К вопросу о моделировании структур данных для автоматизированных систем при технической инвентаризации и кадастре объектов недвижимости

Развитие вычислительной техники и внедрение её в народное хозяйство подарило науке новое научное направление – моделирование данных и проектирование структур данных как прикладную отрасль при создании автоматизированных систем на основе баз данных.

В основе данного научного направления лежит зависимость качества,  работоспособности, гибкости, возможности к дальнейшему развитию, производительности и десятки других свойств автоматизированных систем от лежащей в их основе структуры (модели) данных.  И чтобы добиться успехов при создании данных программных средств необходимо, чтобы структуры и модели, лежащие в их основе, соответствовали ряду установленных требований.

Так, например, если в основе создаваемых продуктов лежат реляционные принципы построения, то основным требованием к модели является полнота, согласованность и неизбыточность данных (отсутствие дублирования информации). Казалось бы, простейшие требования, однако их не легко выполнить, а чаще всего можно удовлетворить только частично или в определённой степени (вернее сказать степени нормализации, так как для установления критериев соответствия перечисленным требованиям  используют формальные условия, называемые «нормальные формы»). И чем выше данная степень нормализации, тем качественнее модель с точки зрения теории реляционных баз данных.

Чтобы добиться высоких результатов в моделировании структур данных были разработаны специализированные математические и логические аппараты, в которых разработчикам предлагаются различные методы и методологии. В основе данных технологии можно выделить ряд общих черт, например: переход на другой уровень абстрагирования (введения специализированных графических символов представления объектов и связей в моделях), установление определённой последовательности действий (в основе которой лежит принцип итерационного развития модели от общего и частному), установления ряда параметров контроля результатов на промежуточных этапах проектирования модели и т.д.

В результате подобного подхода добиваются максимально достоверного отражения полученными моделями заданной предметной области реального мира. В нашем случае рассматривается разработка моделей для автоматизированных систем государственного кадастра объектов недвижимости, технической инвентаризации, землеустройства и т.д.  При моделировании данной предметной области возникает целый ряд сложностей, связанных с необходимостью сочетания в единой модели технических принципов описания свойств объектов, использования пространственной и адресной (описательной) привязки, формирование сложных логических связей на основе действующего законодательства.

Следует отдельно уделить внимание тому, что служит реально основой для создания модели.

Основными источниками информации для анализа являются законодательная база различного уровня (законы, постановления, указы и т.д), ведомственные нормативно-технические акты (инструкции, методические рекомендации,  письма, разъяснения и т.д.), научные представления (на основе научного подхода, исторической практики, опыта других стран или опыта в других отраслях народного хозяйства), профессиональное и бытовое представление (принципы и подходы, выработанные на основе опыта и практики). Таким образом, моделируется не предметная область реального мира, а уже существующая определённая модель,  выраженная и описанная путём перечисленных выше источников.

Назовём данную модель – «мировоззрение», потому что в общем смысле она является тем набором знаний, которым в идеале должен обладать специалист в исследуемой области.

Закончена ли модель «мировоззрение»  в своём составе, конечно же нет. Я имею в виду, что как и во всякой отрасли человеческой деятельности, в землеустройстве и имущественном кадастре всегда найдутся области, которые полностью или частично не освещены законодательной или нормативно-технической базой, не рассматривались с научной точки зрения и отсутствует практическое представление. Но незаконченность модели «мировоззрение» вызывает  ряд проблем при моделировании концептуальных, логических, реляционных моделей (назовём эту группу как модель «логика»). «Логика» не может быть незаконченной или неполной, она не может отражать предметную область частично, так как базируется на математических принципах теории множеств, логики и т.д.

Это не единственное противоречие между моделям, уже упоминалось о избыточности данных и не согласованности. Естественно, легко убедится, что строго модель «мировоззрение» не согласована (различные нормативные акты могут трактовать одни и те же связи и понятия несколько по-разному и наделять отличными свойствами) и избыточна (явные и неявные различные методы дублирования информации, когда регламентируется описывать или устанавливать одну и ту же информацию разными действиями или в различных отчётных документах,  по сути, дублируя данные об объекте).

Модель «логика» по своему принципу в явном виде устраняет избыточность, согласует данные и заполняет недостающие области, используя при этом методологический аппарат, предусмотренный в реляционном, концептуальном, логическом, инфологическом моделировании. Только подобные модели могут служить основой для создания автоматизированных систем в технической инвентаризации, кадастре объектов недвижимости и землеустройстве различных ГИС, ЗИС и т.д.

Таким образом, правильный и последовательный научный подход при моделировании структур данных является обязательным условием при создании  профессиональных и современных технических средств.

Всё вышеизложенное наталкивает на ряд вопросов, которыми хотелось бы поделится с читателем.

• Первым является достаточно банальный вопрос. Почему практически полностью отсутствует как научное направление проектирование структур данных для землеустройства и кадастра недвижимости? Данная отрасль человеческой деятельности относится к наиболее требовательной к средствам автоматизации и накопления данных. С начала 90х годов одна за другой идут государственные программы по автоматизации земельного кадастра, поедая огромные финансовые средства, а самих моделей данных, утверждённых и принятых хотя бы на ведомственном уровне, нет. Существует много статей, докладов и разговоров об удобстве интерфейсов, количестве функций, способности печатать те или иные документы и т.д., но ни слова об удачных структурных решениях или о какой-либо проработке данного вопроса. Может быть, именно здесь и кроется проблема, что несмотря на 15 летний опыт развития, автоматизация кадастрового учёта в России находится в зачаточном состоянии, большинство программ не выдерживают критики и являются, по сути, неработоспособными монстрами, которые насаждаются по командной вертикали в районные земельные комитеты.

• Следующим моментом, на котором хотелось бы заострить внимание читателя, является то, что моделирование структур данных как основы основ программного средства, где закладываются все его будущие свойства, может произойти только при условии сочетания в специалисте специализированных навыков моделирования и углублённого знания моделируемой предметной области. Причём, наиболее важным является именно всесторонняя и профессиональная подготовка в моделируемом предмете. Недостаточно знания только ведомственных инструкций и федеральных актов, необходимо досконально разбираться в предмете, обладать знаниями в смежных областях, обладать практическим и научным опытом, а освоение навыков проектирования структур данных под силу любому хорошему инженеру. Только при исполнении данного условия могут выходить согласованные, полноценные, качественные модели, наиболее эффективно реализующие поставленные задачи. Именно такие модели должны служить основой технической документации и уже, в свою очередь, реализовываться профессиональными программистами и создателями автоматизированных систем. Естественно, немаловажным фактором развития данного направления является внедрение в ведомственные или специализированные вузы методов обучения основам проектирования и моделирования структур данных.
• Если мы обратим внимание на некоторую особенность проектирования, а именно – моделируется не реальный мир, а уже существующее представление, выраженное в основном в виде нормативно-технической документации («мировоззрение»), и далее при моделировании фактически приходится исправлять недостатки начальной модели (устраняем избыточность, согласовываем данные, дополняем модель). В идеале получается модель («логика»), которая избавлена от этих недостатков и является отражением модели «мировоззрение». Но возможно и обратное действие, когда на основе полученной модели «логика» производится исправление модели «мировоззрение». Возможно, многие проблемы будут недоступны такому методу «исправления», однако согласование противоречивых частей ведомственных инструкций и методических рекомендаций, формирование требований к недостающий документации или исключение излишней вполне может произойти на основе логического или концептуального моделирования. По крайней мере, было бы неразумно отвергать подобный способ упорядочения нормативно-правовой базы землеустройства, технической инвентаризации и кадастра объектов недвижимости.