110

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

_ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ) _

Кафедра математического обеспечения АСУ

Г.В.СМЕНЦАРЕВ

КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ

В ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ

НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Учебное пособие

по дисциплине

«КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ»

для студентов специальности

220400 «Программное обеспечение вычислительных комплексов и автоматизированных систем»

МОСКВА - 2005

Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)

______________________________________________________________________

Кафедра математического обеспечения АСУ

Г.В.СМЕНЦАРЕВ

КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ

В ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ

НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Рекомендовано учебно-методическим объединением

вузов железнодорожного транспорта и транспортного строительства

в качестве учебного пособия

для вузов железнодорожного транспорта

МОСКВА - 2005

УДК 681.3

C50

Сменцарев Г.В. Компьютерные модели в информационных технологиях на железнодорожном транспорте: Учебное пособие. – М.: МИИТ, 2005. – 178 с.

Учебное пособие содержит основные сведения из области компьютерного моделирования, необходимые в профессиональной деятельности специалистов, занимающихся разработкой программно-вычислительных комплексов и систем в транспортной отрасли. Учебное пособие состоит из четырех глав. В первой главе дано понятие компьютерного моделирования и описано его методологическое значение в задачах разработки программных систем. Во второй главе приведены основные сведения об унифицированном языке моделирования (UML) как базовом инструментальном средстве, предназначенном для разработки сложных дискретных систем. В третьей главе рассмотрены основные концепции имитационного моделирования и приведен обзор соответствующих языковых средств, которые могут быть использованы для решения хозяйственно-экономических задач предприятий транспортной отрасли. Наконец, в четвертой главе даны общие понятия о графическом моделировании как специфической разновидности компьютерного моделирования в целом. При этом основное внимание уделено геоинформационным системам, играющим важную роль при описании территориально протяженных объектов, к которым относятся как предприятия железнодорожного транспорта, так и транспортная инфраструктура железных дорог.

Рецензенты:

Зав. кафедрой исторической информатики Исторического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова, профессор, академик РАЕН Бородкин Л.И.

Гл. научный сотрудник ЦНИИЭИСУ, д.т.н. Тимушев А.Г.

Зам. начальника Управления безопасности и защиты информации Московского ГТУ Банка России, к.т.н. Шатских С.И.

© Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), 2005

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 1. Понятие и сущность моделирования. Место компьютерного моделирования в задачах изучения процессов и явлений	5
§ 1. Понятие модели. Функции моделей и их классификация	5
1.1. Понятие и функции моделей	5
1.2. Классификация моделей	7
§ 2. Структура моделей	8
2.1. Структура модели и ее основные составляющие	8
2.2. Анализ и синтез	10
2.3. Требования к модели	12
§ 3. Виды моделирования. Понятие и сущность компьютерного моделирования	12
3.1. Виды моделирования	13
3.2. Понятие и сущность компьютерного моделирования	14
3.3. Искусство моделирования. Действия, выполняемые в процессе моделирования	15
§ 4. Моделирование как искусство. Этапы процесса моделирования	16
4.1. Этапы процесса моделирования	16
4.2. Постановка задачи и определение типа модели	17
4.3. Формулирование модели	18
4.4. Проверка модели	19
4.5. Стратегическое и тактическое планирование	20
4.6. Экспериментирование и анализ чувствительности	22
4.7. Реализация замысла и документирование	22
Глава 2. Объектно-ориентированная технология как современная парадигма компьютерного моделирования. Основные сведения о языке UML	24
§ 5. Объектно-ориентированная технология как современная парадигма компьютерного моделирования	24
5.1. Обстоятельства и причины появления объектно-ориентированной технологии. Основные термины	24
5.2. Принципы объектно-ориентированной технологии	27
§ 6. Назначение и цели унифицированного языка моделирования. Основные концепции UML	29
6.1. Назначение и цели UML	29
6.2. Основные концепции UML	31
§ 7. Статическое представление модели	34
7.1. Классификаторы	34
7.2. Отношения	36
7.3. Ограничения	43
§ 8. Структурные представления модели	44
8.1. Представление вариантов использования	44
8.2. Представления программной реализации и развертывания	46
§ 9. Представление в виде конечного автомата как один из видов динамического представления модели	49
9.1. Понятие конечного автомата. Определение события и состояния	49
9.2. Понятие и структура перехода. Типы переходов	51
§ 10. Представления деятельности и взаимодействия как виды динамического представления модели	57
10.1. Представление деятельности	57
10.2. Представление взаимодействия	60
§ 11. Представление управления моделью и дополнительные возможности языка UML	66
11.1. Представление управления моделью	66
11.2. Расширение возможностей языка UML	69
Глава 3. Понятие и виды имитационного моделирования. Инструментарий имитационного моделирования: назначение и краткий обзор	73
§ 12. Понятие и виды имитационного моделирования. Роль языков имитационного моделирования в решении задач компьютерного моделирования	73
12.1. Понятие и виды имитационного моделирования	73
12.2. Роль языков имитационного моделирования в решении задач компьютерного моделирования	76
§ 13. Классификация и краткая характеристика языков имитационного моделирования. Среда и функциональная структура языка моделирования GPSS	77
13.1. Классификация языков имитационного моделирования	77
13.2. Принципы организации системы GPSS	79
Глава 4. Общие понятия о графическом моделировании и геоинформационных системах	83
§ 14. Способы представления и принципы обработки графических данных на персональных ЭВМ	83
14.1. Представление в компьютере графической информации. Растровая и векторная графика	83
14.2. Модели представления цвета в графических изображениях	85
14.3. Форматы графических файлов	86
14.4. Принципы обработки графических данных на персональных компьютерах	87
§ 15. Геоинформационные системы и особенности моделирования земной поверхности	90
15.1. Основные понятия и организация ГИС	90
15.2. Проблемы качества векторных цифровых карт для ГИС	94
§ 16. Классификация программного обеспечения ГИС и реализация ГИС-проектов	98
16.1. Классификация и краткая характеристика программного обеспечения ГИС	98
16.2. Порядок создания ГИС-проектов	100