Семестр лекции – 10 ч, лаб. – 20ч. зач.

Семестр лекции – 10 ч, лаб. – 20ч. зач.

Лекция 1. Теоретические основы географических и земельно- информационных систем

План:

1. Основные понятия

2. Функции ГИС

3. Классификация ГИС

4. Эволюция ГИС

5. Сферы применения ГИС

Основные понятия

Геоинформационные системы (ГИС) - это система сбора, обработки, графического представления и анали­за пространственно-распределенных данных. Практически в лю­бой сфере деятельности мы встречаемся с информацией такого рода, представленной в виде карт, планов, схем, диаграмм и пр. Это может быть план здания, карта экологического мониторинга территории, атлас земельного кадастра или карта природных ре­сурсов и т.д. ГИС дает возможность накапливать и анализировать подобную информацию, оперативно находить нужные све­дения и отображать их в удобном для использования виде.

Геоинформационные системы – цифровая модель реального пространственного объекта местности в векторной, растровой и других формах.

ГИС это система аппаратно-программных средств и алгоритмических процедур, созданная для цифровой поддержки, пополнения, управления, манипулирования, анализа, математико-картографического моделирования и образного отображе­ния географически координированных данных.

Отличие ГИС от иных информационных систем проявля­ется в следующем:

- обеспечивает взаимосвязь между любыми количествен­ными и качественными характеристиками географических объ­ектов и явлений, представленных в базе данных в виде точек, линий, площадей и равномерных сеток;

- содержит алгоритмы анализа пространственно координи­рованных данных.

Геоинформатика - это современная научная дисциплина, которая изучает природные и социально-экономические геосис­темы различных иерархических уровней посредством компью­терного моделирования на основе баз данных и баз знаний.

Подобно другим дисциплинам, которые вбирают в себя основы не­скольких наук, геоинформатика формируется на стыке геогра­фии, информатики, теории информационных систем, картогра­фии и других дисциплин с привлечением системного подхода и новейших достижений в области вычислительной техники

Связь ГИС с научными дисциплинами и технологиями:

1. География

2. Картография

3. Дистанционное зондирование

4. Топография и фотограмметрия

5. Информатика

6. Математика и статистика

Сегодня геоинформатика предстает в виде системы, охва­тывающей науку, технику и производство. Геоинформатика -это не только научная дисциплина, но и технология (ГИС-технология) сбора, хранения, преобразования, отображения и распространения пространственно-координированной информа­ции, целью которой является решение задач инвентаризации, оптимизации и управления геосистемами. Как производство геоинформатика включает в себя изготовление программных и аппаратных средств, создание баз данных, систем управления, стандартных и коммерческих ГИС различного целевого назна­чения и проблемной ориентации.

Взаимосвязи картографии и геоинформатики проявляются в следующих аспектах:

1 тематические и картографические карты - главный ис­точник пространственно - временной информации;

2 системы географических и прямоугольных координат служат основой для координатной привязки всей информации, поступающей и хранящейся в ГИС;

3 карты - основное средство географической интерпрета­ции и организации данных дистанционного зондирования и дру­гой используемой в ГИС информации (статистической, аналити­ческой и т.п.);

4 картографический анализ - один из наиболее эффектив­ных способов выявления географических закономерностей, свя­зей, зависимостей при формировании баз знаний, входящих в ГИС;

5 математико-картографическое и компьютерно-картогра­фическое моделирование - главное средство преобразования информации в процессе принятия решений, управления прове­дения экспертиз, составление прогнозов развития геосистем;

6 картографическое изображение - целесообразная форма представления информации потребителям.

Информационная система ~ это хранилище информации, снабженное процедурами ввода, поиска, размещения и выдачи информации. Наличие таких процедур - главная особенность информационных систем, отличающих их от простых скоплений информационных материалов.

Например, личная библиотека, в которой может ориенти­роваться только ее владелец, информационной системой не яв­ляется. В публичных же библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный. Благодаря этому, поиск и выдача книг, а также размещение новых поступлений представляют со­бой стандартные процедуры, близкие к алгоритмам.

Работа информационных систем заключается в обслужива­нии двух встречных потоков информации: ввода новой инфор­мации и выдачи текущей информации по запросам.

Поскольку главная задача информационной системы - об­служивание клиентов, система должна быть устроена так, чтобы ответ на любой запрос выдавался быстро и был достаточно пол­ным.

Земельно-информационная система – географическая информационная система земельно-ресурсной и земельно-кадастровой специализации.

Отличие ЗИС от других информационных систем обусловлено особенностями их объекта – земли.

 

Функции ГИС

1 Сбор геоданных (или просто данных): приобретение го­товых электронных карт; конвертация из других форматов; не­посредственная оцифровка с твердой основы; сканирование с твердой основы с последующей векторизацией; векторизация авиационных и космических снимков; непосредственный ввод координат географического объекта.

2 Хранение данных. Существует две основных модели хранения геоданных: векторная, которая хранит географические объекты на карте в виде точек, линий и полигонов и растровая, сохраняющая географический объект в виде множества ячеек, которые покрывают всю область его расположения.

3. Запросы. Существует два основных запроса: идентифи­кация отдельных объектов (определение точного местоположе­ния существующего объекта): где находится и какие атрибуты ему присвоены; идентификация объектов по условию (определе­ние местоположения объекта, который удовлетворяет опреде­лённому условию).

4. Анализ данных. Основные виды анализа геоданных: бу­феризация (какие участки расположены на таком-то расстояние от такого-то объекта и другие запросы такого типа); наложение (объединяются объекты двух слоев для создания нового слоя, содержащего атрибуты обоих слоев, например, наложение поч­вы и растительности); сеть (рассматривается, как соединены ли­нейные объекты и каким образом можно по ним передвигаться);

5. Отображение (осуществляется в виде карт графиков идиаграмм);

6. Вывод информации.

 

Способы классификации ГИС

Геоинформационные системы могут быть классифициро­ваны по следующим признакам:

- назначению (в зависимости от целевого использования и характера решаемых задач, например: мониторинговые, инвен­таризационные, исследовательские, учебные ГИС и др.);

- проблемно-тематической ориентации (в зависимости от области применения, например: экологические, природопользовательские, социально-экономические, земельно-кадастровые, геологические, чрезвычайных ситуаций, навигационные и др.);

- территориальному охвату (в зависимости от масштаба базы данных, например: глобальные, общенациональные, регио­нальные, локальные, муниципальные);

- способу организации географических данных (в зависи­мости от форматов ввода, хранения, обработки и представления картографической информации).

-

Эволюция ГИС

История ГИС берет своё начало с конца пятидесятых годов прошлого столетия. Основные достижения в ГИС были получе­ны в США, Канаде и Швеции. Россия и бывший СССР не участ­вовали в мировом процессе создания и развития геоинформаци­онных технологий до середины 1980-х годов. В истории разви­тия геоинформационных систем выделяют четыре периода:

1) Новаторский период (поздние 1950-е - ранние 1970-е гг.). Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и теоретические работы.

2) Период государственных инициатив (начало 1970-х -начало 1980-х гг.). Развитие крупных геоинформационных про­ектов поддерживаемых государством, формирование государст­венных институтов в области ГИС, снижение роли и влияния от­дельных исследователей и небольших групп. Государственная поддержка ГИС стимулировала развитие экспериментальных работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным сетям: автоматизированные системы навигации; системы вывоза городских отходов и мусора; движение транс­портных средств в чрезвычайных ситуациях и т.д.

3) Период коммерческого развития (ранние 1980-е - на­стоящее время). Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами непространственных данных, появление сетевых приложений, появление значитель­ного числа непрофессиональных пользователей.

4) Пользовательский период (поздние 1980-е - настоящее время). Повышенная конкуренция среди коммерческих произво­дителей геоинформационных технологий услуг дает преимуще­ства пользователям ГИС, доступность и "открытость" про­граммных средств позволяет использовать и даже модифициро вать программы, появление пользовательских "клубов", теле­конференций, территориально разобщенных, но связанных еди­ной тематикой пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало формирования мировой геоинформацион­ной инфраструктуры.

 

Сферы применения ГИС

Мониторинг и охрана природной среды. Комплексный кон­троль загрязнений, оценка ущерба от природных и антропоген­ных бедствий, планирование эвакуационных и восстановитель­ных мероприятий.

Поиск и добыча минеральных ресурсов. От разведки до эксплуатации месторождений и рекультивационных мероприя­тий.

Транспортные, инженерные и коммуникационные сети. Планирование, прокладка и эксплуатация, анализ и оптимизация загрузки.

Городское хозяйство и региональное управление. Практи­чески весь комплекс вопросов - от работы городских служб и ведения кадастров (систем учёта земельных и других видов ре­сурсов) до перспективного планирования.

Службы безопасности, правопорядка и спасения. Опера­тивный контроль, диспетчеризация и маршрутизация, анализ и прогноз ситуации.

Военное дело. От ведения разведки, анализа местности, планирования и управления боевыми и учебными операциями до учёта военного хозяйства.

Сфера бизнеса. Анализ пространственного распределения клиентов, партнёров и конкурентов, оптимизация работы служ­бы доставки, взаимодействие с органами государственного управления и землепользования, учёт демографических данных. Системы выборов. Оценка пространственного распределе­ния рейтинга, определение наиболее важных участков для аги­тации с учётом действий конкурентов.

ГИС даёт высокоэффективный результат также и в сле­дующих отраслях: местное и государственное управление, неф­тегазовую отрасль, банковское и страховое дело, телекоммуни­кации, операции с недвижимостью, сельское хозяйство, лесное и водное хозяйство, геодезия, навигация.

То, что необходимость в ГИС очень велика, показывают общемировые продажи программного обеспечения для создания геоинформационных систем, сумма которых в 1997 году превы­сила 1 млрд. долларов, а с учётом сопутствующих программных и аппаратных средств достигла почти 10 миллиардов.

Базовые компоненты ГИС

Геоинформационные системы включают в себя пять клю­чевых составляющих: аппаратные средства, программное обес­печение, данные, исполнители и пользователи.

Аппаратные средства. Аппаратные средства представляют собой: компьютеры (рабочие станции, ноутбуки, карманные ПК); средства хранения данных (винчестеры, компакт-диски, дискеты, флэш-память); устройства ввода информации (дигитай­зеры, сканеры, цифровые камеры и фотоаппараты, клавиатуры, компьютерные мыши); устройства вывода информации (принте­ры, плоттеры, проекторы, дисплеи).

Программное обеспечение ГИС содержит функции и инст­рументы, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической информации. Они очень сильно различаются в цене и функциональности. Выбор программного обеспечения за­висит от решаемых пользователем задач.

Данные - это данные о пространственном положении и о состоянии объектов. Они собираются и подготавливаются самим пользователем, либо приобретаются у поставщиков.Источники геоданных для ГИС:

• Бумажные карты.

• Данные полевой съемки (геодезические и топографические работы).

• Всевозможные табличные и скалярные данные.

• Данные дистанционного зондирования Земли.

• Современные непрерывные технологии (GPS-трассирование, лазерное сканирование).

Исполнители - это люди, которые работают с программ­ными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач.

Пользователи ГИС - это технические специалисты, разра­батывающие и поддерживающие систему, и обычные сотрудни­ки (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать те­кущие каждодневные дела и проблемы.

 

Структура ГИС

Структура ГИС, как правило, включает четыре обязатель­ные подсистемы:

1) Ввода данных, обеспечивающую ввод и/или обработку пространственных данных, полученных с карт, материалов дис­танционного зондирования и т.д.;

2) Хранения и поиска, позволяющие оперативно получать данные для соответствующего анализа, актуализировать и кор­ректировать их;

3) Обработки и анализа, которая дает возможность оцени­вать параметры, решать расчетно-аналитические задачи;

4) Представления (выдачи) данных в различном виде (карты, таблицы, изображения, блок-диаграммы, цифровые модели местности и т.д.).

Подсистема ввода информации - это программный или аппаратно-программный блок, отвечающий за получения дан­ных. Например, дигитайзеры, на котором осуществляется оциф­ровка карт, сканер, считывающий изображение в виде растра, электронные геодезические приборы.

Ввод данных - процедура кодирования данных в компьютерно-читаемую форму и их запись в базу данных GIS.

Ввод данных включает три главных шага:

· Сбор данных

· Их редактирование и очистка

· Геокодирование данных -это генерация геометрических данных на основе табличных значений, представляющих собой почтовые адреса или линейные координаты.Имеются следующие методы: StreetInfo (адресное геокодирование), линейные координаты.

Последние два этапа называются также предобработкой данных.

Типы систем ввода данных:

Ввод с помощью клавиатуры

· Главным образом, для атрибутивных данных

· Редко используется для пространственных данных

· Может быть совмещен с ручным цифрованием

Программное обеспечение ГИС

На рынке программных продуктов предлагаются различные ГИС, отличающиеся по функциональным возможностям, требованиям к аппаратным ресурсам и другим характеристикам. Одна из широко распространенных в России ГИС - MapInfo Professional, разработанная фирмой MapInfo Corporation (США). В наших исследованиях особое внимание уделяется также одной из самых распространенных в мире и России ГИС - ArcView GIS, разработанной фирмой ESRI (США).

Геоинформационные технологии - технологическая основа создания географических информационных систем, позволяющая реализовать их функциональные возможности.

Программные обеспечения ГИС делятся на пять основных используемых классов.

Первый наиболее функционально полный класс программного обеспечения - это инструментальные ГИС. Они могут быть предназначены для самых разнообразных задач: для организации ввода информации (как картографической, так и атрибутивной), ее хранения (в том числе и распределенного, поддерживающего сетевую работу), отработки сложных информационных запросов, решения пространственных аналитических задач (коридоры, окружения, сетевые задачи и др.), построения производных карт и схем (оверлейные операции), для подготовки к выводу на твердый носитель оригинал-макетов картографической и схематической продукции.

Как правило, инструментальные ГИС поддерживают работу как с растровыми, так и с векторными изображениями, имеют встроенную базу данных для цифровой основы и атрибутивной информации или поддерживают для хранения атрибутивной информации одну из распространенных баз данных: Paradox, Access, Oracle и др. Наиболее развитые продукты имеют системы run time, позволяющие оптимизировать необходимые функциональные возможности под конкретную задачу и удешевить тиражирование созданных с их помощью справочных систем.

Второйважныйкласс – ГИС-вьюверы (просмотрщики), то есть программные продукты, обеспечивающие пользование созданными с помощью инструментальных ГИС базами данных. ГИС-вьюверы предоставляют пользователю (если предоставляют вообще) крайне ограниченные возможности пополнения баз данных. Во все ГИС-вьюверы включается инструментарий запросов к базам данных, которые выполняют операции позицирования и суммирования картографических изображений. Вьюверы всегда входят составной частью в средние и крупные проекты, позволяя сэкономить затраты на создание части рабочих мест, не наделенных правами пополнения базы данных.

Третийкласс – это справочные картографические системы (СКС).

Они сочетают в себе хранение и большинство возможных видов визуализации пространственно-распределенной информации, содержат механизмы запросов по картографической и атрибутивной информации, но при этом существенно ограничивают возможности пользователя по дополнению встроенных баз данных. Их обновление (актуализация) носит цикличный характер и производится поставщиком СКС за дополнительную плату.

Четвертыйкласс программного обеспечения – средства пространственного моделирования. Их задача – моделировать пространственное распределение различных параметров (рельефа, зон экологического загрязнения, участков затопления при строительстве плотин и др.). Они опираются на средства работы с матричными данными и снабжаются развитыми средствами визуализации. Типичным является наличие инструментария, позволяющего проводить самые разнообразные вычисления над пространственными данными (сложение, умножение, вычисление производных и другие операции).

Пятый класс – это специальные средства обработки и дешифрирования данных зондирований Земли. Сюда относятся пакеты обработки изображений, снабженные в зависимости от цены различным математическим аппаратом, позволяющим проводить операции со сканированными или записанными в цифровой форме снимками поверхности Земли. Это довольно широкий набор операций, начиная со всех видов коррекций (оптической, геометрической) через географическую привязку снимков вплоть до обработки стереопар с выдачей результата в виде актуализированного топоплана. Кроме упомянутых классов существует еще разнообразные программные средства, манипулирующие с пространственной информацией. Это такие продукты, как средства обработки полевых геодезических наблюдений (пакеты, предусматривающие взаимодействие с GPS-приемниками, электронными тахометрами, нивелирами и другим автоматизированным геодезическим оборудованием), средства навигации и программного обеспечения для решения еще более узких предметных задач (изыскания, экологии, гидрогеологии и пр.).

Возможны и другие принципы классификации программного обеспечения: по сферам применения, по стоимости, поддержке определенным типом (или типами) операционных систем, по вычислительным платформам (ПК, рабочие Unix-станции).

Если до середины 90-х годов основной рост рынка был связан лишь с крупными проектами федерального уровня, то сегодня главный потенциал перемещается в сторону массового рынка. Это мировая тенденция: по данным исследовательской фирмы Daratech (США), мировой рынок ГИС для персональных компьютеров в настоящий момент в 121,5 раза опережает общий рост рынка ГИС-решений.

Массовость рынка и возникающая конкуренция приводят к тому, что потребителю за ту же или меньшую цену предлагается все более качественный товар. Для ведущих поставщиков инструментальных ГИС стала уже правилом поставка вместе с системой и цифровой картографической основы того региона, где распространяется товар. Два-три года назад функции автоматизированной векторизации и справочных систем можно было реализовать только с помощью развитых и дорогостоящих инструментальных ГИС (Arc/Info, Intergraph).

Сегодня даже пакеты, обслуживающие какой-либо технологический этап, например, векторизаторы, можно приобрести как в полном, так и в сокращенном наборе модулей, библиотек символов.

Такие продукты, как GeoDraw/GeoGraph, Sinteks/Tri, GeoCAD, EasyTrace обладают не только значительным количеством пользователей, но и имеют уже все атрибуты рыночного оформления и поддержки. В российской геоинформатике есть некая критичная цифра работающих инсталляций – пятьдесят. Как только вы ее достигли, дальше есть только два пути - или резко вверх, наращивая число своих пользователей, либо – уход с рынка из-за невозможности обеспечить необходимую поддержку и развитие своему продукту. Все упомянутые программы обслуживают нижний ценовой уровень. Другими словами, в них найдено оптимальное соотношение между ценой и напором функциональных возможностей именно для российского рынка.
Лекция № 3. Информация в ГИС.

Виды информации в ГИС. Структурные особенности географической и картографической информации. Способы представления и принципы организации данных в ГИС. Применения идентификаторов, классификаторов, информационных языков и форматов данных. Экспорт и импорт данных в ГИС. Стандартизация информационного, программного и иного обеспечения.

 

Виды информации в ГИС

Геопространственные данные представляют собой ин­формацию, которая описывает географическое местоположение и свойства естественных или искусственно созданных объектов и их границ на Земле. Любая ГИС работает с 2 основными типа­ми информации: пространственной и атрибутивной.

Пространственная информация в ГИС находится в циф­ровой форме и служит для визуализации изображения в той или мной модели данных.

Атрибутивная информация в ГИС - это данные, описы­вающие качественные или количественные параметры про­странственно соотнесенных объектов. Например, жилая по­стройка на дисплее может быть представлена в виде полигона, а атрибутивная информация будет содержать сведения об ее пло­щади, почтовом адресе, количестве этажей, материале стен и т.д.

Метаданные (дословно - «данные о данных»). Это сведе­ния о местонахождении данных, их качестве, составе, содер­жании, происхождении (способах и условиях получения), фор­мах представления, условиях доступа, приобретения и использо­вания, авторских правах и т.п.

Форматы графических файлов.

Понятия о базах данных.

Рисунок - Иерархическая база данных

2) Сетевыебазы данныхэто база данных, в которой одна за­пись может участвовать в нескольких отношениях предок-потомок. Фактически база данных представляет собой не дерево,а произвольный граф. Все данные считаются потенциально взаимосвязанными (рис).

Использовалисьвтомслучае, еслиструктураданныхоказываласьсложнее, чемобычнаяиерархия, т.е. простотаструктурыиерархическойбазыданныхстановиласьеёнедостатком. Каксетевые, такииерархическиебазыданныхбылиоченьжесткими. Наборыотношенийиструктурузаписейприходилосьзадаватьзаранее.

Землепользование

Изменениеструктурыбазыданныхобычноозначалоперестройкувсейбазыданных,адляполученияответаназапросприходилосьписатьспециальнуюпрограммупоискаданных. Реализацияпользовательскихзапросовчастозатягиваласьнанеделиимесяцы, кмоментупоявленияпрограммыинформация, которуюонапредоставляла, частооказываласьбесполезной.

3)Реляционнаямодель былапопыткойупроститьструктуруБД. Реляционной считается такая база данных, в которой все данные представлены в виде простых таблиц, разбитых на стро­ки и столбцы, и все операции над базой данных сводятся к ма­нипуляциям с таблицами.

Особенности реляционной базы данных можно сформулировать следующим образом:

1) Данные хранятся в таблицах, состоящих из столбцов ("атрибутов") и строк ("записей", "кортежей").

2) На пересече­нии каждого столбца и строчки стоит в точности одно значение.

3) У каждого столбца есть своё имя, которое служит его назва­нием, и все значения в одном столбце имеют один тип.

4) Запросы к базе данных возвращают результат в виде таблиц, которые тоже могут выступать как объект запросов.

5) Строки в реляци­онной базе данных неупорядочены - упорядочивание произво­дится в момент формирования ответа на запрос.

Болеенаглядноструктурутаблицыиллюстрируетрис.5.5.2, накоторомизображенатаблицаРАЙОНЫ.

Каждаягоризонтальная строка этойтаблицыпредставляетотдельнуюфизическуюсущность – одинадминистративныйрайон. Онажепредставленанакартеотдельнымграфическимобъектом.

Все N строктаблицывместепредставляютвсе N районоводнойобласти. Вседанные, содержащиесявконкретнойстрокетаблицы, относятсякрайону, которыйописываетсяэтойстрокой.

Всезначения, содержащиесяводномитомжестолбце, являютсяданнымиодноготипа. Например, встолбце Районныйцентр содержатсятолькослова, встолбце Площадь содержатсядесятичныечисла, австолбце ID содержатсяцелыечисла, представляющиекодыобъектов, установленныепользователем. Связьмеждутаблицамиосуществляетсяпо полям.

Каждаятаблицаимеетсобственный, заранееопределенныйнаборпоименованныхстолбцов (полей). Полятаблицыобычносоответствуютатрибутамобъектов, которыенеобходимохранитьвбазе. Количествострок (записей) втаблиценеограниченоикаждаязаписьнесетинформациюокаком-либообъекте.

Насегодняшнийденьреляционныебазыданныхявляютсянаиболеепопулярнойструктуройдляхраненияданных, посколькусочетаютвсебенаглядностьпредставленияданныхсотносительнойпростотойманипулированияими.

Общепринятым стандартом языка работы с реляционными базами данных является язык SQL.К числу наиболее известных СУБД реляционного типа от­носятся dBase, Clipper, FoxBASE, Paradox, ORACLE, MicrosoftAccess.

 

ВреляционныхБДсодержатсядватипаданных: графическиеиатрибутивные (илисемантические).

Вграфическойбазеданныххранитсятакназываемаяграфическаяилиметрическаяосновакартывцифровомвиде. Кроме метрической информации объекты должны обладать временной и описательной информацией.

Атрибутивнаябазаданныхсодержитвсебеопределеннуюсмысловуюнагрузкукартыидополнительныесведения, которыеотносятсякпространственнымданным, нонемогутбытьпрямонанесенынакарту- этоописаниетерриторииилиинформация, описывающаякачественныехарактеристикиобъектов (атрибуты). Таблица, содержащаяатрибутыобъектов, называется таблицейатрибутов, напримерприсборехарактеристикпогородуможноуказатьчисленность жителей, числотеатровиконцертныхзалов, протяженностьавтодорогилинийсвязи; порайону - егообщаяплощадьичислоземлепользователей; посотрудникупредприятия - имя, фамилия, отчество, пол, возраст, стажработы, размерзаработнойплатыит. д. Идляхранениявсейэтойинформацииприменяютатрибутныетаблицы.

Каждая строка таблицы соответствует одному объекту; каждый столбец – тематическому признаку; ячейка, находящаяся на пересечении строки и столбца, отражает значение определенного признака выбранного объекта. Важным атрибутом являются временные характеристики.

ВГИСобычновстроенынетолькосредстваотображениябазыданных, ноиспециальныепрограммы- такназываемыесистемыуправлениябазамиданных (СУБД).

СиспользованиемСУБДосуществляетсяпоиск, сортировка, добавлениеиисправлениеинформациивбазахданных. Этотмодульпозволяетсоздатьновуюатрибутивнуютаблицу, заполнитьееипривязатьккарте.

Неследуетпонимать, чтографическиеобъектыживутсамипосебе, аатрибутика - самапосебе. Напротив, интеграциядостигаетпоройтойстепени, когдаграфическийобъектфизическихранитсякакодноизполейатрибутивнойтаблицы, несколькожедругихполейреальновтаблицебазыданныхнесуществуют, аотображаютавтоматическиотслеживаемыегеографическиепараметрыобъекта (длину, периметр, площадь.)

Атрибутивныебазыданныхнетолькопомогаютпо-разномуотобразитьобъектысразличнымисвойствами. Привыполнениипространственныхзапросоватрибутикапомогаетболееточноидентифицироватьобъект - всамомпростомслучаемыможемуказатьобъектнакартеиполучитьонемподробнуюинформацию (номер, имя, размерит.д.) Можно, разумеется, организовыватьвыборобъектовнакартепосредствомзапросовкатрибутивнойтаблице, таккакмызнаем, чтовыделениеобъектовсвязаносвыделениемихатрибутивныхзаписей.

Всеобъектыипримитивыдолжныиметьсвойномерилиидентификатор, припомощикоторогоможнопоставитьвсоответствиекграфическойинформацииатрибутивную (рис.5.5.3).

Использованиеидентификаторовоткрываетширокиевозможностидляпросмотраианализакартографическогоизображения. Пользовательможетуказатьнаобъект, напримеркурсором, исистемаопределитегоидентификатор, покоторомунайдетотносящиесякобъектуоднуилинесколькобазданныхи, наоборот, поинформациивбазеопределитграфическийобъект.

Однаконаборзаписей (иногданесколькосоттысяч), содержащийграфическую (метрическую) иатрибутивнуюинформациюокаком-либообъектехотьиоченьпохож, однакоещеоченьдалекоттогообразареальногомира, которыймыназываемкартой. Покаможноговоритьтолькоотом, чтомножествоцифровыхданныхопространственныхобъектахобразуетцифровуюмодельобъектаместности, содержащуюсведенияоегоместоположении (координаты) инаборсвойствихарактеристик (атрибутов).

Рассматриваявопросоцифровыхмоделях, нельзянеотметить, чтовреальныхГИСмыимеемделонесабстрактнымилиниямииточками, асобъектами, занимающимипространственноеположениеиимеющимисложныевзаимосвязимеждусобой. Поэтомуполнаяцифроваямодельобъектавцифровойкартевобязательномпорядкевключаетвсебя:

· геометрическую (метрическую) информацию;

· атрибуты-признаки, связанныесобъектомиегохарактеризующие;

· неметрические (топологические) характеристики, которыеобъясняютсвязимеждуобъектами.

Ктопологическимхарактеристикамможноотнести: ориентацию (поотношениюодногообъектакдругому); примыкание (наличиеобщейграницыиточек); включение (вложенностьконтуров), совпадение (наложениеодногообъектанадругой) ит.п.

Топологическиехарактеристикизаносятсяприкодированииданныхввидедополнительныхатрибутов. ЭтотпроцессвомногихГИСосуществляетсяавтоматическипридигитализацииданных.

 

Форматы графических файлов.

Файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы). Метод сжатия LZW (Lempel-Ziv-Welch) действует гораздо лучше, чем RLE при сжатии произвольных графических данных, но процесс кодирования и распаковки происходит медленнее.

GIF позволяет записывать изображение «через строчку» (Interlaced), благодаря чему, например, при отображении файла в Интернет можно увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением, задолго до окончания полной загрузки файла. В 1989 г. формат был модифицирован (GIF89a) за счёт добавления поддержки прозрачности и анимации. В результате в GIF можно установить один или более цветов прозрачными, эти цвета станут невидимыми в программах просмотра Интернет и некоторых других. Кроме того, файл GIF может содержать не одну, а несколько растровых картинок, которые программа может подгружать одну за другой с указанной в файле частотой. Так достигается иллюзия движения(GIF-анимация). Основное ограничение формата GIF состоит в том, что цветное изображение может быть записано только в режиме 256 цветов. Это ограничение обусловливает применение данного формата в основном при создании электронных публикаций для сети Интернет.

ФорматJPEG (JointPhotographicExpertsGroup) был разработан группой экспертов в области фотографии в рамках ISO (Международной организации по стандартизации) специально для сжатия 24-битных изображений. Данный формат представляет эффективный метод хранения изображений с большой глубиной цвета. Главное отличие формата JPEG от других состоит в том, что в JPEG используется алгоритм сжатия с потерями, который необратимо искажает изображение. Это не сильно заметно при его простом просмотре, но становится явным при детальной работе с изображением. Как правило, при сохранении графического изображения в формате JPEG в специальном диалоговом окне можно задать степень сжатия. При этом, чем выше уровень сжатия, тем ниже качество. Но зато, используя JPEG, можно получить файлы иногда в несколько сотен раз меньше по объему, чем в форматеBMP. Формат JPEG аппаратно независим, поддерживается на IBMPC и AppleMacintosh. Существуют также различные версии JPEG: BaselineOptimized, Progressive. Особенностью JPEGProgressive является поддержка чересстрочного вывода. Формат JPEG идеально подходит для обычного пользователя, т.к. в данном формате можно хранить полноцветные24-битовые изображения при малом объеме без больших потерь качества. Однако, стоит заметить, что JPEG не подходит для хранения «контурных» рисунков (карт), т.к. из-за особенностей алгоритма сжатия контуры и текст становятся размытыми, т.к. из-за особенностей алгоритма сжатия контуры и текст становятся размытыми. Поскольку в «PEG отсутствует истинная информация о цвете, он практически не пригоден для работы с ДДЗЗ (цветокоррекция и т.п.).

также включать информацию о номере версии формата или сведения об авторских правах. Наиболее распространены такие растровые форматы, как BMP, TIFF, PCX, GIF, JPEG.

ФорматBMP (WindowsBitmap) используется ОС Windows (MicrosoftCorp.) для внутреннего хранения растровых изображений. Он является форматом, который по умолчанию используется Windows-приложениями, создающими растровые рисунки. К плюсам данного формата можно отнести поддержку любыми Windows-совместимыми программами. В качестве недостатка формата BMP можно указать слабые возможности сжатия. В данном формате используется метод сжатия RLE, который применим только к 4- и 8-битным изображениям. В общем, файлы BMP, как правило, занимают больше места на диске, чем файлы других форматов. К тому же применение файлов BMP ограничено платформами Windows и OS/2 и невозможно на других (например, Macintosh).

ФорматTIFF (TaggedImageFileFormat) является одним из самых распространённых и надёжных и используется для хранения растровых изображений высокого качества. Формат TIFF - аппаратно независимый, т.е. его поддерживают практически все графические программы на IBMPC и AppleMacintosh. Ему доступен весь диапазон цветового охвата от черно-; белого до моделей RGB и CMYK. Кроме того, данный формат может сохранять разнообразные дополнительные сведения о растре, включая: кривую коррекции для изображения с оттеками серого; поля детальной информации об изображении (название программы, автора, дату создания и комментарии); размер изображения и разрешающую способность; детальную информацию о цвете оригинала (Основы..., 1998). Для формата TIFF доступны разнообразные схемы сжатия (например, встроенный алгоритм LZW). Благодаря хорошей цветопередаче и наличию эффективного механизма сжатия, формат TIFF идеально подходит для хранения сканированных аэрофото- и космических снимков (с глубиной цвета до 48 бит), а также топокарт (с индексированными цветами 4 или 8 бит на пиксел) [16].

ФорматPCX (PCPaintBrushFileFormat) является одним из наиболее распр