Муниципальные инженерные геоинформационные системы
Геоинформационные системы: определение, решаемые задачи и актуальность. Понятие карты и работа с ней. Шкалы измерений и координаты. Графическое представление объектов, атрибутов. Ввод данных в ГИС, цифрование информации. Создания ГИС и роль специалистов.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.10.2011 |
| Размер файла | 2,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Простейшей векторной структурой данных является спагетти-модель, приведенная на рисунке 8, которая по сути переводит "один в один" графическое изображение карты. Возможно, она представляется как наиболее естественная или наиболее логичная, в основном потому, что карта реализуется как умозрительная модель. Хотя название звучит несколько странно, оно на самом деле весьма точно по сути. Если представить себе покрытие каждого графического объекта нашей бумажной карты кусочком (одним или несколькими) макарон, то вы получите достаточно точное изображение того, как эта модель работает. Каждый кусочек действует как один примитив: очень короткие - для точек, более длинные - для отрезков прямых, наборы отрезков, соединенных концами, - для границ областей. Каждый примитив - одна логическая запись в компьютере, записанная как строки переменной длины пар координат (X,Y).
Рисунок 8. Спагетти-модель векторных данных
В этой модели соседние области должны иметь разные цепочки спагетти для общих сторон. То есть, не существует областей, для которых какая-либо Цепочка спагетти была бы общей. Каждая сторона каждой области имеет свой уникальный набор линий и пар координат. Хотя, конечно, общие стороны областей, даже будучи записанными отдельно в компьютер должны иметь одинаковые наборы координат. В отличие от спагетти-модели, топологические модели, как это следует из названия, содержат топологическую информацию в явном виде. Для поддержки продвинутых аналитических методов нужно внести в компьютер как можно больше явной топологической информации. Подобно тому, как математический сопроцессор объединяет многие специализированные математические операции, так и топологическая модель данных объединяет решения некоторых из наиболее часто используемых в географическом анализе функций. Это обеспечивается включением в структуру данных информации о смежности для устранения необходимости определения ее при выполнении многих операции. Топологическая информация описывается набором узлов и дуг. Узел - больше, чем просто точка, обычно это пересечение двух или более дут, и его номер используется для ссылки на любую дугу, которой он принадлежит. Каждая дуга (arc) начинается и заканчивается либо в точке пересечения с другой дутой, либо в узле, не принадлежащем другим дугам. Дуги образуются последовательностями отрезков, соединенных промежуточными (формообразующими) точками. В этом случае каждая линия имеет два набора чисел: пары координат промежуточных точек и номера узлов. Кроме того, каждая дуга имеет свой идентификационный номер, который используется для указания того, какие узлы представляет ее начало и конец. Области, ограниченные дугами, также имеют идентифицирующие коды, которые используются для определения их отношений с дугами. Далее, каждая дуга содержит явную информацию о номерах областей слева и справа, что позволяет находить смежные области. Эта особенность данной модели позволяет компьютеру знать действительные отношения между барическими объектами. Другими словами, мы имеем векторную модель данных, которая лучше отражает то, как мы, пользователи карт, определяем пространственные взаимоотношения, записанные в традиционном документе.
Тема 6. Ввод данных в ГИС. Цифрование информации
Есть много способов ввода данных. Одни выглядят примитивными, вроде помещения прозрачной сетки на карту. Другие - более современны, так, например, используют устройства цифрового ввода - дигитайзеры и сканеры.
Перед тем, как использовать структуры данных, модели и системы, необходимо преобразовать нашу реальность в форму, понимаемую компьютером. Методы, при помощи которых это будет сделано, зависят в некоторой степени от имеющегося оборудования и от конкретной системы. Во-первых, подсистема ввода спроектирована для переноса графических и атрибутивных данных в компьютер. Во-вторых, она должна отвечать хотя бы одному из двух фундаментальных методов представления графических объектов - растровому или векторному. В-третьих, она должна иметь связь с системой хранения и редактирования, чтобы гарантировать сохранение и возможность выборки того, что мы введем, и давать возможность устранять ошибки и вносить изменения по мере необходимости.
Вначале необходимо определить, какой тип ГИС, векторный или растровый, будет использоваться, а также будет ли ваша ГИС способна преобразовывать эти типы данных один в другой. Некоторые программы работают главным образом на растровых структурах данных, в то время как другие оперируют в основном векторной информацией.
Хотя преобразование между векторной и растровой формами - дело достаточно обычное, есть несколько вещей, о которых следует помнить. Чаще всего при преобразовании векторов в растр результаты получаются визуально удовлетворительными, но методы растеризации могут давать результаты, которые не удовлетворительны для атрибутов, представляющие каждую ячейку. Это особенно верно вдоль границ областей, где имеется неопределенность с присвоением ячейкам растра атрибутов с одной или другой стороны границы. С другой стороны, преобразуя растр в вектора, вы можете сохранить подавляющее большинство атрибутивных данных, но визуальные результаты будут часто отражать блочный, лестничный вид ячеек растра, из которых преобразование было произведено. Существуют алгоритмы сглаживания этого лестничного эффекта, использующие математические методы сплайн-интерполяции. Не вдаваясь в подробности, укажем, что это просто графический прием, сглаживающий зубчатые линии и острые углы.
Методы ввода растровых данных.
Ввод растровых данных следует иной стратегии, нежели ввод векторных данных. Растровый ввод иногда все еще делается с использованием накладной сетки, когда атрибуты вводятся последовательно, друг за другом. Широкая доступность сканеров быстро вытесняет этот трудный метод ввода, однако его применение хорошо иллюстрирует разные методы, используемые программами оцифровки для ввода ячеек растра. В прошлом часто использовался также метод оцифровки растра с помощью дигитайзера, когда полученный с дигитайзера контур объекта в виде векторов затем заполняется пикселями уже самой программой оцифровки.
Прежде всего необходимо решить, какую площадь должна занимать каждая ячейка растра. Это решение должно быть принято до начала оцифровки или наложения сетки, чтобы сообщить программе оцифровки размер ячейки или дать оператору сведения о размерах квадратов сетки. Кроме того, нам следует решить, пригодится ли какой-нибудь метод кодирования (типа группового или блочного кодирования), который мог бы сократить процесс. При том, что методы сжатия данных хороши для уменьшения их объема, использование этих методов при вводе может оказаться не менее важным благодаря сокращению времени ввода. Некоторые растровые ГИС, не поддерживающие ввод с дигитайзера или поддерживающие ввод и с клавиатуры, и с дигитайзера, имеют команды, позволяющие вводить данные в виде цепочек или блоков атрибутов. Выбрав метод ввода, вы должны решить, как каждая ячейка растра будет представлять различные имеющиеся темы. Помимо разрешения растра, это может быть наиболее важным мщением, которое вы должны принять. Рассмотрим этот вопрос более подробно.
Для ввода растровых данных наиболее широко применяются сканеры. Однако, следует учитывать, что введенные со сканера тематические данные не становятся автоматически тематическими данными в растровой ГИС. Дело в том, что однородно закрашенные на карте области после считывания сканером неизбежно получают некоторый разброс значений, вследствие многих причин: неоднородность нанесения краски на карту, незаметная для глаз, неоднородность подсветки в сканере, износ карты и т.д. Кроме того, тематические карты обычно печатаются офсетным способом, который предполагает образование всего богатства полутонов и цветовых оттенков смешением мельчайших точек красок небольшого числа цветов. При сканировании эти незаметные на глаз точки, превращаются во вполне самостоятельные пиксели, образующие "винегрет" на месте внешне однородной по цвету области. Естественно, такие карты не пригодны для анализа. Результат сканерного ввода в сильной степени зависит от соотношения разрешений сканера и полиграфического растра. Именно сложность решения этой проблемы приводит иногда к решению использовать упомянутый выше способ ввода растровых данных посредством векторной оцифровки контуров объектов с последующим преобразованием в растр.
Методы ввода векторных данных.
Как ранее указывалось, существуют многие инструменты для ввода в ГИС векторных данных. Ограничим обсуждение дигитайзерной оцифровкой как распространенным "классическим" методом. Некоторые программы требуют ввода точек в определенной последовательности, в то время как другие этого не требуют. Документация и/или сама программа сообщит вам об этом. Кроме того, программа укажет, какие пронумерованные кнопки используются для ввода конкретных типов объектов. Одни кнопки используются для указания положения точечных объектов, другие - для обозначения концов прямых отрезков, третьи - для смыкания многоугольников. Многие ошибки оцифровки, особенно у новичков, происходят вследствие нажимания не тех кнопок, что требуется. Конкретная процедура оцифровки зависит также от структуры данных, которая используется программой. Одни требуют указания положений узлов, другие - нет. Одни требуют явного кодирования топологии во время оцифровки, другие используют программные методы построения топологии после того, как база данных заполнена. Правила различны для разных программ, и нужно заблаговременно просмотреть соответствующую документацию для выяснения этих стратегий. Эта работа может рассматриваться как часть процесса подготовки карты, а не самой оцифровки.
Атрибутивные данные в векторных ГИС вводятся чаще всего с использованием клавиатуры компьютера. Хотя этот способ ввода данных предельно прост, он требует такого же внимания, как и ввод графические объектов. Причины две. Первая: опечатки совершаются очень легко. Вторая, и возможно, наиболее проблематичная: атрибуты должны быть связаны с графическими объектами. Ошибки в таком согласовании - одни из наиболее трудных для обнаружения ошибок, поскольку их не всегда можно заметить на взгляд, и они не проявляются до начала выполнения какого-нибудь анализа. Хорошей практикой является проверка атрибутов в процессе ввода, возможно, so время частых коротких перерывов для их просмотра. Время, потраченное на это, окупится за-тем с лихвой при редактировании.
Устройства ввода.
Самые разные типы устройств использовались и используются для ввода информации в компьютер. Большинство из них, если не все, в большей или меньшей степени используются сегодня для ввода в ГИС. Возможно, первым подходом к картографическому вводу было утомительное и подверженное ошибкам использование прозрачного материала с нанесенной сеткой, с помощью которого данные, ячейка за ячейкой, вводились вручную в компьютер. В большинстве случаев ячейкам растра присваивались числовые значения, которые, опять же вручную, друг за другом вносились в компьютер. Это требовало применения некоторого правила, определяющего, где внутри ячейки растра помещался вводимый объект. В качестве такой точки может использоваться центр ячейки или любой из четырех ее углов. В то время как знание точного положения точки пространственной привязки каждого элемента принципиально необходимо для векторных систем, также важно определить это и для растровых данных, которые будут представляться внутри компьютера ячейками растра. Представьте себе, например, измерение расстояния на основе количества ячеек растра: вам нужно будет знать, от чего вы отчитываете, - от сторон ячеек или от их центров. В конце концов, помните, что всякая ячейка растра занимает некоторую площадь. И чем больше эта площадь (т.е. чем ниже разрешение), тем более значимым становится этот вопрос.
Обычно приходиться работать с более современным и сложным оборудованием. Для ручного ввода пространственных данных стандартом является дигитайзер. Он является более совершенным и гораздо более точным родственником наиболее широко используемого графического манипулятора - мыши, которую пользователь может свободно перемещать по практически любой поверхности. Внутри мыши находятся датчики, которые реагируют на вращение резинового шара, помещенного внутрь корпуса мыши. Для увеличения точности подобного устройства в дигитайзере используется электронная сетка на его столике. К столику присоединено подобное мыши устройство, называемое курсором, которое перемещается по столу в различные положения на карте, которая к этому столу прикреплена. Курсор обычно имеет перекрестие, нанесенное на прозрачную пластинку, которое позволяет оператору позиционировать его точно на отдельных элементах карты. Кроме того, на курсоре размещены кнопки, которые (число их зависит от уровня сложности устройства) позволяют указывать начало и конец линии или границы области, явно определять левые и правые области и т.д. Использование кнопок определяется в основном спецификой программы ввода. Рабочая поверхность дигитайзера может быть гибкой или жесткой, размерами от книжной страницы до очень больших форматов для размещения больших карт, даже с запасом. Некоторые из крупноформатных дигитайзеров имеют подъемно-поворотное основание, позволяющее оператору устанавливать оптимальное для работы положение. Размер стола определяются частично размером вводимых документов. С расширением использования компьютеров растет и автоматизация ввода в них информации. Дня автоматизации ввода карт используются такие устройства, как автоматизированные дигитайзеры и растровые сканеры с программами векторизации или без них.
Автоматизированные дигитайзеры, или дигитайзеры с отслеживанием линий, имеют устройство, подобное головке оптического считывания проигрывателя компакт-дисков. Оно фиксируется на выбранной пользователем линии (как проигрыватель фиксируется на дорожке записи) и, самостоятельно следуя вдоль нее, передает координаты точек линии в компьютер, Эти устройства требуют постоянного участия оператора, так как их нужно вручную устанавливать на каждую новую линию для продолжения процесса сканирования. Кроме того, они легко могут ошибаться на сложных картах и картах с низкой контрастностью изображения. Например, когда линия расщепляется на две, вполне обычна ситуация, когда сканер не знает, куда идти дальше. Эта проблема может оказаться еще тяжелее, линии изображаются пунктиром, который дигитайзер не может проследить из-за Разрывов или из-за того, что цвет светлее и имеет меньший контраст, чем исходная линия.
Большее распространение получили растровые сканеры. Они позволяют вводить растровое изображение карты в компьютер без вмешательства человека. Для ввода цветных карт и снимков следует использовать цветне сканеры, для панхроматических снимков и топографических карт достаточно черно-белых сканеров, которые несколько дешевле. Если карта должна храниться в векторной модели данных, то после сканирования растровое изображение должно быть векторизовано. Векторизация в компьютере выполняется подобно тому, как работает сканер с отслеживанием линий, но здесь уже возможно более "разумное" поведение алгоритма, самостоятельно находящего и оцифровывающего линии. Здесь также наиболее удачно оцифровываются контрастные карты невысокой сложности. Сами растровые сканеры делятся на ручные, роликовые (с протяжкой листа), планшетные и барабанные. Планшетные сканеры представляют из себя прозрачное стекло, на которое кладется оригинал, и под которым перемещается лампа и устройство оптического считывания. Ручной сканер является, по сути, оптической головкой планшетного сканера, и пользователю приходится самому двигать ее по поверхности оригинала Очевидно, что точность сканирования ручных сканеров - самая низкая, поэтому устройства этого вида практически не пригодны для ввода карт. Сканеры с протяжкой листа действуют подобно факсовому аппарату, т.е. в них двигается не головка считывания, а сам оригинал, как в пишущей машинке. Эти устройства обладают точностью, меньшей, чем планшетные сканеры, но зато позволяют сканировать очень длинные оригиналы. В барабанных сканерах оригинал закрепляется на круглом барабане, вдоль которого перемещается головка считывания. Эти устройства могут обеспечить высокую точность сканирования очень больших оригиналов.
Основные характеристики сканеров - оптическое разрешение, скорость сканирования и стабильность. Для офисных работ обычно используются достаточно быстрые сканеры с невысоким разрешением (300 точек на дюйм) Возможности калибровки обычно отсутствуют. Эти устройства могут использоваться для ввода карт и снимков дистанционного зондирования, когда требования точности позволяют это.
Наиболее продвинутые (и, конечно, наиболее дорогие) сканеры образуют категорию так называемых фотограмметрических сканеров. Другой вид сканеров, барабанный, использует более подробный растровый подход, который на самом деле ближе к векторному режиму. Карта прикрепляется к барабану, который вращается, в то время как чувствительный датчик прибора перемещается под прямым углом к направлению вращения. Таким образом, сканируется вся карта, линия за линией. Записывается каждое положение на карте, даже если там нет графических объектов, В результате создается подробное растровое изображение всей карты. Барабанные сканеры могут давать как монохромное, так и цветное изображение. В последнем случае каждый из основных цветов должен сканироваться по отдельности. Как огромное, так и цветное изображение должны преобразовываться в векторную форму, если таковая требуется вашей ГИС. Обе формы создают очень большие файлы данных. Специализированные картографические сканеры большого формата очень дороги по сравнению с дигитайзерами того же формата. Кроме того, векторизация введенного растра может занять почти столько же времени, сколько и ручная оцифровка, особенно если карта оказалась очень сложной. Несомненно, по мере совершенствования технологии объем необходимого редактирования будет уменьшаться. Но нельзя верить заявлениям, что сканеры освободят человека от процесса ввода. Короче говоря, по меньшей мере в ближайшем будущем устройства автоматизированного ввода и программы векторизации будут экономить время только при условии четких карт с высоким контрастом. Чаще всего дорогие сканеры используются фирмами, специализирующимися на услугах оцифровки. Вы же можете ориентироваться на оцифровку карт с помощью дигитайзера, или с помощью менее дорогих сканеров, если их характеристики приемлемы для ваших целей.
Тема 7. Этапы создания ГИС. Роль специалистов
геоинформационная система цифрование
Создание ГИС осуществляется в несколько этапов, имеющих принципиальное значение.
1. Составление проекта работ с формированием классификатора (библиотеки типов)
2. Сканирование исходных материалов.
3. Перевод растровых изображений в векторное представление (векторизация).
4. Ввод атрибутивных данных (симантических характеристик объектов).
5. Сшивка разных планшетов в единую карту.
6. Экспорт данных в обменный формат конечной информационной системы.
7. Импорт данных в конечную информационную систему.
8. Формирование вида отображения разнотипных объектов в конечной информационной системе.
Основные этапы
Составление проекта- это постановка задачи. Стадия составления проекта имеет своей целью однозначно сообщить программе , с каким растровым материалом ей придется иметь дело , и что вы рассчитываете получить по завершению процесса векторизации; от корректности его выполнения зависит весь успех дальнейшей работы.
Состоит из следующих этапов:
1.1. Определение состава объектов, подлежащих векторизации.
1.2. Разбиение их на тематические слои, покрытия, определение перечня типов объектов, входящих в каждый слой .
1.3. Разработка структуры базы атрибутивных данных для каждого слоя.
1.4. Создание библиотеки типов объектов.
1.5. Снабжение типов объектов атрибутами графического отображения (форма ,цвет, толщина, тип линии, и т.п.) в Вашем проекте и согласование с конечной ГИС.
1.6. Определение точности съема графических данных и требований к сканированию.
1.7. Выбор размера фрагментов карт для технологичности векторизации.
Векторизация - формализация исходных растровых изображений в графические объекты с указанием типа объекта (из библиотеки типов) и при необходимости сопровождении объекта числовой и текстовой атрибутивной информацией. Понятие растрового изображения, векторного изображения даны в предыдущих лекциях .
Другими словами, векторизация - это описание растровых графических объектов в правилах векторных графических примитивов точка, сегмент, дуга, полилиния, полигон.
В хороших векторизаторах можно наряду и одновременно с переводом с растра в векторное представление изображения вводить и атрибутивные данные, однако лучше это делать после векторизации.
Зная коренные отличия представления изображения в растровых и векторных файлах, можно легко понять, в чем собственно заключается процесс векторизации. По своей сути- это замена совокупностей растровых точек на векторные примитивы, являющиеся их геометрическими аналогами. Однако, кроме этой тривиальной замены, при векторизации решаются другие задачи:
- минимизация числа векторных примитивов ( две пересекающиеся линии разных слоев должны остаться двумя линиями, а не четырьмя линиями, сошедшимися в одной точке);
- восстановление информации, частично утраченной или искаженной из-за износа бумажного носителя, дефектов чертежных инструментов, дефектов исполнения, погрешностей сканирования;
- "расслоение" изображения по его смысловому содержанию ( например, карта может содержать слои, рельефа, автодорог, коммуникаций, границ земельных участков и т.д.);
- введение атрибутивной информации для графического объекта ( например, напряжение линий электропередачи, диаметра трубопровода и т.д.);
-построение корректной топологической структуры информации, соответствующей требованиям конечной ГИС или CAD.
Таким образом, выполнив векторизацию чертежа, плана или географической карты можно создать файлы векторных и атрибутивных данных, несущие в себе гораздо больше информации, чем исходный бумажный материал.
Растровые карты и векторные изображения таких объектов, как газопроводы, города не могут быть записаны и обработаны в одном файле ввиду его громоздкости. Приходится записывать, сканировать, работать на дигитайзере на фрагментах карт, планшетов. Возникают проблемы при сшивке карт по их границам. Метки из разных планшетов должны точно совпадать на границах, иначе векторизатор не воспримет их целиком. Поэтому планшеты сканируются, переводятся на дигитайзерах с запасом на перекрытие. Программы анализируют эти перекрытия и сами производят стыковку линий и объектов на границе планшетов.
Естественно, что сшивка растровых планшетов ведется как подготовка к векторизации. В результате сшивки можно получить непрерывный растр большого объема. Далее он разрезается на маленькие куски для векторизации, так как это очень длительный, трудоемкий процесс и куски передаются на несколько машин (компьютеров), которые параллельно проводят векторизацию.
По данным А. В. Симонова (Пущинский государственный университет) 51% специалистов, владеющих технологией ГИС, работают в фирмах, 19% - в местном и региональном управлении, 18% - в университетах, 12% - в федеральных и отраслевых центрах. Как отмечается этим исследователем, сейчас имеется устойчивый спрос на ГИС - аналитиков; ГИС - программистов; ГИС- техников и ГИС- менеджеров. Кратко опишем их основные рабочие задачи.
ГИС- менеджер осуществляет общее управление и развитие проектов, внешние связи, финансирование проекта. Это ключевая фигура в осуществлении крупных отраслевых или региональных ГИС-проектов. Такими проектами могут быть геоинформационная система «Энергетика Алтайского края», «Электроснабжение Алтая», «Топливный баланс Алтая», крупные муниципальные проекты «Инженерные сети Барнаула».
ГИС- специалист занимается проектированием и эксплуатацией ГИС- проектов в области, например, ТГВ, пользуясь финансированием и общими глобальными целями, организуемыми и поддерживаемыми ГИС-менеджером. Это могут быть проекты геоинформационных систем «Газопроводы Барнаула», «Водопроводы Барнаула», «Электросети Барнаула», «Дороги Барнаула», «Телефонные сети Барнаула» и т. П. Важно, что бы эти проекты входили составной частью в проект более высокого уровня, например в проект «Муниципальные инженерные сети Барнаула»
ГИС- программист осуществляет системное сопровождение и в случае необходимости разработку прикладных программ, руководствуясь стратегией, форматами, поддерживаемых ГИС- специалистом. Здесь необходимо осуществить или создание прикладных программ средствами базовой ГИС, или включить в нее вновь разработанные программы для каких то специфических задач конкретного пользователя. Опять же важно что бы эти проекты входили составной частью в проект более высокого уровня.
ГИС- аналитик должен осуществлять постановку и выполнение пользовательских задач, т.е. именно здесь в наибольшей мере используются возможности ГИС для специалистов по ТГВ. Любой инженер, работающий в области ТГВ, должен уметь пользоваться ГИС созданной на его предприятии, отрасли, регионе ГИС-менеджером, ГИС-специалистом и ГИС-программистом. На созданных вышеперечисленными ГИС-специалистами системах ГИС-аналитик оптимизирует, принимает, срочные решения во всех ступенях производства. Это должны быть практически все инженеры и управляющий персонал как непосредственно проектировщиков, строителей, эксплуатационного персонала инженерных сетей, так и подразделений администрации, аварийных служб, подразделений МЧС.
И наконец ГИС- техник выполняет технологическое сопровождение и непосредственно сбор данных для ГИС, ее техническую эксплуатацию. Это непосредственный ввод новой информации, корректировка карт, учет изменений.
Для целей теплогазоснабжения в условиях Алтайского края наибольшая потребность будет в ГИС- техниках, ГИС- аналитиках и ГИС- специалистах.
Подготовка ГИС- менеджеров более актуальна на специальностях, готовящих менеджеров, здесь потребуются кроме экономических и юридических глубоких знаний так же знания по картографии. ГИС - программистов рационально готовить там, где упор сделан на программное обеспечение.
Для специальности ТГВ необходимо готовить специалистов, владеющими технологиями ГИС на стадиях сбора специфического для теплогазоснабжения материала. Таким материалом являются теплоисточники, трубопроводы, колодцы, газораспределительные пункты, вводы, металлозащитные станции, компенсаторы, переходы, проколы, изолирующие фланцевые соединения, исполнительные схемы газопроводов, схемы сварных швов, давления газа и теплоносителя, конденсатоотводчики, неподвижные опоры и т.д. Специалисты по ТГВ должны уметь нанести эти объекты на цифровые карты города, дешифровать объекты теплогазоснабжения. Так же специалист по ТГВ должен уметь пользоваться уже созданными картами и ГИС - приложениями, т.е. сформулировать запрос, получить нужный масштаб интересующего участка тепло- или газопровода, сведения по проведенным раннее ремонтам и т. п.
Тема 8. ГИС-Программы
В мире существует огромное количество различных информационных систем, в том числе и географических. По масштабам применения их можно разделить на глобальные и локальные, направленные на решение общих (многофункциональные) и частных, конкретных (однофункциональные) задач. Лидерами в области глобальных ГИС в настоящее время являются продукты двух фирм - это система ArcFM американской фирмы ESRI и MapInfo корпорации INTERGRAPH. Кроме того, многие фирмы, занимающиеся вопросами, связанными с землевладением или землепользованием создают свои прикладные ГИС.
Российской промышленной компанией проводился анализ структуры рынка ГИС в России. Результаты опросов, обзоры публикаций и информация из конфиденциальных источников, близких к фирмам дистрибьюторам, дали картину рынка ГИС-систем в России и СНГ: первое место и 36% рынка занимает программное обеспечение ESRI Inc.- ArcInfo, ArcView, ArcCAD и др.; второе место и 17% рынка принадлежит MapInfo; третье-четвертое места (по 11%) поделили между собой Autodesk с системами AutoCAD MAP, World, MAPGuide и GeoGraph (Russia); пятое место (4%) - у Bentley; шестое и седьмое места (по 3%) удерживают Ziegler с CADDY и ERDAS Inc.
В последнее время активно развиваются специализированные ГИС, в том числе и в области ТГВ. Примером является система Zulu отечественных разработчиков, предназначенная для проектирования разветвленных инженерных сетей и включающая функции инженерного теплового и гидравлического расчета.
Программа Easy Trace
Easy Trace - это пакет программ, предназначенный для переноса графической информации с бумажных носителей в компьютер и ориентированный прежде всего на обработку картографических материалов.
Пакет Easy Trace состоит из двух компонент: программы Easy Link и программы Easy Trace . Вместе они образуют нечто вроде конвейера , где подготовленные растровые и сопроводительные данные (Easy Link) передаются программе обработки ( Easy Trace ).
Easy Trace позволяет решать следующие задачи: Easy Trace
- оцифровывать черно-белые растровые изображения, а также 16-ти цветные, для работы с которыми предусмотрены встроенные средства цветосепарации и цветозамены;
- работать с растровыми изображениями, значительно превышающими размеры оперативной памяти;
- объединять посредством операции сшивки исходные фрагменты в растровые поля значительных размеров, что позволяет использовать сканеры малых форматов;
- уменьшать нелинейные искажения твердого носителя графической информации, а также погрешности процесса сканирования путем трансформации изображения по сетке реперных точек;
- распределять векторные объекты по слоям в зависимости от их логической принадлежности;
- задавать структуры баз данных в формате DBF отдельно для точечных и линейных объектов слоя и заполнять их в процессе векторизации;
- контролировать целостность векторной и атрибутивной информации в процессе векторизации;
- трассировать линии любого типа : простые, утолщенные, пунктирные, точечные, прямоугольные, оконтуривать полигоны;
- оцифровывать растровый материал любого качества за счет использования средств фильтрации растрового изображения, поддержки интерактивного режима векторизации и наличия мощного редактора векторных примитивов, включающего копирование, перенос, удаление, резку, склейку, редактирование группы векторных объектов и т.п.
- создавать векторную технологическую структуру графических данных, автоматически формируя узлы или вершины в местах пересечения линий и копируя общие участки векторов на разных векторных слоях;
- контролировать корректность топологической модели с помощью различных тестов на пересечения, наличия висячих узлов, замкнутости полигонов и т.д.;
- в полуавтоматическом режиме проставлять высоты горизонталям, контролировать корректность постановки за счет средств цветовой индикации высот, а также автоматически переносить значения высот в базу данных;
- работать с цветоделенными оригиналами, переключая растровые подложки и векторные файлы в рамках одного проекта;
- экспортировать полученную векторную информацию в наиболее распространенные ГИС и САПР AutoCAD, ArcCAD, ArcInfo, InterGraph, GeoDraw/ GeoGraph, CADdy, MapInfo и др;
- импортировать векторную графику из вышеуказанных систем в пакет Easy Trace;
- затратить минимальное время на обучение - пакет содержит 4-х часовой курс лекций, в динамике показывающий все возможности системы, тонкости использования инструментов оцифровки и содержащий в качестве иллюстрации полный цикл векторизации - от объединения растровых фрагментов до экспорта векторизованных данных;
- распределить работу по векторизации на несколько рабочих мест с разграничением функциональных возможностей и обязанностей операторов за счет модульной структуры пакета и средств импорта файлов собственного формата;
Обзор ArcGIS
ArcGIS является масштабируемой системой для создания, управления, интеграции и анализа географических данных для любой организации, от индивидуума до большой корпорации. Построенная с использованием стандартов, таких как компонентная модель объектов (COM), расширяемая спецификация языка для создания web-страниц (XML), структурированный язык запросов (SQL), ArcGIS может быть интегрирована со структурой информационной системы любой организации.
Учитывая то, что ГИС распространяется на новые области применения и новые сообщества пользователей, ArcGIS решает также задачи предложения и получения данных и соответствующих ГИС-услуг для пользователей по всему миру. Сильные функции редактирования, анализа и моделирования вместе с самыми современными моделями данных и управлением, делают семейство программных продуктов ArcGIS лидером среди программного обеспечения ГИС.
Если речь идет о создании и управлении географическими данными, то продукты ArcGIS обеспечивают полный набор необходимых инструментов. ArcGIS представляет собой масштабируемый набор программных продуктов для создания, управления, интеграции, анализа и представления географических данных. Оставаясь практичными системами, включающими наиболее распространенные функции в пределах возможностей неопытных пользователей, программы ArcGIS обеспечивают также и сложную функциональность, и возможность настройки более опытными пользователями.
Термин ArcGIS относится к программам ArcView, ArcEditor, ArcInfo и расширениям ArcGIS. Хотя программы лицензируются отдельно, ArcGIS является масштабируемым набором программ с одинаковым базовыми приложениями и пользовательским интерфейсом. Ключевыми приложениями ArcGIS являются ArcMap, ArcCatalog и ArcToolbox. ArcMap используется для работы с пространственными данными и создания картографического продукта. ArcCatalog предназначен для поиска и управления пространственными данными. ArcToolbox обеспечивает средства конвертации и геообработки данных. Каждая программа, входящая в ArcGIS, включает в себя все эти три приложения. Функциональность программ постепенно наращивается по мере перехода от ArcView к ArcEditor и далее к ArcInfo. В результате ArcView и ArcInfo объединены на единой интегрированной платформе, построены в соответствии с общей архитектурой и имеют одинаковый пользовательский интерфейс. Эта единая платформа для создания, управления и анализа географических данных значительно повышает удобство использования и взаимодействие между программами, которые в прошлом очень отличались по своим программным средам.
ArcView, ArcEditor и ArcInfo имеют следующие общие ключевые функции :
Расширенные средства редактирования
Высококачественная картография
Взаимодействие с Интернет
Построение проекций «на лету»
Геокодирование
Инструменты, управляемые Мастерами
Поддержка стандартов метаданных при помощи XML
Базирующая на стандартах COM настройка
Расширяемая архитектура
Прямое чтение более 40 форматов данных.
ГИС Zulu - инструментальная геоинформационная система
Геоинформационная система Zulu предназначена для разработки ГИС приложений, требующих визуализации пространственных данных в векторном и растровом виде, анализа их топологии и их связи с семантическими базами данных.
С помощью Zulu можно создавать всевозможные карты, планы и схемы, включая планы и схемы инженерных сетей с поддержкой их топологии, работать с растрами и получать данные из различных источников BDE, ODBC и ADO.
ГИС Zulu по внешнему виду весьма похожа на на широко распространенные продукты семейства Microsoft Office и имеет схожее оборудование меню и панелей инструментов.
Система позволяет открывать одновременно несколько карт, работать с семантическими информацией, получаемой как из локальных таблиц (Paradox, dBase), так и из баз данных Microsoft Access, Microsoft SQL Server, Oracle и других.
Система также позволяет проводить совместный анализ графических и семантических данных, пересекать запросы к семантическим данным с подмножеством графических данных, выполнять тематическую раскраску по семантическим данным, зкспортировать табличные данные для анализа в Microsoft Excel.
Достоинства
Высокая скорость работы
Расчитанная на машины от Pentium 100 и изначально предъявляющая невысокие требования к ПК, система сочетает современный уровень возможностей с быстротою их исполнения.
Слои-в-памяти (tracking layers)
Zulu имеет возможность организовывать так называемые слои-в-памяти (tracking layers). Это слои, все объекты которых созданы в оперативной памяти, не требуют дискового пространства, отображаются и изменяются чрезвычайно быстро, что позволяет делать с их использованием анимированные карты - например, отображать движущиеся объекты или данные телеметрии.
Моделирование инженерных сетей
Наряду с обычным для ГИС разделением объектов на контуры, ломаные, поли-контуры, поли-ломаные, Zulu поддерживает линейно-узловую топологию, что позволяет вместе с прочими пространственными данными (улицы, дома, реки, районы, озера и проч.) моделировать и инженерные сети. Система позволяет создавать классифицируемые объекты, имеющие несколько режимов (состояний), каждое из которых (состояний) имеет свой стиль отображения.
Автоматическое кодирование топологии
Ввод сетей производится с автоматическим кодирванием топологии. Нарисованная на экране сеть сразу становится готовой для топологического анализа. Это исключает длительный и нудный этап занесения информации о связях между объектами, да еще и в табличном виде (как это делалось в прошлом веке).
Открытая архитектура
Система спланирована для расширения как нашими продуктами, так и программами пользователей. Архитектура plug-ins (дополнительные встраиваемые модули) позволяет использовать Zulu как ГИС-платформу (или ГИС-среду) для работы других приложений, как это сделано нами же в тепловых и водопроводных расчетах.
Zulu ActiveX
Объектная модель Zulu открыта для расширения приложениями пользователя через механизм COM. Zulu предоставляет возможность использовать и расширять свою функциональность двуми способами - это написание модулей расширения системы (plug-ins) или использование ActiveX компонентов в своих готовых приложениях.
Создание модулей расширения системы (plug-ins)
ГИС Zulu предоставляет расширять свои возможности путем подключения к системе дополнительных модулей - plug-ins. Модули расширения создаются в виде ActiveX DLL c использованием любой среды разработки, позволяющей их создавать (Visual C++, Visual Basic, Delphi, C++Builder и т.д.).
Модуль пользователя через механизм COM получает:
доступ к объектам и событиям системы
возможность отрисовки своей информации в окнах системы
возможность внедрять в систему свои меню, кнопки, разделы в строке состояния и т.д.
ZuluXTools
Для разработки ГИС приложений, не связанных с оболочкой Zulu, создан и постоянно развивается с учетом пожеланий пользователей набор ActiveX компонентов - ZuluXTools (ранее называвшийся Zulu ActiveX Control Module), который предназначен для создания ГИС приложений и автоматизированных рабочих мест в среде разработки пользователя (Borland Delphi, Microsoft Visual Basic, Microsoft Visual C++, Borland C++Builder, Microsoft Access, на страницах HTML и т.д).
ZuluXTools обеспечивает внедрение в создаваемое приложение компонента «Карта», предоставляет набор OLE методов и свойств для доступа к графическим объектам, их редактирования, их связи с семантическими базами данных, работающих через BDE, ОDBC или ADO, посредством SQL запросов.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Инструментальные и экспертные показатели измерения качества. Комбинаторный метод как синтез инструментальных и органолептических измерений. Квалиметрические шкалы, их виды. Структурная схема измерений по шкале порядка, построение шкалы интервалов.
контрольная работа [178,5 K], добавлен 25.02.2012Разработка алгоритма статистического моделирования. Вычисление характеристик выборки. Формирование статистического ряда и графическое представление данных. Подбор подходящего закона распределения вероятностей. Определение характеристик надежности системы.
курсовая работа [322,5 K], добавлен 19.08.2014Понятие, сущность, цели, задачи и законодательная регламентация государственной системы обеспечения единства измерений в России, особенности ее развития. Общая характеристика основных принципов законодательной метрологии и государственной стандартизации.
контрольная работа [15,8 K], добавлен 20.04.2010Общая характеристика объектов измерений в метрологии. Понятие видов и методов измерений. Классификация и характеристика средств измерений. Метрологические свойства и метрологические характеристики средств измерений. Основы теории и методики измерений.
реферат [49,4 K], добавлен 14.02.2011Метрологические свойства и характеристики средств измерений. Основные задачи, решаемые в процессе метрологической экспертизы. Поверка и калибровка средств измерений. Метрологическая экспертиза и аттестация. Структура и функции метрологической службы.
курс лекций [320,3 K], добавлен 29.01.2011Сведения о методах и видах измерений. Описание теории и технологической схемы процесса искусственного охлаждения. Метрологическое обеспечение процесса. Выбор и обоснование системы измерений, схема передачи информации. Расчет погрешностей измерения.
курсовая работа [437,4 K], добавлен 29.04.2014Научная, техническая и организационно-нормативная основы метрологического обеспечения объекта. Цель и задачи Государственной системы единства измерений. Определение числа систем измерений, переходящих за год из состояния использования в состояние поверки.
контрольная работа [158,6 K], добавлен 20.11.2014Общие сведения об устройствах получения информации о процессе. Структура информационной системы предприятия. Основные понятия об измерении. Обобщенная схема информационно-измерительной системы. Статические и динамические характеристики преобразователей.
презентация [321,9 K], добавлен 22.07.2015Особенности безмашинного проектирования. Основы проектирования плавильных отделений литейных цехов. Автоматизированные системы проектирования смежных объектов. Методы и алгоритмы выбора и размещения объектов при проектировании; конфигурации соединений.
курсовая работа [125,4 K], добавлен 20.05.2013Стандартизация как система упорядочения объектов на основе создания нормативных документов. Методы нормирования свойств объектов стандартизации. Понятие и виды унификации. Виды действующих стандартов. Технические условия. Виды погрешностей измерений.
контрольная работа [29,1 K], добавлен 18.01.2010
