Методологические основы обработки пространственной информации  для поддержки принятия решений на основе агрегированных цифровых двойников (на примере высокоширотных геомагнитных данных)

А. В. Воробьев

Методологические основы обработки пространственной информации для поддержки принятия решений на основе агрегированных цифровых двойников (на примере высокоширотных геомагнитных данных)

А. В. Воробьев

Аннотация

В статье представлены результаты разработки разработка методологических основ обработки распределенной пространственной информации в отраслевых системах поддержки принятия решений для повышения их эффективности в условиях низкой ситуационной осведомленности на основе агрегированных цифровых двойников (на примере высокоширотных геомагнитных данных). Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: Провести идентификацию и анализ проблемы обработки распределенной пространственной информации в отраслевых системах поддержки принятия решений (на примере высокоширотных геомагнитных данных), а также предложить адаптированный комплекс параметров для оценки показателей надежности источников такого рода информации; Разработать и формализовать в теоретико-множественном базисе концепцию обработки распределенной пространственной информации в условиях низкой ситуационной осведомленности (на примере геомагнитных данных) в системах поддержки принятия решений на основе технологии агрегированных цифровых двойников сложных технических объектов, а также предложить подход к кластеризации ее источников; Разработать комплекс математических моделей, методов и алгоритмов, которые в соответствии с предложенной концепцией реализуют обработку, анализ и ретроспективный прогноз распределенной пространственной информации, получаемой с выхода разнородных цифровых и физических двойников; Разработать комплекс функциональных подсистем обработки и динамической мультимасштабной визуализации распределенной пространственной информации, получаемой с выхода агрегированных цифровых двойников и их физических прототипов (на примере спутниковых данных, магнитных обсерваторий и вариационных станций); Разработать экспериментальный прототип проблемно-ориентированной отраслевой системы поддержки принятия решений, функционально связанный с системой агрегированных цифровых двойников, обеспечивающий повышение эффективности поддержки принятия решений при эксплуатации сложных пространственно-распределенных технических систем высокоширотной инфраструктуры; Выполнить анализ эффективности предложенных концепции, моделей, методов и алгоритмов, в совокупности представляющих методологические основы обработки распределенной пространственной информации в отраслевых системах поддержки принятия решений в условиях низкой ситуационной осведомленности.

Ключевые слова

цифровые двойники, распределенная пространственно-временная информация, гетерогенные ис-точники данных, обработка информации, низкая ситуационная осведомленность

Полный текст:

PDF

Литература

Воробьев А. В., Шакирова Г. Р. Автоматизированный анализ невозмущенного геомагнитного поля на основе технологий картографических веб-сервисов // Вестник УГАТУ. 2013. Т. 17, № 5(58). С. 177–187. [[ Vorobyov A.V., Shakirova G. R. “Automated analysis of an unperturbed geomagnetic field based on technologies of kar-toographic web services” // Vestnik UGATU. 2013. T. 17, No. 5 (58), pp. 177-187. (In Russian). ]]

Воробьев А. В., Воробьева Г. Р. Применение геоинформационных систем для мониторинга и аналитического контроля параметров космической погоды, геомагнитного поля и его вариаций // Информация и космос. 2016. № 1. С. 121–128. [[ Vorobyov A. V., Vorobyova G. R. “The application of geoinformation systems for monitoring and analytical control of parameters of space weather, geomagnetic field and its variations” // Information and Cosmos. 2016. No. 1, pp. 121-128. (In Russian). ]]

Воробьева Г. Р., Воробьев А. В. Подход к повышению производительности программных процессов обработки и хранения больших объемов геомагнитных данных // Вестник Томского гос. ун-та. Управление, вычислительная техника и информатика. 2020. № 50. С. 23–30. [[ Vorobieva G. R., Vorobyov A. V. “An approach to improving the productivity of software processes for processing and storing large volumes of geomagnetic data” // Bulletin of the Tomsk State University. Management, computer technology and informatics. 2020. No. 50, pp. 23-30. (In Russian). ]]

Юсупова Н. И., Шахмаметова Г. Р. Интеграция инновационных информационных технологий: теория и практика // Вестник УГАТУ. 2010. Т. 14, № 4 (39). С. 112–118. [[ N. I. Yusupova, G. R. Shahmametova, “Integration of innovative information technologies: theory and practice”, (in Russian) // Vestnik UGATU, vol. 14, no. 4 (39), pp. 112-118, 2010. ]]

Брекоткин В. Е., Брекоткина Е. С., Павлов А. С., Павлов С. В. Информационная технология подбора компонентов сложных технических систем на основе интеллектуального анализа их желаемых и фактических характеристик из распределенных баз данных // Системная инженерия и информационные технологии. 2022. Т. 4, № 2 (9). С. 13–23. [[ Brekotkin V. E., Brekotkina E. S., Pavlov A. S., Pavlov S. V. "Information technology for selecting components of complex technical systems based on the intellectual analysis of their desired and actual characteristics from distributed databases" // System Engineering and Information Technologies, 2022, vol. 4, no. 2 (9), pp. 13 23. (In Russian). ]]

Воробьев А. В. Геоинформационные системы мониторинга магнитного поля Земли. Уфа: УГНТУ, 2015. [[ Vorobyov A. V. Geoinformation Systems for Monitoring the Magnetic Field of the Earth. Ufa: UGNTU, 2015. (In Russian). ]]

Воробьев А. В., Шакирова Г. Р. и др. Теория и практика создания информационных систем специального назначения. Уфа: УГАТУ, 2015. [[ Vorobyov A. V., Shakirova G. R. et al. Theory and Practice of Creating Information Systems for Special Purposes. Ufa: UGATU, 2015. (In Russian). ]]

Воробьев А. В., Воробьева Г. Р. Метеоинформатика. Геомагнитные вариации и космическая погода. М.: Инновационное машиностроение, 2017. [[ Vorobyov A.V., Vorobyova G. R. Meteinomatics. Geomagnetic Variations and Cosmic Weather. Moscow: Innovative MA-Shin Bust, 2017. (In Russian). ]]

Vorobev A. V., Kolios S., Vorobeva G. R., Stylios C. GIS and Environmental Monitoring. Applications in the Marine, Atmospheric and Geomagnetic Fields. Springer, 2017.

Vorobev A. V., Shakirova G. R. “Web-based information system for modeling and analysis of parameters of geomagnetic field” // Procedia Computer Science. 2015. No. 59, pp. 73-82.

Vorobev A. V., Zaiko A. I., Ivanova G. A., Vorobeva G. R. “Magnetometer measurement system for the parameters of the geomagnetic field” // Measurement Techniques. 2016. No 5, pp. 532-536.

Vorobev A. V., Vorobeva G. R. “Web-based geoinformation system for exploring geomagnetic field, its variations and anomalies” // Advances in Intelligent Systems and Computing. 2016. Vol. 582, pp. 22-35.

Vorobev A. V., Vorobeva G. R. “Web-oriented 2D/3D visualization of geomagnetic field and its variations parameters” // Scientific Visualization. 2017. Vol. 9, Issue 2, pp. 94-101.

Vorobev A. V., Vorobeva G. R. “Information system for automated multicriterial analytical control of geomagnetic field and space weather parameters” // Communications in Computer and Information Science. 2017. No. 741, pp. 109-121.

Vorobev A. V., Vorobeva G. R. “Evaluation of the influence of geomagnetic activity on metrological characteristics of inclinometric information measuring systems” // Measurement Techniques. 2017, pp. 1-6.

Vorobev A. V., Vorobeva G. R. “Geoinformation system for amplitude-frequency analysis of geomagnetic variations and space weather observation data” // Computer Optics. 2017. No. 41 (6), pp. 963-972.

Воробьев А. В., Пилипенко В. А., Воробьева Г. Р., Христодуло О. И. Методология создания и перспективы применения проблемно-ориентированных цифровых двойников магнитных обсерваторий и вариационных станций // Информационно-управляющие системы. 2021. № 2. С. 60-71. [[ Vorobyov A. V., Pilipenko V. A., Vorobyova G. R., Christodulo O. I. “Methodology for the creation and prospects of using pro-and-oriented digital doubles of magnetic observatories and variations” // Information-Managing Systems. 2021. No. 2, pp. 60-71. (In Russian). ]]

Воробьев А. В., Воробьева Г. Р., Христодуло О. И. Программная система пространственной визуализации прогностических и ретроспективных данных вероятности наблюдения полярных сияний // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21, № 2. С. 225–233. [[ Vorobyov A. V., Vorobyova G. R., Christol O. I. “The programmatic system of spatial visualization of prognostic and retrospective data probability of observing polar radiance” // Scientific and Technical Bulletin of Information Technology, Mechanics, and Optics. 2021. T. 21, No. 2, pp. 225-233. (In Russian). ]]

Воробьев А. В. Концепция многоуровневой системы цифровых двойников (на примере геомагнитных данных) // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2021. № 55. С. 26–34. [[ Vorobyov A. V. “The concept of a multi -level system of digital doubles (for the example of geomagnetic data)” // Bulletin of Tomsk State University. Management, computer technology and computer science. 2021. No. 55, pp. 26-34. (In Russian). ]]

Воробьев А. В., Христодуло О. И. Применение цифровых двойников в отраслевых системах поддержки принятия решений при обработке геофизической информации // Перспективы науки. 2021. № 4 (139). С. 186–189. [[ Vorobyov A.V., Christodulo O. I. “The use of digital doubles in industry systems for supporting decisions in the processing of geophysical information” // Prospects for Science. 2021. No. 4 (139), pp. 186-189. (In Russian). ]]

Воробьев А. В. Концепция информационного пакетного взаимодействия в многоуровневой системе цифровых двойников // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Математика. Механика. Информатика. 2021. Вып. 4. С. 532 543. [[ Vorobyov A. V. “The concept of information packet interaction in a multilevel system of digital twins” // Bulletin of the Saratov University. New episode. Series Mathematics. Mechanics. Computer Science. 2021. Issue. 4, pp. 532 543. (In Russian). ]]

Vorobev A. V., Vorobeva G. R. “Approach to assessment of the relative informational efficiency of intermagnet magnetic observatories” // Geomagnetism and Aeronomy. 2018. Vol. 58, no. 5, pp. 625-628.

Vorobev A. V., Vorobeva G. R. “Correlation analysis of geomagnetic data synchronously recorded by the INTERMAGNET magnetic laboratories” // Geomagnetism and Aeronomy. 2018. Vol. 58, no. 2, pp. 178-184.

Engebretson M. J., Pilipenko V. A., Ahmed L. Y., Posch J. L., Steinmetz E. S., Moldwin M. B., Connors M. G., Weygand J. M., Mann I. R., Boteler D. H., Russell C. T., Vorobev A. V. “Nighttime magnetic perturbation events observed in Arctic Canada: 1. Survey and statistical analysis” // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2019. Vol. 124, no. 9, pp. 7442-7458.

Vorobev A. V., Pilipenko V. A., Sakharov Ya. A., Selivanov V. N. “Statistical relationships between variations of the geomagnetic field, auroral electrojet, and geomagnetically induced currents” // Solar-Terrestrial Physics. 2019. Vol. 5, no. 1, pp. 35-42.

Vorobev A. V., Pilipenko V. A., Krasnoperov R. I., Vorobeva G. R., Lorentzen D.A. “Short-term forecast of the auroral oval position on the basis of the “virtual globe” technology” // Russian Journal of Earth Sciences. 2020. No. 20 (6).

Vorobev A. V., Pilipenko V. A., Enikeev T. A., Vorobeva G. R. “Geoinformation system for analyzing the dynamics of extreme geomagnetic disturbances from observations of ground stations” // Computer Optics. 2020. No. 44 (5), pp. 782-790.

Vorobev A. V., Pilipenko V. A., Reshetnikov A. G., Vorobeva G. R., Belov M. D. “Web-oriented visualization of auroral oval geophysical parameters” // Scientific Visualization. 2020. No. 12 (3), pp. 108-118.

Vorobev A. V., Pilipenko V. A., Enikeev T. A., Vorobeva G. R., Khristodulo O. I. “System for dynamic visualization of geomagnetic disturbances according to the data of ground magnetic stations” // Scientific Visualization. 2021. Vol. 13, no. 1, pp. 162-176.

Vorobev A. V., Pilipenko V. A. “Geomagnetic data recovery approach based on the concept of digital twins” // Solar-Terrestrial Physics. 2021. No. 7 (2), pp. 48-56.

Vorobev A. V., Vorobeva G. R. “Model of information interaction between elements of multilevel system of digital twins” // Informatics and Automation. 2021. No. 20 (3), pp. 530–561.

Воробьев А. В. Моделирование и исследование эффекта геомагнитной псевдобури // Геоинформатика. 2013. № 2. С. 29–36. [[ Vorobyov A. V. “Modeling and study of the effect of a geomagnetic pseudostorm” // Geoinformatics. 2013. No. 2, pp. 29 36. (In Russian). ]]

Воробьев А. В., Воробьева Г. Р. Геоинформационная система для прогноза, контроля и спектрального анализа геомагнитного поля и его вариаций // Геоинформатика. 2016. № 1. С. 22–30. [[ Vorobyov A. V., Vorobyeva G. R. “Geoinformation system for forecasting, monitoring and spectral analysis of the geomagnetic field and its variations” // Geoinformatics. 2016. No. 1, pp. 22-30. (In Russian). ]]

Воробьев А. В., Воробьева Г. Р. Методы резервирования в задачах восстановления временных рядов геомагнитных данных // Информационные процессы. 2018. Т. 18, № 1. С. 1-18. [[ Vorobyov A. V., Vorobyeva G. R. “Reservation methods in the problems of restoring time series of geomagnetic data” // Information Processes. 2018. Vol. 18, No. 1, pp. 1-18. (In Russian). ]]

Vorobev A. V., Shakirova G. R. “Pseudostorm effect: computer modelling, calculation and experiment analyzes” // In: Proceedings of the 14th SGEM GeoConference on Informatics, Geoinformatics and Remote Sensing, Albena, Bulgaria, June 17-26, 2014. Vol. 1, pp. 745-751.

Vorobev A. V., Shakirova G. R. “Modeling and 2D/3D-visualization of geomagnetic field and its variations parameters” // In: Proceedings of the 1st International Conference on Geographical Information Systems Theory, Applications and Management (GISTAM-2015). 2015, pp. 45-53.

Vorobev A. V., Shakirova G. R. “Applicaton of geobrowsers to 2D/3D-visualisation of geomagnetic field” // In: Proceedings of the 15th SGEM GeoConference on Informatics, Geoinformatics and Remote Sensing, Albena, Bulgaria, June 18-24, 2015. Vol. 1, pp. 479-486.

Vorobev A. V., Vorobeva G. R. “Geoinformation system for analytical control and forecast of the Earth's magnetosphere parameters” // In: GISTAM 2016 — Proceedings of the 2nd International Conference on Geographical Information Systems Theory, Applications and Management. 2016, pp. 193-200.

Воробьева Г. Р. Методологические основы обработки неоднородной пространственно-временной информации в системах поддержки принятия решений на основе технологий больших данных (на примере геомагнитных данных) // Системная инженерия и информационные технологии. 2023. Т. 5, № 3 (12). С. 3–26. [[ Vorobieva G. R. “Methodological foundations for processing heterogeneous spatial and temporal information in decision support systems based on Big Data technologies (on the example of geomagnetic data)" // System Engineering and Information Technologies, 2023, vol. 5, no. 3 (12), pp. 3 26. (In Russian). ]]

Ссылки

На текущий момент ссылки отсутствуют.