 3.1 Mb.
• Имя файла: Статья _памяти_ВВС_1_5s ИЮ_final.docx
• Тип: Руководство; #687060

УДК:519.87
Компьютерные математические модели социально-экономических систем c использованием ГИС-технологий

С.П. Семенов, В.В. Славский, М.В. Куркина, А.О. Ташкин, О.В. Самарина, А.А.Финогенов

Югорский Государственный Университет, г. Ханты-Мансийск

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ, проект № 18-47-860016

Аннотация: В статье описаны результаты пяти лет исследований в области разработки и создания компьютерных математических моделей социально-экономических систем с использованием ГИС-технологий в рамках двух грантов РФФИ, которыми руководил В.В. Славский. Первая часть описывает результаты по разработке и созданию интерактивной социально-ориентированной геоинформационный системы, предназначенной для получения информации об объектах социальной инфраструктуры, направленной на удовлетворение потребностей маломобильных групп граждан и людей с ограниченными возможностями. Вторая часть описывает результаты по разработке и созданию интерактивной агентно-ориентированной динамической модели социально-экономических процессов (транспортных, производственных, демографических, и пр.), с использованием ГИС-технологий на примере г. Ханты-Мансийска.
Ключевые слова: город, динамика, социальный, инфраструктура, ОСИ, карта, доступность, модели, ГИС, ХМАО, Ханты-Мансийск.
Данная статья посвящена памяти нашего коллеги и товарища, известного ученого профессора Славского В.В., который почти 20 лет проработал на кафедре высшей математики Югорского Государственного Университета.

Виктор Владимир Славский, обладая высоким уровнем знаний и невероятной энциклопедичностью, смог обеспечить руководство в решении научных задач из предметных областей широкого круга. Благодаря своему профессионализму и лидерским качествам Виктор Владимирович выступал в коллективе в роли учителя и наставника. Ему сопутствовали такие личные качества как отзывчивость, деликатность, надежность, ответственность и тонкое чувство юмора, что делало его настоящим и верным другом, незаменимым в любом научном и жизненном вопросе.

Под руководством профессора Славского В.В. в последнее десятилетие выполнялись научные гранты РФФИ, а именно: №15-41-00092 «Фолксономический подход в разработке социально-ориентированных геоинформационных систем» и №18-47-860016 «Компьютерное моделирование динамики социально-экономической системы ресурсодобывающего региона севера России c использованием теории роста, агентного подхода и ГИС-технологий», в работе над которыми принимали участие и авторы данной статьи.

Работа над грантами сопровождалась серией публикаций в различных международных изданиях, 12 из которых входят в реестр базы данных SCOPUS, 17 публикаций изданы в сборниках, включенных в перечень ВАК, 36 публикаций в изданиях, входящих в РИНЦ [1-8]. Помимо этого, были изданы 3 методических пособия, принималось участие в 43 международных и российских конференциях.

В рамках исследовательской работы над грантом РФИИ №15-41-00092 «Фолксономический подход в разработке социально-ориентированных геоинформационных систем» был получен ряд результатов, наиболее значимые из которых следующие:

• 
  Произведен анализ социально-ориентированных Российских и зарубежных разработок, направленных на удовлетворение информационных потребностей, а также и социально-ориентированных ГИС-продуктов. Установлены возможности и задачи, реализуемые данными продуктами, определен их функционал и средства разработки. Выявлены наиболее удачные решения, применительно к задаче удовлетворения информационных потребностей маломобильных групп граждан [1].
  
• 
  Произведен анализ информационной потребности маломобильных граждан и людей с ограниченными возможностями. Выработаны решения по наиболее выгодной организации информационных ресурсов, направленных на удовлетворение информационной потребности определенной категории граждан.
  
• 
  Произведен анализ средств разработки и выявление наиболее оптимальных подходов к созданию проблемно-ориентированных социальных информационных ресурсов [2].
  
• 
  Спроектировано и реализовано программно-техническое решение для обеспечения возможности сотрудничества группы людей с целью накопления, хранения, анализа и обмена социально-ориентированными данными.
  
• 
  Спроектирована и реализована интерактивная социально-ориентированная геоинформационная система, предназначенная для получения информации об объектах социальной инфраструктуры, направленная на удовлетворение потребностей маломобильных групп граждан и людей с ограниченными возможностями. На рисунке 1 представлен скриншот созданной геоинформационной системы для МГН, опубликованный в сети интернет по адресу geowheel.ru [3].
  

Рисунок 1. Скриншот геоинформационной системы geowheel.ru

• 
  Изучены подходы классификации данных. Выявлены недостатки и преимущества методов классификации применительно к задачам сортировки и упорядочивания социально-ориентированных данных. Экспериментальным способом выявлены наиболее адекватные методы классификации данных с целью проведения анализа формальных признаков метода классификации. Онтология представлена как знаковая система, следующим образом: , где – множество понятий в онтологии; – множество бинарных отношений между понятиями; – множество лексических меток (словарь онтологии).
  
• 
  Исследованы возможности комбинирования фолксономического и таксономического подходов классификации данных с целью выявления и объединения наилучших качеств каждого из подходов. Выработаны алгоритмические решения по объединению различных методов классификацию с целью более точного описания свойств и характеристик объектов предметной области. Фолксономическую структуру данных можно трактовать в виде множеств, обладающих свойствами: –множество объектов; ; множество признаков объектов – множество пользователей; первые два множества генерируются третьим множеством ;
  
• 
  Проанализированы особенности классификации слабосвязанных социально-ориентированных данных. Выявлены наиболее оптимальные подходы упорядочивания и сортировки контекстной и семантической информации применительно к социально-ориентированным данным.
  
• 
  Исследованы возможности динамического обновления свойств объектов предметной области. Выявлены методы и алгоритмы динамического обновления свойств и характеристик объектов для увеличения релевантности объекта классификации.
  
• 
  Проанализированы методы публичного использования информационных социально-ориентированных ресурсов. Исследованы возможности классификации одного объекта предметной области сразу несколькими аутентичными логически несвязными свойствами.
  
• 
  Исследованы возможности формально-контекстного анализа с целью организации классификации социально-ориентированных и пространственных данных и выявления наиболее оптимальных семантических решений. Для обозначения отношения между множествами объектов и признаков введено множество , которое содержит информацию о том, каким набором из множества признаков наделен каждый объект из множества ОСИ, , отношение означает, что объект обладает признаком . Формальный контекст выражен как и представлен в виде бинарной матрицы.
  
• 
  Изучены возможности установления связей между объектами предметной области, исследованы инструменты и алгоритмы поиска связей между данными. Реализован оригинальный подход поиска связности и близости социально-ориентированных данных с целью организации классификации данных.
  
• 
  Произведен анализ методов и возможностей построения математических моделей организации классификации социально-ориентированных данных с помощью инструментов формально-контекстного анализа. На основе двух множеств (объекты и их признаки) и известного бинарного отношения между ними, используя операторы Галуа, можно получить формальные понятия. Для произвольных и определены операторы Галуа: ; . – это множество признаков, которыми наделены все объекты, представленные в множестве . – это множество признаков, которыми наделены все объекты, представленные в множестве . Формальное понятие включает в себя множество объектов и множество признаков , удовлетворяющих условию и .
  
• 
  Построены новые алгоритмы, направленные на выявление наиболее оптимальных информационно-аналитических решений посредством анализа единиц естественного языка и речи в многообразии семантической информации социально-ориентированных данных.
  
• 
  Спроектирован и реализован программный модуль, осуществляющий классификацию данных на основании разработанных подходов и алгоритмов классификации данных. Произведена интеграция модуля в разработанную ГИС-систему. На рисунке 2 представлена структурно-функциональная схема геоинформационной системы для МГН в которой отражены элементы и модули ГИС.
  

Рисунок 2. Структурно-функциональная схема системы

• 
  Произведен анализ эффективности исследования применительно к задаче удовлетворения информационной потребности маломобильных групп граждан и людей с ограниченными возможностями [4, 5].
  

В рамках исследовательской работы над грантом РФФИИ №18-47-860016 «Компьютерное моделирование динамики социально-экономической системы ресурсодобывающего региона севера России c использованием теории роста, агентного подхода и ГИС-технологий» был получен ряд результатов, наиболее значимые из них следующие:

• 
  Изучены современные подходы и возможности многоагентного моделирования социально-экономических систем и средств распределенного программирования с использованием ГИС-технологий.
  
• 
  Исследованы технологии мобильных программных агентов для решения задач имитационного моделирования динамических процессов в сложных социально-экономических системах.
  
• 
  Разработаны концептуальные агентно-ориентированные модели социально-экономических процессов (транспортных, производственных, демографических, и пр.), направленных на изучение влияния экономических параметров на качество жизни ресурсодобывающего региона севера России на примере одного города. Описаны алгоритмы, концептуальные и логические схемы модели, входные и выходные параметры [6].
  
• 
  Разработана интерактивная агентно-ориентированная динамическая модель с использованием ГИС-технологий города северного региона России. На примере г. Ханты-Мансийска выполнено создание модели с помощью компьютерных средств имитационного моделирования [6]. С созданной моделью проведен ряд экспериментов, выявлены различные сценарии работы модели, определены критические показатели, построены графики и диаграммы на основе полученных в ходе экспериментов данных. На рисунке 3 представлена структурно-функциональная схема разработанной модели.
  

Рисунок 3. Концептуальная схема модели
Уход из жизни Славского В.В., руководителя проекта, произошел во время работы по гранту. Научное исследование и работа в рамках поставленных грантом задач продолжены членами коллектива и авторами данной статьи.
Библиографический список

1. 
   Semenov, S.P. Mathematical model of social infrastructure based on the theory of formal concept analysis (FCA) / S.P. Semenov, V.V. Slavskii, A.O. Tashkin, A.S. Tyakunov // International journal of engineering & technical research. Published in IJETR.Volume 7. Issue 8 (2017). Paper ID: - IJETR2291.
   
2. 
   Семенов, С.П. Математическая модель объектов социальной инфраструктуры на основе теории анализа формальных понятий (АФП) / С.П. Семенов, В.В. Славский, А.О. Ташкин, А.С. Тякунов. – Текст: непосредственный // Международный научный журнал «ИННОВАЦИИ В ЖИЗНЬ», № 2 (21) Июнь 2017 ISSN 2227-6300
   
3. 
   Семенов, С.П. Анализ информационных ресурсов, направленных на удовлетворение информационных потребностей людей с ограниченными возможностями / С.П. Семенов, В.В. Славский, А.О. Ташкин. – Текст: непосредственный // Вестник НГУ Серия: Информационные технологии, Том 13, Выпуск № 2 (2015).
   
4. 
   Семенов, С.П. Разработка имитационной модели геоинформационной системы для маломобильных групп населения. / С.П. Семенов, В.В. Славский, А.О. Ташкин. – Текст: непосредственный //Вестник Югорского Государственного университета, г. Ханты-Мансийск, №4, 2017.
   
5. 
   Семенов, С.П. Оценка эффективности ГИС для маломобильных групп населения / С.П. Семенов, А.О. Ташкин. – Текст: непосредственный // Труды конференции МАК: «Математики – Алтайскому краю»: сборник трудов всероссийской конференции по математике с международным участием – Барнаул: Барнаул: Издательство Алтайского университета, 2018. —384 с.
   
6. 
   Пронь, C.М. Агентно-ориентированные имитационные модели для реальных городских процессов. / С.М. Пронь, C.П. Семенов, А.О. Ташкин, Е.В. Токарева. – Текст: непосредственный // Труды конференции МАК: «Математики – Алтайскому краю»: сборник трудов всероссийской конференции по математике с международным участием- Барнаул: Издательство Алтайского университета, 2019.
   
7. 
   Самарина, О.В. Применение интегральных топографических характеристик в решении задач обработки данных дистанционного зондирования. / О.В. Самарина, C.П. Семенов, В.В. Славский. – Текст: непосредственный // Математические заметки СВФУ, январь-март 2020. Том №27, №1, стр. 41-50.
   
8. 
   Ташкин, А.О. Cоциально-ориентированные геоинформационные системы, модели и методы реализации / С.П. Семенов, В.В. Славский, А.О. Ташкин. – Текст: непосредственный // Материалы III Всероссийской научно-практической конференции АУ «Югорский НИИ информационных технологий». − Ханты-Мансийск: Типография ООО «ТехноКом», 2017. − 121 с.
   

Семёнов Сергей Петрович, кандидат физико-математических наук, ГОУ ВПО "Югорский государственный университет", e-mail: [e-mail]

Славский Виктор Владимирович, доктор физико-математических наук, ГОУ ВПО "Югорский государственный университет", e-mail: [e-mail]

Куркина Мария Викторовна, кандидат физико-математических наук, ГОУ ВПО "Югорский государственный университет", e-mail: [e-mail]

Ташкин Артём Олегович, аспирант, ГОУ ВПО "Югорский государственный университет", e-mail: [e-mail].

Самарина Ольга Владимировна, кандидат физико-математических наук, ГОУ ВПО "Югорский государственный университет", e-mail: [e-mail].

Финогенов Антон Анатольевич, кандидат физико-математических наук, ГОУ ВПО "Югорский государственный университет", e-mail: [e-mail]