Унификация структур данных в области изучения, освоения и использования ресурсов Мирового океана

Актуальность
Создаваемые в разных организациях базы данных не имеют общей концептуальной основы и по большому счету не совместимы друг с другом.
Интеграция разнородных, распределенных информационных ресурсов и совместное использование заложенной в них информации становится трудоемким процессом
Задачи
Стандартизация моделей, схем и структур данных
Использование стандарта ISO 19115, спецификаций SensorML, TML, MODBUS
Развитие широкого спектра объектов метаданных – кроме сведений о массивах и БД, создание описаний форматов, проектов, организаций, наблюдательных платформ, рейсов научно – исследовательских судов и атрибутов, др.
Учет жизненного цикла объектов при создании моделей данных

Некоторые определения
Тип данных - Точка, профиль, сетка, объектный файл
Подтип данных – Точка случайная, временной ряд, сетка регулярная и нерегулярная и т.д.
Экземпляр объекта - Запись, характеризующая единицу объекта (временной ряд, отходы, судно и т.п.), минимальная единица хранения
Унифицированный элемент данных - это поименованный атрибут данных, находящийся под управлением информационной системы
Атрибут метаданных - Спецификация характеристик получения данных
Атрибут данных - Спецификация измеряемых характеристик объекта
Значение атрибута - Значение, присвоенное характеристике конкретного экземпляра объекта или факта
Жизненный цикл объекта - Совокупность взаимосвязанных процессов изменения состояния объекта при его создании и использовании
Стадия жизненного цикла - Часть жизненного цикла объекта, которая характеризуется спецификой направленности работ, производимых на этой стадии, и конечными результатами
Факты - Совокупность событий, которые могут происходить с объектами в соответствии со стадиями ЖЦ

Словарь атрибутов
Раздел «Метаданные» :
общей идентификации данных;
принадлежности стране, организации, автору и др.;
спецификации производства (получения) данных – платформа, метод, прибор и др.;
географические характеристики – районы, высота над уровнем моря, глубина, толщина слоя, расстояние, местоположение платформы (широта, долгота), направление движения платформы;
временные характеристики (год, месяц, день, время начала и окончания события).
Раздел «Данные» :
морская среда;
морская деятельность;
социально – экономическая информация (СЭИ)
Структура имени унифицированного элемента: ANNNN_SS_ I (M, Q)
где, A – раздел словаря (Р, М или R),
NNNN – числовой код, определяющий атрибут наблюдений (измерений, вычислений);
SS – числовой код, отражающий название статистической характеристики значения атрибута (измеренное значение, минимум, максимум, среднее, повторяемость, вероятность, аномалию, продолжительность явления, число случаев, сумму, тенденцию);
I – интенсивность явления, выраженная в значении атрибута;
М – метод получения атрибута;
Q – признак качества значения атрибута.
Примеры унифицированных элементов представлены ниже: P0295_00 - температура воды, измеренная; P0295_01_Q – признак качества температуры воды, минимальной

Хранение множественных значений атрибутов
Проблема. Один объект имеет несколько значений для одного атрибута:
страна – автор - проектировщик, производитель, владелец, разработчик, администратор;
организация – производитель, владелец, разработчик (застройщик), оператор;
персона - владелец, разработчик;
проект – автор, исполнитель, участник
Структура хранения множественных значений атрибутов:
Объект: идентификатор (прибор, судно, организация, др.)
Объект: ЖЦ (проектирование, разработка, эксплуатация, др.)
Дата: значение
Атрибут: название (страна, организация, персона, проект, др.)
Атрибут: значение (идентификатор страны, организации, персоны, проекта)
Для жизненного цикла документа используются другие стадии: дата создания, описания, модификации (редактирования), рассмотрения, согласования, принятия, ратификации, утверждения (принятия) с одной и другой стороны, подписания, вступления в силу документа, передачи в печать, издания (публикации), срок действия, дата доставки, уничтожения.
Документ: идентификатор
Дата: ЖЦ
Дата: значение

Унифицированная модель данных
Подходы:
Каждый объект имеет две таблицы: сведения об объекте и факты ЖЦ объекта
Все таблицы хранятся в многомерной модели данных
Все классификаторы хранятся в одной таблице по структуре (ID, код, значение)
Выделен отдельный объект «Сведения об состоянии объектов предметной области в БД» - Технологическая информация
Словарь атрибутов – это фактически тоже отдельный объект – пока храниться отдельно

Каталог объектов
Каталоги конкретных объектов могут очень сильно отличаться по составу атрибутов, поэтому при использовании многомерной модели хранения данных таблица «Каталог объектов» имеет следующую структуру данных:
Идентификатор экземпляра объекта
Идентификатор категории объекта (каталога)
Имя атрибута (унифицированный элемент каталога)
Значение атрибута (каталога)

Факты
Таблица «Факты» отражает пространственно – временные координаты объектов, находящихся на различных этапах жизненного цикла. Данные могут быть представлены в виде:
точки (временной ряд)
сетки
профиля
Таблица «Факты» должна включать атрибуты:
идентификатор объекта
жизненный цикл объекта
дата ЖЦ
имя атрибута
значение
В зависимости от ситуации могут использоваться дополнительные атрибуты ((если значения этих атрибутов изменяются):
страна
организация
персона
проект

Сведения об унифицированных элементах
Идентификатор
Имя
Временной, пространственный масштабы
Полное и краткое наименование атрибута на русском и английском языках
Точность наблюдений или рекомендуемая точность расчета
Единицы измерения
Диапазон изменчивости (мин, мах)
Вертикальное разрешение (мин и макс высота/глубина)
Используемый классификатор для значений атрибутов (международный, национальный)
Метод определения атрибута
Международный код атрибута
Описание

Технологическая информация
Предназначена для мониторинга состояния таблиц «Каталог объектов» и «Факты» и включает:
дату ввода
все даты редактирования
кто вводил и редактировал
показатели использования данных
другую информацию

Примеры реализации многомерных структур
Временные ряды. Таблицы Сведения о временном ряде и Матрицы значений.
Сведения о временных рядах: идентификатор ряда, станции, широту, долготу, дату начала и окончания наблюдений, горизонт, дискретность - месяц, масштаб пространственного осреднения, кто создал, когда, дату последней редакции, название исходного массива.
Матрица временного ряда значений включает ID ряда, год, месяц, день, время, значение.
Сеточные данные. Таблицы Сведения о сетке, поле, значения в узлах сетки
Сведения о сетке включают уникальный код, тип сетки, ссылку на источник данных, ID модели, размерность сетки по X и Y, шаг сетки в град по X и Y, координаты района, временной масштаб осреднения (сутки, месяц, год), пространственный масштаб осреднения (квадрат, трапеция, точка), шаг при отрисовке изолиний.
Сведения о поле включают ID заголовка, ссылку на сетку, значения года, месяца, дня, часа, минут наблюдений, имя атрибута, тип уровня, значение уровня.
Данные в узлах сетки включают идентификатор точки, широту, долготу, значение атрибута.
Профиль. Таблицы сведения о профиле и данные по профилю
Сведения о профиле включают идентификатор профиля и пространственно- временные координаты профиля.
Данные по профилю включают идентификатор профиля, уровень, имя атрибута и значение.
Объектные файлы. Каталог со ссылками на файлы с документами, картами и рисунками, включает идентификатор, класс объекта, координаты района, дату, др. )

Заключение
Унификация процессов управления данными возможна только через рассмотрение стадий жизненно цикла объектов, сведения о которых отражаются в БД
Необходимо создавать каталоги для организации хранения и поиска объектных файлов (документов, графических файлов, др.), а также для любой информации, представленной в виде сведений о каких-либо объектах.
В сущностях, для которых создаются БД, необходимо выделять общие поля атрибутов метаданных типа идентификатор, дата/время (создания, редактирования, хранения), георайон, платформа, др., в т.ч. поля для организации связи между объектами и т.д.
Предложенные структуры данных могут быть использованы в других предметных областях, при этом не надо добавлять новые сущности и поля
Подана заявка на изобретение «Универсальный способ организации данных»