Информац_технологии_Черных_2000

- 271 -

которого можно перейти к тексту запроса (в целях припоминания ограничений поиска) и карте, демонстрирующей данные в наглядном графическом виде. Пример гипертекста, пост-роенного системой по запросу, приведен на рис. 7.62-7.63.

Рис. 7.61. Пример визуализации сложного запроса Анализ данных

Для анализа данных таблицы доступны различные операции, список которых предъявляется по выбору в меню пункта "Операции" или по нажатию правой кнопки мыши в окне таблицы. Наиболее важными операциями является фильтрация, изменение структуры таблицы, расчет новых показателей на основе табличных данных и визуализация данных.

Фильтрация включает выборку записей, удовлетворяющих заданному ограничению на значения параметров или данных, и включение-отключение показа столбцов.

Рис. 7.62. Интерфейс )юлъзователя: возможности обработки и визуализации сложных запросов с автоматическим созданием легенды и разных способов представления данных

- 272 -

Рис. 7.63. Возможности интерактивного расчета статистических показателей и пространственной визуализации данных по лесному фонду Московской области

Преобразование структуры включает: отбор нужных атрибутов из всех отображенных в таблице, отбор интересующих пользователя значений параметров, изменение порядка атрибутов, параметров и их значений, "переброска" значений параметров из столбца в шапку и наоборот. Следует иметь в виду, что переброска в шапку параметра означает, что текущее количество столбцов с данными умножается на число выбранных для анализа значений параметра, что может привести к очень большому числу столбцов и отказу системы выполнять некоторые функции. При изменении структуры данные переписываются в новую таблицу, при этом старая таблица сохраняется на экране. Все вновь созданные таблицы считаются временными и удаляются при закрытии их окон. Имеется операция сохранения таблицы в виде текстового файла или в виде dbf-файла.

Расчет новых показателей на основе данных таблицы. Названная операция позволяет пользователю вычислять новые показатели на основе табличных данных. Так. например, можно рассчитать относительные характеристики (доля площади, занятая хвойными породами, доля пахотных земель и т.д. для конкретных пространственных объектов).

Визуализация данных производится системой автоматически в соответствии с имеющимися в ней правилами. Визуализация данных возможна не всегда. Чаще всего ограничения связаны с количеством элементов данных и значений параметров. Путем фильтрации пользователь может изменять число отображаемых в таблице элементов, визуализируя различные подмножества и срезы данных.

Отображение пространственно распределенных данных

Способность системы автоматически строить иллюстративные графические изображения достигается за счет включения в нее проблемнонезависимой базы знаний по графическим построениям и тематической

- 273 -

картографии, которые задают правила выбора подходящего способа изображения. Выбор зависит: 1) от характеристик отображаемых атрибутов; 2) характеристик параметров: 3) количества одновременно рассматриваемых атрибутов: 4) количества параметров, от которых зависят рассматриваемые свойства. Принимаются во внимание следующие характеристики шкалы значений параметров и атрибутов: упорядоченная или неупорядоченная шкала, дискретная или непрерывная шкала, значения абсолютные или относительные. Необходимым условием для обеспечения пространственной визуализации является наличие заранее подготовленных файлов. Пространственные данные, подготовленные для работы в системе IRJS2, представляют собой совокупность следующих файлов:

а)файлы контуров или координат пространственных объектов, к которым относятся данные (файлы *.ovr);

б)файлы контуров объектов, составляющих основу (фон), на которой отображаются анализируемые объекты (файлы *.ovr);

в)файлы описания слоев основы (файл *.mwi): названия, цвета, толщина линий и т. п.;

г) файлы связи с понятиями базы знаний (*.тар).

В случае несоблюдения этого условия система LRIS2 отображает анализируемые объекты в виде точек, размещенных в узлах прямоугольной решетки, к которым приурочено графическое представление отобранных данных.

Сохранение данных

Система предлагает сохранить данные (преобразованные таблицы, переструктурированные таблицы, таблицы расчетных данных) в двух форматах: в виде текстового файла или в виде dbf-файла, который система всегда сопровождает файлом описания данных. Сохраненную таблицу можно будет впоследствии загрузить и работать с ней, как с обычным документом системы.

7.5.3. Совмещенная информационная система управления лесами поквартального уровня агрегации

Создание цифровой картографической базы данных

В качестве картографической основы для получения электронной базы данных использовали "Планы лесонасаждений лесничеств" (1990, масштаб 1:25 000) и топографические карты открытого масштаба [Топографические карты "Подмосковье", 1990]. Таким образом, планы лесонасаждений для сшивки в единый электронный план привязывали к топокарте масштаба 1:200 000 с обеспечением точности в соответствии со степенью генерализации топокарты. Привязка производилась по опорным точкам. Предусмотрена возможность (в следующие этапы создания ГИС) вшить границы выделов с внесением актуальных изменений в границы квартальной сетки планов лесонасаждений.

- 274 -

Оцифровка планов лесонасаждений лесничеств, сети опорных точек и характерных элементов топографической карты, а также сшивание отдельных листов в единый план лесонасаждений ОПЛХ проведены с использованием векторного графического редактора VectEdit. На рис. 7.64 приведена распечатка фрагмента электронного плана лесонасаждений ОПЛХ "Русский лес".

Рис. 7.64 Фрагмент карты-схемы лесонасаждений ОЛХ "Русский лес" с нанесенными номерами кварталов, масштаб 1:200 000.

Методическая важность данной работы в том, что совмещенная поквартальная информационная система является максимально детализированной геоинформационной системой последнего открытого топографического масштаба для региональных ЛИС общего пользования, с одной стороны, и одновременно квартальная сеть является точной основой для повыдельной совмещенной системы, с другой стороны. Таким образом, сохраняется единство пространственной привязки и агрегирования лесотаксационных данных: все реальные лесохозяйственные и другие работы, ведущиеся и учитывающиеся на повыдельной основе, будут совершенно корректно картографически (геодезически) переноситься в агрегированном виде [Инструкция о порядке ведения государственного учета, 1997] в информационные системы следующего иерархического уровня управления лесным хозяйством.

Создание базы данных поквартальных итогов

Исходными данными для фактографической (атрибутной) базы данных служили данные поквартальных итогов опытно-производственного лесохозяйственного объединения "Русский лес" на 1991 г (Ведомости..,1991).

Разработанная совмещенная автоматизированная информационно-

- 276 -

Рис. 7.65. Тематическая карта распространенности березовых древостоев

Рис. 7.66. Тематическая карта по категориям защитности

При этом система должна одинаково хорошо работать как в операционной системе Windows 95, так ив Windows 3.1x. Желательно, чтобы для ее функционирования не требовалось каких-либо дополнительных программных систем и ее тиражирование в службах управления отрасли осуществлялось при минимальных затратах.

С учетом вышеперечисленных требований была принята в качестве программной основы стандартная справочная система Windows - WinHelp. В качестве структурной основы системы использованы два базовых принципа: тематическое разделение информации и иерархическая организация по методу гиперкарты в пределах темы, когда путем выбора объекта карты на текущем уровне осуществляется переход к уровню с более детальной информацией об этом объекте.

Гипертекстовые структуры и аналогичные им структуры типа гиперкарты очень удобны для анализа информации, но в то же время могут способствовать потере представления пользователя о его местонахождении в справочной системе. Чтобы пользователь мог уверенно ориентироваться в системе, она должна иметь четкую структуру и единообразный набор средств навигации. Вариант предполагаемой структуры системы показан на рис.7.67.

- 277 -

Рис. 7.67. Гипертекстовая структура географической информационной системы органов управления

7.6.2. Формирование цифровой топоосновыГИС федерального уровня

Для картографического отображения информации, собираемой в процессе Государственного учета лесного фонда России, была поставлена задача создания цифровой картографической базы данных, содержащей информацию о границах лесхозов (лесохозяйственных предприятий). В качестве топоосновы были выбраны листы топографических карт масштаба 1:1 000 000. Эти карты содержат границы административного деления от уровня областей и выше, границы некоторых заповедников, но, к сожалению, не содержат границ административных районов. На эти карты наносились границы лесохозяйственных предприятий, заповедников и прочих землепользовании. Источником информации для проведения этих работ служили материалы Федеральной службы лесного хозяйства России в виде схем лесохозяйственных предприятий, областных и краевых карт границ лесохозяйственных предприятий, а также приказов об изменении положения их границ.

Процесс формирования цифровой топоосновы для ГИС федерального уровня можно разбить на этапы: 1.Сбор информации. 2.Расчет базовой сетки опорных точек. 3.Цифрование и редактирование. 4.Совмещение картографических данных с данными ГУЛФ.

Сбор информации

Так как работа по сбору данных о границах лесохозяйственных предприятий, выявлению изменений и нанесению границ на листы топографических карт является очень трудоемкой и, как следствие, растянутойво времени, то положение границ лесохозяйственных предприятий оказалось актуализированным на разные даты. Поэтому возникла необходимость приведения положения границ лесохозяйственных предприятий России в соответствие с данными ГУЛФ на 1993 год. Эта работа была проделана в текущем году, но тем не менее полного соответствия данных ГУЛФ и картографической информации установить не удалось по многим причинам:

1) нет данных о территориях, принадлежащих МО России;

-278 -

2)на схемах Федеральной службы не нанесены некоторые территории ГЛОХ, заповедников и национальных парков.

3)так как отдельные листы топокарт масштаба 1:1000 000 имеют разные даты обновления, то и на них не всегда можно было найти заповедники, указанные в ГУЛФ.

Областные и краевые карты границ лесохозяйственных предприятий имеются лишь на некоторые регионы России и, как правило, по дате создания не совпадают с датой ГУЛФ.

Расчет базовой сетки опорных точек

Базовая сетка опорных точек листов топокарт масштаба 1:1 000 000 для равноугольной поперечно-цилиндрической проекции Гаусса вычислялась с помощью пакета программ расчета картографических проекций ПКО "Картография".

Географическое положение России таково, что территория ее отображена на топокартах, представляющих широтные пояса К, L, M, N, О, Р, Q, R, S, T, U. Для каждого из широтных поясов базовая сетка опорных точек считалась отдельно, но с одинаковым шагом - 3° по широте и 2° по долготе. Таким образом, сетка опорных точек содержит:

-для одинарных листов топокарт К, L, M, N, О - 9 опорных точек,

-для сдвоенных листов топокарт Р, Q, R, S -15 опорных точек,

-для счетверенных листов топокарт Т, U - 27 опорных точек. Выпускаемые "Роскартографией" топокарты масштаба 1:1 000 000

имеют различную проекцию - кроме вышеназванной проекции Гаусса встречаются карты поликонической видоизмененной проекции, выпущенные в тот же период времени. Однако с учетом реальной точности нанесения границ и относительно небольшой результирующей разницы в геометрии листов этих топокарт все листы были приведены к вычисленной сетке проекции Гаусса с использованием обобщенного линейного преобразования координат.

Цифрование и редактирование

Перед вводом информации с карты были определены типы границ, подлежащих оцифровке, и составлен кодификатор, позволяющий в процессе работы с картографической базой данных на экране идентифицировать эти границы по цвету. Отдельные категории границ в настоящее время сравнялись по статусу (некоторые автономные образования стали субъектами Федерации наравне с областями и республиками), но, тем не менее, исторически сложившийся кодификатор был сохранен.

Кроме того, для идентификации субъектов Федерации в картографической базе данных каждому из них был присвоен свой уникальный номер. Таким образом, каждое лесохозяйственное предприятие как пло-щадный объект характеризуется двумя цифрами, первая из которых

- 279 -

определяет его номер в списке, а вторая - принадлежность той или иной области или республике. Например, 7(3 8) означает что на данной территории расположен Кирилловский механизированный лесхоз Вологодской области.

Информация о границах вводилась путем цифрования карт с помощью дигитайзера (точность ввода 0,1 мм). Редактирование осуществлялось с помощью векторного картографического редактора Vectedit, простого в обращении и обладающего удобным интерфейсом. Кроме того, использование опорных точек позволяет быстро и достаточно точно вносить изменения и дополнения в уже существующие цифровые карты.

Совмещение картографических данных с данными ГУЛФ

Оцифрованные 142 листа топокарт с границами лесохозяйственных предприятий (масштаб 1:1 000 000) представляют всю территорию Российской Федерации. Для примера на рис. 7.68 приведен лист карты с границами лесохозяйственных предприятий. К сожалению, процесс создания цифровых карт с границами лесохозяйственных предприятий первоначально не имел целью совмещение с данными ГУЛФ, по этим картам планировалось решать задачи дистанционного слежения из космоса за лесными пожарами. Поэтому задача обновления картографических данных не связывалась со сроками ГУЛФ и долгое время эти работы шли независимо друг от друга. В настоящее время возникла необходимость совмещения картографических данных и данных ГУЛФ.

Рис.7.68. Лист Р-35,36 карты М:1:1 млн. с нанесенными границами лесхозов и рассчитанной координатной сеткой

Данные ГУЛФ хранятся в файлах формата .DBF системы FoxPro. Кроме систем управления базами данных с файлами этого формата успешно работают табличные процессоры (электронные таблицы). Было решено для работы с данными ГУЛФ использовать электронную таблицу Excel. В первые два столбца были помещены номер и название лесхоза, соответствующие классификатору ГУЛФ (полученные из ГУЛФ в виде файлах формата .DBF).

-280 -

Вследующие столбцы таблицы были занесены цифры, характеризующие соответственно номер лесохозяйственного предприятия, область или республику, а также экономический район, к которому данное предприятие относится. Таким образом, каждый лесохозяйственный объект имеет в этой таблице две характеристики, позволяющие идентифицировать любую единицу учета как в ГУЛФ, так ив картографической системе.

Врезультате проделанной работы стало очевидно, что необходимо как можно скорее приступить к разработке программы, позволяющей конечному пользователю работать совместно как с табличными, так и с картографическими данными.

Республика Карелия - границы лесхоовз

Рис 7.69. Фрагмент экрана географической информационно - справочной системы для органов управления лесным хозяйством

Оцифрованы все границы лесхозов на территории Российской Федерации по листам карты масштаба 1:1 000 000. На 95% эти границы выверены по имеющимся документам по состоянию на дату ГУЛФ 1993 года. Из отдельных листов собраны карты границ лесхозов для субъектов Российской Федерации, например, на рис. 7.69 показаны границы лесхозов Республики Карелия. Подготовлены карты экономико-географических районов и России в целом. Подготовлены и уточнены данные административного деления Российской Федерации до уровня сельских районов с идентификацией всех городов областного и районного подчинения.

На основе части этих данных создан действующий прототип географической информационно-справочной системы и на нем проработаны функции дополнительного программного обеспечения по осуществлению навигации в системе, функции копирования и печати картографических и текстовых данных.

Географические информационно-справочные системы на региональном (управления лесами субъектов Федерации) и федеральном уровнях предназначены для поддержки принятия решений и получения руководящим аппаратом требуемой информации. При непосредственной работе с такой системой пользователю открываются новые возможности анализа