3.2.3 География и гис

Проникновение ГИС в практику научных географических исследова­ний началось с самого начала их развития в зарубежных странах. География посвящена изучению мира и места человека в нем и имеет длительные традиции пространственного анализа, обеспечивает методы для проведения такого анализа, предлагает пространственный взгляд на любое исследование. Общеизвестно, что географическая информация (география) доминирует в 70% объема циркулирующей информации. В отличие от других типов средств обработки информации, ГИС отражает концепцию геопространства, так как базируется на информации, привязанной к пространственным координатам и позволяет представить ее в графическом виде для интерпретации и принятия решений по управлению.

Бытует мнение, что широкое распространение ГИС и опыт их эксплуатации в различных сферах деятельности существенно упрощают задачи географии, сводя их к заимствованию, усвоению и воспроизведению накопленного опыта - задаче сугубо технической. В действительности совокупности географической (или потенциально географической) ин­формации системы не образуют.

Географическое разнообразие реального мира бесконечно сложно, но в то же время оно может быть представлено в виде отдельных элементов или объектов. Преимущество ГИС состоит в том, что она позволяет рассматривать объекты в их географическом окружении и исследовать взаимосвязи между объектами, а изучение взаимосвязей и взаимозависимостей - основа географического моделирования. Возможности ГИС для быстрого и точного совмещения различных срезов информации становятся действенным инструментом ее анализа. Значение ГИС для географии определил А. М. Берлянт: "Развитие ГИС дает современной географии уникальный и может быть единственный за всю ее историю шанс действительно стать основой передовых технологий в науках о Земле, концептуальной базой, на которую может опереться геоинформационная индустрия, одним из стержневых направлений информатизации общества на всех уровнях, начиная со школ".

3.3 Программные продукты ГИС

3.3.1 Общая характеристика программного комплекса ArcGIS

ArcGIS  – семейство программных продуктов нового поколения.

Разработано компанией ESRI, признанным лидером в создании и продвижении ведущих Геоинформационных Систем, с учетом передовых тенденций развития информационных технологий и растущих требований многочисленных пользователей. Платформа ArcGIS 9 является оптимальным решением для построения корпоративной ГИС, фундамента информационной системы эффективного управления крупными государственными и коммерческими организациями.

ArcGIS построена на основе стандартов компьютерной отрасли, включая объектную архитектуру COM, .NET, Java, XML, SOAP, что обеспечивает поддержку общепринятых стандартов, гибкость предлагаемых решений, широкие возможности взаимодействия. Фундаментальная архитектура ArcGIS обеспечивает ее использование во многих прикладных сферах и на разных уровнях организации работы: на персональных компьютерах, на серверах, через Web, или в «полевых» условиях.

ArcMap

ArcMap основное приложение ArcGIS Desktop. Оно используется для всех картографических задач, включая создание карт, анализ карт и редактирование данных. В этом приложении вы работаете с картами. У карты есть компоновка, содержащая собственно вид географических данных набор слоев карты, легенду, масштабные линейки, стрелки Севера и другие элементы.

В ArcMap есть два варианта отображения и работы с картой — в Виде географических данных и в Виде компоновки — в них можно решать разнообразные ГИС задачи.

ArcCatalog

Приложение ArcCatalog поможет структурировать и управлять всеми данными вашей ГИС. Оно предоставляет инструменты для поиска и просмотра географических данных, создания и просмотра метаданных, быстрого просмотра любого набора данных, а также инструменты для структурирования географических данных.

ArcToolbox это простое приложение, содержащее множество инструментов обработки геоданных (конвертация, проецирование, геообработка данных, оверлейный анализ, организация многолистных карт…). Есть две версии ArcToolbox: полная версия входит в ArcInfo (более 150 инструментов), облегченная - в ArcView и ArcEditor (20 наиболее часто используемых инструментов конвертации и управления данными

Их совместное использование позволяет решать ГИС задачи любой сложности в области картографирования, управления данными, пространственного анализа, редактирования данных и их геообработки. Помимо этого, ArcGIS 9 посредством служб (сервисов) ArcIMS предоставляет доступ к любым пространственным данным и ресурсам, представленным в Интернет. 

ArcGIS Desktop это полнофункциональная, интегрированная, масштабируемая система, разработанная для самого широкого круга пользователей ГИС.

ArcMap, ArcCatalog и ArcToolbox разработаны для совместного использования при решении разных ГИС задач. Например, в ArcCatalog можно найти документ карты, затем открыть его в ArcMap, дважды щелкнув на нем в Каталоге. Далее можно внести в него изменения с помощью инструментов среды редактирования ArcMap. 

Можно обращаться к данным, размещенным на других машинах, используя соединения с базами данных в ArcCatalog. Выбрав нужные данные, можно просто перетащить их и поместить в виде слоя в окно ArcMap. Можно также перетаскивать данные из ArcCatalog в окна инструментов ArcToolbox

После создания новых географических данных с помощью этих трех приложений, можно ввести описание (метаданные) для этих данных при помощи ArcCatalog.

Совместимые форматы данных

Один из базовых принципов ArcGIS - возможность работать со всеми вашими данными, хранящимися в файлах и в СУБД, а также с сервисами ArcIMS. ArcMap и ArcCatalog позволяют работать с широким спектром источников данных. Можно просматривать эти данные и организовывать их в ArcCatalog, создавать для них метаданные и управлять ими, искать источники данных по их содержимому. В ArcMap можно создавать слои карт на основе этих источников. Можно также формировать запросы на выборку данных, перепроецировать карты “на лету ”, реляционно соединять таблицы и анализировать карты, основанные на этих источниках данных.

Одной из наиболее важных функций является возможность работы в ArcMap и ArcCatalog с сервисами (службами)ArcIMS так же, как с любыми другими источниками данных вашей ГИС. Это выводит ArcMap в новый мир Интернет ГИС. То есть, в ArcMap можно выполнять любые картографические и аналитические операции над источниками данных, доступными через ArcIMS. 

ArcView, ArcEditor и ArcInfo могут работать с данными в разных форматах (Персональная база геоданных, Набор данных САПР, Покрытия, Шейп файлы, Таблицы DBF, Растры, TIN, Чертежи САПР, Таблицы DAT), подключаться к реляционным базам данных через ArcSDE и web-сайтам ArcIMS, включая новый Metadata Server.

Приложения ArcGIS Desktop предлагаются в виде трех настольных программных продуктов, имеющих разные функциональные возможности

ArcView содержит полный набор инструментов картографирования и анализа, а также инструменты для простого редактирования и геообработки. 

ArcEditor включает все функции ArcView плюс расширенные возможности редактирования покрытий и баз геоданных

ArcInfo, помимо функций вышеназванных продуктов, включает дополнительные инструменты геообработки. В него также входят приложения, унаследованные от ArcInfo Workstation (Arc, ARCPLOT ™, ARCEDIT ™ и др..) 

Благодаря тому, что продукты ArcView, ArcInfo и ArcEditor имеют общую архитектуру, пользователи, работающие с любым из этих клиентских приложений, могут легко обмениваться результатами своей работы. Карты, данные, условные знаки, картографические слои, пользовательские инструменты и интерфейсы, отчеты, метаданные и т.д. доступны во всех трех продуктах. То есть, вам достаточно будет освоить одну, а не три различных архитектуры

Возможности любого из этих продуктов могут быть расширены использованием ряда дополнительных модулей, таких как ArcGIS Spatial Analyst, ArcPress ™... Информацию о дополнительных модулях смотрите в разделе “Дополнительные модули ArcGIS ”.

Организация ArcGIS Desktop 

ArcGIS Desktop можно использовать на любом из трех уровней:     ArcView 10 один из трех настольных продуктов ArcGIS. В состав ArcView 9 входит три приложения: ArcMap, ArcCatalog и ArcToolbox для ArcView. Это набор мощных инструментов для картографирования, создания отчетов и картографического анализа

В ArcView 10 можно:

Взаимодействовать с картой посредством инструментов Перемещения и Масштабирования, Идентификации, Горячих связей и Гиперссылок на внешние приложения и URL, Интерактивной выборки, Подсказки карты, Окна обзора и Окна увеличителя, Пространственных закладок, Динамического обновления выборки между картой, таблицами и диаграммами. 

Создавать карту посредством инструментов Отображения данных (прозрачные слои, перепроецирование векторных данных и растров «на лету», включая трансформацию датума), Классификации данных, Символов, Надписей, Компоновки и Печати (вставка заголовков и легенд, нескольких фреймов данных, мастера и готовые стили для создания легенд и сеток, экспорт в графические форматы и т.д.). 

Анализировать карту посредством инструментов Операций выбора (Интерактивная выборка, Выбор по атрибуту, Выбор по местоположению), Операций анализа (Буфер, Вырезание, Слияние, Пересечение, Объединение, Пространственное соединение), Визуального представления и анализа (диаграммы и отчеты). 

Создавать данные посредством инструментов Редактирования шейп-файлов и персональных баз геоданных, Трансформации растров, Поворота и отражения растров, Построения и редактирования пространственных объектов, Замыкания, Поддержки планшетного дигитайзера, Событий и геокодирования, Динамической сегментации

Управлять данными посредством инструментов Импорта проектов (.apr) и легенд (.avl) ArcView GIS 3.x, Инструментов поддержки данных (создание новых файлов данных, экспорт и импорт данных, прямая поддержка множества форматов), Управления табличными данными, Просмотра и редактирования метаданных, Поиска данных в ArcCatalog. 

Задавать структуру приложений посредством Стандартного интерфейса Microsoft Windows, Фиксируемых панелей инструментов, Полностью интернациональной поддержки данных и атрибутов, Возможности настройки интерфейса, Расширения функций с использованием COM, Создания макросов в среде VBA, Вставки OLE объектов в ArcMap. 

ArcEditor новый настольный программный продукт, появившийся в версии 9. Его функциональность больше, чем у ArcView, но меньше, чем у ArcInfo. ArcEditor содержит все функции ArcView 9. Помимо них добавляются возможности построения любых баз геоданных (персональных и многопользовательских) в ArcCatalog и расширенные возможности редактирования баз геоданных в ArcMap как то: 

• Редактирование баз геоданных, хранящихся в многопользовательских СУБД, 

• Редактирование баз геоданных, участвующих в сетях и отношениях

• Установка отношений между классами пространственных объектов и атрибутами, 

• Создание и редактирование нескольких версий в многопользовательских базах геоданных, 

• Разрешение конфликтов между версиями, 

• Создание и редактирование объектов размеров, 

• Определение атрибутов объектов размеров, 

• Создание аннотаций, связанных с объектами в базе геоданных

• Создание и редактирование геометрических сетей, 

• Редактирование покрытий (до версии 9). 

При наличии доступа к СУБД через ArcSDE, в ArcEditor вы можете осуществлять редактирование и поддержку многопользовательских баз геоданных с использованием версий. Для этого имеются специальные инструменты управления версиями, например, инструментов слияния версий и разрешения конфликтов. 

В инструменты управления данными добавлены

• Загрузка данных (включая растры) в многопользовательскую базу геоданных

• Создание подтипов в базах геоданных

Создание логических сетей в базах геоданных.

ArcInfo это наиболее мощное клиентское приложение ArcGIS Desktop. В ArcInfo входят все функции ArcView 10 и ArcEditor 10. Помимо этого, ArcInfo содержит полную версию приложения 

ArcToolbox, поддерживающую расширенные функции геообработки, а также классические приложения ArcInfo Workstation (Arc, ARCPLOT, ARCEDIT, AML и ODE) с полной поддержкой всех функций системы. ArcInfo - это полнофункциональная ГИС система, позволяющая создавать и обновлять данные, решать картографические задачи, проводить анализ данных и карт

В области создания и управления покрытиями ArcInfo добавляет: редактирование данных геодезических съёмок (ARC COGO), векторизацию растров (ArcScan), создание и управление топологией, установку Z-значений в узлах, исходную среду редактирования покрытий, инструменты объединения.

В области пространственных отношений и анализа ArcInfo добавляет: инструменты поиска соседних территорий, полную динамическую сегментацию, анализ спроса и потребления (location/allocation), решение задач маршрутизации, запросы к регионам, оверлейные операции (Объединение, Пересечение, Идентичность

В области управления данными ArcInfo добавляет: полное приложение ArcToolbox, конвертация данных из более чем 30 форматов (ADS, DFAD, DIME, DLG, VPF, Etak, Grid, IGDS, SDTS, TIGER, SIF, DEM, DTM, DFAD, AMS, SLF, DTED и др.) в формат ArcInfo, чтения и конвертации нескольких растровых (ADRG, MOSS, NTIF, ERDAS, BSQ и др.) и САПР форматов (DXF, DGN, DWG и др.), построения геометрических сетей, проецирования данных, построения топологии, трансформирования данных, построения буферных зон и наложения карт, работы с листами карт, управления таблицами INFO

В области сред настройки ArcInfo добавляет: компоненты ODE (ARC Automation Server, ARCPLOT, ARCEDIT и Grid OCX), JavaBeans (Arc Bean, ARCPLOT Bean, ARCEDIT Bean и GRID Bean), AML – платформенно-независимый язык для разработки приложений в среде ArcInfo Workstation

Вы можете приобрести следующие лицензии на программное обеспечение ArcGIS Desktop: ArcView (фиксированная или плавающая), ArcEditor (фиксированная или плавающая) и ArcInfo (плавающая

Все настольные продукты имеют одинаковый интерфейс, дополнительные модули, инструменты разработчика и доступ к данным. Они также имеют прямой доступ на чтение к СУБД — например,к Oracle ® Spatial или Microsoft SQL Server

Фиксированная лицензия подразумевает, что можно устанавливать и использовать одну копию ArcView (ArcEditor) только на одной машине. 

Плавающая же лицензия предоставляет пользователям ArcGIS Desktop более широкие возможности организации работы. Лицензионный менеджер, который поставляется с плавающей лицензией, позволяет устанавливать программное обеспечение ArcGIS Desktop на любое число машинЛицензионный менеджер, установленный в сети, отслеживает число копий продукта, запускаемых одновременно. Это означает, что программное обеспечение может быть установлено у большего числа пользователей, чем будут работать с ним одновременно. Это особенно удобно для организаций, часть сотрудников которых использует эти продукты эпизодически. 

Предположим, например, что несколько человек в вашей организации работают с ArcEditor. 

Приобретая лицензии ArcEditor, вы решаете, сколько нужно рабочих мест. Так как программное обеспечение может быть установлено на любом числе машин, с ним в разное время сможет работать любое число пользователей. 

Число купленных лицензий определяет максимальное число пользователей, которые могут работать с программой одновременно. Лицензионный менеджер отслеживает число доступных лицензий. Как только пользователь запускает ArcEditor на своей машине, лицензионный менеджер “занимает ” одну лицензию. Когда пользователь выходит из ArcEditor, лицензия снова становится доступной. 

Плавающая лицензия дает еще ряд преимуществ. Предположим, вы покупаете плавающую лицензию ArcView с целью редактирования простых векторных объектов. Вместе с этой лицензиией вы получаете лицензионный файл с ключевыми кодами доступа для ArcView. В дальнейшем вам может потребоваться редактировать многопользовательскую базу геоданных, а эта возможность предоставляется в ArcEditor. Так как у вас уже есть плавающая лицензия, то для получения доступа к функциям ArcEditor достаточно приобрести лицензию и получить ключевые коды ArcEditor. Сама программа уже у вас уже есть. 

Или же, допустим, что ваша организация владеет плавающей лицензией ArcEditor, но в процессе работы могут потребоваться функции ArcInfo Workstation. Вы получите к ним доступ, купив лицензию ArcInfo.

Приобретение плавающих лицензий позволяет организации использовать множественные копии ArcGIS. При наличии соответствующих лицензий и ключевых кодов пользователи могут работать с продуктами трех уровней: ArcView, ArcEditor и ArcInfo. 

Вы можете переключаться между продуктами, используя настройки в ArcGIS Desktop Administrator, который поставляется вместе с программным обеспечением (см.ниже). 

Подробная информация по ключевым кодам доступа и лицензионному менеджеру ArcGIS приведена в руководстве License Manager’s Reference Guide на CD с программным обеспечением.

Дополнительные модули ArcGIS 

В семейство программных продуктов ArcGIS входит набор дополнительных модулей, построенных в одной архитектуре и добавляющих специфическую функциональность к трем настольным продуктам (ArcView, ArcEditor и ArcInfo). 

Одной из ключевых особенностей этих дополнительных модулей является то, что они работают со всеми настольными продуктами ArcGIS. Прежде, если пользователю требовалось выполнить, например, растровый анализ, он приобретал лицензию на дополнительный программный продукт в зависимости от основной ГИС-системы, которую он использовал. Так, например, для ArcView 3.х использовался модуль ArcView Spatial Analyst, а для ArcInfo - модуль ARC GRID. Теперь модуль ArcGIS Spatial Analyst может работать как с ArcView и ArcEditor, так и с ArcInfo. Такая особенность значительно уменьшает затраты на приобретение и обучение программным продуктам. 

Ниже в таблице перечислены имеющиеся дополнительные модули и кратко описаны их возможности.