геоинформационных курсов для средних специальных учебных заведений и вузов, внедрение начал геоинформатики в школьное обучение, создание учебных (обучающих) ГИС. С развитием и диверсификацией ГИС-индустрии как отрасли намечается четкая специализация в профессиональной сфере и обучении ГИС-специальностям; формируются профессии «ГИС-аналитик», «ГИС-менеджер», «ГИС-специалист», «ГИС-техник», «ГИС-программист».

СибАДИГеоинформационная индустрия порождает рынок, связанный с производством и потреблением (использованием) геоинформационных продуктов и оказанием услуг. К геоинформационному рынку (Г С-рынку) относят геоинформационные технологии, программные продукты Г С, пространственные данные, компьютерную технику и специализированное оборудование, включая периферийные устройства, геодезические приборы, съемочную и иную аппаратуру, а также персонал, занятый выполнением геоинформационных проектов. Глобальный геоинформационный рынок естественным образом распадается на национальные сегменты, или на национальные рынки, которые в свою очередь образованы региональными и местными сегментами, следуя территориальному принципу его организации. Национальный геоинформационный рынок разделяется на сегменты, соответствующие крупным группам потребителей продуктов и услуг (например, отраслям хозяйства или науки), предметным областям и технологиям.

1.3. Основные понятия и определения ГИС

Гео нформац онная система (ГИС) − автоматизированная нформац онная с стема, предназначенная для обработки про- странственно-временных данных, основой интеграции которых служ т гео нформац я.

ГИС автомоб льного транспорта − информационно-уп-

равляющая автомат з рованная система, призванная обеспечивать решен е задач нвентар зации, проектирования и управления объектов дорожного транспорта.

истемные уровни ГИС. Полную ГИС можно представить в виде трехуровневой структуры, включающей:

— системный уровень сбора первичной обработки информации;

— системный уровень моделирования, хранения и обновления информации;

— системный уровень представления.

Отличие ГИС от других автоматизированных систем:

• На уровне сбора информации ГИС включают в себя отсутству-

16

ющие в АСУ методы сбора пространственно-временных данных, технологии использования спутниковых навигационных систем, технологии реального масштаба времени и др.

• На уровне хранения и моделирования ГИС включают в себя технологии пространственного анализа, применение цифровых моделей (ЦМ) и видеобаз данных, а также комплексный подход к

принятию решений. СибАДИ• На уровне представления ГИС дополняют технологии АСУ

применением интеллектуальной графики, что делает их более доступными и понятными для работников управления и органов власти.

ГИС и экспертные системы (ЭС). В технологиях Г С исполь-

зуются три типа экспертных систем:

− на уровне сбора информации − система автоматизированного

распознавания образов при обработке фотоснимков, или сканировании картографических изображений;

− на уровне моделирования − ЭС автоматизированного редактирования картографических данных. ля управления и при нятия

решений применяются ЭС анализа атрибутивных дан ных, данных о запросах пользователей и др.;

− на уровне представления данных − ЭС генерализации картографических изо ражений.

Базовые модели данных в ГИС. В ГИС, как и в других авт о-

матизированных системах, для организации данных используются инфологические (о ъектные), иерархические, реляционные и сетевые модели.

Особенности орган зации данных в ГИС. Особенностью

ГИС является нал ч е ольшого объема пространственновременной граф ческой нформации.

Местоположен е объектов ГИС определяется классом коорди-

натных (поз ц онных) данных.

Для определен я параметров времени и организации описательной информации используется класс атрибутивных данных.

Источниками данных в ГИС являются:

существующие топографо-геодезические картографические материалы;

материалы дистанционного аэрокосмического зондирования; данные наземных измерений; атрибутивные данные из предметной области.

17

Класс координатных данных отражает метрическую информацию ГИС, представленную совокупностью геометрических элементов: точек, линий, контуров и площадей.

Основной формой представления координатных данных являются цифровые модели (ЦМ).

Для визуализации координатных данных используют графические модели.

СибАДИКласс атрибутивных данных есть совокупность временных и описательных данных объектов ГИС. Атрибутивные данные чаще всего представляют в табличной форме.

Качество данных в ГИС определяется следующими характеристиками:

— позиционной точностью;

— точностью атрибутов;

— логической непротиворечивостью;

— полнотой;

— происхождением.

Графические модели координатных данных в ГИС. Основу графической среды и визуализации данных в ГИС составляют векторные и растровые модели.

Векторные модели могут быть топологическими (если они поддерживают топологию графики) или нетопологическими.

Особенностью организации графических данных в ГИС является поддержка оверлейных структур. Их отличие от систем CAD состо т в том, что слои в ГИ С могут быть как векторными, так и растровыми. Векторные слои в ГИС являются объектными, т. е. они несут нформац ю об объекте, а не об отдельных элементах объекта, как в САПР.

ГИС могут одновременно поддерживать как растровую, так и векторную формы представления графики. Такие ГИС называют г бр дными.

овременные ГИС позволяют выполнять пространственное модел рование объектов и явлений.

Особенности моделирования в ГИС. При моделировании в ГИС выделяют следующие виды операций с данными:

− операции преобразования форматов и представлений данных; − проекционные преобразования; − геометрический анализ данных;

18

−оверлейные операции;

−функционально-моделирующие операции.

Операции преобразования форматов и представлений присутствуют в каждой ГИС и необходимы как средства обмена дан - ными с другими АС.

Тип формата определяется используемыми ПО и техноло-

гиями сбора данных. Преобразование форматов осуществляется с СибАДИпомощью программ − конверторов.

Графические данные могут иметь растровое или векторное

представление. Векторное представление имеет большие аналитические возможности, чем растровое. Операция преобразования растрового изображения в векторное (векторизация) является одной из основных при обработке графических данных в Г С. В состав любой ГИС входит специальная программа векторизации − графический редактор. Существуют и специальные программывекторизаторы.

Для определения положения объектов в пространстве существует множество систем координат (СК). ля изображения поверхности земли на плоскости применяют различные математические модели − картографические проекции. Группа математических процедур ГИС, осуществляющих переход от одной системы координат к другой, пространственной системы координат к картографической проекции или переход от одной картографической проекции к дру-

гой, носит название проекционных преобразований.

Особенностью ц фровых карт (ЦК) в ГИС является возмож-

ность х орган зац в в де множества слоев (покрытий, или карт-

подложек). Сущность оверлейных операций состоит в наложении разно менных слоев с генерацией производных объектов и наследова- н ем атр бутов.

Программные средства ГИС позволяют выполнять ряд опера- ц й геометр ческого анал за. Для векторных моделей такими опе-

рациями являются:

− определение расстояний; − определение длин кривых:

− определение площадей фигур; − трансформирование точек объекта и др.

В ГИС используются различные аналитические операции: расчет построение буферных зон; анализ сетей;

19

генерализация;

цифровое моделирование и др.

Развитие автоматизированных методов обработки пространственной информации привело к появлению нового направления в моделировании − цифрового моделирования (ЦМ).

Основными элементами цифрового моделирования являются:

Цифровые модели широко используются в Г С, САПР и АСУ.

Цифровые фотограмметрические системы (ЦФС) − автома-

тизированные компьютерные системы обработки данных дистанционного зондирования, служащие для получения координатных данных, цифровых карт ЦК, ЦММ, ЦМР и ЦМО.

Электронные карты (ЭК). Развитие методов цифрового картографирования привело к появлению электронных карт. Они осуществляют иднамическую визуализацию цифровых карт при помощи видеомониторов и соответствующего программного интерфейса; могут создаваться и как электронные атласы, и как навигационные системы. ЭК широко применяют для опредления местоположения движущихся транспортных средств (режим реального времени). По существу, ЭК можно отнести к классу специализированных ГИС.

1.4. Ра ота с информацией в ГИС

Работа с нформац ей в ГИС осуществляется комплексом программ под управлен ем той или иной операционной системы. Обычно ГИС состо т з двух основных частей − графического редактора и СУБД. В любой ГИС осуществляются:

обеспеч вающее связь между этими базами для правильной и синхронной работы с объектами; под управлением понимается: создание баз определенной структуры и заполнение их, поиск информации в базах, сортировка, редактирование и пополнение информации, выдача информации по запросам и ряд других операций;

• визуализация информации, т.е. наглядное представление (отображение) на экране монитора информации, хранящейся в цифровой форме в графических тематических базах; при этом инфор-

20

изображения, так и в виде таблиц, графиков, диаграмм и т. п., отображающих результаты выполненного анализа информации;

• работа с картографическим изображением: перемещение его в произвольном направлении, масштабирование; настройка элементов оформления изображения (цвет, тип линий и т. п.); управление окнами на экране; редактирование изображения и т. д.;

• совместный анализ графической и тематической информа- СибАДИции, позволяющий выявлять связи и закономерности между объек-

тами и явлениями, динамику развития тех или иных процессов. Созданием ГИС занимаются многие зарубежные и отечествен-

ные фирмы, к настоящему времени разработано большое количество различных ГИС. В литературе по ГИС принято деление этих систем на два класса (или два уровня):

• к ГИС первого уровня относят наиболее мощные системы, ориентированные на использование рабочих станций, работу в сетях и с огромными объемами информации, поддерживающие много форматов обмена данными, имеющие большой набор функций для анализа пространственных и всевозможных данных и большое количество приложений для использования ГИС в различных областях деятельности;

• ГИС второго уровня предназначены для работы на персональных компьютерах, поддерживают небольшое число обменных форматов, имеют ограниченный на ор функций анализа данных и ограничения на о ъемы о ра атываемой информации.

Из ГИС первого уровня наи ольшее распространение имеют ГИС

MGE ф рмы INTERGRAPH и ГИС ARC /INFO фирмы ESRI. Назван-

ные ф рмы выпускают вар анты своих ГИС, ориентированные как на спользован е на мощных компьютерах, так и на менее мощных.

Из характерных представителей ГИС второго уровня можно назвать так е, как MapInfo фирмы MapInfo Corporation (США), «Па-

норама» «Нева» (Росс я), «Кредо-диалог» (Белоруссия) др.

При описании того или иного программного продукта принято различать две его стороны:

• техническое обеспечение, т. е. комплекс применяемых аппаратных средств (Hardware, что в буквальном переводе означает твер-

дые изделия);

• программное обеспечение (Software, буквально − мягкие изделия).

21

Техническое обеспечение различных по своим возможностям ГИС имеет определенные отличия. Ниже перечислены аппаратные средства, составляющие некоторый типовой комплекс:

• персональный компьютер или рабочая станция (более мощный компьютер);

• внешние запоминающие устройства − накопители на гибких, СибАДИжестких и оптических дисках; последние должны иметь самое широкое применение, поскольку велики объемы хранимой в Г С инфор-

мации;

• устройства ввода информации (сканер и дигитайзер);

• устройства вывода информации (принтер и плоттер);

• средства телекоммуникаций для работы в сети.

Работа с графической информацией. Различают два вида ком-

пьютерной графики: растровую и векторную.

При работе в графическом режиме экран монитора представляется массивом отдельных точек, мельчайших элементов изображения, называемых видеопикселями. Компьютер управляет цветом и яркостью каждого пикселя, в результате чего из т очек разного цвета и яркости на экране создается растровое изображение. Информация о состоянии каждого пикселя растрового изображения запоминается в компьютере с помощью комбинации битов. Чем больше битов отведено для каждого пикселя, тем большее число цветов можно получить на экране. Так, если пикселю отводится лишь один бит, растровая картинка удет состоять из точек, имеющих два возможных цвета (напр мер, черный и елый), а если пикселю соответствуют 24 б та, то кол чество возможных цветов составит более 16 млн (такую пал тру называют естественными цветами, т. к. в ней пре д- ставлены все возможные оттенки, различимые человеческим глазом).

В зав с мости от спользуемых цветов растровые изображения делят на три в да:

− черно-белые (только два цвета, двавозможных состояния пикселей); − полутоновые (допускают разные степени черноты−градации серого);

− цветные.

Графические изображения записываются в файлы, хранятся в файлах воспроизводятся из файлов. В зависимости от способа (формы) этой записи различают растровые и векторные форматы файлов.

22

Растровый формат дает описание изображения как массива составляющих его пикселей с дополнительными характеристиками растровой картинки, позволяющими правильно воспроизвести ее на экране.

Для уменьшения размеров растровых файлов используют различные способы их сжатия. Например, один из распространенных

способов (метод RLE) состоит в том, что при считывании подряд не - СибАДИскольких пикселей одного цвета запоминаются код цвета и количес-

тво пикселей с этим кодом, а не повторяющийся много раз код. Если изображение содержит большие одноцветные участки, метод оказывается эффективным.

Сравнительно недавно разработан метод сжатия JPEG

(Joint Photographic Experts Group), который обеспечивает высокий ко-

эффициент сжатия для фотоснимков. Применение этого метода для сжатия файлов, полученных при сканировании аэрофотоснимков, позволяет уменьшить размеры файлов только в 4 − 5 раз; более сильное сжатие вносит недопустимые искажения в изображения.

Способы хранения изображений, набор характеристик и порядок описания пикселей могут быть различными: разработано большое количество форматов растровых файлов, отличающихся друг от друга порядком описания данных.

Из форматов растровой графики наибольшее распространение имеют следующие: BMP, TIF, GIF, PCX. При необходимости ввода растрового изо ражения в формате, с которым не может работать данная ГИС, следует выполнить преобразование (конвертирование) этого формата в другой, подходящий для ГИС. Подобное преобразован е является достаточно простым может быть вы полнено при помощи какого-л бо граф ческого редактора (например, Microsoft Paintbrush, CorelDraw т. п.): достаточно в этом редакторе открыть файл командой Open, а затем записать его с помощью команды Save as (сохран ть как) в нужном формате.

Растровые форматы используются в ГИС в основном при вводе отсканированных аналоговых материалов. Изображения, представленные в растровых форматах, трудно редактировать, а операции редактирования составляют значительную часть выполняемых в ГИС работ, поэтому в современных ГИС основная работа ведется с данными в векторном представлении.

В векторной графике в отличие от растровой изображения создаются не по описаниям состояния отдельных пикселов, а по мате-

23

матическим (геометрическим) описаниям объектов, поэтому векторную графику называют объектно-ориентированной.

Объекты описываются векторами фиксированной длины, отсюда название «векторная графика». Так, геометрическим описанием точки являются ее координаты (в заданной системе координат), геометрическим описанием отрезка − координаты двух его точек (начала и конца отрезк а), геометрическим описанием ломаной − координа-

СибАДИты всех ее вершин и т. д. Подобные описания позволяют компьютеру вычислить (по формулам аналитической геометрии) положение любой промежуточной точки объекта и построить его изображение. Для создания каждого простого объекта имеется соответствующая компьютерная команда. Из простых объектов создается изображение любой сложности. Работа с векторным изображением − это работа с объектами. Такой подход обеспечивает простоту и удобство редактирования изображения: можно удалять, перемещать, видоизменять отдельные объекты, т.е. редактировать отдельные части рисунка, не оказывая никакого влияния на остальное изображение − объекты на рисунке перекрываются безо всякого воздействия друг на друга. Такого удобства редактирования не дает растровая графика, оперирующая отдельными точками изображения, хотя следует отметить, что в растровой графике на людаются изменения в технологии работы с изображением: появляются программы (например, Photoshop) с объект- но-ориентированным подходом к редактированию, когда некоторые группы точек растра принимаются за объекты.

Векторные р сунки в ольшинстве случаев требуют меньших объемов памяти, чем так е же растровые рисунки. У векторного формата есть еще одно преимущество: качество векторных изображен й при выводе на печать зависит только от самого печатающего устройства (от его разрешающей способности) и никак не зави- с т от увел чен я, в то время как качество растровых ухудшается при увел чен − л н становятся пилообразными.

Разработано большое количество форматов векторных файлов разной степени сложности. Каждая ГИС работает в своем собственном (внутреннем) векторном формате, но обязательно оснащена встроенными преобразователями (конверторами) форматов, позволяющими осуществлять операции импорта/экспорта файлов других векторных форматов. Наиболее распространенными векторными форматами при обмене данными между различными ГИС являются форматы DXF ASCII.

24

Файлы векторной графики, как и растровые файлы, включают в себя не только геометрические описания объектов, составляющих изображения, но и целый ряд различных параметров. Например, файлы формата DXF содержат собственно описания объектов только в одной из четырёх секций, составляющих файл; другие три секции заняты описаниями используемых типов линий, штриховок, шрифтов, перечислением названий слоев, блоков и т. п. Структура форматов файлов обычно не интересует пользователя, если импорт/экспорт файлов проходит успешно. Следует, однако, отметить, что преобразования векторных файлов из формата в формат не всегда оказываются успешными: существует вероятность того, что некоторые части рисунка утратятся или исказятся. Если программа-конвертор встречает описание объекта, для которого в новом формате нет точного соответствия, этот объект будет либо отброшен, либо описан какими-нибудь похожими командами нового формата, что может повлечь за собой либо отсутст-

СибАДИординатным описанием области − последовательность пар координат для каждой вершины контура области, причем эта последовательность должна дважды включать координаты начальной точки, т.е. последняя пара координат должна быть такой же, как первая пара, т. д.

вие, либо искажение объекта.

Графическая информация, хранящаяся в графических базах данных, структурирована по объектам. Большинство ГИС оперируют

с объектами следующих типов:

окружности, элл псы, прямоугольники, многоугольники и т. п.

Граф ческая нформация об о ъекте − это прежде всего информац я о его т пе пространственном положении. Простран-

ственное положен е определяется координатами в той или иной с стеме: все ГИС позволяют создавать изображения в различных картограф ческ х проекц ях и в разных системах координат и осуществлять переход з одной системы в другую. Каждый объект имеет свое координатное описание. Так, координатным описанием точечно-

го объекта являются две координаты (например, Х У), ко-

Всем объектам присущи определенные характеристики, которые называются (в некоторых ГИС) атрибутами объектов. Так, для

25

точечного объекта атрибутом является вид символа (тип, цвет и размер условного знака), которым этот объект будет обозначен при изображении его на экране. Атрибутом линейного объекта является вид изображающей его линии, т. е. тип (сплошная, пунктирная и т. п.), толщина и цвет линии. Атрибуты области включают в себя кроме атрибута линии, ограничивающей область, вид штриховки для площа-

ди, занимаемой областью. Для текстового объекта должен быть задан стиль текста: тип и размер шрифта, наклон букв, написание букв (курсив, подчеркнутый и т. п.), цвет и некоторые другие характеристики.

СибАДИ— растительный покров и грунты;

Вся графическая информация в ГИС структурируется не только по объектам, но и по слоям. Каждый объект принадлежит какому-то слою. Слои можно представить себе как листы из прозрачного материала, на каждом из которых изображена часть содержания карты и

которые, накладываясь друг на друга, дают полную картину.

Принцип разнесения объектов по слоям и количество слоев могут определяться пользователем, а могут быть и жестко определены: это зависит от вида выполняемой в ГИС работы. Если ГИС используется для создания электронных топографических карт масштабов 1:25 000 − 1:1 000 000 по разработанному стандарту, то деление информации на слои должно выполняться в соответствии с классификатором топографической информации, который требует

обязательного выделения слоев со следующим содержанием:

— математические элементы и элементы плановой и высот-

— границы, ограждения и отдельные природные явления;

— подписи на карте.

При использовании ГИС для других работ содержание слоев определяется задачами, которые будут решаться по данной ГИС-технологии. Чаще всего деление на слои выполняется не по типам объектов (слой точек, слой линии т. п.), а по тематике. Например, при использовании ГИС для создания планов железнодорожных

26

станций могут быть выделены слои: путей, стрелочных переводов, сигналов и путевых знаков, устройств связи и СЦБ, искусственных сооружений, устройств локомотивного хозяйства и т. д. Количество слоев в ГИС обычно указывают неограниченным, поскольку вряд ли найдется такая область применения ГИС, для которой потребуется, например, более 500 слоев.

Слоям в ГИС можно давать имена; слои можно делать видимыми СибАДИи невидимыми, доступными и недоступными, можно удалять их и добавлять. Деление информации на слои делает удобным как редактирование содержания отдельных тематических групп, так и ре - шение отдельных задач, когда нет необходимости видеть всю имеющуюся информацию, более того, видимость всей информации на экране мешает решению задачи; отключение ненужных в данный мо-

мент слоев позволяет быстрее и лучше выполнить работу.

Ввод графической информации. Способы ввода графической информации в ГИС зависят от источников исходной информации. Такими источниками могут быть:

• результаты наземных геодезических измерений;

• результаты аэрокосмического зондирования и лазерного сканирования;

• ранее созданные аналоговые карты планы;

• готовые цифровые карты цифровые модели.

В настоящее время ряд картографических организаций занимается созданием цифровых карт (картографическая информация преобразуется в ц фровую форму), составляются:

− ц фровые планы городов масштабов 1:10 000, 1:25 000; − ц фровые топографические карты масштабов от 1:25 000

до 1:1 000 000;

− ав ац онные карты (1:500 000 − 1:4 000 000);

− ц фровые темат ческие карты.

Нач ная работу с ГИС, можно приобрести соответствующие карты или цифровые модели. В таком случае ввод графической информации сведется к вводу векторных графических файлов.

ъемки местности дают материал, который должен быть обработан целым рядом программ для преобразования его в цифровую форму, отображающую содержание полученной карты или плана. В настоящее время перспективными видами съемок для создания цифровых карт являются: электронная тахеометрия, спутниковые измерения (GPS), лазерное сканирование.

27

Электронные тахеометры снабжены накопителями информации, с которых она легко может быть введена в компьютер. Многие современные ГИС имеют в своем составе программные модули, осуществляющие автоматизированное составление цифровых карт по результатам электронной тахеометрии.

Все приемники GPS также позволяют вводить результаты из-

мерений в компьютер благодаря наличию накопителей данных и средств общения с компьютерами (стандартные интерфейсы с ком-

СибАДИстранение, т. к. обеспечивает более высокую точность производительность.

пьютером).

Во многих областях деятельности при использовании Г С на-

иболее подходящим источником картографической информации являются ранее созданные карты и планы. Рассмотрим более подробно технологию ввода графической информации на основе этих источников данных. Следует отметить, что рассмотренные ниже методы преобразования информации используются и при обработке аэро и космических снимков, т. е. составляют один из этапов обработки результатов фототопографических съемок для создания цифровых карт и моделей.

Задача преобразования исходных материалов в цифровую вектор-

ную форму (цифрование, или векторизация) решается двумя основными методами:

− цифрованием на планшете (дигитайзере); − сканированием исходных аналоговых материалов с последую-

щим цифрованием по растровой подложке.

Цифрование графической информации. Дигитайзер − это устройство для ц фрован я, состоящее из электронного планшета и ука-

зателя (указатель называют также панелью, курсором, манипулятором, а д г тайзер − граф ческ м планшетом, сколкой). На планшете укре-

пляется подлежащая цифрованию бумажная карта

( ли фотосн мок): смещен е карты во время оцифровки недопустимо, поэтому закреплен е ее на рабочей поверхности планшета должно быть надежным. Указатель − кнопочное устройство, перемещаемое по планшету, количество кнопок на нем зависит от типа дигитайзера и может колебаться от одной до семнадцати. Большинство ГИС может работать с дигитайзерами различных типов, используя соответствующие драйверы − программы, осуществляющие связь данного типа дигитайзера с ГИС.

Цифрование по растровой подложке имеет большее распро-

28

Перед цифрованием изображение сканируется. Эта работа выполняется на устройствах, называемых сканерами. Сканеры предназначены для считывания графической и текстовой информации по строкам мельчайших клеток растровой сетки с регистрацией чернобелого или цветного изображения. Для сохранения необходимой точности картографических изображений разрешение сканера должно

быть не менее 600 точек на дюйм. Разрешающей способностью, или СибАДИразрешением, называется максимальное количество отдельных элемен-

тов в какой-то области. Результатом сканирования является файл растрового формата (GIF, TIF, PCX). Открыв этот файл в Г С, получают изображение исходного картографического материала на экране монитора. Первым этапом обработки полученного изображения является его коррекция, которая выполняется, как и при работе с дигитайзером, по контрольным точкам (точкам с известными координатами). После коррекции растрового изображения приступают к его оцифровке (векторизации − созданию векторных объектов). Применяют три технологии оцифровки: оцифровка вручную, автоматическая и полуавтоматическая (интерактивная).

Оцифровка вручную состоит в обводе контуров объектов на экране при помощи мыши с фиксированием (нажатием кнопки мыши)

координат характерных точек контуров.

Автоматическая оцифровка выполняется при помощи программ, называемых векторизаторами. Ра ота этих программ состоит в распознавании о разов: они могут идентифицировать и выделять из растра отдельные точечные, л нейные и площадные объекты, сравнивая изо-

бражен я с заложенными в эти программы образцами условных знаков.

Полуавтомат ческая, ли интерактивная, оцифровка ведется с

пр менен ем программ, которые автоматически распознают объекты на сравн тельно простых растровых изображениях и обращаются за помощью к оператору, когда не могут выполнить векторизац ю автомат чески.

Выбор того или иного способа зависит от целого ряда обстоятельств: наличия программ-векторизаторов, сложности растрового изображения, объема работ т. д. Чаще всего сочетают автоматическую векторизацию с полуавтоматической и ручной: полностью автоматическая возможна только для сравнительно простых чертежей. Обычно сложные части изображения векторизуют вручную, а для оставшихся (простых) частей применяют автоматический или полуавтоматический способ.

29

В процессе векторизации любым методом (и на дигитайзере, и по растровой подложке) используются многие функции ГИС для работы с графическими объектами: совмещение узлов объектов, проверка замыкания линий, поиск разрывов, удаление части объекта, соединение объектов, перенос объектов со слоя на слой и т. п.

Программные средства ГИС включают в себя много разнообСибАДИразных функций для работы с графическими объектами. Рассмотрим

те из них, которые входят в состав большинства современных ГИС.

Редактирование векторных объектов. Любой графический объект может быть изменен: его можно переместить (в том числе с одного слоя на другой), повернуть, увеличить, уменьшить, изменить его атрибуты (цвет, тип и толщину линий, тип и цвет штриховки); можно изменить форму объекта (например, переместить или удалить некоторые вершины полилинии) и его тип (например, превратить ряд отрезков в полилинию или полилинию − в замкнутую область); объединить несколько объектов в один или, наоборот, из одного объекта сделать несколько, можно удалить часть объекта или весь объект. Функции редактирования применяются, как правило, не ко всем объектам, видимым на экране, а только к некоторым из них; эти некоторые должны быть выделены. Все ГИС имеют ряд функций для выделения как отдельного объекта, так и группы объектов, попавших, например, в какую-то замкнутую фигуру.

При редактировании о ъектов (как при выполнении многих других операций над ними) часто ывает необходимо указывать точно как е-то точки о ъектов: в ГИС имеются специальные функции, позволяющ е это осуществ ть. Они называются по-разному в разных ГИС: реж м совмещен я узлов − в Mapinfo, объектная привязка – в CAD-с стемах т. д.

Как уже отмечалось, любая ГИС обеспечивает возможность определен я:

• площадей замкнутых фигур;

• длин линейных объектов;

• координат указанных точек.

Пространственный анализ. Подпрограммы ГИС позволяют оценивать связи между объектами по их пространственному положению, т. е. выполнять пространственный анализ. К числу наиболее распространенных функций пространственного анализа относятся функции проверки:

30

− лежит ли объект А полностью внутри объекта В; − лежит ли объект А частично внутри объекта В; − содержит ли объект А весь объект В; − содержит ли объект А часть объекта В; − пересекаются ли объекты А и В.

С использованием перечисленных функций производятся вы- СибАДИборки объектов, попадающих в заданную область. Заданной областью

может быть замкнутый контур, созданный разными способами. Широко распространенным в ГИС способом анализа пространственной близости объектов к какому-то заданному объекту (или к нескольким заданным) является создание так называемых буферных зон вокруг объектов, близость к которым анализируется. Буферной зоной называют область, границы которой находятся на некотором заданном расстоянии от объекта. Например, буферной зоной точечного объекта является круг заданного радиуса, центр которого совпадает с точечным объектом.

Буферные зоны могут быть созданы для точечных, линейных и площадных объектов. Созданный буфер используют для выборки попавших в него объектов. Например, создав буферную зону для такого линейного объекта, как железная дорога, можно определить, какие объекты попадут в полосу заданной ширины справа и слева от

дороги.

Трехмерное моделирование. Пространственное положение

объектов в ГИС можно характеризовать тремя координатами (X, У, Z), создавая так м о разом математические трехмерные модели

объектов. Все ольшее ч сло ГИС оснащается средствами изобра-

жен я трехмерных о ъектов. Этими средствами могут быть трех-

мерная граф ка создан е стереомоделей в ЦФС. Средства трех-

мерной граф ки позволяют наглядно воспроизвести на экране трехмерные объекты, а стереомодели к тому же дают возможность з- мерять все три коорд наты модели. Чаще всего в ГИС создаются трехмерные модели рельефа, но в общем случае величиной Z может быть не высота точки, а любой другой показатель, используя который, можно построить трехмерную поверхность, характеризующую исследуемое явление.

31