X. Использование компьютерных технологий при выполнении вкр

Дипломное проектирование связано с поиском наилучшего варианта проектного решения, большим количеством расчетных таблиц, сложным оформлением графической части проекта.

Применение автоматизированных технологий или информационных технологий с "дружественным" интерфейсом работы пользователя, использующих персональные компьютеры и телекоммуникационные средства, глобальные и локальные компьютерные сети в дипломных проектах позволяет значительно облегчить решение проектных задач. При этом следует выделять следующие виды применения компьютерных технологий:

1. автоматизированное графическое проектирование²;

2. прикладные программы, которые включают ГИС, графические программы,

3. средства для графического вывода, в частности построения графиков и карт;

4. базы данных - пакеты программ, предназначены для создания, редактирования, преобразования и анализа данных;

5. автоматизация отдельных задач проектов межхозяйственного и внутрихозяйственного землеустройства, задач рабочего проектирования;

6. электронные таблицы - это системы, позволяющие пользователю работать с цифровыми данными в табличной форме;

7. линейное программирование используется для автоматизированного решения задач транспортного типа и общих задач симплекс методом;

8. стохастическое программирование применяется для обработки статистических данных и обеспечивает широкий набор возможностей для статистического анализа;

9. программы редактирования и системы подготовки текстов.

Автоматизированное графическое проектирование предусматривают большую долю труда человека. Процесс проектирования на компьютере выполняется в полном соответствии с проектированием элементов традиционным способом с переложением на ЭВМ отдельных вычислительных функций.

Прикладные программы, которые включают ГИС, графические программы и средства для графического ввода и вывода графиков и карт. Для оформления обязательных чертежей и таблиц ВКР необходимо использовать комплекс программно-технических средств. Данный комплекс включает в себя операционную систему, ядро прикладного программного обеспечения, модули тематической обработки данных, специализированных средств для ввода/вывода данных, соответствующее про­граммное обеспечение может включать модули работы с дигитайзерами, сканерами, электронными геодезическими приборами, обеспечивать автоматическую или ручную векторизацию растровых изображений, прикладное программное обеспечение анализа векторной и растровой информации, система управления базами данных, программное обеспечение распознавания образов, выбора картографической проекции, преобразования изображения, в некоторых ГИС присутствуют алгоритмы картографической генерализации, генерации условных знаков, интерактивный интерфейс пользователя. Программное обеспечение обязательно включает средства геометрической коррекции, перехода от одной картографической проекции к другой и контроля качества пространственной информации. Обязательным элементом программного обеспечения ГИС является редактор графической информации. Необходимым компонентом любого программного обеспечения ГИС, которое обеспечивает наполнение атрибутивно-графической базы данных ГИС, являются модули преобразования внешних форматов данных. В состав этих модулей должны входить средства импорта/экспорта наиболее распространенных графических векторных и растровых, а также атрибутивных форматов. В наиболее мощных системах имеется поддержка различных стандартов обмена пространственными данными и стандартных протоколов взаимодействия с другими приложениями, работающими, например, в среде Windows. С помощью программного продукта Adobe Photoshop можно преобразовать планово-картографический материал из аналогового вида в цифровую форму, получить растр и сохранить данный файл в формате JPG. Данный файл для дальнейшей работы трансформируется в выбранной проекции и системе координат используемой Гис MapInfo, которая позволяет получать необходимые тематические слои векторизуемой карты с целью разработки утвержденных чертежей ВКР.

Для вывода картографических материалов используются лазерные, струйные принтеры и плоттеры.

Базы данных - пакеты программ, предназначены для создания, редактирования, преобразования и анализа данных. Система управления базами данных (СУБД) — это комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования БД. При использовании ГИС в реляционных БД содержатся два типа данных: графические и атрибутивные. В графической базе данных хранится графическая карта в цифровом виде. В MapInfo она представляет собой совокупность тематических и интегрированных слоев, полученных в результате векторизации и проведения топологических оверлеев. Атрибутивная база данных содержит смысловую нагрузку карты и сведения, которые относятся к пространственным данным, это описание территории или информация, описывающая количественные и качественные характеристики объектов или явлений. Большинство программных средств ГИС имеют свои СУБД. Семантическая база данных в Гис MapInfo управляется встроенной системой управления базами данных. В то же время существуют автономные, коммерческие СУБД, наиболее распространенными являются dBase и Oracle. Внешняя система управления базами данных в лаборатории кафедры землеустройства не используется.

Выполнение автоматизированных расчетов, необходимых в процессе обоснования проектных землеустроительных решений осуществляется посредством использования стандартных функций используемой ГИС-оболочки (все элементы, которые снимаются линейкой, планиметром и т.д., можно получить на компьютере, например, вычисление расстояний, периметров, площадей полей или рабочих участков, панорамирование, изменение угла зрения, 3Д-преобразование – объемное изображение), а также вызовом внешних прикладных программ, которые реализованы в виде отдельных модулей для решения землеустроительных проектировочных задач. Размещение проектируемых объектов осуществляется на полученной векторной карте в среде выбранной ГИС-оболочки.

Автоматизация отдельных задач проектов межхозяйственного и внутрихозяйственного землеустройства, задач рабочего проектирования.

В лаборатории автоматизированного проектирования кафедры землеустройства имеются программы для решения отдельных задач проекта внутрихозяйственного землеустройства.

Для выбора наилучшего варианта проекта землеустройства хозяйства на основе экономической и экологической оценки организации территории пашни служит программный комплекс «СOLOS». Он позволяет провести:

• эколого-экономическое обоснование организации проектирования системы севооборотов в хозяйстве,

• определение и анализ сводных оценочных показателей полеводства по вариантам проекта;

• агроэкономическое обоснование проекта;

• выбор оптимального варианта хозяйства по максимальному чистому доходу;

• определение экономической эффективности сельскохозяйственного производства.

Программный комплекс «Фермер» позволяет:

• определить оптимальной размер крестьянского хозяйства в зависимости от выбранной специализации, наличия трудоспособных членов семьи и денежно-материальных средств;

• установить наиболее целесообразный состав угодий, размер и сочетание отраслей хозяйства;

• рационально распределить имеющиеся у хозяйства денежные средства (на покупку скота, на жилое и производственное строительство, на приобретение сельскохозяйственной техники и автотранспорта и др.);

• планировать производственную деятельность с учетом цен, складывающихся на рынке.

Работа с пакетом осуществляется в диалоговом режиме.

Программа «GRUZ» позволяет определить транспортные затраты, связанные с возделыванием культур в севообороте.

Электронные таблицы (QuattroPro, Excel и др.) — это универсальный инструмент для разнообразной обработки информации в дипломных проектах — проведения инженерных и финансовых расчетов, экономического обоснования проектных решений, их графического оформления (диаграммы, графики и т. д.), ввода и обработки информации из баз данных, обработки картографической информации и др. Электронные таблицы позволяют проводить многовариантные расчеты в кратчайшее время, что очень важно в проектах землеустройства. В настоящее время на кафедре землеустройства разработаны электронные таблицы для анализа инвестиционных проектов в землеустройстве; обоснования проектирования крестьянских (фермерских) хозяйств, рабочих участков и т. д. С помощью электронных таблиц можно решать задачи линейного программирования, используя стандартные задания по ЭММ, при этом, выполняя анализ, можно использовать большой арсенал средств для улучшения содержания дипломного проекта и его графического оформления.

Линейное программирование. Применение экономико-математических методов и моделей независимо от выбранной темы ВКР дает возможность проработать множество вариантов проектных решений. При этом их целесообразно использовать при решении главных вопросов ВКР.

Решение землеустроительной задачи с помощью экономико-математических методов можно разделить на следующие этапы:

1. постановка землеустроительной задачи и обоснование критерия оптимальности;

2. разработка структурной математической модели;

3. сбор и обработка исходной информации, составление развернутой числовой матрицы задачи;

4. решение задачи на ЭВМ;

5. анализ результатов и определение эффективности решения.

Постановка землеустроительной задачи зависит от выбранной темы ВКР, объекта землеустройства и его сложности. Вначале необходимо четко сформулировать цель, проанализировать возможность применения экономико-математических методов, тщательно изучить объект проектирования и выбрать критерий оптимальности. Критерий оптимальности должен соответствовать экономическим целям землеустроительной задачи.

Разработка структурной математической модели предполагает запись всех условий задачи и целевой функции в виде математических уравнений и неравенств. При формулировке экономико-математической модели задачи необходимо знать рекомендуемую руководителем дипломного проектирования литературу по теме, выбрать и скорректировать типовую экономико-математическую модель применительно к теме ВКР.

При проведении научных исследований и в случае наличия существенных особенностей объекта проектирования, формулировка экономико-математической задачи может отличаться от типовых.

Применение в землеустройстве экономико-математических методов и моделей зависит от наличия и качества исходной информации, которая может существенно повлиять на выбор экономико-математической модели и постановку задачи. При построении модели необходимо учитывать, какие показатели реально могут быть получены на основании статистических, экспериментальных и нормативных материалов, с тем, чтобы использовать их при построении модели и ее реализации. Основу исходной информации при составлении экономико-математической модели должны составлять ранее собранные материалы, а также нормативные источники (технологические карты, справочники и нормативы для планирования сельского хозяйства, технолого-экономические коэффициенты моделей, построенных для аналогичных условий и др.). При сборе, обработке и подготовке исходной информации следует согласовать полученные данные с руководителем ВКР и консультантами кафедр экономической теории и менеджмента, экономики и организации сельскохозяйственного производства, экономики недвижимости. Полученная информация в числовых значениях записывается в таблицу, называемую матрицей. Она используется для числовой иллюстрации расширенной экономико-математической модели, решения задачи и ввода информации в ЭВМ.

Экономико-математическая задача может быть изложена в самостоятельном разделе пояснительной записки, входить составной частью в экономическое обоснование определенных составных частей и элементов проекта землеустройства и излагаться в соответствии с программой. При этом желательно отразить те особенности, с которыми столкнулся дипломник в процессе вычислительных операций.

Симплексным методом линейного программирования решаются многие экономико-математические задачи, переменные в которых могут выражаться в любых единицах измерения, но обязательно в первой степени, где переменные связываются между собой линейными уравнениями и неравенствами, а также линейной целевой функцией.

Например, при организации угодий и севооборотов одновременно могут быть решены задачи по трансформации угодий, составлению зеленого конвейера и проектированию севооборотов.

Для решения оптимизационных задач линейного программирования симплексным методом применяется программный комплекс «SIMP» (размер матрицы 75155, 75 — количество ограничений, 155 — количество переменных). Программа обеспечивает набор исходных данных, их корректировку, добавление (удаление) строки (столбца) в диалоговом режиме. Коэффициенты целевой функции имеют формат до 10 знаков, коэффициенты матрицы — до 12 знаков, включая плавающую запятую.

К числу землеустроительных задач, решаемых распределительным методом линейного программирования, можно отнести, следующие:

1. формирование сырьевых зон межхозяйственных и агропромышленных предприятий и объединений;

2. устранение недостатков землепользований (вкрапливаний, чересполосицы и др.) при межхозяйственном землеустройстве;

3. размещение производственных центров относительно земельных участков, обеспечивающее минимум транспортных затрат;

4. установление дифференцированного размещения сельскохозяйственных культур по участкам различного плодородия почв и эродированности земель при проектировании севооборотов;

5. размещение гуртовых и отарных участков.

При разработке дипломного проекта возможна постановка и других землеустроительных задач, решаемых распределительным методом.

Для их решения используется программный комплекс «Rasp». Размер решаемой матрицы 7070.

В целях обеспечения своевременного и качественного выполнения инженерных расчетов необходимость применения экономико-математических методов должна выявляться в первые дни дипломного проектирования. В связи с этим в определенных случаях разработку и полученное решение задачи следует тщательно проанализировать, понимая, что нельзя абсолютизировать полученные данные. Необходимо оценить возможность графического наложения результатов решения на проектный план, определить сравнительную экономическую эффективность оптимального плана. При необходимости корректировки оптимального плана используют два способа.

Первый способ состоит в анализе составленной модели, дополнительном выявлении неучтенных факторов производства, наложении на них соответствующих ограничений и повторном решении задачи.

Второй способ предполагает непосредственную корректировку оптимального плана вручную без нового решения задачи. При этом необходимо иметь распечатанную на ПЭВМ матрицу последней симплексной таблицы с коэффициентами замещения, применяемыми для корректировки решения. Применение того или иного способа зависит от степени соответствия разработанной модели условиям проектирования и определяется по согласованию с руководителем.

Задачи линейного программирования в землеустройстве могут решаться также с помощью электронных таблиц.

Экономико-статистический анализ данных на компьютере является проверенным методом научных исследований, используемым в ВКР.

Для решения производственных функций используется программный комплекс «PROFUN». Программа предназначена для определения параметров уравнения регрессии и оценки значимости производственной функции.