CC BY
64
УДК 528. 1: 631.4 М.В. Телегина ИГТУ, Ижевск
СОЗДАНИЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ «STUDYMAP»
Рассматривается разработка и особенности функций геоинформационной системы «StudyMap». Система предназначена для обучения студентов навыкам использования ГИС-технологий, а также разработки таких систем и их программной реализации. В рамках системы «StudyMap» разработаны и программно реализованы функции создания и редактирования объектов карты, построения тематической карты и расчет материального ущерба от загрязнения почв нефтепродуктами.
M.V. Telegina
The Izhevsk state technical university, Izhevsk
CREATION OF GEOINFORMATION SYSTEM «STUDYMAP»
Development and features of functions of geoinformation system «StudyMap» is considered. The system is intended for training students to skills of use of GIStechnologies, and also development of such systems and their program realization. Within the limits of system «StudyMap» are developed and realized functions of creation and editing of objects of a card, construction of a thematic card and calculation of a material damage from pollution of ground are realized by mineral oil.
Широкое применение геоинформационных систем (ГИС) для различных задач в человеческой деятельности обусловило необходимость изучения студентами высших учебных заведений технологий работы в ГИС, а также анализа пространственной информации, разработки и создания ГИС. Особенно актуальны возможности ГИС кроме создания цифровых карт, осуществление управления базами данных и базами знаний, возможности пространственного анализа картографических и семантических данных.
Создание ГИС как системы автоматизированной обработки информации и управления необходимо для использования ее в учебных целях при проведении лабораторных и практических работ. Целесообразность создания учебной ГИС подобного рода очевидна - для учебных целей не требуется глубоко специфичных возможностей, предоставляемых компаниями-разработчиками профессиональных ГИС. А также создание собственной ГИС позволит избежать издержек на покупку программного обеспечения сторонних производителей.
На кафедре «Автоматизированная обработка информации и управления» Ижевского государственного технического университета разработан ряд ГИС,
предназначенных для решения разнообразных задач [1-3]. В данной работе приведен пример ГИС “StudyMap”, использованной для подготовки специалистов по разработке систем автоматизированной обработки информации и управления, а также для получения и использования базовых знаний о ГИС-технологиях студентами направления «Инженерная защита окружающей среды» [4, 5].
Ижевский государственный университет осуществляет подготовку бакалавров и магистров по направлению «Инженерная защита окружающей среды». Специально для выполнения лабораторных работ студентами данного направления разрабатываемая ГИС решает ряд задач пространственного анализа экологической информации, таких как построения тематических карт распределения числовых величин, анализ распределения значений вдоль выбранного профиля, анализ данных в пункте за выбранный период и определение экономического ущерба от загрязнения почв химическими продуктами.
ГИС предназначена для работы под управлением ОС Windows 9x/2k/XP. В качестве системы управления базой данных (СУБД) для данной системы используется БД «Microsoft Access». Структура геоинформационной системы «StudyMap» приведена на рис. 1.
Рис. 1. Структура системы
Модуль привязки растрового изображения к географическим координатам необходим для пересчета экранных координат в географические.
В графическом редакторе создаются векторные изображения. Через модуль работы с базами данных геометрическая и атрибутивная информация о создаваемых объектах сохраняется в базе данных объектов карты.
База данных в ГИС является одним из трех важнейших ее компонентов и содержит данные о слоях и объектах оцифрованной карты.
Все таблицы базы данных содержат геометрические и атрибутивные данные об объектах векторной карты. База данных имеет определенную структуру. В ГИС «StudyMap» на данный момент поддерживается три типа данных: целочисленный, вещественный и строковый.
Имеется библиотека стандартных объектов. Модуль расширения библиотеки стандартных объектов необходим для создания новых стандартных объектов - условных обозначений объектов создаваемой карты. ГИС «StudyMap» предоставляет программисту возможность расширения стандартного набора инструментов своими вычислительными модулями. Подключать модули можно в форме библиотеки с расширением *.dll.
Модули построения графика распределения данных вдоль прямой и в отдельно взятой точке, могут быть использованы, как для отслеживания изменения уровня загрязнения на тематической карте, так и для мониторинга значений температуры в определённой области карты, но в разные временные промежутки. Модуль построения графика выполнен с использованием функции GetPix, которая анализирует цвет пиксела в каждой точке карты.
Обособленным является модуль формирования отчёта, позволяющий просмотреть и документировать данные карты и статистику базы данных (объекты на слое, их атрибуты и т.п.).
В качестве приложения к ГИС “StudyMap”, был разработан модуль расчёта материального ущерба от загрязнения почв химическими веществами в зависимости от площади поражения. Расчеты основаны на утверждённой методике определения размеров ущерба от деградации почв и земель и методике картографии [6]. Предусмотрены импорт размера площади из графического редактора в модуль расчета, оперативное формирование Отчёта (документирование) в Microsoft Word.
Для возможности работы с форматами наиболее распространенных ГИС в системе реализован импорт файлов MTD/MTF ГИС Mapinfo, которые хранятся в двух файлах: графическая информация содержится в файлах с расширением .MIF, а текстовая в файлах формата MID. Секция данных MTF-файла может содержать любое число графических примитивов, по одному для каждого графического объекта. Для того чтобы осуществить импорт файлов MTD/MTF, необходимо чтобы и в MapTnfo и в ГИС «StudyMap» был выбран один и тот же способ привязки и были заданы одни и те же точки привязки.
Для организации пространственных данных вводится понятие проекта. Под проектом в «StudyMap» понимается набор таблиц, которые содержат информацию о слоях и объектах цифровой карты, а также атрибутивную
информацию. Для каждой растровой карты необходимо создавать свой проект. Проект создаётся после осуществления привязки изображения.
Сохранённый проект представляет собой каталог, в котором находится два файла: это сама карта «подложка», которая является растровым графическим файлом и файл базы данных Microsoft Access. Файл базы данных содержит в себе всю векторную информацию о добавленных объектах на карту: координаты, тип объекта (точечный, планарный), список всех слоёв и атрибутов. При открытии проекта, загружается растровая карта «подложка» и по базе данных восстанавливаются объекты с атрибутивной информацией, нанесённые с использованием графического редактора.
Таким образом, разработаны и программно реализованы следующие функции ГИС «StudyMap»:
- Создание и редактирование полигональных, линейных, точечных объектов;
- Измерительные операции;
- Построение тематической карты в виде столбчатой диаграммы и непрерывного растра с применением бикубической интерполяции;
- Обеспечена возможность взаимодействия с основными программно реализованными системы - разработками кафедры: системой концептуального моделирования и проектирования малоэтажных строений, векторизатором растровых изображений, а также возможен импорт файлов формата MIF/MID из Maplnfo;
- Расчет материального ущерба от загрязнения почв химическими веществами;
- Построение трендов изменения параметров непрерывного распределения данных о загрязнениях на карте вдоль линии.
Данная разрабатываемая система будет полезна как пособие для изучения ГИС-технологий, создания собственных ГИС и их приложений студентами специальности «Автоматизированные системы обработки информации и управления», а также использования при выполнении лабораторных работ по курсу «ГИС и технологии» студентами экологических направлений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Телегина, М.В. Система сбора и обработки данных экологического мониторинга [Текст] / М.В. Телегина, В.А. Алексеев, М.В. Цапок // Геоинформатика. -2008. - № 3. - С. 17-20.
2. Оперативная система мониторинга земель после аварий и катастроф [Текст] / М.В. Телегина, В.А. Алексеев, И.М. Янников, М.В. Цапок // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - 2007. -№ 4(10). - Т. 1. - С. 82-86.
3. Телегина, М.В. Опыт реализации ГИС-технологий для задач комплексного исследования территории района хранения и уничтожения химического оружия [Текст] / М.В. Телегина //Теоретическая и прикладная экология.- Киров: О-Краткое, - 2010. - № 1. - С. 45-50.
4. Заявка 2009613546 Российская Федерация. Геоинформационная
система «StudyMap» / Телегина М.В., Белых О. А., Минеева Э. В., Кучуганов В. Н. ; заявитель..- №2009614747; заявл. 03.09.2009.
5. Телегина, М.В. Создание цифровых топографических карт и анализ информации в геоинформационной системе StudyMap» [Электронный ресурс CD] .- Режим доступа: http://
6. Телегина, М. В. Методические указания по выполнению лабораторной работы для студентов специальностей 090105, 230102, 230104 [Текст]. - Дата утв. МУ ИжГТУ 07.12.2009. № МУ116/763. - 17 с.
7. Комов, Н.В. Методика определения размеров ущерба от деградации почв и земель [Текст] / Н.В. Комов, В.И. Данилов-Данильян; Комитет РФ по земельным ресурсам и землеустройству, 1993. - 16 с.
© М.В. Телегина, 2011
