2.3.1. Информационная система "Гроза"

Первый этап работы по формированию электронной БД заключается в определении формата представления данных, который обозначает выбор системы управления базами данных (СУБД). Далее определяются средства доступа к данным и их первичной обработки. Таковыми в общем случае являются сами СУБД, в частных случаях разрабатываются приложения БД. В последних реализуется необходимый вид представления данных на "выходе" для их последующей обработки, согласно заданному целеуказанию. Таким образом, приложения БД являются средством доступа к данным и последующего манипулирования данными в зависимости от целей создания таких приложений.

Согласно разработанной схемы исследований, базу данных региональной грозовой активности составляют таблицы исходной информации по грозам, землетрясениям, запускам космических аппаратов, ядерным испытаниям, гелиогеофизическим индексам, повреждениям линий электропередач и лесным пожарам, регистрируемым на территории Республики Алтай. Таблицы электронной базы параметрических данных представлены в форматах СУБД Paradox и dBase. Для поддержания работы БД в среде визуального программирования Delphi 5.0 разработано приложение "Гроза" (Давыдкин и др., 2002). Доступ к данным организован посредством Borland Database Engine. В таблице 5 дается содержательное формат и наполнение каждой таблицы параметрических данных.

В соответствии с целями изучения грозовой активности программа "Гроза" выполняет функции организации выборки данных из содержательно разных таблиц БД и функции обеспечения табличного и графического представления данных выборки. Следует отметить, что принцип работы приложения с данными основан на SQL-запросах, при этом реализовано внутреннее соединение таблиц. Так данные из разных таблиц объединяются по полю дата ("Date").

Таблица 5

Параметрический массив данных исследования (таблицы данных приложения "Гроза")

При создании рабочего окна программы (рис.6) была учтена содержательная структура поставленной задачи исследований. В соответствии с этим, алгоритм работы программы состоит из трех основных звеньев:

• задание условий выборки данных;
• представление данных выборки в графическом и (или) табличном виде;
• сохранение результатов выборки.

Функциональная блок-схема программы "Гроза" представлена на рисунке 7. На первом этапе работы программы в зависимости от поставленной задачи исследования осуществляется выбор таблиц базы данных, полей, задаются ограничения на их значения. Набор данных, формирующийся в результате выполнения SQL- запроса, содержит события, произошедшие только в те дни, которые составляют "пересечение" по датам во всех таблицах, участвующих в выборке. Таким образом, из БД исследований с помощью программы "Гроза" осуществляется отбор данных, отвечающих либо одному событию, либо событиям произошедшим одновременно.

Рис.6. Рабочее окно программы "Гроза"

Например, при выборе таблиц по грозоактивности и гелиогеофизическим параметрам "на выходе" была получена таблица, характеризующая гелиогеофизические параметры среды, сопровождающие грозовое явление. При совместном отборе данных по грозам Горного Алтая и землетрясениям Алтае-Саянского региона был сформирован набор данных, содержащий дни совпадения этих событий с их характеристиками и т.п.

Результаты выборки событий можно сохранить в виде таблиц форматов dBase, Paradox, ASCII, для последующего анализа с помощью других программ, например, таких как MSExcel, Statistica, ArcView. Некоторые простейшие приемы анализа наборов данных реализованы в самой программе "Гроза".

Рис. 7. Функциональная блок-схема прикладной программы "Гроза"

Так, осуществлена возможность группировки данных выборки и построения на ее основе гистограмм и графиков. Группировка записей набора событий формируется с помощью SQL-запроса, результат выполнения которого служит источником данных для построения диаграммы. Диаграмма, в общем смысловом содержании, позволяет ответить на вопрос: "Сколько произошло событий относительно различных значений некоторого заданного параметра?" При этом значения поля, заданного в качестве параметра, определяют координаты точек графика по оси ОХ, а количество встречаемых в наборе данных значений этого параметра задают координаты по оси ОУ. Параметрами значений для оси ОХ могут быть заданы временные характеристики (год, день, месяц), а также любые другие характеристики, определяемые полученным на первом этапе набором данных. Например, исходя из информации, описывающей гелиогеофизическое состояние среды в дни с грозой, можно построить диаграммы распределения количества гроз по годам, по месяцам, а также по индексам напряженности магнитного поля Земли.

По мере расширения круга формализованных постановок задач исследования, в программе "Гроза" была добавлена процедура, реализующая возможность группировки информации с целью формирования набора данных для метода наложения эпох. Полученная в результате выборка данных позволяет выяснить распределение числа гроз за несколько дней до и после возникновения заданного события. В этом случае исходная выборка данных задает даты интересующего нас события, которые являются "серединами" временного промежутка. Временной промежуток используется далее в качестве условия в SQL-запросе, который осуществляет подсчет количества гроз в таблице данных по грозоактивности. В результате перебора всех дат в исходном наборе данных, описывающем необходимые события, и подсчета количества гроз для дней временного промежутка, определяемого этими датами, формируется таблица, которая, в свою очередь, служит источником данных для построения гистограммы. Таким образом, "на выходе" имеем гистограмму распределения числа грозовых явлений Горного Алтая за определенное число дней до, во время и после заданного события. Данные гистограммы в дальнейшем используют для вычисления средних значений и построения гистограмм метода наложения эпох.

Таким образом, с помощью информационных технологий, включая геоинформационные системы (ГИС), создана серия тематических электронных карт и таблиц данных, характеризующих факторы грозовой активности и последствий ее действия на линии электропередач и возникновение лесных пожаров.