CC BY
289
© В.М. Шек, Т.А. Кувашкина, 2002
УДК 624.191.94
В.М. Шек, Т.А. Кувашкина
ОБЗОР ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ГИС
нструментальные пакеты программного обеспечения в отличие от жестко функциональных систем позволяют настраивать систему с учетом особенностей работы, вида информации, методов ее обработки, хранения и представления.
Серия модулей, составляющих большинство инструментальных пакетов ГИС, обеспечивает, с одной стороны, определенную свободу выбора технологии обработки, с другой - решение достаточно общих задач: цифрование карт, обмен данными в различных форматах, работа с реляционной базой данных, наложение карт, визуализация карт на дисплее, ответы на широкий набор запросов, интерактивное графическое редактирование, поиск объектов по их адресам и анализ линейных сетей с их оптимизацией [1].
Большинство инструментальных систем ориентированы на использование платформ PC. Среди них можно отметить: Maplnfo, Arclnfo, МОЕ (Intergraph), ArcView, ArcCAD (ESRI), WinGIS (Progis), AtlasGIS, Spans GIS (TYDAC Techn., Inc.), ERDAS Imagine (ERDAS, Inc.). Дадим краткий анализ некоторых систем.
Специализированная система ER Mapper
Одна из развитых систем обработки изображений в среде ГИС ER Mapper ориентирована прежде всего на обработку больших объемов фотограмметрической информации (файл до 900 Мбайт) и решение задач ГИС на этой основе (тематическое картографирование). Она имеет полный графический интерфейс пользователя.
В пакете ER Mapper впервые используется набор алгоритмов, позволяющих обрабатывать растровые изображения совместно с векторными данными ГИС и табличными данными из реляционных баз данных.
В пакете ER Mapper вводится новый прием обработки изображений - алгоритмы. Алгоритм - это хранимая в текстовом виде последовательность операций, содержащая полное описание действий, необходимых для решения той или иной задачи. В состав алгоритма могут входить следующие операции:
• ввод исходных растровых данных в цифровой форме, включая описание этапов предварительной обработки для каждого частотного диапазона;
• формулы (групповые операции), по которым следует проводить комбинирование данных частотных диапазонов многозональных снимков;
• совместное отображение заданного порядка различных наборов данных;
• динамический доступ к внешним данным;
• метод классификации элементов изображения по "час-
Итотному портрету";
• вычисление статистических характеристик, кодирование цветом результатов классификации. Программное обеспечение системы позволяет
осуществлять проекционные преобразования в более чем шестьсот проекций.
В пакете ER Mapper предлагается новое понятие в технике обработки изображений - виртуальные наборы данных (virtual dataset).
Достоинствами такой организации данных являются: уменьшение затрат дисковой памяти, упрощенное представление данных.
Метод доступа к внешним данным, применяемый в системе ER Mapper, называется динамической связью. Данный метод имеет ряд преимуществ: высокая точность, поддержка различных типов данных, наличие интерфейса PostScript.
Достоинством системы является наличие в ней средств визуализации трехмерного изображения.
Система ГеоДраф, ГеоГраф (GeoDraw, GeoGraph)
Система ГеоДраф, ГеоГраф (GeoDraw, GeoGraph) - ведущая отечественная разработка ГИС. ГеоДраф - векторный топологический редактор, ГеоГраф - средство композиционного построения уже существующих цифровых карт, Г ео-конструктор - средство создания приложений пользователя по его собственным алгоритмам и программам с использованием Borland C++, Visual Basic, Delphi и т.п., позволяющее эффективно организовывать композиции формирования карты, фильтрации пространственных объектов, привязки к базам данных, поддержки географических проекций и т.д.
Векторный редактор ГеоДраф предназначен для создания картографических баз данных для технологий ГИС и относится к классу Desktop GIS. ГеоГраф позволяет создавать электронные тематические атласы на основе оверлейного представления цифровых карт и связанных с ними атрибутивных цифровых данных.
Использование ГИС ГеоДраф, ГеоГраф для Windows дает возможность создавать базы данных, содержащие координатные атрибутивные данные, отвечающие международным стандартам. Цифровые модели, создаваемые в системе, имеют топологическую нагрузку.
Система ГеоДраф осуществляет векторизацию растровых изображений и производит широкий спектр преобразований карт для интеграции пространственных данных из разных источников: преобразования плоскости и всех отечественных картографических проекций, идентификацию объектов и их связь с таблицами атрибутивных данных популярных форматов DXF, dBase, Paradox и др.
В системе имеется возможность проведения анализа данных.
Система ГеоДраф осуществляет обмен данными с другими известными системами, такими, как Arclnfo, Maplnfo, AutoCAD и др., которые могут использоваться в едином технологическом комплексе с программными средствами ГеоДраф, решая взаимодополняющие классы задач.
Геоинформационная система конечного пользователя ГеоГраф дает возможность просматривать, редактировать, анализировать данные, проводить пространственные измерения, находить объекты, отвечающие наборам задаваемых пользователем условий, и реализовывать другие функции. Наконец, система ГеоДраф, ГеоГраф позволяет путем инте-
грации разноотраслевой информации на едином пространственном базисе решать сложные комплексные задачи в области управления территорией города с учетом комплекса интересов (социальных, экологических, финансовых и др.). Система постоянно развивается и в нее включаются новые возможности.
Программный продукт ArcView
ArcView удобен для создания, анализа и вывода картографических данных.
Пакет Arc View 2 предоставляет пользователям современные средства визуализации, просмотра, запрашивания и анализа географически привязанных к местности данных. С его помощью занятые бизнесом люди могут управлять содержимым всей корпоративной базы данных их организации, проводить анализ накопленных в ней сведений в соответствии со своими потребностями и задачами, использовать картографические материалы и сопуствующую атрибутивную информацию [2].
Доступ к данным из одного программного окружения. Arc View 2 интегрирует информацию из разных источников, причем все собранные данные можно извлечь и проанализировать в пределах единой программной среды. Пакет эффективно работает с таблицами, изображениями, текстовыми файлами, электронными таблицами, графиками и диаграммами. В реляционной базе данных Arc View 2 сохраняются атрибуты разнородных данных и взаимосвязи между всеми накопленными данными.
Поддержка системы управления реляционными базами данных. В пакете Arc View 2 имеются средства связывания любых SQL DBMS-, ASCII-, dBase-файлов с соответствующими географическими данными, как источником описательной информации по характеристикам карты. Поддерживается неограниченное число динамических связей с неоднородными DBMS-форматами, которые могут находиться на локальном диске или в другом месте гетерогенной сети. Полностью поддерживаются реляционные возможности, включая режимы one-to-many, many-to-one, many-to-many, one-to-one.
Деловая графика. При работе в Arc View 2 можно использовать разные типы документов, каждый из которых, по сути, является электронным аналогом стандартной формы представления информации. Чтобы в дальнейшем не повторяться, заметим, что любую созданную документацию можно распечатать на принтере или на графопостроителе (плоттере). Применяется несколько форм документов.
Форма просмотра (view document) - предназначена для показа географической информации в виде карты с аннотациями и легендой или в виде списка. Табличная форма (table document) - наиболее удобна для показа связанных с картографической информацией данных электронных таблиц.
Форма диаграмм (Chart document) - позволяет выводить на экран монитора данные в виде различных графиков, гистограмм и диаграмм (круговых, столбчатых, линейных, полей точек или значков и т.п.), которые можно накладывать на карты и добавлять к другим типам документации.
Создание макета (Layout document) - позволяет представить имеющуюся и созданную в базе данных информацию с помощью трех описанных выше форм документации в наиболее удобном, наглядном и привлекательном виде. Формирование выходных документов проводится в инте-
рактивном режиме. Можно также выбрать любой из прилагаемого набора стандартных шаблонов (templates) выходных документов.
Анализ табличных данных. Средства анализа табличных данных Arc View 2 включают набор операций: сортировку, запрос, расчет статистик по выборке, добавление новых полей в таблицы, расчет новой информации на основе имеющихся атрибутивных данных, интерактивное редактирование содержимого любого из полей таблицы.
Пользователи имеют возможность модифицировать интерфейс Arc View 2 для наилучшего соответствия специфическим требованиям. Такие операции проводятся с помощью нового, специально созданного для Arc View 2 объектно-ориентированного языка разработки приложений Avenue. Этот язык обычно применяется для изменения вида пиктограмм и кнопок, изменения шрифта, языка и терминологии, используемых в изображении, для написания текстов макрокоманд, облегчающих и ускоряющих процедуру создания и компоновки изображения либо ограничивающих доступ к базам конфиденциальных данных. Avenue - достаточно мощный язык, сам пакет Arc View 2 частично создан с его использованием.
Картографическая информация, представленная в окнах Вид, организована в темы четырех стандартных типов: точечные, линейные, площадные векторные и растровое изображения.
Специализированная система Maplnfo
Система Maplnfo позволяет отображать различные данные, имеющие пространственную привязку. Она относится к классу Desktop GIS. Отличительная особенность Maplnfo -универсальность. Система дает возможность создавать интегрированные геоинформационные технологии Intergraph и Maplnfo для DOS, Windows, Windows NT, UNIX, геоинформационные системы, цифровые картографические системы, программные и технические средства формирования и анализа геоинформационных баз данных.
В систему заложены следующие возможности: методы анализа данных в реляционной базе данных, поиск географических объектов, методы тематической закраски карт, методы создания и редактирования легенд, поддержка широкого набора форматов данных, доступ к удаленным БД и распределенная обработка данных.
Maplnfo позволяет получать информацию о местоположении по адресу или имени, находить пересечения улиц, границ, производить автоматическое и интерактивное геокодирование, проставлять на карту объекты из базы данных. Форма представления информации в системе может иметь вид таблиц, карт, диаграмм, текстовых справок. Система дает возможность проводить специальный географический анализ и графическое редактирование. При этом система команд и сообщения представляются как на русском языке, так и на других языках. Модули системы включают обработку данных геодезических измерений, векторизацию и архивацию карт, схем, чертежей, преобразования картографических проекций, совмещение пространственных данных.
Инструментальная система Arclnfo
Интегрированный пакет Arclnfo - типичное инструментальное средство для разработки и эксплуатации ГИС широкого назначения. Он предназначен для создания геоин-
формационных систем и обеспечивает ввод, обработку, анализ данных и составление профессиональных карт с использованием персонального компьютера. Система Arclnfo используется на рабочих станциях, но с ограничениями для IBM PC. На основе цифрового моделирования она позволяет осуществлять векторно-топологическое моделирование, буферизацию объектов, анализ сетей, построение ЦММ и т.д. Предметная область системы - создание и ведение земельных, лесных, геологических и других кадастров.
Данная система проста в эксплуатации и позволяет работать независимо или в сети с большими системами. Пользователями Arclnfo могут быть специалисты широкого профиля. Достаточно большой набор драйверов обусловливает большой выбор стандартных мониторов, дигитайзеров и плоттеров.
Система Arclnfo позволяет постепенно распространять сферы ее применения на другие области и по мере роста потребностей проводить программное и техническое расширение системы.
Система ERDAS Imagine
ERDAS Imagine занимает в области систем обработки аэро-космоснимков примерно такое же ведущее положение, что и Arclnfo в области ГИС. Система имеет современный графический интерфейс и, несмотря на очевидную сложность многих выполняемых ею функций, она проста в обучении. В комплект поставки входит обширная гипертекстовая система Help (диалоговая документация).
Система обладает широкими возможностями импорта и экспорта в разные форматы. Она работает под управлением лицензионного менеджера и имеет два варианта базового комплекта: Imagine Vista - минимальный, Imagine Production - стандартный.
Система включает в себя программу просмотра Viewer, редактор оформления карт Map Composer и средства импорта/экспорта.
Выводы
Существует большое число разнообразных инструментальных ГИС-систем. Они различаются прежде всего целевой направленностью, программно-технологическими средствами и внутренними форматами данных.
Современная тенденция обработки информации в инструментальных ГИС — создание проекта (карты).
Отечественные системы, такие, как ГеоДраф, ГеоГраф, сопоставимы по стоимости и возможностям со многими зарубежными, а с учетом специфики распространенных в нашей стране проекций и номенклатуры карт их использование упрощает работу с отечественной картографической продукцией.
Проблемы эффективной передачи геоинформационных и "негеоин-формационных " данных в ГИС, включения в инструментальную систему дополнительных модулей, созданных разработчиком, использования уже готовых пакетов решаются внедрением концепции "открытых систем", развиваемой фирмой Microsoft для операционной системы MS Windows.
-------------------------------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. - 1. ARCREVIEW современные геоинформационные технологии
М.: Финансы и статистика. 1998. 2001 № 1 «ArcView - звезда экрана».
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ---------------------------------------------------------------
Шек Валерий Михайлович — доктор технических наук, Московский государственный горный университет. Кувашкина Т.А. — аспирантка, Московский государственный горный университет.
