ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Внастоящее время в соответствии с требованиями новых ин­формационных технологий создаются и функционируют многие системы управления, связанные с необходимостью отображения информации на электронной карте:

• геоинформационные системы;

• системы федерального и муниципального управления;

• системы проектирования;

• системы военного назначения и т.д.

Эти системы управления регулируют деятельность технических и социальных систем, функционирующих в некотором операцион­ном пространстве (географическом, экономическом и т.п.) с явно выраженной пространственной природой.

При решении задач социального и технического регулирования в системах управления используется масса пространственной ин­формации: топография, гидрография, инфраструктура, коммуника­ции, размещение объектов.

Графическое представление какой-либо ситуации на экране компьютера подразумевает отображение различных графических образов. Сформированный на экране ЭВМ графический образ со­стоит из двух различных с точки зрения среды хранения час­тей — графической «подложки» или графического фона и других графических объектов. По отношению к этим другим графическим образам «образ-подложка» является «площадным», или простран­ственным двухмерным изображением. Основной проблемой при реализации геоинформационных приложений является трудность формализованного описания конкретной предметной области и ее отображения на электронной карте.

Таким образом, геоинформационные технологии предназначе­ны для широкого внедрения в практику методов и средств работы с пространственно-временными данными, представляемыми в виде системы электронных карт, и предметно-ориентированных сред обработки разнородной информации для различных категорий пользователей.

Основным классом данных геоинформационных систем (ГИС) являются координатные данные, содержащие геометрическую ин­формацию и отражающие пространственный аспект. Основные типы координатных данных: точка (узлы, вершины), линия (не­замкнутая), контур (замкнутая линия), полигон (ареал, район). На практике для построения реальных объектов используют большее число данных (например, висячий узел, псевдоузел, нормальный узел, покрытие, слой и др.). На рис. 5.1 показаны основные из рас­смотренных элементов координатных данных [29].

Рассмотренные типы данных имеют большее число разнообраз­ных связей, которые можно условно разделить на три группы:

• взаимосвязи для построения сложных объектов из простых элементов;

• взаимосвязи, вычисляемые по координатам объектов;

• взаимосвязи, определяемые с помощью специального описа­ния и семантики при вводе данных.

Основой визуального представления данных при использова­нии ГИС-технологий является графическая среда, основу которой составляют векторные и растровые (ячеистые) модели.

Рис. 5.1. Основные элементы координатных (а) и векторных (б) данных.

Рис. 5.2. Мозаика — квадрат.

Векторные модели основаны на представлении геометрической информации с помощью векторов, занимающих часть пространст­ва, что требует при реализации меньшего объема памяти. Исполь­зуются векторные модели в транспортных, коммунальных, марке­тинговых приложениях ГИС.

В растровых моделях объект (территория) отображается в про­странственные ячейки, образующие регулярную сеть. Каждой ячейке растровой модели соответствует одинаковый по размерам, но разный по характеристикам (цвет, плотность) участок поверхно­сти. Ячейка модели характеризуется одним значением, являющим­ся средней характеристикой участка поверхности. Эта процедура называется пикселизацией. Растровые модели делятся на регуляр­ные, нерегулярные и вложенные (рекурсивные или иерархические) мозаики. Плоские регулярные мозаики бывают трех типов: квадрат (рис. 5.2), треугольник (рис. 5.3) и шестиугольник.

Квадратная форма удобна при обработке больших объемов ин­формации, треугольная — для создания сферических поверхностей. В качестве нерегулярных мозаик используют треугольные сети не­правильной формы (Triangulated Irregular Network — TIN) и поли­гоны Тиссена (рис. 5.4). Они удобны для создания цифровых моде­лей отметок местности по заданному набору точек.

Таким образом, векторная модель содержит информацию о ме­стоположении объекта, а растровая о том, что расположено в той или иной точке объекта. Векторные модели относятся к бинарным или квазибинарным. Растровые позволяют отображать полутона.

Рис. 5.3. Мозаика — треугольник.

Рис. 5.4. Полигоны Тиссена

Основной областью использования растровых моделей является обработка аэрокосмических снимков.

Цифровая карта может быть организована в виде множества слоев (покрытий или карт подложек). Слои в ГИС представляют набор цифровых картографических моделей, построенных на осно­ве объединения (типизации) пространственных объектов, имею­щих общие функциональные признаки. Совокупность слоев обра­зует интегрированную основу графической части ГИС. Пример слоев интегрированной ГИС представлен на рис. 5.5.

Важным моментом при проектировании ГИС является размер­ность модели. Применяют двухмерные модели координат (2D) и трехмерные (3D). Двухмерные модели используются при построе-

Р и с. 5.5. Пример слоев интегрированной ГИС

нии карт, а трехмерные — при моделировании геологических про­цессов, проектировании инженерных сооружений (плотин, водо­хранилищ, карьеров и др.), моделировании потоков газов и жид­костей. Существуют два типа трехмерных моделей: псевдотрех­мерные, когда фиксируется третья координата и истинные трех­мерные.

Большинство современных ГИС осуществляет комплексную обработку информации:

• сбор первичных данных;

• накопление и хранение информации;

• различные виды моделирования (семантическое, имитацион­ное, геометрическое, эвристическое);

• автоматизированное проектирование;

• документационное обеспечение. Основные области использования ГИС:

• электронные карты;

• городское хозяйство;

• государственный земельный кадастр;

• экология;

• дистанционное зондирование;

• экономика;

• специальные системы военного назначения.

В табл. 5.1 дана краткая характеристика современных отечест­венных и зарубежных ГИС [50].

Таблица 5.1

Продолжение табл. 5.1

Продолжение табл. 5.1

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: