CC BY
13
Информационные технологии
УДК 004.057 6 л. к. ЧУДНЕНКО
Л. Е. ХМЕЛЬНОВ
Институт динамики систем и теории управления СО РАН
ОДИН ПОДХОД К ПРЕОБРАЗОВАНИЮ УСЛОВНЫХ ЗНАКОВ ПРИ ОБМЕНЕ ДАННЫМИ МЕЖДУ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫМИ СИСТЕМАМИ
Исследована проблема, возникающая при обмене данными между геоинформационными системами (ГИС), - нехватка условных знаков. Для решения этой проблемы разработан программный продукт перевода изображений условных знаков исходной карты в формат целевого ГИС-лакета, из универсального представления (метафайлов) в шрифт True Туре. Шрифт, элементами которого являются требуемые условные знаки, может использоваться в любом ГИС-пакете.
Географические информационные системы (или, как их еще называют, геоинформационные системы, или ГИС) — это информационные системы, обеспечивающие сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных, т.е. данных о местоположении и свойствах различных объектов на местности. Геоинформационные системы могут содержать информацию о людях, зданиях и сооружениях, земельных участках, водных, лесных и других природных ресурсах, транспортных магистралях и инженерных коммуникациях. Информационной основой ГИС являются данные о земной поверхности, представляемые в виде цифровых карт.
Таким образом, на основе ГИС создаются системы, предназначенные для обеспечения принятия решений по управлению землями и природными ресурсами, городским хозяйством, транспортом, торговлей, производством и т.д. Использование цифровых карт позволяе т наглядно отобразить как статическую информацию об объектах, так и посмотреть динамику различных ресурсов (например, лесных).
В основе любой геоинформационной системы лежит соответствующий банк цифровых карт. Обычно цифровые карты для ГИС приобретаются из разных источников. Поэтому эти цифровые карты имеют различные форматы представления информации, т.е. в их основе лежат различные правила, определяющие последовательность, размеры и форму записи данных обо всех объектах карты. От формата зависят такие характеристики, как объем файла цифровой карты и время доступа к требуемому объекту.
В каждой геоинформационной системе обычно используется свой уникальный формат. Производители программного обеспечения постоянно создают новые форматы, поэтому в настоящее время существует несколько десятков различных форматов цифровых карт. Единого стандарта в настоящее время не существует. Из-за этого часто возникают ситуации,
когда форматы данных ГИС и цифровых карт для нее оказываются несовместимы между собой.
Поэтому обычно еще при проектировании геоинформационной системы возникает задача преобразования (или, как обычно называют этот процесс, конвертации) всего многообразия карт различных форматов во внутренний формат разрабатываемой или используемой системы.
Естественно, что при таком преобразовании информации пользователь должен получить наиболее близкую к оригиналу цифровую карту. Одной из проблем при конвертировании карт являются условные знаки. Способы описания условных знаков в различных ГИС, как правило, практически почти не совместимы, и передача их из системы в систему не предусмотрена. Также, в то время как на некоторых картах применяются стандартные системы условных знаков (например, на топографических, синоптических, геологических картах), для многих тематических карт стандартные системы знахов просто еще не созданы.
Если же в целевом ГИС-пакете не окажется требуемого набора условных знаков, то произойдет потеря информации, которая отразится на общем виде и информативности карты: карта станет однородной и не будет содержать исходную информацию, отображаемую в оригинале при помощи условных знаков. Так как при импорте новых данных в геоинформационный проект и соответствующей перекодировке атрибутивных описаний для их визуализации используются условные знаки целевой ГИС, то для решения задачи получения близкого к оригиналу изображения конвертированных данных требуется также решить задачу преобразования условных знаков в целевую ГИС.
Практически все ГИС имеют средства, позволяющие расширять стандартную библиотеку условных знаков для точечных, линейных и площадных объектов специальными знаками тематических карт. Важно, чтобы включенные в ГИС средства создания услов-
Рис. 1. Карта без условных знаков.
ных знаков позволяли реализовать весь набор принятых в отрасли условных знаков с приемлемым качеством. Набор условных знаков обычно создается для каждого ГИС-проекта единожды и затем используется для всех карт.
Итак, необходимо получить в целевой системе набор условных знаков, соответствующий набору условных знаков исходного ГИС-пахета. Проблема условных знаков может быть решена несколькими способами. Во-первых, для некоторых ГИС-пахетов продаются наборы условных знаков, созданные согласно российским нормативам. Но такие наборы поставляются за отдельную плату, а также не для любой карты можно подобрать такой набор условных знаков.
Во-вторых, условные знаки могут быть созданы (т.е. нарисованы) вручную в каждом ГИС-пакете. В некоторых геоинформационных системах (например, Maplnfo, CREDO, MicroStation и др.) имеются встроенные средства создания условных знаков. Также для создания набора условных знаков могут использоваться не встроенные средства, а отдельные программные продукты. Данный подход представляется довольно трудоемким и нецелесообразным, т.к. в этом случае для каждого нового ГИС-пакета и каждой новой карты придется создавать набор условных знаков заново. Также подобные средства создания условных знаков существуютне во всех ГИС-пакетах, а существующие средства не позволяют получить универсальное для всех ГИС представление условных знаков.
И, наконец, существует третий способ решения этой проблемы. Необходимо автоматизировать процесс создания набора условных знаков. Для этого требуется из исходной карты выделить все ее условные знаки. Далее создать комплект знаков, который может применяться в любом ГИС-пакете, т.е. выбрать формат, независящий от форматов данных различных ГИС-пакетов. Результатом работы должен стать программный продукт, осуществляющий преобразование условных знаков из промежуточного представления в конечный формат.
Исходными данными для создаваемой системы являются выделенные из исходной карты условные знаки в формате метафайлов Windows, причем каждый условный знак содержится в отдельном метафайле. Выделение из исходной карты условных знаков и их сохранение в метафайлы производится специальным программным продуктом. Созданным программным продуктом осуществляется обработка массива метафайлов,
по результатам обработки создается шрифт TrueType, содержащий в качестве символов условные знаки.
Остановимся подробнее на выбранном промежуточном формате. Метафайл — это графический файл формата Microsoft Windows Metafile Format (сокращенно WMF) или его расширенная версия Enhanced-Format Metafile (EMF). WMF — это базовый 16-битный формат, который появлялся в Windows 2.0. Формат EMF является 32-битной дополненной переработкой формата WMF. EMF расширил функциональное назначение WMF, включая цветную палитру и полную поддержку Для всех 32-битовых команд GDI. Формат метафайла обеспечивает независимость внешнего вида символа от устройства, т.е. символ сохраняет свои размеры независимо от того, куда он выводится: на принтер, плоттер или экран.
Метафайл представляет собой массив записей, в том числе записей о различных графических примитивах, т.е. любой символ условного знака рассматривается как совокупность отдельных элементов. Записи описания графических примитивов содержат номер и параметры GDI функции (линия, точка, дуга, ломаная, полигон и др.). В параметры функции входят координаты объекта, его цвет, тип линий. Метафайл был выбран в качестве промежуточного формата, так как его обработка удобно организуется программным путем с помощью функций Windows. При его обработке просматривается по очереди каждая запись, производится выделение записей графических примитивов и их параметров. Такое представление позволяет облегчить и ускорить процесс перевода условных знаков в промежуточный формат, а также его дальнейшую обработку.
Выбранный конечный формат - это шрифт TrueType. Файл шрифта TrueType содержит данные в табличном формате. Обычно он состоит из 10 обязательных таблиц и нескольких дополнительных. Шрифт TrueType состоит из набора изображений отдельных символов. В свою очередь, каждый символ представляет собой набор контуров. Каждый контур — это совокупность отрезков прямых линий и ломаных, соединяющих между собой граничные точки. Простой символ может иметь только один контур, более сложный — два и более. Составной символ строится путем объединения двух или более простых. Каждый кон тур задает внутреннюю или внешнюю часть символа и составляется из отрезков прямых линий и ломаных. Для описания ломаных используются кривые Безье второго порядка.
Рис. 2. Полученная карта с условными знаками.
Шрифты TrueType были выбраны для хранения наборов условных знаков потому, что применение шрифтов поддерживается всеми ГИС-пакетами, с их помощью осуществляется выводразнообразной текстовой информации. Также хранение условных знаков в шрифтах позволяет реализовать одну из важных особенностей электронных карт — масштабирование условных знаков (т.е. изменение их размера) вместе с изменением масштаба карты, т.к. шрифты TrueType являются масштабируемыми. Поэтому чаще всего расширение библиотек условных знаков в ГИС производится именно с помощью шрифтов TrueType.
Данный программный продукт создан с помощью языка программирования Delphi 5. Созданный с его помощью шрифт может применяться в любом ГИС-пакете. Для этого достаточно коду каждого объекта карты поставить в соответствие номер символа его условного знака в шрифте. Описание каждого отдельного объекта карты состоит из метрики — координат на местности, семантики — атрибутов объекта (тип символа, линии, заливка, текста и т.д.), и справочных данных. Обычно информация об объектах хранится в таблицах, где каждому объекту сопоставляется код и различные атрибуты (которые включают итип услов-
ного знака). Каждый символв шрифте также имеет свой уникальный код (для Windows это числа с 33 до 126).
Работу программного продукта можно проиллюстрировать следующим образом: на рис. 1 и 2 показан один фрагмент карты - на изображении на рис. 1 условные знаки отсутствуют, на рис. 2 — после применения созданного программного продукта — условные знаки есть.
Использование созданного программного продукта позволяет снизить количество времени и трудоемкость, затрачиваемых на обработку карт (по сравнению с ручной обработкой). Созданный программный продукт в настоящее время применяется в Иркутском центре геоинформационных технологий, с его помощью получены условные знаки для электронных карт, преобразованных из ГИС КАМАТв формат ГИС Arc-View.
ЧУДНЕНКО Анастасия Константиновна, аспирант. ХМЕЛЬНОВ Алексей Евгеньевич, кандидат технических наук, заведующий лабораторией методов представления и обработки информации.
Книжная полка
Новые поступления в фонд Центральной научной библиотеки Омского научного центра Сибирского отделения РАН
Новые правила по защите диссертаций. - М.: ИКФ «ЭКМОС», 2003. - 64 с. ISBN 5-94687-033-5
В книге приводится «Положение о диссертационном совете », а также другие новейшие документы, определяющие порядок защиты кандидатских и докторских диссертаций. Тексты издания подготовлены с использованием информационной правовой системы «Кодекс».
Райзберг Б. А. Диссертация и ученая степень: Пособие для соискателей. - 3-е изд., доп. - М.: Инфра-М, 2004. - 416 с. ISBN 5-16-001533-7
Книга представляет собой самое полное и многогранное из всех изданных пособий для соискателей ученой о степени кандидата и доктора наук; в ней отражены изменения в порядке присуждения ученых степеней, произо-§ шедшие в период 1999-2000 гг. Приведены новые, принятые в 2002 г. положения о порядке присуждения ученых степеней и званий. Пособие отличается также тем, что в нем изложены не только формальные процедуры подготовки диссертации и ее защиты, но и подробно освещены содержательные стороны процессов обучения в аспиранта туре, сдачи кандидатских экзаменов, выборатемы диссертации, ее написания, представление к защите, защиты. Высказаны советы соискателям ученых степеней. Настоящее, третье издание дополнено сведениями о нормативных документах, принятых после выхода второго издания.
о
VITil
