2. Информационное обеспечение гис. Геоанализ и моделирование. Информационное обеспечение гис

Совокупность упорядоченной информации, используемой при функционировании системы, образует ее информационную базу.

Система классификации и кодирования

Система классификации и кодирования картографической информации служит для компактного представления пространственных данных с целью их дальнейшего описания на некотором формализованном языке. Главной функциональной задачей этой системы является однозначная идентификация каждого моделируемого объекта и его атрибута, обеспечивающая поиск необходимой информации в массивах пространственных данных. Существующие системы классификации и кодирования картографической информации отражают семантическую сторону объекта.

Информация об объектах включает семантическую часть (сведения о качественных и количественных характеристиках) и метрическую часть (данные о координатном положении). Для адекватного отражения в цифровом виде всем объектам местности присваиваются кодовые обозначения в соответствии с классификаторами. Кодирование картографической информации облегчает поиск и сокращает объем хранимых, обрабатываемых и передаваемых пространственных данных.

Средства формализованного описания

К средствам формализованного описания данных относятся взаимосвязанные информационные языки: запросов, ответов, описания данных, информационно-поисковый. Язык запросов применяется для связи потребителей с системой. Он описывает две группы запросов:

1. запросы о составе информационных баз;

2. запросы на картографические модели.

Функцию обеспечения обратной связи с потребителями выполняет язык ответов. Языки описания данных ориентированы на метрическое описание объектов, установление однозначного соответствия между объектами и условными знаками (посредством кода и необходимых семантических характеристик) и обеспечения максимальной идентичности в описаниях объектов, цифруемых в различных системах (правила цифрового описания картографической информации). Информационно-поисковый язык обеспечивает адресный поиск необходимых пространственных данных.

Пространственные данные и требования к ним

Массивы пространственных данных представляют собой совокупность поступающей в систему информации об элементах и объектах местности, их географических названиях, организационно-технической и сервисной информации. Массивы пространственных данных - понятие динамическое. Их динамику определяет частота обращения к массивам, период обновления и пополнения информации.

В основу их разработки положены следующие принципы:

1. Системный подход как концептуальная основа создания и применения системы картографических моделей, как методология исследования и проектирования системы и как научный метод разработки эффективных компьютерных технологий.

2. Принцип математико-картографического моделирования как способа отображения элементов и объектов местности.

3. Принцип растрового ввода-вывода картографической информации, ее обработки и хранения в векторной форме.

4. Принцип управляемости картографическими данными.

5. Принцип предельно полного сбора, однократной исчерпывающей аналитико-синтетической обработки пространственных данных и их многократного использования многими потребителями.

Геоанализ и моделирование

Геоанализ

Электронные цифровые карты

ПФС-Геоанализ работает с исходным картографическим материалом, представленным в форматах:

• SHP (ArcInfo) - формат хранения гео-данных, принятый в ГИС «ArcGIS»

• MIF/MID (MapInfo) - обменный формат гео-данных, принятый в ГИС «MapInfo»

• SXF (Панорама) - обменный формат гео-данных, принятый в ГИС «Карта»

Многоуровневая, мультимасштабная картографическая основа включает следующие основные слои:

• для карт Мира, России, стран СНГ : административное деление, гидрография, железные дороги, автодороги, населенные пункты

• для карт областей России: административное деление, гидрография, лесопарковые зоны, железные дороги, ж/д станции, автодороги, населенные пункты

• для карт населенных пунктов: административное деление, гидрография, лесо-парковые зоны, железные дороги и ж/д станции, улицы и площади, при наличии информации - здания и сооружения

Для функционирования блоков и режимов, входящих в состав ПФС-Геоанализ необходимо наличие

• унифицированных адресных данных для автоматического связывания объектов и событий с картографической основой, ввод которых и поддержание в актуальном состоянии должно осуществляться в соответствии с принятыми правилами

• транспортной сети, определяющей возможные направления движения и скоростные режимы для планирования маршрутов, расчета их протяженность и временного графика движения транспортных средств

Адресные данные

Для автоматического размещения (позиционирования) на картографической основе "точечных" объектов или событий их адреса должны быть унифицированы и должны содержаться в следующих полях :<область / район / город / улица / дом / корпус / строение>

Название улиц, площадей и населенных пунктов в базе данных объектов или событий должны быть введены так, как это храниться в адресном реестре картографичесой основы.

Транспортная сеть

Для комплексов задач, связанных с планированием маршрутов передвижения, картографическая база данных содержит информацию о транспортной сети, определяющей возможные направления движения и скоростные режимы.

Транспортная сеть представляет собой ориентированный граф, содержащий узлы, связанные дугами, проходящими по улицам населенных пунктов и дорогам областей.

С дугами графа связана информация о:

• направлении и скорости движения

• ограничениях на тип транспорта

• идентификаторе соответствующей улицы / дороги

Граф является связным и обеспечивает нахождение оптимального пути между любыми двумя узлами.

Алфавитно-цифровые базы данных

В ПФС-Геоанализ алфавитно-цифровые базы данных, содержащие атрибутивную информацию об объектах или событиях объединены с картографической основой.

Для этого алфавитно-цифровые базы данных должны собержать поля, определяющие семантические параметры объектов или событий и поля хранящие адресную или координатную информацию для их позиционирования на электронной карте.

Общие аналитические операции и методы пространственно-временного моделирования

Несмотря на то что хранящиеся в ГИС сведения представляют собой основную ценность, они приносят реальную пользу только При их использовании для решения прикладных задач. Каждая ГИС Наряду с модулями для ввода и вывода данных обязательно имеет средства, предназначенные для выполнения общих функций пространственного анализа и средства для решения специфических задач пользователя. Эти средства зависят от моделей данных, поддерживаемых ГИС и используемых для решения задач пользователя. В результате конкурентной борьбы между коммерческими ГИС к настоящему времени сложился перечень функций, наличие которых практически обязательно для таких ГИС. Это, прежде всего, функции организации выбора объектов по тем или иным условиям, функции редактирования структуры и информации в базах данных, функции картографической визуализации, картометрические функции, функции построения буферных зон, анализа наложений, функции сетевого анализа и др.

Широкий круг операций поддерживается в той или иной мере многими геоинформационными системами. Это процедуры кластеризации и классификации, построения изолиний, проверки статистических зависимостей (факторный и корреляционный анализы), геометрических и проекционных преобразований геометрических данных. Рассмотрим перечисленные возможности более подробно.

Пространственный анализ чаще всего проводится в целях выявления следующих отношений:

• закономерностей в структуре или особенностей распределения объектов, а также их характеристик в пространстве;

• наличия и вида взаимосвязей в пространственном распределении нескольких классов объектов или отдельных характеристик;

• тенденций развития явлений в пространстве и во времени.

Еще одной задачей пространственного анализа является выбор решения с учетом пространственных характеристик.

При проведении пространственного анализа можно использовать только те представления объектов реального мира, которые возможно реализовать с помощью моделей данных, заложенных в систему. Как уже было отмечено ранее, в ГИС используется два основных подхода к описанию пространства:

1) подход, основанный на структурировании пространства, т.е. выделении пространственных объектов, указании характера их локализации в пространстве, границ и в некоторых случаях взаимосвязей с другими объектами;

2) подход, основанный на неструктурированном представлении пространства.

В этом случае все изучаемое пространство, как правило, представляется множеством ячеек заданного размера и формы, в которых определены усредненные параметры или характеристики, соответствующие этой части пространства. Это могут быть характеристики, которые принимают любые значения из заданного интервала. Несмотря на то, что в этом случае используются названия объектов, фактически они не существуют, не определен характер их локализации, не заданы границы, без выполнения процедуры структуризации невозможно подсчитать количество объектов и т.д.