Экзаменационный билет №25

1 Геоинформационное программное обеспечение.

Функциональные особенности программных средств (ПС) географи­ческих информационных систем определяются их ориентацией на обра­ботку и анализ пространственной и атрибутивной информации. Это про­граммы, которые предназначены для сбора, ввода в машинную среду, обработки (манипулирования, анализа, моделирования, визуализации) и представления пространственно-координированных данных в форме раз­личных (табличных, графических, картографических) выходных докумен­тов.

Структурно ПС ГИС включают базовые программные средства, модули приложения и вспомогательные средства (утилиты), обеспечивающие ре­шение всей совокупности перечисленных задач.

Наряду с этим имеются и облегченные программные продукты, пред­назначенные для просмотра информации в картографическом виде и ре­шения простейших геоинформационных задач.

Базовые программные средства позволяют осуществить связь простран­ственной и атрибутивной информации, отображение пространственной и атрибутивной информации, организацию запросов для выбора или по­иска необходимых пространственных объектов, редактирование атрибу­тивной информации и т.п. Базовые программные средства могут быть универсальными и специализированными.

Модули приложения работают вместе с базовыми средствами и позво­ляют решать специализированные задачи. Так, модуль ArcGISSpatialAnalyst работает на базе ArcGIS и обеспечивает решение следующих задач с рас­тровыми поверхностями:

Картографирование расстояний в различных метриках. Относящиеся к этому классу функции делятся на две группы — вычисляющие евклидовы расстояния и вычисляющие расстояния в других метриках, задаваемых как функции атрибутивных характеристик, например, в стоимости пере­мещения. К первой группе относятся функция Расстояния по прямой ли­нии, измеряющая евклидовы расстояния от каждой ячейки до ближай­шей точки заданного класса; функция Присвоения по прямой линии.присваивающая каждой ячейке значение параметра ближайшей к ней точке заданного класса; функция Направления по прямой линии, вычисляющая направление до ближайшей точки заданного класса. Аналогичные функ­ции входят во вторую группу: Взвешенные расстояния. Взвешенные при­своения и Взвешенные направления. Обычно растровые наборы данных, полученные в результате выполнения этих функций, используются для вычисления минимального по стоимости (или кратчайшего) пути;

Картографирование полей плотности. Вычисление плотности распре­деления полезно, когда необходимо показать концентрацию точечных или линейных объектов. Например, имея данные по населению городов како­го-либо региона, вы можете вычислить распределение населения по это­му региону;

Интерполяция растра. Интерполяция позволяет вычислить значения во всех ячейках растра по значениям в ограниченном числе исходных то­чек. Может использоваться для восстановления значений любых полей по ограниченному числу точек съемки, например, рельефа, количества осадков, концентраций химических веществ, уровней шума и т.д. Предлагаемыми в модуле SpatialAnalyst методами интерполяции являются методы вычисления весового среднего с весами, обратно пропорциональными расстояниям, Крилинг и Сплайн , которые основаны на разных предпо-(ожениях о процессах, формирующих поля. Выбор метода зависит от оцениваемого явления и расположения исходных данных;

Анализ поверхности. В SpatialAnalyst включены функции Построения изолиний.а также вторичных характеристик полей: Уклона. Экспозиции уклонов. Отмывки рельефа (используется для реалистичного отображения рельефа, а также для анализа освещенности местности при различ­ном положении источника света). Еще одна функция из этой группы — Расчет видимости — определяет, какие участки поверхности видны из заданных точек наблюдения;

Функции статистики вычисляют такие характеристики, как максимум, минимум, среднее, медиана, диапазон, среднеквадратичное отклонение, сумма, многообразие и др. Функции статистики позволяют оценивать как статистические закономерности в пределах одного слоя, так и по данным

нескольких слоев;

• Переклассификация. Эта функция выполняет замену значений ячеек другими значениями, что может быть использовано для группировки зна­чений ячеек, например, для объединения точек, принадлежащих разным классам в один обобщенный класс;

Калькулятор растров. Это мощный инструмент для вычислений, под­держивающий многочисленные операторы и функции, аргументами и результатами которых являются растры. Они позволяют производить по­элементное сложение и вычитание растров, их сравнение, а также мно­жество подобных операций;

Конвертация. С помощью этой функции SpatialAnalyst позволяет кон­вертировать векторные данные в растр.

Вспомогательные средства (утилиты) используются для выполнения необходимых операций без применения более дорогих базовых средств. Вспомогательные программные средства зачастую являются более произ­водительными за счет их меньшей универсальности. Практически всегда вспомогательные средства обладают более низким соотношением цена/ производительность.

К вспомогательным средствам можно отнести конвертеры, векториза­торы, растризаторы и др.

Полнофункциональные ГИС.В настоящее время на российском рынке функционирует порядка двад­цати ГИС, которые можно отнести к разряду полнофункциональных. Среди них: системы зарубежного производства — MaplnfoProfessional, WinGIS, ArcGISArcEditor, ArcGISArclnfo, ArcGISArcView, ArcViewGIS, AutodeskMap, GeoMediaProfessional, MicroStation/J, ManifoldSystemProfessional и отечественные разработки — ГеоГраф, ГрафИн, «Горизонт», «ИнГео», ПАРК, GeoLink, GK32, Zulu, WinPlan.

Следует выделить несколько свойств, характерных в большей или мень­шей степени практически для всех полнофункциональных ГИС.

Естественно, что все системы работают на платформе Windows. Только некоторые из них имеют версии, работающие под управлением и других операционных систем («Горизонт» — MSDOS, Unix, Linux, MCBC, FreeBSD, Solaris, ИНТРОС; ПАРК — MSDOS; ArcGIS и Arclnfo — Solaris, DigitalUnix, AIX и др.; ArcViewGIS — Unix).

Все системы поддерживают обмен пространственной информацией (экспорт и импорт) со многими ГИС и САПР через основные обменные форматы: SHP, EDO, GEN (ESRI), VEC(IDRISI), MIF(MapInfoCorp.), DWG, DXF(Autodesk), WMF(Microsoft), DON (Bentley). Только некото­рые, в основном отечественные системы, поддерживают российские об­менные форматы — F1M (Роскартография), SXF (Военно-топографиче­ская служба).

Все системы обеспечивают работу с растровой информацией, поддер­живая при этом все основные форматы (TIFF, JPEG, GIF, BMP, WMF, PCX). Некоторые системы поддерживают несколько десятков растровых форматов, например, их перечень для системы AutodeskMap выглядит следующим образом — BMP, CALS1, FLIC, G3, G4, GIF, GeoSPOT, GeoTIFF, IG4, IGS, JFIF, JPEG, PCX, PICT, PNG, PSD, PhotoCD, RLC 1, RLC 2, TARGA, TIFF, ECW и MrSID. В этом списке следует обратить внимание на GeoSPOT, GeoTIFF и MrSID. Первые два формата позволяют передавать информацию о привязке растра к реальным геогра­фическим координатам, а последний обладает уникачьными возможно­стями сжатия информации.

Еще более однородными являются возможности по работе с атрибу­тивной информацией. Большинство систем обеспечивает работу со всеми основными СУБД через драйверы ODBC, BDE. Первой в ряду поддержи­ваемых или используемых СУБД стоит Oracle.

В преобладающем большинстве случаев современные полнофункцио-нальные ГИС позволяют расширять свои возможности. Основным спосо­бом расширения возможностей является программирование на языках высокого уровня (MSVisualBasic, MSVisual C++, BorlandDelphi, BorlandC++Builder) с подключением DLL- и OCX-библиотек (ActiveX). Естествен­но имеются и исключения. Так, основным средством расширения воз­можностей системы MaplnfoProfessional является язык MapBasic, а си­стемы ArcViewGIS — Avenue.

Наиболее распространенными системами в России по разным причи­нам из зарубежных систем являются ArcViewGIS, MaplnfoProfessional, MicroStation/J, WinGIS, AutodeskMap.

Аналогичный перечень отечественных систем возглавляют ГеоГраф, Панорама (Карта 2000), GeoLink, «ИнГео».

Специализированные ГИС. В настоящее время создано значительное количество коммерческих приложений, обеспечивающих решение прикладных задач с использова­нием или на базе геоинформационных систем.

Области применения таких продуктов очень разнообразны. Это экология (Zone, «Эколог»), автоматизированное проектирование (CAD_CREDO — проектирование автомобильной дороги), управление инженерными ком­муникациями (АРМТЕСТ Zulu, UniCableMap), лесное хозяйство (Ибис-Лесхоз), гидрология и гидрогеология (MIKESHE, MIKE11, MOUSE, Программная система гидрогеологического моделирования), геология (RockWorks20Q2), системы мониторинга за подвижными объектами (CSI-Track), системы ведения земельного и градостроительного кадастра (GeoCadSystems) и многие другие.

Одной из главных особенностей отечественных специализированных систем является учет российской законодательной базы в соответству­ющих областях. Это может быть связано с учетом обязательного вида до­кументов (землеустроительные документы в земельном кадастре) или ал­горитмов расчетов (ОНД-86 в воздухоохранной деятельности). Это может быть обеспечение работы в принятых в России системах координат, кар­тографических проекциях, классификаторах картографической информа­ции и т. п.