Бизнес-постановка и требования к информационной системе MODELIKA¶

1. Общее описание системы¶

1.1. Назначение системы¶

Информационная система MODELIKA предназначена для комплексного моделирования различных типов потоков (грузовых, пассажирских, энергетических, ЖКХ) на основе единой экосистемы связанных данных. Система объединяет несколько ранее разработанных решений моделирования в единую среду с общей базой примитивов, бэкендом и фронтендом.

1.2. Основные цели¶

Создание единой платформы для моделирования различных типов потоков
Устранение дублирования расходов на разработку общих компонентов
Обеспечение работы с единой базой территориальных и транспортных данных
Поддержка различных режимов исполнения моделей
Предоставление инструментов для анализа и визуализации результатов моделирования
Возможность реализации кросс-моделирования различных типов потоков и различных уровней объектов

1.3. Ключевые возможности¶

Моделирование международных и внутристрановых грузопотоков на основе гравитационной модели
Моделирование пассажиропотоков на уровне страны и городской агломерации
Моделирование перемещений пассажиров на объектах массовой проходимости (агентное моделирование)
Моделирование ЖКХ инфраструктуры
Моделирование производственных и логистических процессов на предприятиях

2. Бизнес-требования¶

2.1. Территориальное зонирование¶

Система должна поддерживать иерархическую структуру территориального зонирования:

Уровни зонирования:¶

Страны - высший уровень территориального деления
Регионы стран - административно-территориальные единицы первого уровня
Транспортные районы - уровень одного или нескольких муниципалитетов (городские агломерации)
Районы муниципалитетов - муниципальные округа
Зоны в рамках районов муниципалитетов - синтетические зоны (кварталы, гексагональные сетки и т.п.)
Отдельные площадки и зоны внутри них - вокзалы, заводы, торговые центры и т.д.

Требования к данным районов:¶

Каждый район должен иметь уникальный идентификатор
Поддержка геометрии районов (границы, центроиды)
Хранение иерархических связей между уровнями
Возможность привязки данных к районам любого уровня

2.2. Данные, связанные с районами¶

Ретроспективные данные:¶

Гравитационные коэффициенты для моделей #Нет, гравитационные коэффициенты храняться отдельно и не всегда связаны с районами
Общие сведения (Название, ID)
Тип района/зоны (может быть пустым, но для транспортных районов муниципалитета обязателен)
Социально-экономические показатели районов по годам. Состав показателей сгруппирован по направлениям моделирования: есть показатели для пассажиропотоков, для различных категорий грузов, для ЖКХ

Прогнозные данные:¶

Сценарии социально-экономического развития - социально-экономические показатели районов по годам в разрезе сценариев развития
Паттерны поведения агентов

Матрицы корреспонденций:¶

Табличное представление перемещений между районами
Графовое представление сообщений
Характеристики перемещений:
Объемы перемещений (количество пассажиров, грузов, энергоресурсов)
Способы перемещения (вид транспорта)
Временные характеристики (время в пути)
Экономические характеристики (стоимость)
Частота сообщений
Другие параметры

2.3. Транспортные графы¶

Реальный транспортный граф:¶

Геоданные транспортной сети
Разделение по видам транспорта
Допустимые объекты для перемещения
Точечные объекты (вершины): станции, перевалочные пункты и т.п.
Ребра с характеристиками: протяженность, тип покрытия и т.д.

Редуцированный транспортный граф:¶

Упрощенное представление на основе реального графа
Построение на основании матрицы корреспонденций
Маппинг на ребра реального графа
Оптимизация для расчетов

Характеристики объектов транспортной сети:¶

Пропускная способность (полосность движения, пропускная способность ВПП и т.д.)
Ограничения движения
Технические характеристики

2.4. Транспортные проекты и сценарии¶

Транспортные сценарии (транспортныепроекты + годы реализации)
Описание новых объектов транспортной сети
Модификация существующей сети
Влияние на матрицы корреспонденций:
Изменение параметров сообщений
Возникновение/исчезновение маршрутов
Появление новых видов транспорта
Поддержка множества сценариев реализации
Временные параметры реализации проектов

2.5. Агенты и их поведение¶

Типология агентов (пассажиры, грузы, ресурсы)
Поведенческие паттерны
Параметры агентов:
Цели перемещения
Предпочтения (транспорт, время и т.д.)
Экономические характеристики
Настройки симуляции агентов

3. Функциональные требования¶

3.1. Моделирование¶

Уровни моделирования:¶

Макроуровень: грузы и пассажиры на уровне стран, регионов и муниципалитетов
Мезоуровень: ЖКХ на уровне муниципалитетов, их районов и зон
Микроуровень: агенты на уровне отдельных площадок

Функции моделирования:¶

Обучение моделей на основе исторических данных
Расчет суммарных транспортных затрат
Прогнозирование потоков для различных сценариев
Агентное моделирование в реальном времени
Валидация моделей

3.2. Управление данными¶

Слои данных:¶

Ретроспектива: годовые срезы данных
Сценарии: множество вариантов загруженных сценариев
Результаты расчетов: независимый слой данных после первичного расчета

Функции управления данными:¶

Импорт/экспорт данных различных форматов
Верификация и валидация данных
Версионирование данных
Управление правами доступа к данным
Резервное копирование и восстановление

3.3. Пользовательский интерфейс¶

Картографический интерфейс:¶

Отображение геометрии районов на разных уровнях детализации
Визуализация транспортной сети (реальной и редуцированной)
Подложка карты с возможностью переключения слоев
Интерактивное получение данных по объектам:
Данные районов
Параметры сообщений
Характеристики объектов

Режимы работы с картой:¶

Просмотр: анализ данных и результатов моделирования
Редактирование: размещение объектов ЖКХ, модификация транспортной сети
Моделирование: запуск и наблюдение за процессами моделирования

Редактор площадок:¶

Отдельный интерфейс для работы с площадками
Редактирование схем зонирования
Размещение планировочных объектов
Настройка объектов обслуживания агентов
Визуализация потоков на площадке

Управление сценариями:¶

Создание и настройка сценариев моделирования:
Социально-экономическое развитие
Транспортные сценарии
Паттерны поведения агентов
Сезонные факторы (для ЖКХ)
Клонирование и модификация сценариев
Сравнение сценариев

Мониторинг расчетов:¶

Статус выполнения моделей
Прогресс расчета
Логирование процесса
Управление выполнением (пауза, остановка, перезапуск)

Визуализация результатов:¶

Графическое представление результатов моделирования
Динамическая визуализация агентов в модельном времени
Сравнительный анализ разных сценариев
Экспорт результатов в различные форматы

3.4. Административные функции¶

Управление пользователями и ролями
Настройка системы
Мониторинг производительности
Анализ использования системы
Журналирование действий пользователей

4. Нефункциональные требования¶

4.1. Технические требования¶

Фронтенд:¶

Технологии: React, TypeScript, Vite
Поддержка современных браузеров (Chrome, Firefox, Safari, Edge последних версий)
Адаптивный дизайн
Поддержка темной и светлой цветовых схем

Бэкенд:¶

Язык программирования: Python
Фреймворк для API: FastAPI или аналогичный
База данных: PostgreSQL с PostGIS для геоданных
Кэширование: Redis
Очереди задач: Apache Kafka
Контейнеризация: Docker

Производительность:¶

Время отклика интерфейса: < 2 секунд
Время загрузки карты: < 5 секунд для крупных регионов
Поддержка одновременной работы 50+ пользователей
Возможность обработки больших объемов данных (миллионы записей)

Надежность:¶

Время доступности: 99.5%
Резервное копирование данных: ежедневно
Восстановление после сбоев: < 4 часов
Мониторинг и алертинг

4.2. Безопасность¶

Аутентификация и авторизация пользователей
Шифрование передаваемых данных (HTTPS)
Защита от основных веб-уязвимостей (OWASP Top 10)
Разграничение прав доступа к данным
Аудит действий пользователей

4.3. Интернационализация¶

Основной язык интерфейса: русский
Архитектура с поддержкой мультиязычности
Возможность добавления новых языков без изменения кода
Поддержка Unicode

4.4. Удобство использования¶

Интуитивно понятный интерфейс
Контекстная помощь и документация
Подсказки и валидация ввода
Сохранение состояния интерфейса
Горячие клавиши для частых операций

4.5. Интеграция¶

REST API для интеграции с внешними системами
Поддержка стандартных форматов данных (GeoJSON, CSV, Excel)
WebSocket для реального времени
OAuth 2.0 для аутентификации

5. Ограничения и допущения¶

5.1. Ограничения¶

Система предназначена для использования специалистами в области моделирования
Требуется обучение пользователей для эффективной работы
Объемы данных могут быть значительными, требуется соответствующая инфраструктура
Сложные расчеты могут требовать значительных вычислительных ресурсов

5.2. Допущения¶

Пользователи имеют базовые знания в области ГИС и моделирования
Входные данные предоставляются в согласованных форматах
Для работы системы требуется стабильное интернет-соединение
Администраторы системы имеют техническую подготовку для настройки и обслуживания

6. Критерии приемки¶

6.1. Функциональные критерии¶

Все описанные функции реализованы и работают корректно
Система проходит тестирование на реальных данных
Пользователи могут выполнять все основные сценарии работы
Интеграционные тесты пройдены успешно

6.2. Нефункциональные критерии¶

Система соответствует требованиям производительности
Прошли нагрузочное тестирование
Проведен аудит безопасности
Интерфейс соответствует требованиям удобства использования
Документация полная и актуальная

6.3. Бизнес-критерии¶

Система позволяет сократить время на проведение расчетов
Уменьшаются затраты на поддержку отдельных решений
Повышается качество и согласованность данных
Пользователи подтверждают удобство работы с единой системой

Документ подготовлен на основе бизнес-постановки. Версия 1.0. Дата актуализации: [дата]