Моделирование в землеустройстве и кадастрах реферат

Обновлено: 05.07.2024

1. МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

2. Предмет дисциплины. Цели, задачи и содержание курса

3. Предмет дисциплины. Цели, задачи и содержание курса

Задачей дисциплины является получение
практических навыков и умений решения
производственных задач по:
управлению городским хозяйством,
образованию землепользований,
организации рационального использования
земель,
проведению
землеустроительных
и
кадастровых
работ
при
реорганизации
землепользований.

4. Предмет дисциплины. Цели, задачи и содержание курса

Виды учебной работы, включая
самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)
№
п/п
Раздел
дисциплины
Недел
я
1
Основы математического
моделирования в землеустройстве
1
4
4
-
5
2
Распределительный
метод
линейного программирования
2
4
4
-
5
3
Симплексный
метод
программирования
3
4
4
-
5
4
Основы экономико-статистического
моделирования в землеустройстве
4
2
2
-
5
14
14
-
20
линейного
ИТОГО (РГР, экзамен)
Лек
ции
Практические
(лабораторные) занятия
Семи
нары
Самостоятельная
работа
студентов

5. Предмет дисциплины. Цели, задачи и содержание курса

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные
единицы или 72 часа.
6 часов лекций, 10 часов практических занятий, 20 часов
самостоятельной работы.
Контроль: защита РГР (расчетно-графической работы), экзамен,
тестирование.
Лектор: доц. О.А. Сорокина
Практические занятия ведут: доц. О.А. Сорокина, доц. А.В.
Федоринов

6. Основная и дополнительная литература дисциплины

Волков С.Н. Экономико-математические
методы в землеустройстве. – М.: Колос, 2007.
– 696 с.
Волков С.Н. Землеустройство. Экономикоматематические методы и модели. Т.4. - М.:
Колос, 2001.-696 с. (Учебники и учебные
пособия для студентов высш. учеб.
заведений).
Электронная версия учебного пособия
Волков С.Н. Землеустройство. Экономикоматематические методы и модели. –М.:
ЦДМО ГУЗ, 2014.

7. План лекции

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Понятие модели и экономико-математического
моделирования.
Применение экономико-математического моделирования
для решения землеустроительных задач.
Виды и классы моделей, применяемые в землеустройстве.
Требования, предъявляемые к использованию
математических методов и моделей в землеустройстве.
Стадии экономико-математического моделирования.
Составные части экономико-математической модели.
Отличия допустимого решения от оптимального.
Понятие и виды землеустроительной информации и
требования, предъявляемые к ней.
Понятие матрицы экономико-математической задачи.
Cостав коэффициентов, входящих в матрицу экономикоматематической задачи.

8. 1. Понятие модели и экономико-математического моделирования

9. 1. Понятие модели и экономико-математического моделирования

Математические модели, применяемые в экономических
исследованиях, получили название экономикоматематических.
Часть этих моделей стала эффективно применяться и в других
научных сферах, например, в геодезии, землеустройстве и
кадастрах.
Экономико-математическое моделирование – это способ
построения экономико-математической модели изучаемого
экономического явления

10. 2. Применение экономико-математического моделирования для решения землеустроительных задач

Возможность применения экономико-математических
методов обусловлена:
экономическим характером землеустроительных задач;
Альтернативным характером землеустроительных
решений, наличием множества вариантов развития
землепользований и сельского хозяйства;
Возможностью выразить переменные (площади участков,
длину линий, поголовье скота) в числовой форме;
Наличием системы определенных условий и ограничений
(сумма площадей земельных угодий должна равняться
общей площади землевладений).

11. 2.Применение экономико-математического моделирования для решения землеустроительных задач

Оптимизация мероприятий по освоению и
интенсификации использования земель
Оптимизация трансформации угодий
Организация системы севооборотов
Оптимизация структуры посевных площадей
Организация территории плодовых и ягодных
насаждений
Организация зеленого конвейера
Определение оптимального размера КФХ
Оптимизация перераспределения земель
сельскохозяйственных организаций

12. 3.Виды и классы моделей, применяемые в землеустройстве.

Классификационный признак
Виды моделей
Вид проектной документации
Графические
Экономические
Степень определенности
информации
Детерминистические
Вид землеустройства
Межотраслевые
Стохастические
Межозяйственного землеустройства
Внутрихозяйственного землеустройства
Математические методы,
лежащие в основе
Аналитические
Экономико-статистические
Оптимизационные
Балансовые
Сетевого планирования
Класс проекта землеустройства
Более 37 классов проектов землеустройства

13. 3.Виды и классы моделей, применяемые в землеустройстве.

Графическая модель – цифровая модель
местности
Экономическая модель – выраженные в
математической форме различные расчеты по
проектам
землеустройства

14. 3.Виды и классы моделей, применяемые в землеустройстве.

• К детерминистическим относятся модели, в которых
результат полностью и однозначно определяется набором
независимых переменных. Эти модели строились на
основе правил линейной алгебры и представляли собой
системы уравнений, совместно решаемых для получения
результатов.
• К стохастическим относятся модели, описывающие
случайные процессы, подчиняющиеся законам теории
вероятностей. Это модели, основанные на выравнивании
статистических рядов, а также модели, с помощью
которых анализируются закономерности, не
выражающиеся строго функциональными связями.

15. 3.Виды и классы моделей, применяемые в землеустройстве.

Аналитическая модель основана на применении классического
математического аппарата (алгебра, геометрия, мат.анализ).
Рассчитывают средние расстояния, коэффициент компактности
землепользования и др.
Экономико-статистическая модель основана на использовании
статистической информации, сборе статистических данных. (Оценить
зависимость урожайности сельскохозяйственной культуры от балла
экономической оценки земель по этой культуре. При этом подбирается
статистика по урожайности и баллам оценки с-х культуры за последние
12-15 лет.
Оптимизационная модель основана на методах математического
программирования, позволяющих находить экстемальные
(максимальные или минимальные) значения целевой функции по
искомому перечню переменных при заданных условиях. Например,
необходимо найти такие размеры сх органицации (общая площадь,
состав земельных угодий и размер отраслей), которые, исходя из его
специализации, фондооснащенности и трудообеспеченности давали бы
максимальную прибыль.

16. 3. Виды и классы моделей, применяемые в землеустройстве.

Балансовая модель основана на взаимном
сопоставлении имеющихся материальных, трудовых и
финансовых ресурсов и потребностей в них. Под
балансовой моделью следует понимать систему
уравнений, которые удовлетворяют следующему
требованию: соответствие наличия ресурса и его
использования (модель межотраслевого баланса
производства и распределения продукции в
региональной экономике).
Модели сетевого планирования и управления
применяются при планировании и организации
землеустроительных работ, при разработке планов
перехода к новому составу угодий и новым
севооборотам, при составлении планов реализации
проекта землеустройства и авторского надзора.

17. 4.Требования, предъявляемые к использованию математических методов и моделей в землеустройстве.

Сочетание при моделировании количественного и качественного
анализа (выявление зависимостей и их математическое описание в
виде систем переменных и ограничений).
Разрабатываемые модели должны учитывать экономические,
технологические, землеустроительные, технические и др. условия.
Возможности моделирования жестко связаны с качеством исходной
информации.
Обязательный анализ и корректировка моделей и результатов
решений.
Максимальное упрощение модели, только в таком случае, ее можно
будет модифицировать.
Комплексное применение математических методов и моделей в
проектах землеустройства.

18. 5.Стадии экономико-математического моделирования

Процесс решения задач подразделяется на несколько стадий:
1. Математическая формулировка условий задач в виде
систем неравенств и уравнений;
2. Решение задачи симплекс или распределительным
методом;
приведение задач к канонической форме и нахождение первого
варианта допустимого базисного;
решение задачи и проверка найденного варианта плана на
оптимальность;
последовательное улучшение плана до получения оптимального.
3. Экономический анализ и корректировка оптимального
плана.

19. 6.Составные части экономико-математической модели.

Совокупность основных переменных,
характеризующих моделируемый объект.
Система линейных ограничений (условий),
определяющая область допустимых значений
основных переменных.
Целевая функция, линейно зависящая от
основных переменных и определяющая критерий
оптимальности задачи.
Требование неотрицательности основных
переменных

20. 6.Составные части экономико-математической модели.

Развернутая формализованная модель линейного программирования,
построенная для решения землеустроительной задачи, в которой
выделено N основных переменных и М ограничений
x1 , x2 . x N .
a11 x1 a12 x 2 . a1N x N b1 ;
a 21 x1 a 22 x 2 . a 2 N x N b2 ;
. ;
a M 1 x1 a M 2 x 2 . a MN x N bM
Z x1 . x N = c1 x1 c2 x2 . c N x N max ( min )
x1 0, x2 0. xN 0.

21. 7.Отличия допустимого решения от оптимального.

Допустимое решение – это любой набор
неотрицательных переменных, который
удовлетворяет всем поставленным в задаче
ограничениям.
Оптимальное решение – допустимое
решение, приводящее к экстремуму
значение целевой функции.

22. 7.Отличия допустимого решения от оптимального.

23. 8.Виды землеустроительной информации и требования, предъявляемые к ней.

Вид информации
Содержание
Примеры
Геоинформационные данные
Сведения содержащиеся в
географических и земельноинформационных системах
Вид почвы,
гранулометрический
состав почвы,
содержание гумуса
Отчетная
информация
обеспеченность объектов
землеустройства земельными и
другими ресурсами и выражает
результаты их хозяйственной
деятельности
Состав и площадь
угодий, число
работников,
урожайность
сельскохозяйствен-ных
культур
Плановая
информация
Перспективные данные
Данные о планируемой
структуре посевных
площадей, объемы
производства по
договорам

24. 8. Виды землеустроительной информации и требования, предъявляемые к ней.

Проектировочная
информация
Сведения, полученные
при проектировании
Площади полей
севооборотов, участков
пастбищеоборотов
Нормативная
информация
Различные нормативы
Нормативы затрат
труда, нормы семян,
внесения удобрений
Корректирующая
информация
Новые сведения,
получаемые при
реализации ЭММ
Различные
Научная информация
Результат изучения
научных статей,
докладов и др.
Различные

25. 9.Понятие матрицы экономико-математической задачи

Матрица – это специальная таблица, содержащая смысловые или
кодовые обозначения функции цели, переменных и ограничений, их
числовое выражение в виде конкретных коэффициентов.
Матричная модель с прямоугольным расположением информации
представляет собой обычную таблицу разной заполненностью.
Номер
ограничения
Переменные
Xn
Тип
ограничения
Объем
ограничения
Х1
Х2
Xj
1
A11
A12
A1j
A1n
=
B1
2
A21
A22
A2j
A2n
≤
B2
i
Ai1
Ai2
Aij
Ain
…
Bi
m
Am1
Am2
Amj
Amn
≥
Bm
Z
C1
C2
Cj
Cn
→
Max (min)

26. 10.Cостав коэффициентов, входящих в матрицу экономико-математической задачи

1.
2.
3.
Технико-экономические коэффициенты,
означающие затраты i-го вида ресурса на
единицу j-ой переменной, Аij;
Планируемые объемы производства и размеры
хозяйственных ресурсов (земельных,
материальных, денежных, трудовых), Bi;
Коэффициенты целевой функции задачи
(показатели стоимости продукции), Сj.

В условиях интенсификации сельского хозяйства большое значение приобретает проблема эффективного использования земельных ресурсов. В научно обоснованном ее решении особая роль принадлежит умению квалифицированно анализировать имевшиеся в прошлом тенденции, делать обоснованные выводы, применять их для планирования и прогнозирования использования земель и находить оптимальные решения.

При этом приходится сталкиваться с такими задачами, эффективное решение которых практически невозможно без использования математических методов и электронно-вычислительной техники.

Математические методы позволяют решать большой круг экономических и землеустроительных задач, связанных с использованием земельных ресурсов, определением перспективных параметров экономических показателей, обоснованием оптимальных вариантов устройства территории, а также использования материальных, трудовых и денежных ресурсов.

В процессе становления математических методов и их применения в землеустройстве возникли новые проблемы теоретического порядка.

Вопрос о характере математического аппарата, который применяется для исследования сельскохозяйственного производства, особенности получения исходной информации, её обработки и использования, многообразие землеустроительных задач, решаемых на различных уровнях, начиная от составления Генеральной схемы использования земельных ресурсов в стране и кончая устройством территории отдельных сельскохозяйственных предприятий — вызывают необходимость дифференциации различных математических методов и разработки теории их применения.

В основе применения математических методов исследования в землеустройстве лежит моделирование изучаемого экономического явления или процесса, представляющее построение математической модели.

При исследовании экономических явлений о сельском хозяйстве и в землеустройстве пользуются экономико-математическими моделями.

Понятие экономико-математические модели определяется по-разному, в зависимости от конкретных форм ее применения. В наиболее общем виде она определяется как упрошенная конструкция, предназначенная для объяснения экономических явлений или процессов, происходящих в действительности, и воздействия на нее.

Своего рода графической моделью является проект землеустройства. Однако такая модель довольно схематична, а для ее проверки необходимо прибегать к длительному опыту. Кроме того, она не всегда определяет рациональную организацию территории и во многом зависит от квалификации проектировщика. Это обуславливает необходимость применения в землеустройстве точных цифровых моделей в сочетании с графическим решением вопроса, что позволит более качественно решать вопросы устройства территории.

Математические модели, применяемые в землеустройстве, имеют свои особенности. Это связано с тем, что земля имеет ряд специфических свойств, которые сильно отличают ее от других средств производства. Кроме того, использование земли как природного фактора зависит от наличия и параметров различных ресурсов производства (денежных, материальных, трудовых), а обеспеченность землями различного качества определяет необходимые размеры этих ресурсов и экономические показатели производства.

Например, количественный и качественный состав угодий, возможности вовлечения в оборот неиспользуемых или слабоисполъзуемых земель оказывают большое влияние на специализацию хозяйства и его производственных подразделений, на соотношение и объем производства.

Местоположение хозяйства, обеспеченность трудовыми ресурсами и средствами производства, наличие денежных средств, направленных на развитие хозяйства, его специализация оказывают обратное влияние на состав и плошали угодий и севооборотов и устройство их территории. Следовательно, размеры производства и территория взаимосвязаны и взаимообусловлены, примем в каждом конкретном хозяйстве может быть установлен свой вариант их соотношения.

В связи с этим математические модели должны давать сведения не только об экономических характеристиках производства, но и о характере использования земли. Изложенное позволяет сформулировать понятие математической модели применительно к землеустройству следующим образом.

Математической моделью называется особая система, характеризующая и связывающая воедино наиболее существенные экономические показатели и параметры производства и территории.

При построении математических моделей в землеустройстве возникает вопрос об установлении их класса, степени сложности и конструктивных особенностей. Класс модели определяется целью решаемой задачи и спецификой ее постановки. С точки зрения народнохозяйственного значения землеустроительных проблем и охвата объектов землеустроительного проектирования математические модели можно подразделить на следующие классы.

1.Класс общеотраслевых математических моделей, обеспечивающих решение задач по прогнозированию и оптимальному планированию использования земельных и связанных с ними ресурсов в республике, крае, области, районе (при составлении схем использования земельных ресурсов).

2.Класс моделей межхозяйственного землеустройства, позволяющих решать задачи по межхозяйственному устройству территории. К этому классу относятся задами по определению оптимальных размеров землепользований и рациональному размещению производства на территории, по наиболее целесообразной ликвидации недостатков в использовании земель, по установлению наилучшего размера населенных пунктов и их территориальному размещению и др.

3.Ктасс моделей внутрихозяйственного землеустройства. Модели этого класса предназначены для решения вопросов наиболее полного рационального и эффективного использования земель и организации производства в конкретных сельскохозяйственных предприятиях. Основными задачами данного класса являются следующие: установление оптимального сочетания отраслей, состава и площадей угодий, определение видов, количества и площадей и севооборотов и их размещение, рациональная организация кормопроизводства, планирование грузоперевозок, планирование комплекса мелиоративных работ, оптимальная трансформация угодий, установление оптимальных размеров производстве иных подразделений хозяйств и др.

Сложность математических моделей зависит от числа учитываемых факторов и характера взаимосвязи между ними, от наличия, точности и достоверности исходной информации и непосредственно от изучаемого процесса или явления. Сложностью определяются и конструктивные особенности моделей (число неизвестных, их степени, количество условий, виды целевой функции и др.).

Для решения землеустроительных задач различных классов используется разнообразное количество математических моделей позволяющих анализировать использование земельных ресурсов, выявлять определенные тенденции и находить оптимальные варианты устройства территории.

Изучение математических моделей, применяемых в землеустройстве, позволило сгруппировать их следующим образом (рисунок).

Все модели подразделяются на три большие группы: экономико-математические, экономико-статистические и аналитические.

Экономико-математические модели используются для разработки оптимальных реакций проекта землеустройства, балансовые (см. рисунок)-для дальнейшего проектирования и обоснования принятых решений (балансы кормов, труда, расчеты населения на перспективу и т.д.)

При помощи экономико-статистических моделей осуществляется анализ производства, подготавливается необходимая информация для использования оптимизационных методов производится оценка проектировочных решений.

Аналитические модели также применяются в целях подготовки исходной информации и обоснования проектных решений. С их помощью рассчитывают рабочие уклоны, определяют среднюю условную длину полей и рабочих участков, находят различные технические параметры, используемые для проектирования и т.д.

Классификация экономико-математических моделей предложена Браславцем М.Е. Он подразделяет экономико-математические модели на детерминистические, в которых результат полностью и однозначно определяется набором независимых переменных, и стохастические, описывающие случайные процессы, подчиняющиеся законам теории вероятности. Детерминистические модели при этом делятся на балансовые и оптимизационные. Данная группировка по существу отражает также и состав экономико-математических моделей, применяемых в землеустройстве.

Однако исследования показывают, что при разработке проектов применяются различные виды оптимизационных моделей, что требует углубления и классификации.

В связи с этим, современная оптимизационное моделирование в землеустройстве выступает в двух видах: комбинированном и дифференцированном.

При комбинированном моделировании все вопросы землеустроительного проекта решаются комплексно по всем составным частям и элементам. Этот вид моделирования является более правильным, однако он приводит к громоздким задачам, решение которых затруднительно.

Дифференцированное моделирование заключается в последовательном решении частных задач проекта в сочетании с традиционные методами. Модели при этом получаются значительно меньшего объема и их решение существенно облегчается.

Дифференцированное моделирование связано также с аппроксимацией комбинированных моделей. Аппроксимация происходит в следующих видах: либо модель рассматривает часть сложной систем, абстрагируясь от всех других ее сторон — частная аппроксимация (моделирование отдельных элементов проекта внутрихозяйственного землеустройства),либо модель упрощается, чтобы быть в дальнейшем запрограммировано с последующим наращиванием информации — полная аппроксимация (упрощенная модель проекта). Последний способ аппроксимации моделей является процессом последовательного накопления в серии аппроксимирующихся (частных) моделей информации о всей моделируемой системе. Данный способ применяется и при постепенной проверке алгоритма модели.

Такая постановка вопроса может быть проиллюстрирована на следующем примере.

При организации угодий и севооборотов, моделируются и решаются следующие вопросы: установление состава и площадей угодий, типов, видов и количества севооборотов, трансформация угодий, размещение угодий и севооборотов. При решении отдельных вопросов организации угодий и севооборотов с использованием моделей необходимо применять дифференцированное моделирование, при совместном — комплексное. Следует иметь в виду, что в первом случае необходимо учитывать взаимосвязь всех проектировочных решений организации угодий и севооборотов, что во многом определяет совместное применение моделирования и традиционных методов.

Проект внутрихозяйственного землеустройства может аппроксимироваться в моделируемые составные части и упрощенную модель. Моделируемая составная часть, рассматривающая отдельную сторону проекта и взаимосвязанная с другими составными частям, выражает первый способ аппроксимации. Упрощенная модель проекта землеустройства, которая при накоплении информации уточняется, представляет второй способ аппроксимации.

Экономико-математическое моделирование в землеустройстве проводится в несколько стадий, основными из которых являются:

1) постановка задачи (словесная формулировка с экономическим анализом количественных зависимостей);

2) математическая формулировка задачи (составление экономико-математической модели);

3) сбор необходимых данных в составление исходной матрицы;

4) решение задачи;

5) анализ полученных результатов.

Первый этап предполагает установление объекта моделирования, его описание, формулировку цели задачи и выбор критерия оптимальности.

Землеустроительные проблемы тесно связаны с экономическими вопросами развития сельского хозяйства исследуемых объектов. Поэтому целевые установки отдельных задач в основном определяют экономический результат, который должен, быть достигнут при решении вопросов использования земель, а следовательно, и критерий оптимальности поставленной задачи.

При решении землеустроительных задач применяются различные критерии оптимальности. Общим правилом их построения является условие преимущественного значения народнохозяйственных интересов в использовании земель с соблюдением приоритета сельского хозяйства.

При этом определяется эффективность капиталовложений. Кроме того, устанавливается зависимость между размерами трансформации и наличием в хозяйстве трудовых ресурсов, техники. Намечается компенсация утраченной пашни и других сельскохозяйственных угодий.

Экономико-статистическое моделирование осуществляется в следующем порядке:

1) определение цели решаемой задачи, экономический анализ н выявление факторов, влияющих на целевой результат;

2) определение математической формы связи независимых переменных (факторов) и результата;

3) сбор необходимых данных и их обработка;

4) вычисление параметров экономико-статистической модели;

5) анализ полученных данных, экономическая оценка и интерпретация модели.

Экономико-статистические модели могут быть представлены в виде производственных функций.

Математические модели в землеустройстве дают возможность не только определить взаимосвязи между изучаемыми явлениями, но и установить вид вычислительной техники, количество и точность требуемой для решения информации. Полученные при реализации моделей данные анализируют, в случае необходимости корректируют применительно к конкретным природно-экономическим условиям и используют для целей проектирования и обоснования принятых решений.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Студенческая научно-практическая конференция

Математика в землеустройстве

Роль математики в выборе профессии 5

Математическое моделирование в землеустройстве 6

Практическая часть работы 12

Список использованной литературы 16

Профессиональная деятельность занимает половину жизни любого человека. Найти себя в этом мире – значит получить возможность достойно жить, чувствовать себя нужным людям, получать радость от выбранной профессии.

Математика на протяжении всей истории человечества являлась составной частью человеческой культуры. Математическое образование способствует:

- овладению конкретными знаниями, необходимыми для ориентации в современном мире, в информационных и компьютерных технологиях, для подготовки к будущей профессии, для продолжения образования;

- приобретению навыков логического и алгоритмического мышления, а также развитию воображения и интуиции;

- освоение этических принципов человеческого общения, воспитание способности к эстетическому восприятию мира;

- обогащению запаса историко-научных знаний, которые должны входить в интеллектуальный багаж каждого современного культурного человека.

Математические знания и навыки необходимы практически во всех профессиях. Прежде всего, конечно, в тех, что связаны с естественными науками, техникой и экономикой. Математика является языком естествознания и техники и потому в профессиональной подготовке землеустроителя требует серьезного овладения многими сведениями, основанными на математике.

Цель моей работы : изучение теоретических основ взаимосвязи математики и исследование практики её применения в профессиональных знаниях землеустроителя; постановка и решение проблемы землеустройства использованием современных математических моделей .

При выполнении работы передо мной были поставлены задачи :

- провести социологическое исследование с целью выявления мнений учащихся о роли математики в выборе профессии;

- определить значимость профессии специалиста по землеустройству;

- определить роль математики в подготовке специалиста по землеустройства;

- рассмотреть и проанализировать математические методы для решения выявленной проблемы.

Гипотеза исследования : Я считаю, что математические знания играют большую роль в самоопределении молодого поколения и могут являться одной из составляющих формулы выбора будущей профессии

При этом объектом исследования является - математика в профессии.

Предметом исследования - совокупность математических методов и моделей, применяемых в различных сферах жизнедеятельности.

Метод исследования : систематизация и обработка данных, опрос, поиск информации в различных источниках .

Использование математики во всех областях жизнедеятельности человека, имеет глубоко уходящие в историю корни. Вместе с тем ввиду развития научно-технического прогресса процесс укрепления взаимосвязи между математикой и данными сферами жизнедеятельности не только не ослабевает, но усиливается еще больше на фоне всеобщей информатизации. Выбранная мною тема актуальна в современном мире. Думаю, моя тема будет интересна всем.

РОЛЬ МАТЕМАТИКИ В ВЫБОРЕ ПРОФЕССИИ.

Математика – один из наиболее важных школьных предметов. Она имеет еще более важное значение в связи с ростом науки и технического прогресса. Знание математики необходимо для всех профессий от повара до ракетостроителя. Сегодня трудно найти хотя бы одну область знаний, в которой математика не играет никакой роли.

Математика нужна в практической деятельности техников и инженеров, а также во многих других квалифицированных рабочих профессиях.

Математическое моделирование должно стать обязательным этапом, предшествующим принятию любого ответственного решения. Достижения советско-российской математической науки и математического образования общеизвестны и общепризнанны. Именно они стали основой многих реальных успехов России советского периода. Российская математическая школа оказала серьезное влияние и на развитие мировой науки и образования во второй половине ХХ века.

В процессе познания действительности математика играет все возрастающую роль. Сегодня нет такой области знаний, где в той или иной степени не использовались бы математические понятия и методы. Проблемы, решение которых раньше считалось невозможным, успешно решаются благодаря применению математики, тем самым расширяются возможности научного познания. Современная математика объединяет весьма различные области знания в единую систему. Этот процесс синтеза наук, осуществляемый на лоне математизации, находит свое отражение и в динамике понятийного аппарата.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВЕ.

Под моделированием в узком смысле слова мы понимаем построение модели изучаемого объекта, явления или процесса.

Главная особенность моделирования в том, что это метод опосредованного познания с помощью объектов-заместителей. Модель выступает как своеобразный инструмент познания, который исследователь ставит между собой и объектом и с помощью которого изучает интересующий его объект.

Необходимость использования метода моделирования определяется тем, что многие объекты (или проблемы, относящиеся к этим объектам) непосредственно исследовать или вовсе невозможно, или же это исследование требует много времени и средств. Процесс моделирования носит циклический характер, и в каждом цикле выделяется несколько этапов.

Последовательность и содержание этапов экономико-математического моделирования:

1. Постановка проблемы и ее качественный анализ. Главное здесь - четко сформулировать сущность проблемы, принимаемые допущения и те вопросы, на которые требуется получить ответы. Этот этап включает выделение важнейших черт и свойств моделируемого объекта и абстрагирование от второстепенных; изучение структуры объекта и основных зависимостей, связывающих его элементы; формулирование гипотез (хотя бы предварительных), объясняющих поведение и развитие объекта.

2. Построение математической модели. Это - этап формализации проблемы, выражения ее в виде конкретных математических зависимостей и отношений (функций, уравнений, неравенств и т.д.). Обычно сначала определяется основная конструкция (тип) математической модели, а затем уточняются детали этой конструкции (конкретный перечень переменных и параметров, форма связей).

3. Математический анализ модели. Целью этого этапа является выяснение общих свойств модели. Здесь применяются чисто математические приемы исследования. Наиболее важный момент - доказательство существования решений в сформулированной модели. Если удастся доказать, что математическая задача не имеет решения, то необходимость в последующей работе по первоначальному варианту модели отпадает и следует скорректировать либо постановку задачи, либо способы ее математической формализации. При аналитическом исследовании модели выясняются такие вопросы, как, например, единственно ли решение, какие переменные (неизвестные) могут входить в решение, каковы будут соотношения между ними, в каких пределах и в зависимости от каких исходных условий они изменяются, каковы тенденции их изменения и т.д.

4. Подготовка исходной информации. Моделирование предъявляет жесткие требования к системе информации. В то же время реальные возможности получения информации ограничивают выбор моделей, предназначаемых для практического использования. При этом принимается во внимание не только принципиальная возможность подготовки информации (за определенные сроки), но и затраты на подготовку соответствующих информационных массивов.

Эти затраты не должны превышать эффект от использования дополнительной информации. В процессе подготовки информации широко используются методы теории вероятностей, теоретической и математической статистики. При системном экономико-математическом моделировании исходная информация, используемая в одних моделях, является результатом функционирования других моделей.

5. Численное решение. Этот этап включает разработку алгоритмов для численного решения задачи, составления программ на ЭВМ и непосредственное проведение расчетов. Трудности этого этапа обусловлены, прежде всего, большой размерностью экономических задач, необходимостью обработки значительных массивов информации.

6. Анализ численных результатов и их применение. На этом заключительном этапе цикла встает вопрос о правильности и полноте результатов моделирования, о степени практической применимости последних.

Математические методы проверки могут выявлять некорректные построения модели и тем самым сужать класс потенциально правильных моделей. Неформальный анализ теоретических выводов и численных результатов, получаемых посредством модели, сопоставление их с имеющимися знаниями и фактами действительности также позволяют обнаруживать недостатки постановки экономической задачи, сконструированной математической модели, ее информационного и математического обеспечения. М атематические исследования в землеустройстве развивались практически параллельно с аналогичными разработками в сельском хозяйстве, как по времени, так и по глубине рассматриваемых проблем. Отличие состояло лишь в том, что в основе моделирования лежала организация рационального использования земли и оптимизировались различные составные части и элементы проектов землеустройства

Первые публикации инженеров-землеустроителей по вопросам использования экономико-математических методов и моделей при разработке проектов землеустройства относятся к началу 60-х годов. В условиях интенсификации сельского хозяйства большое значение приобретает проблема эффективного использования земельных ресурсов. В научно обоснованном ее решении особая роль принадлежит умению квалифицированно анализировать имевшиеся в прошлом тенденции, делать обоснованные выводы, применять их для планирования и прогнозирования использования земель и находить оптимальные решения.

1. Математические методы позволяют находить наиболее целесообразные решения по перераспределению, использованию и охране земельных ресурсов на любом уровне - от отдельных сельскохозяйственных предприятий до народного хозяйства в целом.

2. Оптимальные планы использования производственных ресурсов, связанных с землей, способствуют достижению заданных объемов производства при минимальных затратах труда и средств. В результате этого повышается производительность труда, ускоряются темпы воспроизводства в хозяйствах.

3. Результаты, полученные математическими методами, позволяют создать наилучшие организационно-территориальные условия, способствующие повышению урожайности сельскохозяйственных культур, улучшению плодородия почв, прекращению и предотвращению процессов эрозии, высокопроизводительному использованию техники.

4. Благодаря математическим методам и ЭВМ улучшаются качество подготовки исходной информации, и ее использование. Землеустроительная наука получает возможность стать точной не только качественно, но и количественно, поднимаясь тем самым на более высокую ступень.

5. Применение математических методов способствует не только улучшению экономических показателей, но и экологических, социальных и технических характеристик проекта землеустройства.

6. Математические методы позволяют с большой точностью проверять и оценивать реальную значимость разных теоретических моделей и концепций развития землевладения и землепользования на перспективу, сопоставляя их практическую ценность. Здесь количественный анализ выступает как орудие оценки тех или иных методов экономических расчетов в научных исследованиях, а математическое моделирование заменяет этап длительной экспериментальной проверки.

7. Математические методы, по сути, являются связующим звеном между землеустройством и другими науками, изучающими сельское хозяйство как с природоохранной и технологической, так и с экономической и социальной точек зрения.

8. Внедрение математических методов и вычислительной техники позволяет перестроить всю систему землеустроительного проектирования, организации и планирования землеустроительных работ, освободить значительное количество квалифицированных работников от малопродуктивного труда и с большей пользой использовать их для решения практических задач организации рационального использования и охраны земель в России.

Составление экономико-математической модели заключается в установлении связи между исходными данными и исковыми неизвестными в виде уравнений и неравенств. Так, например, при решении вопросов трансформации угодий устанавливается связь между наличием мелиоративного фонда, затратами на перевод угодий в другие виды и общим объемом капиталовложений, отпущенных на трансформацию . При этом определяется эффективность капиталовложений. Кроме того, устанавливается зависимость между размерами трансформации и наличием в хозяйстве трудовых ресурсов, техники. Намечается компенсация утраченной пашни и других сельскохозяйственных угодий .

Статистическое моделирование осуществляется в следующем порядке:

1) определение цели решаемой задачи, математического анализа и выявление факторов, влияющих на целевой результат;

2) определение математической формы связи независимых переменных (факторов) и результата;

3) сбор необходимых данных и их обработка;

4) вычисление параметров статистической модели ;

5) анализ полученных данных, математическая оценка и интерпретация модели.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ РАБОТЫ.

2%- низкий уровень значимости математики для развития личности учащегося в профессии землеустроителя;

84% - средний уровень значимости математики для профессиональных качеств учащегося;

14%- высокий уровень значимости математики для развития профессиональных качеств учащегося.

Среди взрослых результаты сравнительно отличаются

0%- низкий уровень значимости математики для развития личности учащегося в профессии землеустроителя;

30% - средний уровень значимости математики для профессиональных качеств учащегося;

70%- высокий уровень значимости математики для развития профессиональных качеств учащегося.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что преподавание учебных предметов только тогда будет способствовать развитию личности учащихся, когда учитываются интересы и склонности учащихся, создаются условия для проявления и реализации имеющихся у них способностей, когда учащиеся вовлекаются в совместную коллективную, творческую деятельность и видят значение изучаемого предмета для своей дальнейшей жизни. В частности, в данной ситуации может быть использовано соотнесение достижений математики с особенностями развития общества в тот или иной исторический период, влияние исторических событий, запросов общества на появление тех или иных математических моделей и их практическое внедрение.

В обобщении результатов мы видим , что математические знания и навыки необходимы в профессии землеустроителя, и мы осознаем необходимость ее изучения для будущей профессии.

Современная компьютерная техника способствует не только более качественному решению технико-экономических задач, но позволяет свободно использовать экономико-математические методы и модели в процессе прогнозирования, планирования и проектирования мероприятий по организации эффективного использования и комплексной охраны земельных ресурсов.
Применение средств автоматизации и компьютерных технологий, использование разнообразных программных продуктов стало сегодня нормой в научных исследованиях и производстве.

Файлы: 1 файл

курсач по САПР.doc

ФГОУ ВПо Башкирский государственный аграрный

Кафедра: землеустройства

Форма обучения: Заочная

Курс, группа: 4 сокр. 01 группа

Бикташев Камиль Линурович

Система автоматизированного землеустроительного проектирования

Оценка при защите:

ВВЕДНИЕ

Землеустроительное проектирование – важнейшая стадия землеустроительного процесса. Основная его цель заключается в наведении порядка в использовании земли, в обеспечении предоставления и изъятия земель и в организации их рационального использования и охраны.

Переход к многообразным формам землевладения, землепользования и хозяйствования, повсеместное перераспределение земель, реорганизация сельскохозяйственных предприятий, широкое использование правового и экономического механизмов регулирования земельных отношений привели к значительному увеличению объемов землеустроительных работ, резкому повышению информационной составляющей землеустройства и объективной необходимости ее качественного совершенствования.

Добиться роста производительности труда и повысить качество проектно-изыскательских работ в землеустройстве вполне возможно на основе новых информационных технологий, организации землеустроительных работ с использованием компьютерной техники и современного программного обеспечения. Эти технологии позволяют в отличии от традиционных методов, базирующихся на интуиции и опыте проектировщика и экспертных оценках, получать комплексное решение задач планирования, учета, анализа и проектирования на качественно новом уровне.

Применение средств автоматизации и компьютерных технологий, использование разнообразных программных продуктов стало сегодня нормой в научных исследованиях и производстве.

1 Понятие системы автоматизированного землеустроительного проектирования, ее цель, и объект автоматизации

Система автоматизированного землеустроительного проектирования – это организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимоувязанного с подразделениями проектной организации, и выполняющая проектирование в автоматизированном режиме на ЭВМ.

Система автоматизированного землеустроительного проектирования предназначена для сокращения сроков, уменьшения трудоемкости, повышения производительности и улучшения качества проектно-изыскательских работ в землеустройстве за счет автоматизации производственных процессов, использования методов многовариантного проектирования на основе моделирования, решения оптимизационных задач, типизации и унификации проектных решений и средств проектирования.

В проектных землеустроительных организациях система автоматизированного землеустроительного проектирования может реализовываться на базе персональных ЭВМ или их локальных сетей и набора необходимых периферийных устройств (дигитайзеров, плоттеров, сканеров и др.).

Основная цель системы автоматизированного землеустроительного проектирования заключается в решении вопросов организации рационального использования и охраны земель на качественно более высоком уровне, с применением таких технологий получения, обработки и оптимизации информации, которые позволяют повысить оперативность, улучшить качество и снизить трудоемкость принимаемых решений за счет автоматизации процессов проектирования.

Объектом автоматизации являются процессы землеустроительного проектирования, сбора, обработки и накопления данных, обоснования проектных решений, формирования проектной документации.[1]

САЗПР предназначена для обеспечения научной организации труда в проектно-изыскательских организациях по землеустройству, для непосредственной автоматизации предпроектных расчетов, составления проектов межхозяйственного, внутрихозяйственного землеустройства и рабочих проектов, а также для осуществления авторского надзора и контроля за освоением проектов, анализа возможных последствий принимаемых решений.

На этапе разработки и практического создания САЗПР важно не допускать чрезмерной расплывчатости системы, ухода ее в смежные сферы, не имеющие прямых связей с рациональным использованием земель, то есть подмены объекта проектирования. В то же время представляет опасность неоправданное сужение ее функций, что может привести к неполному учету природных и экономических условий и факторов производства, а в конечном итоге – к ошибочным решениям. Поэтому важно правильно установить систему взаимоотношений и показателей, характеризующих взаимосвязи в звене земля – производство – расселение – экология, а также учесть все связи САЗПР со смежными или функционально связанными автоматизированными системами более высокого порядка.

Как известно, проекты землеустройства представляют собой совокупность текстовых и графических документов, регламентирующих постоянно изменяющийся процесс территориальной организации производства, рационального использования и охраны земель. Поэтому землеустроительное проектирование является не одноразовым или периодическим действием, а непрерывным процессом разработки, совершенствования и осуществления проектов. Следовательно, САЗПР должна разрабатываться как постоянно действующая и развивающаяся автоматизированная система, неразрывно связанная с общей системой государственного регулирования процесса организации землевладения и землепользования.[1]

2 Концептуальные положения создания системы автоматизированного землеустроительного проектирования

Концепция комплексности решения. Рассматривая проблему создания системы автоматизированного землеустроительного проектирования с системных позиций, мы исходим из того, что все задачи землеустройства взаимосвязаны, поэтому они должны быть объединены в технологический процесс с жестко формализованными связями и отношениями.
Принцип системности заключается в комплексном анализе объектов проектирования, на основе которого должна быть проведена полная структуризация процесса проектирования с единых позиций, что позволяет организовать сквозной цикл проектирования, находить рациональное распределение функций между подразделениями, а также решать вопросы, регламентирующие режим подготовки, оформления, прохождения и выпуска технической документации в условиях землеустроительного производства. В основе данной концепции лежит исследование системы автоматизированного проектирования, направленное на поиск механизмов целостности всей системы, выделение составных элементов и выявление связей между ними.
Принцип совершенствования и непрерывного развития предполагает модернизацию сложившихся методов и приемов землеустроительного проектирования в соответствии с новыми возможностями и подходами. При разработке САЗПР должна обеспечиваться совместимость ручного и автоматизированного режимов проектирования.
Принцип единства информационной базы требует накопления информации, единообразно характеризующей объекты проектирования. Во всех САЗПР должны использовать термины, символы, условные обозначения и способы представления информации в соответствии с нормативными документами.
Концепция инвариантности заключается в том, что каждый элемент системы должен иметь возможность функционировать как в рамках системы, так и вне ее, обеспечивая эффективные решения в различных условиях его использования. Такой подход позволяет существенно повысить гибкость системы и расширить сферу ее применения.
Принцип согласованности пропускных способностей предполагает использование всех ресурсов системы с учетом объемно-временных характеристик программных и технических средств и производительности труда персонала, а также согласованность в работе технических средств САЗПР и других систем.
Принцип оперативности взаимодействия требует учета человеко-машинного характера системы, возможности коллективного доступа к ней, создания контролируемой системы, ее защиты от несанкционированного доступа.
Концепция разбиения и локальной оптимизации. Система автоматизированного проектирования структурно может быть представлена как совокупность подсистем, обеспечивающих автоматизацию процессов:

подготовки, ввода и хранения исходной информации;

обмена информацией между задачами;

решения проектной задачи и сопряженных с ней задач;

определения стоимостных и нормативных характеристик;

интерпретации полученных результатов;

графического отображения входных и выходных данных;

оценки полученного варианта проекта и др.

Каждая подсистема САЗПР предназначена для решения достаточно сложных задач. Применение концепции разбиения позволяет свести их к решению более простых задач с учетом взаимосвязей между ними. Принцип локальной оптимизации дает возможность улучшать параметры решения в рамках каждой простой задачи и в итоге всей задачи в целом.

Концепция абстрагирования. При создании САЗПР большую роль играет диапазон конкретных требований и внешних условий, в пределах которого она может работать, то есть ее универсальность и независимость от особенностей и ограничений исходной информации, конфигурации технических средств, жестко определенных входных и выходных форм. Одно из средств достижения этой цели – применение принципа абстрагирования; суть его в том, что для каждой решаемой задачи разрабатываются формальные математические модели, отражающие все значимые связи, отношения и основные ограничения, и специальный математический аппарат, также основанный на фиксированной логике и позволяющий пользователю абстрагироваться от конкретных требований.

Одним из средств абстрагирования является генерализация исследуемых объектов и явлений – отбрасывание несущественных факторов, обобщение количественных и качественных характеристик объектов, их интеграция и получение значимых оценок по основным направлениям ведения сельскохозяйственного производства.

Концепция модульности. Любой элемент САЗПР можно представить в виде совокупности блоков, имеющих законченный характер и обеспечивающих выполнение отдельно взятой функции системы. Все блоки являются независимыми с точки зрения их программной реализации, но объединенными между собой последовательностью функционирования и способами обмена информацией. Каждый из них может быть представлен совокупностью модулей, связанных управляющей программой и ориентированных на решение как часто встречающихся примитивов, так и логически законченных подзадач.
Концепция повторяемости. Сущность ее заключается в возможности многократного использования одних и тех же данных при работе различных элементов системы в разное время и в использовании накопленного опыта проектирования, нормирования и оценки.
Концепция развивающихся стандартов. При проектировании используют различные ограничения и допуски, регламентируемые многочисленными нормативными актами и документами; некоторые из них меняются в заданном диапазоне в зависимости от различных внешних условий. При создании системы автоматизированного проектирования нормативную базу следует рассматривать не как нечто постоянное и неизменное, а как динамически меняющуюся в зависимости от реальных условий.
Концепция оценочности вариантов. Элемент Е_n предназначен для управления, решения и анализа результатов решения задачи землеустройства. Каждый элемент системы является замкнутым и состоит из трех подсистем, обеспечивающих на уровне подзадач оптимизацию решаемой задачи в соответствии с концепцией разбиения и локальной оптимизации.
Концепция интерактивности. Ее сущность заключается в рациональном распределении функций между персоналом и системой автоматизированного проектирования, в организации наиболее эффективного диалога между ними. Получение варранта проекта, соответствующего заданным условиям, является творческим процессом, эту задачу невозможно полностью переложить на ЭВМ. Поэтому возникает необходимость в организации оптимального взаимодействия человека и машины. Разрабатываемая автоматизированная система должна быть приспособлена к проектировщику, выполняющему функции ее пользователя, и обеспечивать ему гибкую и оперативную связь с ЭВМ, позволяя своевременно влиять наход решения задачи.
Концепция эвристичности. Любая интерактивная система тем лучше, чем проще в ней диалог между пользователем и ЭВМ. Концепция эвристичности реализуется при возникновении ситуации, когда необходимо принять решение, которое ранее не было формализовано и введено в программные блоки системы. Она сводится к тому, что программа расчетного элемента системы передает управление рассматриваемому элементу, который пытается смоделировать необходимое решение. За проектировщиком остается право согласиться на предложенное решение, откорректировать его, забраковать или изменить ход решения задачи, выбрав альтернативную цепочку управления.

Использование так называемого искусственного интеллекта в автоматизированных системах, предназначенных для целей землеустройства, основывается на базе знаний и комплексах различных программ.

База знаний создается с учетом опыта землеустроителя- проектировщика. В ней накапливаются информация, знания о предмете и деятельности проектировщика, формируются правила, выводы и знания об организации данных в системе и правила манипулирования ими.

Комплекс эвристических программ моделирует одну из творческих функций, основываясь на опыте землеустроителя-проектировщика эвристических приемах. Эвристический подход не требует точного, однозначного и полного математического описания. При разработке эвристических программ отпадает необходимость дифференциации процесса автоматизации на элементарные логические операции.

Комплекс программ экспертной системы позволяет выбирать из нескольких возможных эвристических решений одно.

Комплекс интерфейсных программ обеспечивает обработку информации из базы знаний, использование ее в эвристических и экспертных программах.

Концепция психофизиологических особенностей пользователя. Работа землеустроителя-проектировщика с автоматизированной системой землеустроительного проектирования заключается в ряде приближений, при которых непрерывно проверяется соответствие полученных результатов поставленным требованиям. Процесс проектирования при этом представляет собой структуру с обратной связью.

Цель концепции – описание деятельности пользователя в системе человек-машина, выявление ограничений, накладываемых комплектом электронно-вычислительных средств и системным программным обеспечением на деятельность человека, а также установление требований к выбору параметров аппаратуры.

При проектировании САЗПР необходимо учитывать антропометрические характеристики пользователя, определяющие рабочее пространство зоны досягаемости, показатели восприятия обработки информации человеком, показатели моторных действий, уровень обученности, физиологические и психологические потребности, индивидуальные качества.

Читайте также: