Обработка и анализ данных при эксплуатации ГИС

Главными требованиями к программно-аппаратным средствам ГИС в данном модуле является работа в реальном времени в производственном режиме, вследствие чего допускается применение только коммерческих программных средств, прошедших исчерпывающее тестирование и имеющих соответствующую эксплуатационную поддержку.

В качестве примера рассмотрим кадастровые системы. В практической работе производят непрерывную коррекцию картографических и аналитических данных. Для земельно-кадастровых систем это редактирование границ землевладений и землепользований, внесение изменений в сведения о владельцах, арендаторах и т.д. Отсюда следуют требования к функциональным возможностям редактирования графических объектов и связанных с ними записей в базе данных:

· ввод дополнительных (изменение формы существующих) объектов по координатам, полученным в ходе полевых измерений;

· формирование объектов по результатам решения геодезических задач (программы координатной геометрии);

· обеспечение обработки данных GPS измерений;

· возможность быстрого обновления общей топологии при изменении метрики одного/группы объектов;

· поддержка обновления аналитических данных при изменениях в картографическом материале;

· обеспечение целостности информации и сохранение истории изменений;

· ведение контрольного журнала работы оператора;

· возможность установления приоритетов и уровней доступа к информации.

Необходимо сказать несколько слов об организации интерфейса пользователя в ГИС, используемых в производственном режиме. Основным критерием в данном случае должна служить простота работы оператора, что позволит добиться наивысшей производительности и требуемого качества конечного продукта. Поэтому, по мнению авторов, общее число одновременно доступных пунктов меню (инструментов) не должно превышать 7, а число уровней выпадающих меню – 2-х (желательно сокращение до одного). Сложившийся стиль оформления меню – пиктографическое представление функции, – как правило, не требует перевода, однако наличие подсказок на русском языке обязательно. Необходимо также наличие функций аварийного возврата в основное меню, выполняемое единообразно (например, нажатием клавиши Esc или одной из функциональных клавиш) и не приводящее к потере или искажению данных. Эти требования могут быть выполнены, если программное обеспечение ГИС содержит инструмент формирования производственного набора функций путем выбора и подключения только необходимых для данного технологического этапа.

К необходимым функциям анализа и моделирования могут быть отнесены:

· выполнение измерительных операций (вычисление длин, площадей);

· переход к другим координатным системам;

· составление электронных отчетов (экспликация площадей, статистический анализ, справки по запросам);

· реализация простейших пространственных запросов (определение соседей, выбор участков, попадающих в определенную зону и т.д.).

Решение более сложных задач пространственного моделирования желательно, но определение конкретных функций, включаемых в состав кадастровой системы, целесообразно производить в процессе опытной эксплуатации, анализируя поступающие запросы.

Можно отметить одну задачу – получение информации о пространственном совмещении или соседстве данного объекта с заданным объектом другого типа (например, наличие трасс электрокабеля или трубы водопровода). Возможен также запрос типа "указать все участки, через которые проходит та или иная подземная коммуникация".

 

Лекция 9: Обзор некоторых ГИС

 

2 часа

 

1. Программные продукты ESRI

2. Модули расширения системы ARC/INFO

3. GeoGraph/GeoDraw для Windows

4. MapInfo

Программные продукты ESRI

 

ARC/INFO, ведущий программный продукт ESRI – высокоуровневая ГИС-система с полным набором средств геообработки, включая сбор данных (растровый и векторный формат), их интеграцию, хранение, автоматическую обработку, редактирование, создание и поддержку топологии, пространственный анализ, работу с регулярной и нерегулярной моделями, связь с SQL DBMS, прямое взаимодействие с SDE, визуализацию и создание твердых копий любой картографической информации. Работает на UNIX рабочих станциях и на PC c Windows NT. К базовому пакету системы ARC/INFO можно дополнительно приобрести ряд модулей расширения, предоставляющих пользователям много новых возможностей работы с геоданными. Описание модулей расширения системы дано ниже.

ArcCAD – продукт, расширяющий возможности AutoCAD до работы с моделью данных ARC/INFO. Это полнофункциональная ГИС, действующая в среде AutoCAD (версии 12, 13). Возможности примерно соответствуют PC ARC/INFO. Работает на PC c MS DOS и под Windows.

ArcView – наиболее быстро развивающийся, простой в обучении и работе продукт, предоставляющий конечному пользователю средства выбора и просмотра наборов разнообразных геоданных, их редактирования, создания макетов карт с легендами, графиками и диаграммами, связывания объектов карты с атрибутивной информацией в режиме hot links, адресного геокодирования, использования растровых изображений, распечатки картографических материалов. Напрямую работает с базами данных ARC/INFO, ArcCAD, PC ARC/INFO, SDE, базами dBASE III и dBASE IV, имеет доступ к SQL DBMS (Oracle, Ingres, Sybase, Informix), читает файлы форматов DXF, DWG, IMG, DGN. Включает функции вызова удаленных процедур RPC, связи с другими приложениями через стандартные протоколы DDE for Windows и Apple Events for Macintosh, динамической линковки библиотек DLL, возможность подключения Visual Basic. Имеет одинаковые функции при работе с Windows 3.1/3.11/95/NT, UNIX, Macintosh/Power Macintosh, открытый формат файлов shapefiles. В состав ArcView входит Avenue. Создан ряд приложений к ArcView для инженерных изысканий, взаимодействия с GPS системами и т.д. Текущая версия 3.0 имеет масштабируемую архитектуру. В ее составе базовое ядро с добавленными (по сравнению с версией 2.1) функцией цифрования на дигитайзере и внутренними модулями расширения и два внешних модуля расширения с развитыми средствами геоанализа: Spatial Analyst (работа с регулярной моделью рельефа, растровое моделирование) и Network Analyst (решение задач анализа пространственных сетей, например дорог, нефтепроводов и т.п.). Внешние модули работают под Windows 95/NT и под UNIX.

Avenue – включенный в состав пакета ArcView объектно-ориентированный язык программирования и среда разработчика. С его помощью вы, при необходимости, можете приспособить пользовательский интерфейс под свои задачи, создать, убрать или скрыть кнопки меню. Под каждой кнопкой можно задать выполнение имеющихся или новых, в том числе и написанных вами на Avenue, макрокоманд (скриптов). В комплект поставки включено около 100 примеров полезных скриптов. Используя Avenue, можно создать и собственные приложения. По сути, ArcView также является приложением, разработанным средствами Avenue.

Spatial Database Engine (SDE) – это не просто новый программный продукт, а новая технология управления большими базами пространственных данных, включающими информацию по сотням тысяч или миллионам объектов, например земельных участков. Работать с ней можно как в среде ГИС, так и в других информационных технологиях в режиме клиент-сервер в пределах локальной или глобальной сети. В SDE можно выделить две основных составляющих: высокоскоростной пространственный сервер, использующий технологию реляционных баз данных и отвечающий за поиск и пересылку данных, и программный прикладной интерфейс API со средствами пространственного запроса (клиент). Работать с базой (проводить запросы, выборку по критериям, пространственный анализ) одновременно могут много (до нескольких сотен) клиентов, в том числе и не пользователи ГИС. SDE работает очень быстро, все обратившиеся с запросом получают ответ в течение нескольких секунд. При этом время доступа и получения ответа на запрос практически не зависит от числа пользователей и размера базы данных. В качестве базы данных можно использовать стандартные DBMS, но их средства применяются пользователем или разработчиком не напрямую, а на уровне интерфейса SDE, что значительно упрощает работу. Согласно договору между ESRI и корпорацией Oracle, заключенному в сентябре 1995 г., проведена интеграция технологии SDE и продукта Oracle7 Spatial Data Option. Пакет ArcView версии 3 будет иметь прямой доступ к базам данных Oracle7 Spatial Option. Прямое взаимодействие с базами Oracle через SDE будет одной из новых функций ARC/INFO версии 8. В дальнейшем планируется объединить SDE с модулем расширения ArcStorm системы ARC/INFO.

Digital Chart of the World (DCW) – это цифровая карта мира (суши) в формате ARC/INFO, созданная на основе тактических навигационных карт Министерства обороны США. Исходный масштаб 1:1 000 000, объем данных 1,7 Гигабайт, носитель - четыре диска CD-ROM с книгой описания данных. Карта разбита на 2094 листа размером 5 на 5 градусов. Число тематических слоев на лист: от 3 до 27 (для России в среднем 17 слоев). Существуют версии DCW для UNIX рабочих станций и для PC. Для просмотра и работы с картой можно использовать любые ГИС ESRI.

The ArcData Publishing Program – это программа поддержки и распространения по всему миру коммерческих цифровых баз геоданных, картографических материалов и изображений, подготовленных с помощью программных продуктов ESRI или переведенных в форматы, читаемые этими продуктами. Их может с успехом использовать в своей работе любой обладатель ГИС-пакетов серии ARC/INFO, но особенно они полезны пользователям ArcView. Таких баз разнообразной тематики, разного масштаба и назначения предлагаются сотни. Одним из продуктов, подготовленных ESRI, является цифровая карта мира DCW. Кроме того, существуют базы данных на весь мир, такие как ArcWorld масштаба 1: 25 млн. и 1:3 млн., базы на ряд стран, регионов и городов. Недавно ESRI совместно с СП Дата+ подготовили цифровой атлас мира “ArcAtlas: Our Earth”, включающий множество различных карт, описательной информации и изображений на весь мир, континенты и отдельные регионы.