CC BY
104
УДК 681.518
Л.К. Самойлов, С.Л. Беляков, МЛ. Сидоренко
ОБ ОСОБЕННОСТЯХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ
СПРАВОЧНЫХ СИСТЕМ
Среди геоинформационных систем различного функционального назначения выделяются геоинформационные справочные системы (ГИСС), предназначенные для хранения, обработки и поиска данных с пространственной привязкой. Опыт разработки ГИСС управления заводским хозяйством ряда промышленных предприятий показал, что системы данного вида характеризуются следующими свойствами:
♦ ориентацией на визуальный анализ и обработку картографических изображе-
.
используются гораздо чаще процедур численного анализа и символьной обработки;
♦ информационную ос нову системы образуют, главным образом, карты, схемы и планы в векторном графическом формате. Доля текстовой, числовой, иллюстративной и другой информации составляет меньшую часть общего объема ин-
;
♦
на этапе создания информационной основы (от сотен килобайт до единиц ги) ;
♦ база данных ГИСС неоднородна и включает базы полнотекстовых, мультимедийных, символьных и числовых данных;
♦ ГИСС реализуются в сетях ввиду коллективного характера накопления и использования хранимой информации.
В данной работе анализируются особенности постановки задачи проектирования в зависимости от сложности исходной картографической информации. Ме-, , -.
, ,
. : малые ГИСС с числом примитивов, не превосходящим 104; средние ГИСС с числом примитивов до 106; крупные ГИСС с числом примитивов более 106.
Задачу проектирования ГИСС в общем виде сформулируем следующим образом. Имеется набор источников картографической и атрибутивной информации, представленной в произвольном формате (карты, схемы, планы, слайды, снимки, планшеты, и т. д.), заданы характеристики технических (типы компьютеров сервера и клиента, объем их оперативной памяти и жесткого диска, сетевой интерфейс, тип и структура сети передачи данных) и программных средств (тип операционной системы, типы имеющихся баз данных и СУБД, используемые сетевые програм- , ). -ния (перечень решаемых задач, временные ограничения, требования к точности , , ).
,
пользователя при заданных эксплуатационных, технических и программных огра-.
Задача проектирования разбивается на следующую совокупность типовых подзадач: создание картографической основы; проектирование базы данных; разработка программной оболочки; разработка системы защиты информации; формирование системы картографических образов.
Первая подзадача заключается в оцифровке исходных карт, схем и планов с , ,
- , -ской непротиворечивости полученных результатов. Для малых ГИСС практически не используются методы сокращения избыточности ввиду незначительного объема , -тей карты или схемы. Более существенен графический формат представления и его совместимость с форматами применяемого графического редактора. Для средних ГИСС при оцифровке исходного материала используются методы сокращения избыточности дискретизации кривых, выполняется факторизация (описание повто-
), -дирование графических файлов. Текстовые атрибуты (тематическая информация) карт и планов может вноситься двумя путями: или как графические элементы, т.е. включаться в графическую базу данных, или как элементы внешней базы данных, на которые устанавливается ссылка в графической базе данных. В этом случае должна обеспечиваться ссылочная ценность картографической основы. Для систем данного класса появляется специфическая задача добавления семантической ин-, -.
дополнительными связями и добавляет ссылки на внешние базы данных с характе-. -ный информационный объект и должна быть представлена набором более простых элементов. Здесь возникает проблема рационального определения пространственных, временных и семантических границ элементов и их размеров. Крупные ГИСС объединяют разнородные картографические источники информации (в том числе средние ГИСС), распределенные в компьютерной сети. Потенциально доступен значительный объем разнообразных сведений. В подобных системах возрастает роль межсетевых взаимодействий и проблема сокращения объемов информации на : ,
, .
. -вы должна включать процедуры описания картографических образов, которыми будут пользоваться клиенты ГИСС. Картографический образ ( КО) - это модель
,
.
.
Подзадача проектирования базы данных нетривиально решается для средних и больших ГИСС. Объективно база данных ГИСС разнородна и включает базы : - ,
, , сетевые базы знаний, наборы файлов мультимедийной информации. Многие из них спроектированы и используются относительно независимо от ГИСС, образуя гиб-
ридную базу данных [3]. Независимое проектирование баз данных следует считать целесообразным, поскольку это обеспечивает их оптимальные показатели. Обращения к ним со стороны ГИСС достаточно редки и не должны влиять на их структуру. Наиболее интенсивно используются графические описания карт и схем. К ним предъявляются наиболее жесткие требования по времени доступа, требуемым
. , -зации реляционных схем: разбиение общего картографического описания на совокупность описаний с тесными связями между элементами. Понятие тесной связи в отличие от функциональной зависимости атрибутов отношений является трудно-формализуемым и связано с решаемой задачей. Процедуры разборки и сборки из элементов фрагментов карты для средних и сложных ГИСС должны составлять дополнительный сервисный уровень базы данных.
Программно ГИСС могут быть реализованы на основе готовой оболочки ГИС [1] или набором функционально законченных компонентов [2]. В настоящее время существуют различающиеся по возможностям оболочки ГИС [1]:
♦ мощны е системы, ориентированные на рабочие станции и сетевую эксплуатацию (INTERGRAPH, GDS, SYSSCAN, ARC/INFO);
♦ специализиро ванные системы, ориентированные на рабочие станции и предназначенные для решения задач, связанных с обработкой геодезических данных и с городским кадастром (SYSTEM-9, KERNINFOCAM, PROCART, FINGIS, GEO/SQL, GRADIS, AutoCAD);
♦ настол ьные ГИС, работающие на персональных компьютерах, предназначенные для учебных и справочно-информационных целей ("Rimscha" (1995), ATLAS GIS, MapInfo, "Каскад", "Зулу").
Некоторые из оболочек обладают встроенным языком программирования, позволяющим адаптировать создаваемые системы к прикладным областям. В системе ARC/INFO это язык SML, в ArcView - Avenue, в MapInfo - MapBasic, в AutoCAD - AutoLisp и Visual C++. С другой стороны, те же оболочки INTERGRAPH, MapInfo, AutoCAD ,
объектную организацию и способны в операционной системе Windows функционировать в тесном взаимодействии с произвольными компонентами. Компоненты
Visual C++, Borland C++, Delphi, . -
ленные средства позволяют создавать разнообразные структуры программных оболочек ГИСС любого из трех рассматриваемых классов. Особый интерес вызывает построение сетевых реализаций по технологии «клиент-сервер». ГИСС может быть построена либо на основе существующего типа сервера (файлового, баз данных, Web-сервера), либо путем создания специализированного. В обоих случаях представляется целесообразным основываться на концепции картографических образов: программа-клиент имеет своей целью построение некоторого КО, запрашивая для этого минимум информации от сервера.
Для защиты информации в ГИСС, как любой информационной системы, используются средства управления доступом операционных систем. Эффективный на уровне управления файлами и каталогами, данный механизм обладает определенными недостатками при реализации прикладных функций. В частности, нарушается логическая непротиворечивость формируемых картографических изображений. Альтернативой может стать создание средств построения картографических описаний различного уровня информативности. Такие карты могут строиться или за, .
Необходимость в системе картографических образов возникает в средних и крупных ГИСС и обусловлена избыточностью ответов на запросы пользователя. При решении с помощью ГИСС прикладной задачи элементы картографического изображения могут быть избыточными в аспектах:
♦ Простра нственном. Это имеет место, если элемент находится вне исследуемой пространственной области;
♦ Временном. Избыточными сч итаются элементы, изображающие объекты вне исследуемого временного диапазона;
♦ Смы словом. К избыточным следует отнести элементы, соответствующие объ-
, .
Традиционно электронная карта ГИСС, даже декомпозированная на элементы, содержит значительную долю информации, избыточной в указанном смысле. Функция отбора существенной информации возлагается на пользователя. Существующие методы сокращения избыточности на структурном уровне кодирования , -
тигли предела своих возможностей. Это ощущается в реальных системах и заставляет перейти на прагматический уровень анализа избыточности, что позволит в несколько раз уменьшить информационный поток в сети, снизить степень непроизводительного использования вычислительных ресурсов.
, -
страиваться под ограничения человеческого восприятия, скорости визуализации, скорости передачи информации по каналам связи, прав доступа к элементам карты, ..
получения адекватного изображения масштабированием, панорамированием, наложением и изменением видимости слоев, использования именованных видов,
функций частичной загрузки изображения. Описание КО должно устанавливать некоторый инвариант представления графического изображения, который адаптируется к реальным свойствам рабочей среды.
,
над картографическими изображениями. Например, таковыми могут быть “увеличить/уменьшить степень детальности”, “показать в общем/показать в частности”, “обобщить/уточнить особенности указанного объекта”, и т.д. Традиционные операции манипулирования изображением, не учитывающие специфику КО, логически дополняют этот набор.
, , , -ладанием визуального способа использования картографической информации. Это определяет необходимость использования концепции картографических образов,
- -нечном счете обеспечить максимальную информативность картографических изо.
ЛИТЕРАТУРА
1. Булитова ПН., Трофимов А.М., Панасюк М.В. Тенденции развития географических информационных систем // Геодезия и картография. - М.: Картгеоцентр-Геодезиздат, 1997. - Вып.9. - С. 50-53.
2. Роджерсон Д. Основы COM / Пер. с англ.- М.: Изд. Отдел «Русская Редакция» ТОО «Channel Trading Ltd», 1997.
3. . -
приложений по работе с инженерными сетями // ArcReview. Современные геоинформа-ционные технологии. - М.: Совместное издание СП ДАТА+, ESRI, Inc. и ERDAS, Inc., 1997. - Вып.2,3.
