Сделай Сам Свою Работу на 5

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

 

№ п/п Наименование ГИС, фирма-разработчик Назначение Достоинства
ER Mapper (ER Mapping)   Обработка больших объемов фотограмметрической информа­ции, тематическое картографи­рование (геофизика, природные ресурсы, лесное хозяйство)   Точность, печать карт, визуа­лизация трехмерного изображе­ния, библиотека алгоритмов    
ГеоДраф, ГеоГраф (Рос­сия)   Построение картографиче­ской структуры с многослой­ным отображением данных, создание электронных атласов (городское хозяйство)   Большое количество прило­жений, возможность использо­вания Borland C++, Visual Basic, Delphi  
AiCIS,Мос­ковский ГУ гео­дезии и карто­графии (Россия)   Построение цифровых моде­лей рельефа с использованием аэрокосмических снимков   Использование небольшого объема вычислительных ресур­сов, библиотека условных зна­ков  

 

Продолжение табл. 5.1

 

№ п/п Наименование ГИС, фирма-разработчик Назначение Достоинства
ArcCAD, ESRI - ин­ститут иссле­дования систем окру­жающей среды   Связывание карт и базы дан­ных, пространственный анализ (инженерные и бизнес прило­жения, транспортные перевоз­ки, гражданское строительство)   Использование языка высо­кого интеллекта AutoLISP, на­личие всех стандартных средств ГИС-технологий, воз­можность обработки данных в AutoCAD и Arclnfo  
Arc View, ESRI   Создание, анализ, вывод картографических данных (бизнес, наука, образование, управление, социология, демо­графия, экология, транспорт, городское хозяйство)   Поддержка реляционных СУБД, развитая деловая графи­ка (форма просмотра, таблич­ная форма, форма диаграмм, создание макета), создание профессионально оформлен­ной картографической инфор­мации, разработка собственных приложений, взаимодействие с другими приложениями  
AtlasGIS, Strategic Mapping INC (США)   Полнофункциональная ин­формационная картографиче­ская система для анализа и презентаций   Легкость и гибкость про­граммного обеспечения, на­стольный вариант  
SICAD/open, Siemens Nixdorf (Германия)   Обработка геоинформаци­онных данных по распределен­ной технологии   Системный продукт для ра­бочих станций, работа со стан­дартными СУБД INFORMIX и ORACLE  
Star, Star Informatic   Интегрированная модульная среда, проектирование, анализ и оценка сетей (канализация, водо-, энерго-, теплоснабже­ние, связь, дороги)   Наличие тематических ори­ентированных модулей, прило­жений для управления моделями данных и построения цифро­вых моделей  
Small World GIS, Small World Systems Ltd, (Великобрита­ния)   Географическая операционная система для моделирования про­странственно-связанных объек­тов   Полная мультиплатформность (HP, IBM, SUN, DEC)  
CADdy, ZIEGLER Infonnatics GmbH Создание кадастровых и гео­информационных систем (топо­графическая съемка, создание электронных топографических карт, ведение банка топографи­ческих и географических дан­ных, представление и визуализа­ция различных трехмерных объ­ектов, городское хозяйство, про­мышленность)   Использование объект­но-ориентированной техноло­гии, развитая модульная струк­тура, разработка пользователь­ских приложений с использо­ванием Си  

Продолжение табл. 5.1

 

№ п/п Наименование ГИС, фирма-разработчик Назначение Достоинства
MGE, Integraf MGE   Применение технологий САПР для задач ГИС, под­держка рабочего процесса ГИС и картографии в любой отрасли   Выбор операционной среды (MS Windows, Windows NT, DOS, UNDO, модульная структура, большой набор инструментов анализа и запросов (одновремен­ное открытие восьми видов одной модели объекта), интерактивный пользовательский интерфейс  
MapInfo   Поиск географических объ­ектов, работа с базами данных, обработка данных геодезиче­ских измерений, компьютер­ный дизайн и подготовка к изданию картографических до­кументов   Выбор операционной среды (MS Windows, Windows NT, DOS, UNIX), универсаль­ность, настольный вариант  
ArcInfo   Создание геоинформацион­ных систем, создание и ведение земельных, лесных, геологиче­ских и других кадастров, проек­тирование транспортных сетей, оценка природных ресурсов   Сетевой и независимый ва­рианты использования (для IBM PC с ограничениями), про­стота в эксплуатации, набор драйверов для выбора монито­ров, дигитайзеров, плоттеров  
Панорама (Россия)   Построение и обработка цифровых и электронных карт, ведение картографической и атрибутивной баз данных   Наличие специального интер­фейса поиска объектов электрон­ной карты по характеристикам базы данных, применение про­стых средств для реализации  
ERDAS Imagine, ERDA Обработка аэрокосмических снимков   Модульная система, графи­ческий интерфейс, гипертек­стовая система, простота в обучении, доступность для раз­личных платформ  

 

 



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.