Лекция №10. Инструментальные средства гис лекция №10. Инструментальные средства гис icon

Лекция №10. Инструментальные средства гис лекция №10. Инструментальные средства гис


3 чел. помогло.

Смотрите также:
Программа курса ( syllabus ) по дисциплине «инструментальные средства разработки программ» для...
Учебная программа ( Syllabus ) Дисциплина «Инструментальные средства разработки программ»...
Программа дисциплины Геоинформационные системы в геологии Цикл опд...
Программа дисциплины Геоинформационные системы в геологии Цикл опд...
Математические и инструментальные средства для разработки бюджетов предприятий в условиях...
Идеальная картографическая основа для идеальной гис...
1. Лекция №2 Картографирование...
Лекция №4. Модели данных...
Программа ( syllabus ) дисциплины «Инструментальные средства разработки программ» для студентов...
Лекция №16. Применение гис по сфере использования гис не имеют себе равных...
Рабочая программа дисциплины «Геоинформационные технологии и системы» для специальности: 230201...
«Инструментальные средства пользователя в среде ms office»...



скачать

Лекция №10. Инструментальные средства ГИС

Лекция №10. Инструментальные средства ГИС

10.1.Назначение и возможности


Инструментальные пакеты позволяют настраивать систему в зависимости от задач. Эти системы обеспечивают решение таких задач как - цифрование карт, обмен данными в различных форматах, работа с реляционной базой данных, наложение карт, визуализация карт на дисплее, ответы на широкий набор запросов, интерактивное графическое редактирование, поиск объектов по их адресам и анализ линейных сетей с их оптимизацией.

Классические ГИС могут быть поделены на два типа: ГИС профессионального уровня и ГИС настольного типа. Кроме этого существуют ряд систем не отнесенных непосредственно к истинным ГИС. К ним можно отнести картографические системы, такие как ER Mapper и системы обработки данных ДДЗ (ERDAS Imaging и др.). К профессиональным ГИС можно отнести широко известные ГИС фирм INTERGRAPH, SYSSCAN, GDS, ESRI. Это мощные системы, первоначально созданные для станций сетевого использования. Лишь в самое последнее время появились версии для ПК, не уступающие тем, которые функционируют на Sun, HP workstation и др

ГИС настольного типа ориентированы на ПК. К ним относятся ATLAS GIS, MapInfo, Geograph, GeoDraw. В них более слабая (или совсем отсутствует) сетевая поддержка, ограничены средства ввода и вывода информации. Слаб по сравнению с профессиональными ГИС анализ данных. Это тип ГИС выбирают для учебных и справочно-информационных целей.

Полные системы ГИС обеспечивают весь «джентльменский» набор инструментов: от сбора данных до ее хранения, обновления и представления. Дадим краткий анализ некоторых систем.
^

10.2.Модульная система MGE


Модульная среда ГИС фирмы Intergraph MGE состоит из различных модулей, предназначенных для решения отдельных задач, например, пространственный анализ, поддержка запросов и формирование тематических слоев, ввод/вывод и т.д.

Основу MGE составляет программный комплекс MicroStation. Принципиальным отличием MGE от иных, более простых графических систем, является то, что в ней пользователь формирует не чертеж, а проект (design). MicroStation нацелен на применение технологий САПР для решения задач ГИС. MicroStation поддерживает связь с реляционными базами данных, имеется встроенный язык MDL, представляющий расширение стандарта ANSI C, позволяющий создавать собственные приложения. MicroStation поддерживает многослойные структуры. В системе имеется возможность создания поименованных групп слоев. Групповые имена позволяют создавать целую иерархическую структуру слоев.

В системе MGE имеются три типа вспомогательных координат: прямоугольные, цилиндрические и сферические. Они особенно полезны при трехмерном проектировании, например цилиндрических или сферических объектов.

MGE имеет средство связи между реляционными базами данных различных производителей, например, ORACLE, Informix и т.д. Графические данные могут быть представлены как в векторном так и в растровом формате. MGE позволяет добавлять аппаратное и программное обеспечение для вывода данных в виде видеофильмов и слайдов. MGE обладает средствами реорганизации графических данных, позволяя перестаивать структуру проекта, группировать и копировать элементы из слоя в слой, сохраняя связь с атрибутивной информацией.

Система позволяет вводить данные как в режиме дигитализации так и сканирования. Цифрование проводится как с помощью дигитайзера, так и по сканированному изображению на экране. Кроме этого имеются средства автоматической и интерактивной векторизации и распознавания графических символов. При помощи специальных модулей можно обрабатывать и использовать информацию, полученную от аналогового и аналитического стереоплоттера, спутниковые данные, аэрофотоснимки, данные от электронных теодолитов и т.д.

Растровые образы хранятся в сжатом виде в форматах CIT, RLE, и TIFF, а векторные в формате Initial Graphics Exchange Specification (IGES). Так же возможен обменный формат DGW и DXF, принятые в системе AutoCAD. Есть возможность совместного использования растровой и векторной информации.

^ Режимы выделения группы графических примитивов. Можно выбрать группу графических примитивов для их объединения или проведения общей операции над ними. При этом можно окружить их некоторой границей прямоугольной или произвольной формы. В MicroStation такой способ выделения группы примитивов носит название Fence Selection Modes.

Пользователь имеет возможность разделить все графические примитивы, присутствующие на проекте, по их отношению к обозначенной границе:

  • примитивы, полностью расположенные внутри границы;

  • все примитивы, пересекающие границу;

  • все примитивы, находящиеся внутри границы целиком, а также и пересекающие ее;

  • все примитивы, полностью расположенные вне границы;

  • все примитивы, расположенные вне границы и частично пересекающие ее.


Система МGЕ предлагает два различных полностью интегрированных метода управления данными. Выбор зависит от того, как необходимо организовать данные, как будут осуществляться их поддержка и доступ к ним. Первый метод заключается в обработке геопараметров по листам карты, когда подробно воспроизводится рабочий процесс ведения карт на бумажных носителях, второй метод - в индивидуальной обработке геопараметров независимо от их местоположения на листе карты.

При выборе второго метода пользователь получает доступ к уникальным возможностям МGЕ по временной обработке данных, т.е. может вводить информацию об изменениях во времени как пространственных, так и непространственных параметров, отслеживать их и выводить.

Дополнительные возможности МGЕ по объектно-ориентированному моделированию позволяют проводить анализ и создавать динамичные запросы типа "what - if ("что, если...") по интерактивной топологии. Корректировка топологической информации происходит автоматически непосредственно вслед за любыми изменениями: созданием новых параметров, изменением существующих или их удалением.

Инструменты запроса и анализа МGЕ предусматривают использование:

  • векторный пространственный анализ с использованием топологической модели;

  • анализ растрированных (ячеистых) данных;

  • анализ изображений;

  • анализ трассировки и маршрутов сетей;

  • анализ и визуализация моделей поверхности местности;

  • динамичный анализ и запросы типа "what if “ ("что, если...") по интерактивной топологии;

  • анализ и визуализация в трехмерной графике глубинных (не поверхностных) слоев.
^

10.3.Инструментальная система Arc/Info


Интегрированный пакет Arc/Info - средство для разработки и эксплуатации ГИС широкого назначения. Он предназначен для создания геоинформационных систем и обеспечивает ввод, обработку, анализ данных и составление профессиональных карт. На основе цифрового моделирования она позволяет осуществлять векторно-топологическое моделирование, буферизацию объектов, анализ сетей, построение ЦММ и т.д. Предметная область системы - создание и ведение земельных, лесных, геологических и других кадастров.

Данная система проста в эксплуатации и позволяет работать независимо или в сети с большими системами. Пользователями Arc/Info могут быть специалисты широкого профиля. Cистема обеспечивает предназначена для разнообразных задач: картирование кадастра земель, собственности, расчет налогов, планирование мероприятий по землепользованию, оценка природных ресурсов, сооружение дорог, анализ преступности или демографических проблем, оптимизация прокладки транспортных путей, строительство сервисных центров, районирование территорий и др. Достаточно большой набор драйверов обусловливает большой выбор стандартных мониторов, дигитайзеров и плоттеров.
^

10.3.1.Первичный интерфейс пользователя


Arc/Info начинается с модуля Starter KIT, который является первичным интерфейсом пользователя и служит средством превращения компьютера в геоинформационную систему. Starter KIT содержит в себе средства конфигурирования персонального компьютера и графического оборудования, коммуникации и обмена данными с другими компьютерами, создания картографических покрытий, составления и редактирования таблиц сопряженных характеристик, а также средства вывода простейших карт на экран:

  • систему цифрования (ADS - Arc Digitizing System) - для быстрого создания и редактирования карт;

  • команды CLEAN и BUILD - для создания точечных, линейных и площадных объектов по данным координатного ввода;

  • команды для создания таблиц сопряженных характеристик;

  • систему Tables - для создания и работы с базами данных;

  • систему ESRI Plot System - для вывода карт на экран, плоттеры и графические принтеры.

Модуль Starter KIT обеспечивает возможности распределенной обработки данных. Он задает режим, который позволяет компьютеру связываться с другими платформами для обмена данными, работающими в среде Arc/Info, например с рабочими станциями или мини-компьютерами, работающими под операционной системой UNIX. Так, покрытия, созданные на одном компьютере (сервере), могут быть переданы на рабочую станцию, обработаны там и затем возвращены обратно или переданы на другой компьютер (сервер).

Система ADS обладает полным набором средств цифрования для создания новых карт и редактирования имеющихся. При цифровании с использованием дигитайзера данные отображаются на графическом мониторе. Вы можете интерактивно редактировать элементы покрытий, выбирая их курсором на экране.

Команды CLEAN и BUILD в модуле Arc/Info Starter KIT используются для создания точечных, линейных и площадных объектов, а также таблиц сопряженных характеристик. Последние могут применяться для интеграции тематических данных и графических объектов. Помимо создания новых объектов команда CLEAN обеспечивает геометрический анализ покрытий, позволяющий автоматически устранять разные типы ошибок (висящие дуги, незамкнутые полигоны и т.д.), возникающие при цифровании. Кроме того, BUILD и CLEAN автоматически определяют пространственные взаимосвязи между различными объектами. Например, CLEAN и BUILD идентифицируют площадные объекты, примыкающие друг к другу или соединяющиеся линейные объекты. Такие взаимосвязи обеспечивают большое разнообразие новых аналитических возможностей, таких, как нахождение оптимальных маршрутов при движении по линейной сети независимо от того, улицы это, водотоки или телефонные линии.
^

10.3.2.Редактирование и обновление данных


Для интерактивного редактирования данных геоинформационных систем, обеспечивающего создание, обновление баз данных и вывод этих данных на графические устройства, в Arc/Info существует специальный графический редактор и редактор базы данных ArcEdit. Он в полной мере использует хорошо отработанные технологии обработки графических данных в САПР с мощной геоинформационной базой, позволяющие не только создавать высококачественные карты, но и организовать банк географических данных, с которым могут работать все прочие модули Arc/Info.

Он имеет режим одновременной обработки и редактирования графических, картографических и сопряженных характеристик. Редактор ArcEdit является объектно-ориентированным графическим редактором. Он позволяет передвигать, копировать, добавлять, удалять или менять очертания точечных, линейных, площадных объектов или надписи на карте. Каждый отдельный узел ломаной может быть передвинут, удален или добавлен. Очертания линий можно менять или сглаживать сплайн-функциями. Надписи на картах с использованием пропорциональных шрифтов масштабируются и направляются по прямой под любым углом или вдоль линейного объекта с любым отступом от заданной точки.

Для каждого объекта в ArcEdit могут быть созданы или изменены сопряженные табличные характеристики (таблицы атрибутов). Эти характеристики можно обобщать, рассчитывать их новые значения или вводить и уточнять заданные с использованием удобных форм. Редактор ArcEdit обладает эффективными средствами создания картографических покрытий, проверки и корректировки ошибок. Он может применяться для создания дополнительных графических элементов с целью составления карт высокого качества с использованием модуля ArcPlot.
^

10.3.3.Обмен данными


Программа Data Conversion обеспечивает преобразование данных формата Arc/Info во множество других форматов географических данных и обратно, что позволяет интегрировать в ГИС данные из самых различных источников, включая растровые и векторные форматы.

Векторные форматы данных, поддерживаемые Data Conversion, включают в себя набор форматов: Initial Graphics Exchange Specificaton (IGES), AutoCAD Drawing Exchange Format (DXF), U.S. Bureau of the Genus GBF/DIME.

Точечные, линейные и полигональные покрытия Arc/Info могут быть преобразованы в сеточные форматы, совместимые с Grid/GridTopo программными модулями ESRI (работающими в среде версии Arc/Info для мини-компьютеров и рабочих станций), системой обработки изображений ERDAS и системой EPPL-7.

Программа Data Conversion позволяет конвертировать один растровый формат в другой. Таким образом, данные, полученные в одной растровой системе, могут быть непосредственно преобразованы в форматы, совместимые с другой растровой системой.

Эта программа обеспечивает конвертацию форматов Arc/Info в форматы других автоматизированных систем и обратно.
^

10.3.4.База данных


В состав Arc/Info включены полная реляционная база данных и язык программирования четвертого поколения для обработки табличной информации. Процедуры базы данных позволяют осуществлять манипулирование данными, включая ввод, обработку и анализ данных, арифметические и логические операции, и подготовку итоговых документов.

Табличные данные, характеризующие объекты покрытий в системе Arc/Info, хранятся в формате dBase. Реляционная модель базы данных позволяет создавать сложные таблицы, входящие одна в другую. Одновременно может быть связано между собой до десяти таблиц сопряженных признаков, что дает возможность использовать до 4000 знаков для описания каждого картографического объекта. При этом применяется разделенная технология работы. Так, для создания объектов картографических покрытий используются средства Arc/Info, а для анализа табличных сопряженных данных - dBase.

Средства пространственного и логического анализа Arc/Info позволяют с использованием СУБД dBase решать различные прикладные задачи:

  • идентификация всех частных владений в заданных пределах от данного участка;

  • распечатка почтовых наклеек всем владельцам выбранных объектов;

  • оценка лесных ресурсов и ожидаемый выход деловой древесины определенного типа на данном участке за определенный промежуток времени;

  • расчет налогов для землепользователей по налоговым ставкам.
^

10.3.5.Специализированный интерфейс анализа геоинформации


В отличие от графического редактора ArcEdit, который во многом повторяет известные методы редактирования пакетов в САПР и даже во многом уступает им, в ГИС должен быть встроен специализированный интерфейс для работы с графическими данными. В Arc/Info такой интерфейс создается с помощью пакетов Overlay и Network.

^ Пакет Overlay. Он обеспечивает средства анализа и использования географической информации, включая взаимное наложение полигональных, точечных и линейных покрытий, создание буферных зон, объединение полигонов и ряд других функций, основанных на пространственной и топологической взаимосвязи данных.

Overlay предоставляет разнообразные средства обработки и анализа географической информации. Шесть оверлейных команд, каждая из которых выполняет определенную функцию, обеспечивают максимальную гибкость пространственного анализа. Это команды: CLIP, ERASE, IDENTITY, INTERSECT, UNION и UPDATE. При наложении картографических покрытий в результате пересечений границ полигонов образуется новый набор объектов покрытия. Характеристики новых полигонов определяются характеристиками исходных, что создает новые пространственные и признаковые взаимосвязи данных.

Для табличного анализа данных, полученных с использованием пакета Overlay, можно использовать dBase-совместимую систему хранения и анализа данных. Так, можно классифицировать участки территории для выбора оптимальных мест строительства объектов жилых домов, основываясь на таких критериях, как характеристики грунтов, уклоны, близость к зонам затопления и т.п. Можно также соединить сетку административных районов, коммуникационные линии, зоны затопления, статистику преступности и другую информацию о городской среде для каждодневного анализа различных аспектов жизни большого города.

В пакете Overlay содержится команда BUFFER для создания буферных зон, т. е. зон, границы которых удалены на известное расстояние от любого объекта на карте. Буферные зоны различной ширины могут быть созданы вокруг выбранных объектов на базе таблиц сопряженных характеристик.

Например, ширина лесных защитных полос вдоль дорог или водотоков может автоматически задаваться в соответствии с классом дорог или расходом водотока. Пакет Overlay позволяет автоматически объединять друг с другом буферные зоны, удаляя лишние внутренние границы. Он обеспечивает пользователя средствами обработки разноплановых источников информации. В пакете Overlay содержатся группа команд MAPJOIN для соединения смежных листов карты в единое картографическое покрытие и команда SPLIT для разбиения большого покрытия на более мелкие.

Команды DISSOLVE и ELIMINATE позволяют объединять выбранные полигоны в одном картографическом покрытии для создания новых полигональных объектов. В частности, команда ELIMINATE может использоваться для удаления внутренних фрагментарных полигонов, возникающих при наложении двух карт.

Команда RESELECT дает возможность выбирать объекты картографических покрытий в соответствии с пространственными или логическими критериями, заданными пользователем новых полигональных объектов.

Команда INTERSECT соединяет две карты, оставляя только общие для обеих карт участки.

Команда CLIP удаляет все объекты, которые оказываются за пределами указанных пользователем границ.

Команда SPLIT разбивает картографические покрытия на покрытия меньшего размера.

Пакет Network. Это аналитическое средство для моделирования реальных сетей, таких, как улицы, водотоки, телефонные линии и линии электросвязи, для поиска объектов по его адресу (например, привязка табличных данных к географическим объектам с использованием файлов формата TIGER). Пакет обеспечивает выполнение двух основных категорий функций: анализ географических сетей и поиск объекта по его адресу.

Пакет Network позволяет рассчитывать оптимальные маршруты движения транспорта, места размещения объектов, оптимизировать районирование. Точность моделирования реальных сетей при использовании пакета высока, так как различная информация типа направления и стоимости передвижения или перемещения грузов может храниться в таблицах сопряженных характеристик для каждой линии в сети. Анализ сетей включает в себя три функции: поиск путей, аллокацию и районирование.

Поиск путей обеспечивает оптимизацию перемещения ресурсов по сети, например помогает выбирать альтернативные маршруты движения машин аварийных служб в периоды максимальной загруженности транспортных магистралей.

Аллокация позволяет отыскать ближайшие центры (минимальную стоимость перемещения) для каждой точки сети в целях оптимизации функционирования последней. Например, аллокация может использоваться при поиске ближайшей станции пожарной охраны для каждой улицы или ближайшей школы для каждого конкретного школьника.

Районирование включает .в себя группирование участков, ограниченных элементами сети, например городских кварталов, ограниченных улицами. Это средство ценно при планировании. Так, районирование может использоваться для определения границ участков доставки газет.

Если организация использует информацию, содержащую уличную адресацию, то применение средств Network позволяет определить характеристики объекта по его адресу. Система геокодировки дает возможность соединить табличные данные адресных файлов с географическим положением объектов в форматах ЕТАК, TIGER или Arc/Info.

Пакет Network полностью поддерживает выполнение таких прикладных задач, как маркетинговые исследования, оптимизация размещения сервисных центров по адресам клиентов, компоновка списков расселения, распределение детей по школам, направление машин аварийных служб, картографирование мест совершения преступлений и др.

Успешный анализ сетей возможен только при наличии качественных обобщенных моделей сетей и движения потоков по ним. Структура данных системы Arc/Info, средства анализа и отображения, содержащиеся в пакете Network, обеспечивают такую возможность.

ARCPLOT - модуль, запросы к картографической и тематической базе данных.

TABLES - модуль для создания тематической базы данных в формате DBF.

Особенностью системы Arc/Info является то, что она может работать монопольно или в качестве терминала сети.

ARC/INFO - это векторная система и предполагает основной ввод с дигитайзера. Однако имеются средства приема отсканированного изображения в растровом формате для последующей векторизации. (имеется встроенный векторизатор, который использует растровые форматы TIFF, GRID).Существует и обратная процедура перевода вектора в растр. Имеется возможность полноценной работы с материалами аэрофотоснимков, и не только в качестве подложки. Можно использовать одновременно растровые и векторные форматы. Формат внутренних графических файлов ARC/INFO является закрытым.

ARC/INFO имеет язык SML, который позволяет создавать программы из команд ARC. Особенно удобно, если выполняются одни и те же команды. SML файлы - это обычные текстовые файлы и выполняются командой &Run.

Далее рассмотрим ГИС настольного типа.
^

10.4.Программный продукт ArcView


ArcView (фирма ESRI) появился в 1993 г. как дополнение к системе Arc/Info для уровня массового пользователя. ArcView удобен для создания, анализа и вывода картографических данных. Первая и вторая версии программного продукта ArcView — простые и эффективные средства для визуализации и анализа любых данных об объектах и явлениях, произвольным образом распределенных по территории (геоданных).

Сферы применения этих версий разнообразны: бизнес и наука, образование и управление, социологические, демографические и политические исследования, промышленность и экология, транспортная и нефтегазовая индустрия, землепользование и кадастры, службы коммунального хозяйства и др.

Во вторую версию этого пакета добавлено большое число функций, необходимых для полноценной работы современных коммерческих компаний, использующих компьютеры в своей работе. ArcView2 имеет одинаковые функциональные возможности при работе на всех платформах.

Карты в ArcView2 выполняют функции географической электронной справочной таблицы. Это достигается за счет привязки географических (пространственных) данных, в явном виде показываемых на карте, к табличной (атрибутивной) информации, содержащейся в традиционных базах данных.

Кроме того, ArcView 2 имеет полный набор средств деловой графики для полноценного анализа и поддержки принятия решений. Так же, как программное обеспечение обычных электронных таблиц, ArcView может использоваться менеджерами, планировщиками, аналитиками и учеными для анализа возникающих перед ними проблем реальной жизни, связанных с деятельностью их компаний, адресно-географической привязки информации. Например, при выборе места для нового магазина по карте в ArcView 2 пользователь имеет возможность сначала просмотреть данные о продажах товара за предыдущие месяцы в других торговых точках, о демографическом и социальном составе потенциальных покупателей (жителей близлежащих домов или микрорайонов), дополнительно вывести на экран монитора фотографию или поэтажный план здания, где предполагается открыть магазин, подсветить на этой либо более подробной карте, выведенной как часть того же изображения, магазины конкурентов.

Подобные операции обычно занимают минимум времени - весь анализ выполняется за один сеанс работы с программой. Достаточно быстро можно рассмотреть варианты предполагаемых маркетинговых операций.

ArcView предоставляет алгоритм процедуры принятия решений, важных для нормального функционирования фирмы. Отметим базовые возможности и характеристики пакета ArcView.

^ Графический интерфейс пользователя (GUI). Он сходен с наиболее популярным и современным, простым в работе интерфейсом пользователя Windows.

Доступ к данным из одного программного окружения. Пакет эффективно работает с таблицами, изображениями, текстовыми файлами, электронными таблицами, графиками и диаграммами. В реляционной базе данных ArcView 2 сохраняются атрибуты разнородных данных и взаимосвязи между всеми накопленными данными.

^ Поддержка системы управления реляционными базами данных. В пакете ArcView 2 имеются средства связывания любых SQL DBMS-, ASCII-, dBase-файлов с соответствующими географическими данными, как источником описательной информации по характеристикам карты. Поддерживается неограниченное число динамических связей с неоднородными DBMS-форматами, которые могут находиться на локальном диске или в другом месте гетерогенной сети. Полностью поддерживаются реляционные возможности, включая режимы one-to-many, many-to-one, many-to-many, one-to-one.

^ Деловая графика. При работе в ArcView 2 можно использовать разные типы документов, каждый из которых по сути является электронным аналогом стандартной формы представления информации. Чтобы в дальнейшем не повторяться, заметим, что любую созданную документацию можно распечатать на принтере или на графопостроителе (плоттере). Применяется несколько форм документов.

Форма просмотра (view document) - предназначена для показа географической информации в виде карты с аннотациями и легендой или в виде списка. Можно изменять масштаб и проекцию выведенной карты, проводить запрос текстовых, звуковых, фотографических данных или отсканированных документов, динамически привязанных к показанным на карте объектам, а также корректировать (редактировать) эти данные. Результаты редактирования автоматически заносятся во все связанные между собой документы.

Табличная форма (table document) - наиболее удобна для показа связанных с картографической информацией данных электронных таблиц. С табличными данными можно проводить простые статистические расчеты. Данные для подстановки в таблицы можно импортировать из файлов стандартных форматов dBase, ASCII, Excel, Lotus 1-2-3, INFO и других или использовать внешние базы данных (ORACLE, SYBASE, INGRES, INFORMIX).

Форма диаграмм (Chart document) - позволяет выводить на экран монитора данные в виде различных графиков, гистограмм и диаграмм (круговых, столбчатых, линейных, полей точек или значков и т.п.), которые можно накладывать на карты и добавлять к другим типам документации.

Создание макета (Layout document) - позволяет представить имеющуюся и созданную в базе данных информацию с помощью трех описанных выше форм документации в наиболее удобном, наглядном и привлекательном виде. Формирование выходных документов проводится в интерактивном режиме. Можно также выбрать любой из прилагаемого набора стандартных шаблонов (templates) выходных документов.

Все формы документов динамически связываются друг с другом, т.е. изменения, сделанные в одном документе, автоматически обновляются как в других документах, так и в их окончательном совместном представлении. Средства графической компоновки пакета ArcView 2 поддерживают множество типов и форматов вывода, включая PostScript и CGM, все драйверы Windows, Adobe Illustrator на компьютерах Macintosh.

^ Анализ табличных данных. Средства анализа табличных данных ArcView 2 включают набор операций: сортировку, запрос, расчет статистик по выборке, добавление новых полей в таблицы, расчет новой информации на основе имеющихся атрибутивных данных, интерактивное редактирование содержимого любого из полей таблицы. Результаты всех проводимых операций можно сразу отобразить на карте и в автоматическом режиме связать с другими типами документов, например автоматически обновить соответствующие график, диаграмму или гистограмму.

^ Создание профессионально оформленной картографической продукции. Набор средств компоновки и редактирования дизайна карт и планов ArcView 2 обеспечивает:

  • быстрый выбор и при необходимости изменение символогии;

  • добавление изображений (в том числе отсканированных), диаграмм и графиков;

  • создание и удобное для целей заказчика расположение легенды, стрелки указания направления на север, заголовков и подписей, масштабной линейки, множества графических примитивов типа рамок, линий и символов.

Для печати картографической продукции включены полноценные средства графического редактирования в рамках того же интерфейса, в котором проводится редактирование тематических слоев карт и добавление пояснительной справочной информации.

Пользователи могут добавить на карту свои, полученные в результате оцифровки, географические характеристики, например, границы территорий или наиболее вероятные места расположения проектируемых объектов. Arc View 2 поддерживает мощную библиотеку средств картографической визуализации, стандартные или задаваемые пользователем палитры цветов, наборы штриховок и символов.

^ Интеграция изображений. ArcView 2 обеспечивает совместный вывод на экран монитора разнородных прозрачных и непрозрачных изображений: космических снимков, аэрофотоснимков, иллюстраций, отсканированной документации. Например, к карте земельной собственности или домовладения можно добавить оцифрованные фотографии зданий, памятных мест и других достопримечательностей, поэтажные планы расположения комнат и т.п. Вызов этих изображений на экран достигается нажатием кнопки мыши при нахождении курсора на соответствующем объекте карты.

При необходимости любое из введенных изображений можно вновь убрать. Можно задать автоматический вывод или изъятие добавленных изображений при разных уровнях зуммирования (увеличения или уменьшения масштаба) исходной карты.

^ Разработка собственных приложений и локализация интерфейса. Пользователи имеют возможность модифицировать интерфейс ArcView 2 для наилучшего соответствия специфическим требованиям. Такие операции проводятся с помощью нового, специально созданного для ArcView 2 объектно-ориентированного языка разработки приложений Avenue. Этот язык обычно применяется для изменения вида пиктограмм и кнопок, изменения шрифта, языка и терминологии, используемых в изображении, для написания текстов макрокоманд, облегчающих и ускоряющих процедуру создания и компоновки изображения либо ограничивающих доступ к базам конфиденциальных данных. Avenue - достаточно мощный язык, сам пакет ArcView 2 частично создан с его использованием.

^ Взаимодействие с другими приложениями. ArcView 2 снабжен средствами общения и обмена данными с другими приложениями и программами через стандартные для разных платформ коммуникационные протоколы: Dynamic Data Exchange (DDE) for Windows для IBM-совместимых PC, Remote Procedure Calls (RPC) for UNIX для рабочих станций, AppleEvents и AppleScript for MacOS для компьютеров Macintosh.

За счет применения различных классов многоуровневой организации обмен данными с другими бизнес-приложениями может проводиться без необходимости их конвертирования, в процессе непрерывного сеанса работы с ArcView 2. В версии 2 добавлены средства прямого просмотра графических файлов DWG и DXF системы AutoCAD.

Концепция ArcView определяется направленностью на работу с Arc/Info. Пакет ArcView 2 позволяет подгружать топологические векторные данные, созданные в Arc/Info, и создавать свою графику в открытом нетопологическом формате (shapefile).

Возможны просмотр и вывод в качестве подложки растровых данных нескольких форматов. Пакет ArcView 2.1 работает с атрибутивными данными в форматах DBF (dBase IV) и ASCII. Импорт данных из Excel и Lotus 1-2-3 осуществляется с помощью буфера обмена Windows. Использование ODBC-драйверов позволяет подключиться к серверу любой базы данных, поддерживающей этот стандарт.

ArcView имеет многооконный Windows-подобный интерфейс. Число окон (Вид, Таблица, График, Сценарий и Макет (Layout)) не ограничено. Объединяющим понятием всех перечисленных элементов является проект.

Картографическая информация, представленная в окнах Вид, организована в темы четырех стандартных типов: точечные, линейные, площадные векторные и растровое изображения.

Окно Скрипт служит для написания и редактирования программ на языке Avenue. Макет позволяет расположить карту и соответствующие элементы (легенды, заголовки, логотип и т.д.) для создания твердой копии.

Имеется набор утилит, выполняющих функции, не входящие в основной пакет ArcView , например импорт/экспорт из форматов других ГИС. Утилита Spatial Analyst оценивает пространственные взаимосвязи данных. Средства анализа для моделирования растровых данных, в дополнение к моделированию векторных данных. Утилита Network Analyst позволяет решать типичные сетевые задачи, такие как поиск оптимального маршрута в городе, определение области обслуживания.
^

10.5.Система AtlasGIS для Windows


AtlasGIS для Windows, продует фирмы Strategic Mapping Inc. (Santa Clara, USA), представляет собой интерактивную оболочку географических информационных систем и относится к классу Desktop GIS (настольных).

AtlasGIS - полнофункциональная информационная картографическая система, которая объединяет обширные аналитические и презентационные возможности универсального картографирования с легкостью и гибкостью настольного программного обеспечения. Она имеет следующие возможности:

  • ввод, редактирование и печать/рисование карт;

  • развитые презентационные средства: полное управление цветами и штриховками, создание и редактирование символов, многочисленные вставки, тематическое картографирование;

  • деловая графика - круговые и линейные диаграммы, графики и т.д.;

  • возможность создания приложений с помощью Atlas Ware GIS / С /VB (ГИС-расширений языков Си и MS Visual Basic соответственно);

  • работа с растровыми проектами (растровые «подложки»);

  • пространственный поиск/анализ - комбинирование географических объектов, агрегирование данных по географическим признакам, создание буферных зон;

  • геокодирование - поиск по почтовым адресу и индексу, включая поиск по неполному или неточному адресу;

  • специальные средства обработки данных, основанные на библиотеке встроенных функций и операторов (59 функций и 22 оператора);

  • встроенная поддержка SQL, позволяющая обращаться к так называемым SQL-серверам, что удобно при работе в больших сетях;

  • встроенная поддержка Application Linking, позволяющая связывать с географическими объектами мультимедиа-приложения.

  • Цифрование поддерживает все распространенные дигитайзеры

  • Допускается совместное использование растровых и векторных изображений.

  • Число слоев может достигать 250, часть из которых может быть векторная, а часть растровая.

В системе AtlasGIS реализован принцип What You See Is What You Map - видишь то, что наносишь на карту - аналог WYSIWYG (What You See Is What You Get - что вы увидели, то и получили).

В отличие от многих других ГИС-пакетов AtlasGIS программируется не с помощью специального макроязыка, а средствами популярных и широко используемых языков MS VisualBasic и Си.

Разработчики смогут также использовать в своих приложениях прикладные программы для VisualBasic и Си из любых доступных библиотек. В свою очередь, созданное ПО будет легко переносимо в рамках выбранного языка. Все свойства языка программирования, такие, как поддержка OLE, DDE и т.д., естественным образом переходят в приложения.

Недостатком системы следует считать ее относительно высокую стоимость. В частности, конвертер файлов для DXF-формата в AtlasGIS поставляется отдельно по цене, сопоставимой со стоимостью полного отечественного комплекта GeoDraw, GeoGraph, в котором данная функция является встроенной.
^

10.6.Специализированная система Maplnfo


Система MapInfo позволяет отображать различные данные, имеющие пространственную привязку. Она относится к классу Desktop GIS. В конце 80-х гг. MapInfo вместе с AtlasGIS делила рынок настольных ГИС. После выхода Windows -версии она опередила соперника, особенно на российском рынке.

Отличительная особенность MapInfo - универсальность. Система дает возможность создавать интегрированные геоинформационные технологии Intergraph и Maplnfo для DOS, Windows, Windows NT, UNIX, геоинформационные системы, цифровые картографические системы, программные и технические средства формирования и анализа геоинформационных баз данных.

В систему заложены следующие возможности:

  • методы анализа данных в реляционной базе данных;

  • поиск географических объектов;

  • методы тематической закраски карт;

  • методы создания и редактирования легенд;

  • поддержка широкого набора форматов данных;

  • доступ к удаленным БД и распределенная обработка данных.

MapInfo позволяет получать информацию о местоположении по адресу или имени, находить пересечения улиц, границ, производить автоматическое и интерактивное геокодирование, проставлять на карту объекты из базы данных. Форма представления информации в системе может иметь вид таблиц, карт, диаграмм, текстовых справок. Система дает возможность проводить специальный географический анализ и графическое редактирование. При этом система команд и сообщения представляются как на русском языке, так и на других языках. Модули системы включают обработку данных геодезических измерений, векторизацию и архивацию карт, схем, чертежей, преобразования картографических проекций, совмещение пространственных данных.

Возможность компьютерного дизайна и подготовки к изданию разнообразных картографических документов позволяет получать различные технологические решения для территориальных и отраслевых информационных систем. Программные комплексы функционируют на различных платформах. Система MapInfo включает специализированный язык программирования MapBasic, позволяющий менять и расширять пользовательский интерфейс системы.

Система дает возможность напрямую использовать данные электронных таблиц типа Excel, Lotus 1-2-3, форматы dBase и т.д.
^

10.7.Система GeoDraw, GeoGraph


Система GeoDraw, GeoGraph - ведущая отечественная разработка ГИС. В совокупности с системой Геоконструктор эти средства образуют некую законченную модульную систему. Различие между ними функциональное. GeoDraw - векторный топологический редактор, GeoGraph - средство композиционного построения уже существующих цифровых карт, Геоконструктор - средство создания приложений пользователя по его собственным алгоритмам и программам с использованием Borland C++, Visual Basic, Delphi и т.п., позволяющее эффективно организовывать композиции формирования карты, фильтрации пространственных объектов, привязки к базам данных, поддержки географических проекций и т.д.

Векторный редактор GeoDraw предназначен для создания картографических баз данных для технологий ГИС и относится к классу Desktop GIS. Он поддерживает построение картографической структуры, содержащей многослойное отображение данных, позволяет осуществлять идентификацию объектов и их привязку к базам атрибутивных данных, вести работу с 40 картографическими проекциями и выполнять преобразование (конвертацию) форматов данных в широком диапазоне.

GeoGraph позволяет создавать электронные тематические атласы на основе оверлейного представления цифровых карт и связанных с ними атрибутивных цифровых данных.

Допускается ввод картографической информации методами дигитализации. Система GeoDraw осуществляет векторизацию растровых изображений и производит широкий спектр преобразований карт для интеграции пространственных данных из разных источников: преобразования плоскости и всех отечественных картографических проекций, идентификацию объектов и их связь с таблицами атрибутивных данных популярных форматов DXF, dBase, Paradox и др.

В системе имеется возможность проведения анализа данных. С ее помощью можно осуществлять тематическое картографирование, пространственные измерения, реализацию разнообразных запросов к картам и связанным с ними таблицам, логические запросы и быстрый оверлей слоев, вывод полученных композиций карт, растровых изображений, графиков, текстов на другие устройства, взаимодействие с приложениями.

Система GeoDraw осуществляет обмен данными с другими известными системами, такими, как ARC/INFO, Mapinfo, AutoCAD и др., которые могут использоваться в едином технологическом комплексе с программными средствами GeoDraw.

Программные средства и технологии системы обеспечивают создание и поддержку базы данных цифровых планов, которая является основой для создания ГИС города. Программные средства достаточно просты в использовании, могут применяться как автономно, так и в сочетании с другими популярными программными средствами, указанными выше, и при этом значительно дешевле любых программных средств с сопоставимыми возможностями.

При наличии единой цифровой пространственной базы для города различные городские службы (земельные, по управлению имуществом, милиция, тепло-, газо- и энергоснабжение, БТИ, жилищные, дорожные и др.) имеют возможность связывать с пространственными объектами (зданиями, улицами, коммуникациями, земельными участками, участками зеленых насаждений и др.) свою специфическую информацию в виде таблиц и дополнительных пространственных объектов.

При этом обеспечивается полное (топологическое) согласование объектов из различных слоев, автоматически формируются корректная система пространственных отношений между объектами, необходимая координатная привязка, в том числе и для системы GPS.

Геоинформационная система конечного пользователя GeoGraph дает возможность просматривать, редактировать, анализировать данные, проводить пространственные измерения, находить объекты, отвечающие наборам задаваемых пользователем условий, и реализовывать другие функции. Приложения, созданные на базе этой системы, широко используются внутри страны и за рубежом. Наконец, система GeoDraw, GeoGraph позволяет путем интеграции разно отраслевой информации на едином пространственном базисе решать сложные комплексные задачи в области управления территорией города с учетом комплекса интересов (социальных, экологических, финансовых и др.). Система постоянно развивается и в нее включаются новые возможности.
^

10.8.Инструментальная система ArGIS


В Московском государственном университете геодезии и картографии разработано ядро инструментальной ГИС, занимающей промежуточное состояние между полнофункциональной и настольной ГИС -ArGIS. Требуя небольшого объема вычислительных ресурсов, ArGIS решает задачи, посильные таким мощным пакетам, как ER Mapper. Система ArGIS ориентирована на построение цифровых моделей с использованием аэрокосмических снимков. Она позволяет не только строить цифровую модель рельефа (по регулярной сетке), но и получать ее трехмерное перспективное представление. По цифровой модели рельефа с помощью специального программного модуля получают разрезы.

ArGIS в отличие от GeoDraw, GeoGraph совмещает в одной среде графический редактор и систему построения картографических композиций. Более удобным по сравнению с GeoDraw является редактирование графических элементов карты. ArGIS имеет встроенные библиотеки условных знаков, которые могут пополняться или видоизменяться пользователем.
^

10.9.Система ArcCAD


Система ArcCAD, разработанная Институтом исследования систем окружающей среды (ESRI), является продуктом слияния технологий САПР (AutoCAD) и геоинформационных систем (ARC/INFO). При этом следует отметить, что ArcCAD - не преобразователь данных из AutoCAD в ARC/INFO, а полноценная ГИС, создающая пространственные данные непосредственно в формате ARC/INFO. Это означает, что технологически и на уровне данных ArcCAD полностью интегрирована с ARC/Info. Подобная интеграция означает следующее:

  • ArcCAD использует данные, созданные как в программе Arc/Info, так и в системе AutoCAD;

  • созданные в ArcCAD данные могут быть использованы для дальнейшей обработки в Arc/Info и в AutoCAD;

  • программное средство ArcView для PC, компьютеров Macintosh или рабочих станций может быть использовано для просмотра, вывода на экран и анализа данных ArcCAD;

  • ArcCAD может быть также использована для доступа к dBASE-файлам, файлам форматов DXF, ASCII и IGES;

  • с помощью ArcCAD пользователь может распоряжаться всеми обслуживающими средствами ГИС пакета Arc/Info;

  • ArcCAD включает все стандартные средства ГИС-технологий создания, корректировки и управления данными с топологической структурой. Система предоставляет набор геоинформационных команд выбора и запроса. Выбор объектов может основываться на любой комбинации пространственных, графических и атрибутивных критериев, определенных в виде серий логических выражений.

При работе с AutoCAD имеется возможность использования языка искусственного интеллекта AutoLISP. Этот язык, отличаясь логичностью и простотой, легко осваивается специалистами, пишущими практически на любом алгоритмическом языке. Специальные средства обработки пространственных данных расширяют возможности AutoLISP. Все функции ArcCAD могут быть также реализованы через библиотеки AutoCAD.

Пользовательский интерфейс анализа и управления объектами системы ArcCAD позволяет осуществлять оверлей полигонов, вписывание линий и точек в полигоны, создание буферных зон, удаление границ смежных полигонов и другие операции.

В системе ArcCAD производится автоматическое создание легенд с описанием условных обозначений. При этом используются хранящиеся в базе данных атрибуты и несколько параметров, вводимых пользователем в интерактивном режиме.

ArcCAD связывает карты и базу данных, создавая систему управления базами данных с графическим интерфейсом. Информация из геоинформационной базы данных может быть запрошена либо через указание объекта непосредственно на карте, либо путем ввода запроса к самой базе данных.

Система определяет пространственные взаимосвязи каждого объекта цифровой карты, что означает точное примыкание одной области к другой. Эти позиционные или пространственные зависимости позволяют создавать новые и обновлять существующие записи базы данных путем добавления или отсечения картографических характеристик. Такая технология ГИС называется пространственным анализом и используется для множества инженерных и бизнес-приложений.

ArcCAD формирует базу данных отдельно от чертежей и рисунков CAD, так как чертежи, созданные в CAD, просто не содержат информацию того уровня, который необходим для получения всеобъемлющей информации в области ГИС. Поэтому ArcCAD и стоит особняком как полноценная геоинформационная система.

ArcCAD использует программу CAD для создания и редактирования собственных карт. Если пользователь имеет AutoCAD, то ArcCAD конвертирует существующие чертежи и рисунки в формат ГИС.

С помощью приложений MS Windows можно организовать связь между электронными таблицами, программами деловой графики и геоинформационной базой данных. Используя Arc View для Windows, можно организовать запрос и просмотр геоинформационных данных, созданных с помощью ArcCAD.

Как ГИС, ориентированная на принятие управленческих решений и реализацию прикладных задач, ArcCAD содержит в своем составе ряд специальных пакетов для этой цели:

  • Проектирование транспортных перевозок. В ArcCAD возможен анализ транспортных "коридоров" при проектировании перевозок. Объединение CAD и GIS обеспечивает идеальную платформу для проектирования дренажных работ и анализа бассейновых структур.

  • Управление оборудованием. ArcCAD можно использовать для управления внутри и вне предприятий в таких сферах, как инвентаризация и управление имуществом и собственностью, выбор нового место расположения и инвентаризационный контроль.

  • Проектирование гражданского строительства. В процессе построения топологически корректной геоинформационной базы данных ArcCAD позволяет проектировщику использовать традиционную координатную геометрию AutoCAD, топографию, программные средства проектирования дорог и деления на административные округа.
^

10.10.Система WinGIS


WinGIS используется для работы с пространственными базами данных Gupta SQL, построения сложных изображений, их дигитализации, преобразования и вывода на графопостроитель. Наличие интерфейсов DDE и OLE дает возможность работать с приложениями пользователя и мультимедиа-средствами.

Следует отметить среди разработок дилеров этой системы специальный инсталляционный пакет фирмы GUPTA для российского рынка, локализованную базу данных SQL BASE 6.0, графический сервер версии 3.0 и утилиту прямого доступа к файлам DBF. Этот проект дает возможность российским пользователям WinGIS работать с русифицированной версией SQL BASE.

В 1996 г. на российском рынке появилась версия WinGIS 3.2. Графический редактор этой версии имеет ряд важных новых графических функций. Снято ограничение прежних версий "один слой - один цвет". Теперь пользователь, селектируя один или несколько объектов на одном слое, может закрашивать их в любые цвета и задавать им любые типы линий, отличные от первоначальных параметров слоя.

При загрузке растрового изображения можно задать различную степень его прозрачности, вследствие чего будут видны объекты, находящиеся на слоях, лежащих ниже растрового.В системе реализована поддержка OLE 2.0. Любой объект, созданный в приложении, работающем с OLE 2.0, может быть точно привязан в проекте WinGIS, а также в дальнейшем отредактирован.

Появилась возможность автоматического создания легенды проекта по выбранным слоям. Реализована функция сложного построения точек по известным параметрам: расстоянию между известными объектами, по углам или по условию ортогональности. В систему WinGIS включена функция генерализации слоев. При определении параметров генерализации для выбранных слоев при изменении масштаба карты слои будут автоматически подключаться или отключаться, что существенно разгрузит проект пользователя. В систему входит модуль связи с БД GUPTA, который поддерживает обмен данными с SQL-BASE 5.2 и SQL- BASE 6.0.

Обеспечена полноценная связь со всеми приложениями Windows, прежде всего с объектами БД типа OLE 2.0. Теперь пользователь может внести в БД любую информацию, описывающую любой графический объект WinGIS (точка, линия, площадь, текст и т.д.), от документа, составленного с помощью редактора MS-Word, графического рисунка, созданного в любом графическом пакеге (например. Photofinish), до видеоклипа.

В системе WinGIS реализована возможность многотабличных запросов; созданные сложные запросы можно сохранять в файлах, что позволяет сохранять результаты мониторинга. Появилась функция генерации графических объектов из базы данных. При наличии в базе координат объектов пользователь способен генерировать любые графические модели и помещать их на разные слои проекта.

При составлении отчетов возможно использование разнообразных форм и графики. Кроме связи с БД GUPTA предоставлена возможность работы с файлами других баз данных (Access, dBase, foxpro, Paradox, Excel и др.), поддерживающих интерфейс Microsoft ODBC. В этом случае происходит переключение работы на специальный модуль, который взаимодействует с WinGIS посредством стандартного набора SQL-команд.
^

10.11.Специализированная система ER Mapper


Программное обеспечение систем ГИС и ДДЗ долгое время развивалось почти независимо друг от друга. В конце 80-х гг. стали появляться первые коммерческие пакеты программ для обработки данных зондирования. И в это же время начинается активное установление связей с ГИС-пакетами. Однако только в середине 90-х гг. произошел качественный скачок -появились многофункциональные пакеты обработки ДДЗ. Это привело к сближению технологий ГИС и ДДЗ.

Первые ГИС в качестве основного источника данных были ориентированы на карту, ДДЗ - на использование снимков. На рынке ПО ДДЗ можно выделить три пакета такого рода, которые, с одной стороны, специально предназначены для обработки ДДЗ, с другой - выступают как некие специализированные ГИС-пакеты. Это ERDAS Imagine фирмы ERDAS, ER Mapper фирмы ER Mapping, EASI/PACE фирмы РСI.

Одна из развитых систем обработки изображений в среде ГИС ER Mapper ориентирована прежде всего на обработку больших объемов фотограмметрической информации (файл до 900 Мбайт) и решение задач ГИС на этой основе (тематическое картографирование). В пакете ER Mapper впервые используется набор алгоритмов, позволяющих обрабатывать растровые изображения совместно с векторными данными ГИС и табличными данными из реляционных баз данных.

Пакет позволяет обрабатывать большие объемы информации на рабочих станциях, поддерживающих систему X-Windows, PC под управлением Windows NT, Windows 95. Пакет ER Mapper рассчитан на применение во всех отраслях науки и промышленности, требующих обработки больших объемов геофизической и географической информации: контроль природных ресурсов, лесное хозяйство, информационное обеспечение управления, разведка минеральных ресурсов, разведка и добыча нефти и газа.

ER Mapper содержит библиотеку алгоритмов, необходимых для обработки различных данных - от спутниковых съемок до сейсмических измерений. Имеется возможность модификации алгоритмов и добавления в библиотеку новых. Алгоритм - это хранимая в текстовом виде последовательность операций, содержащая полное описание действий, необходимых для решения той или иной задачи. В состав алгоритма могут входить следующие операции:

  • ввод исходных растровых данных в цифровой форме, включая описание этапов предварительной обработки для каждого частотного диапазона;

  • формулы (групповые операции), по которым следует проводить комбинирование данных частотных диапазонов многозональных снимков;

  • совместное отображение заданного порядка различных наборов данных;

  • динамический доступ к внешним данным;

  • метод классификации элементов изображения по «частотному портрету»;

  • вычисление статистических характеристик, кодирование цветом результатов классификации.

Программное обеспечение системы позволяет осуществлять проекционные преобразования в более чем шестьсот проекций. Кроме того, существует возможность трансформирования снимков с переводом фотограмметрических данных в любую картографическую проекцию.

В пакете ER Mapper предлагается новое понятие в технике обработки изображений - виртуальные наборы данных (virtual dataset).

Виртуальные наборы данных - это результат применения алгоритма к некоторому набору данных. Формально любой алгоритм, порождающий некий набор данных, может рассматриваться (и участвовать в других алгоритмах) как логический виртуальный набор данных. Достоинствами такой организации данных являются:

  • уменьшение затрат дисковой памяти. Например, обработка одного набора данных Landset может порождать от 15 до 20 виртуальных наборов данных (главные компоненты, индексы вегетации, булевы данные о наличии водного или облачного покрова и т. д.). Эти данные могут вычисляться по мере необходимости;

  • упрощенное представление данных. Виртуальные наборы могут быть использованы для построения простых "проекций" (моделей) более сложных наборов или моделей данных;

  • порождение новых типов данных. Например, из набора данных спутниковой съемки Landset ТМ ( 7 полос с разрешением 30 м) и SPOT Panchromatic (одна полоса с разрешением 10 м) возможно построение набора с разрешением 10 м и 7-ю полосами спектра.

Метод доступа к внешним данным, применяемый в системе ER Mapper, называется динамической связью. Если в алгоритме предусмотрено использование внешних данных, динамическая связь обеспечит доступ непосредственно к требуемой внешней системе. Это дает ряд преимуществ:

  • высокая точность;

  • поддержка различных типов данных - имеется возможность объединения различных типов данных (векторных, табличных и точечных), например, динамическая связь с базой данных на основе SQL позволяет представлять табличные данные в графической форме;

  • поддержка требований заказчика - пользователь может добавлять свои программы динамических связей к интересующим его системам;

  • наличие интерфейса PostScript.

Для реализации отмеченных преимуществ в комплект системы включен набор программ для динамической связи с разными информационными системами и форматами: аннотационные векторные файлы ER Mapper, оболочки ARC/INFO, карты GenaMap, таблицы SQL Oracle, внешние векторные форматы, средства оформления карт (легенды, сетки, графические знаки, объекты, описанные пользователем, масштабные и цветовые шкалы), заголовки и аннотации (дата и время, сноски, коммерческие знаки (логотипы)), примеры программ динамических связей.

Достоинством системы является наличие в ней средств визуализации трехмерного изображения. Пакет ER Mapper содержит полный набор трехмерной визуализации, включая отображение в перспективе, получение стереопар, перемещение точки обзора рельефа в реальном времени «полет» и трехмерное отображение на дисплее. Последние две функции используют графическую библиотеку OpenGL и пока могут быть реализованы только на UNIX.
^

10.12.Системы четвертого поколения


ГИС нового поколения отличает ориентация на пользовательские модели данных с учетом предметной области и особенностей приложений. Их модели данных определяются классами объектов, наборами атрибутов, расширенными возможностями реализации запросов и операций над объектами по сравнению с предыдущим поколением.

Среди таких ГИС можно выделить: SICAD/open фирмы Siemens Nixdorf (Германия); Star фирмы Star Informatic (Бельгия), GRADIS GIS фирмы Straessle (Швейцария); Smallworld GIS фирмы Smallworld Systems Ltd (Великобритания); Spans GIS фирмы Tydac Technologies Inc. (Канада).

Spans GIS - универсальная система обработки и анализа пространственно - координированных данных четвертого поколения. Она поддерживает набор моделей (цифровых представлений) пространственных данных (векторная, топологическая и нетопологическая модели, квадродерево, растровая модель, линейные сети, TIN) для ввода данных, анализа, моделирования и представления.

Spans GIS позволяет осуществлять многооконный режим работы, экспорт/импорт данных в форматы других ГИС, поддержку цифровых карт, интеграцию растровых и векторных данных и др.
^

10.12.1.Система SICAD/open


SICAD/open - системный продукт для рабочих станций, ориентированный на работу со стандартными СУБД INFORMIX и ORACLE. Он позволяет обрабатывать геоинформационные данные по распределенной технологии, что повышает гибкость и производительность системы.

Для актуализации карты предлагаются прямая дигитализация, оверлей с растровой подложкой и различные трансформации. Система позволяет создавать цифровые картографические модели в масштабных рядах. Однако вид графических объектов в разных масштабных рядах, процедуры генерализации и другие особенности графических функций SICAD/open определяются принятой моделью данных.

Недостатком SICAD/open является отсутствие библиотек стандартных приложений, поэтому работать с ней должен только высококвалифицированный специалист.
^

10.12.2.Семейство Star


Семейство интегрированных продуктов Star представляется наиболее законченной "пользовательской" средой, и в нем, как и в MGE, сохранена модульность, но в измененном, "прозрачном" виде.

Модули и приложения образуют единую пользовательскую среду Star. Ядро Star составляет SICAD и к нему подключаются тематически ориентированные модули Star CARTO, Star INFRA, Star ARCHI и Star TECHNO, дополняемые приложениями для управления моделями данных, построения цифровых моделей, обработки растровых изображений, выполнения расчетов, анализа и проектирования, организации интерфейсов.

Инструментом развития системы является утилита Macroprogramming - библиотека функций Star с интерфейсом связи семантики и метрики, создания меню и формирования собственных приложений.

Star CAD - полномасштабный модуль для обработки векторных и растровых объектов и оцифровки, служит сервером баз данных.

Star CARTO - геоинформационный модуль с набором функций топологической ГИС, к которому примыкают специализированные приложения и утилиты по проектированию, анализу и оценке сетей (канализация, водо-, энерго-, теплоснабжение, связь, дороги и т.д.).

Star INFRA - модуль с функциями обработки полевых геодезических данных, трансформаций и привязки растровой информации, ведения вспомогательных библиотек стандартных приложений.

Star ARCHI - архитектурный модуль для ЗD-проектирования, генерации 20-планов, автоматического документирования проекта и выбора наилучшего варианта.

Star TECHNO - объектно-ориентированный модуль с приложениями, позволяющий создавать информационные системы произвольной сложности. Он обеспечивает связь между различными графическими, текстовыми, атрибутивными данными и средствами мультимедиа.

Viewer - модуль просмотра, представляющий собой подмножество БД ORACLE. Рассчитан на пользователей, работающих с распределен-ными базами данных в ORACLE, но без сложного пространственного анализа.

В среде программных средств последнее десятилетие находят все более широкое применение так называемые объектно-ориентированные методы и системы программирования и моделирования.
^

10.12.3.Географическая операционная система Small World GIS


Small World GIS - одна из первых ГИС-систем нового поколения. Отличительной ее особенностью является синтез объектно-ориентированных моделей данных, объектно-ориентированного программирования и "многовариантной" СУБД. Это полностью интегрированная среда, называемая "географической операционной системой".

Ядро Small World GIS составляет объектно-ориентированная интерактивная оболочка программирования Magik, представляющая гибрид Algol и Small Talk.

Моделирование пространственно-связанных объектов осуществляется на основе набора операций построения и анализа топологических связей между ними.

Основу классификации и моделирования составляют топологические типы: точечный, линейный, площадной объекты. Правила топологического взаимодействия объектов обеспечивают совместное использование ими первичных геометрических элементов (узлов, нитей, полигонов).

Технологии Small World GIS поддерживают графические файлы в сочетании растр/вектор. Каждый растр при импорте в систему дополняется ее генерализованными версиями для быстрой и качественной визуализации в мелкомасштабные ряды.

Преимуществом Small World GIS следует считать полную мультиплатформность. Система функционирует на всех моделях ведущих производителей RISC-платформ HP, IBM, SUN, DEC (и соответствующих версий UNIX). Новые версии программного обеспечения разрабатываются для всех платформ. Полностью унифицированы дистрибутив и процедура инсталляции. Интерактивная оболочка Magik обеспечивает бинарную совместимость приложений для всех указанных платформ.
^

10.13.Инструментальная среда CADdy


При создании территориальных кадастровых и геоинформационных систем может находить применение система CADdy ( фирма ZIEGLER Informatics GmbH). Система является ярко выраженной инструментальной средой для широкого круга задач и требует настройки.

В 1990 г. CADdy была локализована на русском языке. Локализованная версия включает в себя свыше 80 модулей, охватывающих такие направления, как архитектура и строительство, инженерная геодезия и картография, городское планирование и инженерные сети, машиностроение, электроника, электротехника. Как ГИС-система CADdy распространена в более чем 150 городах России.

Для обмена данными в CADdy предусмотрены двусторонние конвертеры в наиболее популярные форматы (DXF, SICAD, IGES, ALK, Intergraph и др.). В рамках системы возможно построение технологии для решения всего спектра задач городского планирования и земельного городского кадастра (от привязки к местности объектов городской инфраструктуры до проектирования схем и планов развития территорий).

В состав программного обеспечения входят прикладные модули, выполняющие разнообразные функции: геодезические съемки, создание электронных топографических карт, построение цифровой модели рельефа по данным регулярной и нерегулярной сети опорных точек; представление и визуализация различных трехмерных объектов (цифровых моделей рельефа, городского ландшафта, архитектурных проектов зданий); выбор различных точек обзора и видов объектов; обеспечение совместной обработки графических (векторных рисунков, сканерных и видеоизображений) и табличных баз данных в формате DBFпостроение планов и профилей городской ливневой и сточной канализации; модули для формирования и ведения банков земельных данных по состоянию жилого и нежилого фондов, информационного обеспечения администрации города, ведения кадастра недвижимости, анализа, оценки и планирования городских территорий, управления коммунальным хозяйством и т.д.

Система допускает разработку пользовательских приложений и интерфейсов с использованием языка программирования Си и графической библиотеки CADdy Plus. Система позволяет реализовать объектно-ориентированные технологии работы с графическими данными и их геодезической привязкой к государственной сети.
^

10.14.Система электронных карт "Панорама"


Отечественная разработка "Панорама" представляет собой инструментальные средства для построения и обработки цифровых и электронных карт на основе современных ГИС-технологий. Система позволяет осуществлять:

  • ведение картографической базы данных;

  • ведение атрибутивной (семантической) базы данных;

  • установление и поддержание связей между картографическими объектами и атрибутивными (семантическими) базами данных;

  • ведение классификаторов и справочников;

  • формирование и вывод отчетных, аналитических и презентационных материалов.

^ Комплекс "Геодезия". Это специализированный комплекс для решения прикладных задач и обработки данных полевых наблюдений. Он предназначен для автоматизированной обработки данных полевых геодезических работ и последующих вычислений
^

10.15.Применение концепции "открытых систем" в инструментальных пакетах ГИС


Один из кажущихся недостатков многих ГИС-пакетов - присутствие в каждом из них внутренних форматов данных. Это объясняется не только различием подходов при создании ГИС, но и стремлением защитить информацию системы от доступа средствами "чужих" ГИС. Объективно первые ГИС создавались как "закрытые" системы, что было обусловлено: отсутствием общих концепций в различных фирмах-производителях, различием применяемых форматов, основных решаемых задач, подходов программирования и организацией интерфейсов.

Однако если передача данных из одной ГИС в другую решается путем конвертирования форматов, то возможность включения в инструментальную систему дополнительных модулей, созданных разработчиком, весьма ограничена во многих ГИС.

Кроме того, при конвертировании форматов (см. разд. 5.3) нарушаются, а зачастую просто теряются связи, характерные для геоинформационных данных. Поэтому обычные конвертеры форматов данных, приемлемые, например, для задач обработки изображений, не удовлетворяют требованиям передачи пространственно-временных данных ГИС. Конвертированные данные нуждаются в восстановлении связей и структур. Это снижает возможность эффективного обмена данными и тем более использования геоинформационных данных в "негеоинформаци-онных" приложениях.

Ряд ГИС-систем дает возможность пользователю создавать свои модули по внутренним правилам этих ГИС, в то же время использование уже готовых пакетов весьма затруднено.

Одним из решений этой проблемы следует считать концепцию "открытых систем", развиваемую фирмой Microsoft для операционной системы MS Windows. Реализация этой идеи основана на архитектуре OLE (Object Linking and Embedding - связывание и внедрение объектов) и построении компонентной модели объекта СОМ (Component Object Model). Этот подход часто называют сокращенно OLE/COM.

Архитектура OLE позволяет одним приложениям системы MS Windows использовать другие или "вставлять" их для локальных процедур обработки, например для включения электронной таблицы или обработки рисунка. В понятие объекта OLE попадает все, что имеет машинное представление - документ текстового редактора, электронная таблица, рисунок, видеоклип и т.д. Это включает в понятие объекта OLE не только данные, но и программные элементы и объекты, привязанные к разным процессам и даже к разным машинам (сети).

Понятие OLE как связывание и внедрение, используемое в базах данных как тип данных, в концепции OLE/COM имеет более широкое значение. Оно включает в себя унифицированную передачу данных, структурированное хранилище информации и набор интерфейсов, позволяющий использовать конкретное приложение в качестве OLE- объекта.

Сущность данной концепции заключается в том, что с помощью набора интерфейсов создается система автоматных моделей, в которой одно из приложений, называемое сервером, управляется другим, называемым клиентом (или контроллером). При этом некоторые приложения Windows могут выступать в роли как сервера, так и клиента, пример Excel и Project 4.

Таким образом, разработка компонентной модели уже созданного ранее приложения дает возможность связывать между собой различные программные продукты MS Windows, к числу которых и относятся инструментальные пакеты ГИС. Это, в частности, позволяет внедрять в ГИС "негисовские" пакеты программ и наоборот.

Такой подход является общим для всех приложений MS Windows безотносительно к их предметной области.

Примером конкретной разработки этой концепции в направлении развития ГИС может служить работа фирмы Intergraph. Ею осуществляется проект, известный под названием технологии "Юпитер"], который ставит целью создание коммуникабельной среды обмена, обработки и применения геоинформационных данных для решения управленческих, инженерных и других задач на основе концепции "открытых систем".

Совместно с Oracle фирма Intergraph разработала "OLE для ГИС" -механизм, отражающий концепцию OGIS (Open Geodata Interoperability Specification) - открытую спецификацию взаимообмена геоданными, разработанную Консорциумом по открытым ГИС.

Адаптация "Юпитер"-приложений с помощью методов OLE аналогична, например, использованию Visual Basic для программирования форм ввода или модификации данных в электронной таблице Excel.

Инструментальный ГИС-продукт GeoMedia для Windows NT - первый продукт технологии "Юпитер". Он представляет собой универсальный геоинформационный "клиент", дополняющий продукты МОЕ и FRAMME , интегрируя данные из множества источников.

GeoMedia предоставляет доступ ко множеству источников данных (для ГИС) интегрирует их на общую основу, создает возможность общения на геоинформационной основе.

Система GeoMedia расширяет возможности MGE и делает ее более "распределенной" системой. Сравнение MGE и GeoMedia показывает, что MGE в большей степени рассчитана на конструкторов и проектировщиков ГИС-продуктов, т.е. в первую очередь на создание, во вторую -на использование ГИС-продуктов. Система GeoMedia рассчитана на аналитиков и пользователей ГИС-продуктов, синтезирующих новые данные и решения. Это достигается механизмом просмотра и анализа геоинформационных данных и возможностью принятия решений на основе более широкой интеграции данных.

Система GeoMedia позволяет копировать или вставлять атрибутивные данные из буфера обмена в текстовом формате, обеспечивая более эффективное использование приложений Windows типа Excel, Access, Word, Visio и др. Преобразование графической информации в форму деловой графики для задач управления и бизнеса достигается копированием графики через буфер обмена в формате метафайлов Windows и последующей вставкой ее в документы Excel, Access, Word.

Придание данным GeoMedia необходимых свойств осуществляет интерфейс Data Warehouse. Кроме организации связей между данными, характерными для ГИС (см. раза. 4.2,4.3), он производит при необходимости соответствующие проекционные преобразования (см. разд. 5.3), что также характерно только для геоинформационных данных.

Другими словами, GeoMedia делает более "прозрачной" ГИС-тех-нологию для пользователя-прикладника, далекого от геоинформатики. Эта прозрачность особенно ценна при интеграции технологий управления офисом. Через стандартный интерфейс пользователя Windows решаются задачи создания бизнес-приложений, требующих пространственно-временную информацию ГИС.

Например, при создании отчета по новой дорожной схеме или сети коммуникаций создается текстовый блок на основе базы атрибутивных данных. На основе этих же данных составляются графики и диаграммы, на основе запросов - справки, таблицы и нормативы, на базе графических данных ГИС-план с соответствующей нагрузкой и набором спецификаций. Связь пространственно-временных и экономических данных позволяет создать приложение, нацеленное на конкретный бизнес-проект с набором вариантов, отвечающих на вопрос: "что, если...". Кроме того, создается презентационная документация. Дополнительно к этому GeoMedia содержит средства, связывающие с текстовыми документами мультимедийные объекты: видеоклипы, фотографии, анимационные объекты, звуковое сопровождение и др.

Учитывая важность повышения коммуникабельности геоинформационных данных и применения для этой цели сети Интернет, фирма Intergraph разработала GeoMedia Web Map - еще один продукт, основанный на технологии "Юпитер". Он представляет гипертекстовые ссылки на базы геоинформационных данных, а также позволяет просматривать интеллектуальные векторные карты. Он работает совместно с известными Web-браузарами Internet Explorer и Netscape в качестве средств просмотра.

10.16.Выводы


Существует большое число разнообразных инструментальных ГИС-систем. Они различаются прежде всего целевой направленностью. программно-технологическими средствами и внутренними форматами данных.

^ Современная тенденция обработки информации в инструментальных ГИС - создание проекта (карты).

Отечественные системы, такие, как ГеоДраф, ГеоГраф, сопоставимы по стоимости и возможностям со многими зарубежными, а с учетом специфики распространенных в нашей стране проекций и номенклатуры карт их использование упрощает работу с отечественной картографической продукцией.

Проблемы эффективной передачи геоинформационных и "негеоин-формационных" данных в ГИС, включения в инструментальную систему дополнительных модулей. созданных разработчиком, использования уже готовых пакетов решаются внедрением концепции "открытых систем ", развиваемой фирмой Microsoft для операционной системы MS Windows. Одним из таких решений является программа "Юпитер " фирмы Intergraph.




Скачать 497,05 Kb.
оставить комментарий
Дата29.09.2011
Размер497,05 Kb.
ТипЛекция, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

отлично
  3
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх