Лекция №5

Основные черты современной настольной ГИС

1 Понятие настольной ГИС

2 Данные в настольной ГИС

2.1 Векторная информация

2.1.1 Структура векторной информации

2.1.2 Подготовка векторной информации

2.1.3 Отображение векторной информации

2.1.4 Генерализация

2.2 Растровая информация

3 Пространственный анализ

4 Атрибутивная информация

4.1 Структура

4.2 Обработка

4.3 Анализ

4.4.Подходы

4.5 Технология обмена с внешними БД

5 Прикладные задачи

5.1 Решения

Понятие настольной ГИС

В настоящее время геоинформационные системы (ГИС) завоевывают все большую популярность в различных областях науки и экономики. ГИС сейчас можно встретить практически в любой сфере деятельности - от экологического мониторинга до службы транспортных перевозок. Вместе с тем ясно, что было бы абсурдным выдвигать перед пользователями ГИС требование быть еще и специалистами в области геоинформатики. Для большинства пользователей геоинформационные системы -не более, чем инструмент для решения их повседневных задач. Очевидна необходимость в настольных геоинформационных системах, то есть ГИС класса desktop.

Одним из важнейших критериев массовости является наличие версии программного продукта для PC, которые составляют около 60% работающей вычислительной техники в мире, и, наверное, более 90% в России.

Другой важный критерий, особенно актуальный для России - невысокая стоимость систем указанного класса, из которых в России и СНГ наиболее известны: ArcView (ESRI), MapInfo (MapInfo Corp.), Atlas GIS (Strategic Mapping Inc.), GeoGraph (ЦГИ ИГ РАН), Sinteks/Tri (Трисофт), WinGIS (Progis). Указанные системы отличает не слишком высокие требования к аппаратной платформе (процессор от 386 и, в среднем, около 8 Мб оперативной памяти) и относительная простота в освоении.

Данные в настольной ГИС

Из пространственных данных во всех рассмотренных системах применяются векторные и растровые, в некоторых - поверхности и сети. Два первых типа заслуживают детального рассмотрения как наиболее распространенные.

Векторная информация

ГИС может работать с двумя существенно отличающимися типами данных - векторными и растровыми. В векторной модели информация о точках, линиях и полигонах кодируется и хранится в виде набора координат X,Y (в современных ГИС часто добавляется третья пространственная и четвертая, например, временная координата ). Местоположение точки (точечного объекта), например буровой скважины, описывается парой координат (X,Y). Линейные объекты, такие как дороги, реки или трубопроводы, сохраняются как наборы координат X,Y. Полигональные объекты, типа речных водосборов, земельных участков или областей обслуживания, хранятся в виде замкнутого набора координат.

Структура

Векторная информация представляют собой набор слоев (покрытий), каждый из которых содержит ряд векторных объектов (как правило, точек, линий и полигонов). Такая концепция - концепция слоев - поддерживается во всех рассматриваемых ГИС, но с некоторыми вариациями. Так, в одних системах каждый слой однороден, то есть содержит в себе объекты только одного типа - например, точки. В других системах в слое могут лежать объекты различных типов. В целом, это непринципиально, кроме случаев, когда речь идет о визуализации информации.

Однако на однородность слоев все же следует обратить внимание, так как это теоретически может быть необходимым условием решения одних задач и препятствием для решения других.

Подготовка

Несколько слов о подготовке векторной информации. Средства ввода и редактирования графической (метрической) информации редко бывают встроены в ГИС desktop-класса, Так, отечественная разработка GeoGraph обычно поставляется с картографическим редактором GeoDraw (самостоятельный программный продукт), в котором выполняется не только ввод графической информации, но и ее географическая привязка, а также присоединение атрибутивной таблицы. Если средства редактирования и присутствуют, то лишь как дополнение к функциональной части системы. На пример, в популярном пакете ArcView есть встроенный редактор шэйпов - собственный объектно-ориентированный нетопологический формат, но он, на мой взгляд, не может рассматриваться как профессиональное средство создания карт, поскольку имеет весьма ограниченный набор функций.

В большинстве случаев графический редактор по отношению к ГИС является отдельным продуктом.

Отображение

Итак, множество объектов на карте перекрывается при их отображении, и требуется как-то отличать отдельные элементы карты. Для этого их отображают по-разному, о чем сообщается в легенде карты - дающей информацию о способе визуализации объектов. Отображение может быть различным в зависимости от того, к какому слою принадлежат объекты на карте (линейные - дороги и реки отображаются по-разному), или в зависимости от некоего количественного или качественного параметра, связанного с самим объектом (точечные - города, размер пунсона на карте зависит от количества населения). Легенда несет в себе информацию о том, каким цветом и каким заполнителем будут обозначены в разных слоях полигоны, каким типом линии проведены линейные объекты, какими значками показаны точные объекты и т.д. В легенде также отражается зависимость между внешним видом объектов и связанными с ним количественными или качественными параметрами (площадь, периметр, загрязненность, национальность...).

При отображении на плоскости участков сфероидической поверхности (к которым относится и земная) неизбежно возникают искажения. В зависимости от того, какая из характеристик: площадь, направление или расстояние, являются наиболее значимыми при показе, какие районы являются наиболее важными, в работе используют различные способы проектирования земной поверхности на плоскость (картографические проекции). Для получения исходной информации могут быть использованы картографические материалы, составленные в различных проекциях. Для решения задач совмещения исходной информации и ее наиболее адекватного отображения на экране монитора большинство из указанных систем поддерживает работу с наиболее употребительными проекциями (Меркатора, Гаусса-Крюгера, UTM и т.д., всего около 20). В некоторых системах есть средства для описания пользовательских проекций.