Файл: Курс лекций Учебное пособие Зерноград 2015 2 удк 528 (075. 8) Печатается по решению методической комиссии.pdf

51 ных типов, толщины и цвета, послойная цветовая окраска фона (либо штрихов- ка) промежутков между изолиниями.
10.3
Трехмерная визуализация
Трехмерное изображение поверхности (3D-поверхность) – средство циф- рового объемного представления поверхностей в виде проволочных диаграмм, при этом используются различные типы проекции, при этом изображение можно поворачивать и наклонять, используя простой графический интерфейс.
Для отображения рельефа по данным ЦМР могут быть сформированы растровые изображения.
Растровая поверхность (изображение) - формируется по Grid-модели, при этом каждому пикселю присваивается значение, пропорциональное высоте соответствующей ячейки сетки.
Теневой рельеф (аналитическая отмывка рельефа)- растровое отобра- жение ЦМР, при формировании которого кроме высоты каждого участка сетки
Grid- модели, учитывается освещенность склонов.
Реализованы возможности совмещения 3D - поверхностей с другими темати- ческими слоями. Для достижения реалистичности отображения объектов местно- сти 3D-поверхности совмещаются с картографическими или ортоизображениями.
Виртуальная модель местности (ВММ) - модель местности, содержащая информацию о рельефе земной поверхности, ее спектральных яркостях и объек- тах, расположенных на данной территории, предназначена для интерактивной визуализации. ВММ позволяет обеспечить эффект присутствия на местности, может быть отображена в виде трехмерной статической сцены (3D-вид) или в режиме имитации полета над местностью, когда наблюдатель находится в точке с заданными координатами.
Вопросы для повторения и самоконтроля
1. Дайте определение визуализации.
2. Что такое электронные карты?
3. Что такое электронные атласы?
4. Перечислите картографические способы отображения результатов анализа данных.
5. Что такое трехмерное изображение поверхности?

52
11
ЭТАПЫ И ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИС
Применение ГИС для решения различных задач, в разных организацион- ных схемах и с разными требованиями, обуславливает разные подходы к про- цессу проектирования ГИС.
Выделяют пять основных этапов процесса проектирования ГИС.
1 Анализ системы принятия решений. Процесс начинается с определе- ния всех типов решений, для принятия которых требуется информация. Должны быть учтены потребности каждого уровня и функциональной сферы.
2
Анализ информационных требований. Определяется, какой тип инфор- мации нужен для принятия каждого решения.
3
Агрегирование решений, т.е. группировка задач, в которых для принятия решений требуется одна и та же или значительно перекрывающаяся информа- ция.
4
Проектирование процесса обработки информации. На данном этапе разрабатывается реальная система сбора, хранения, передачи и модификации информации. Должны быть учтены возможности персонала по использованию вычислительной техники.
5
Проектирование и контроль над системой. Важнейший этап – это со- здание и воплощение системы. Оценивается работоспособность системы с раз- ных позиций, при необходимости осуществляется корректировка. Любая систе- ма будет иметь недостатки, и поэтому еѐ необходимо делать гибкой и приспо- собляемой.
Геоинформационные технологии призваны автоматизировать многие тру- доѐмкие операции, ранее требовавшие больших временных, энергетических, психологических и других затрат от человека. Однако разные этапы технологи- ческой цепочки поддаются большей или меньшей автоматизации, что в значи- тельной степени может зависеть от правильной постановки исходных задач.
Прежде всего, это формулирование требований к используемым информа- ционным продуктам и выходным материалам, получаемым в результате обра- ботки. Сюда можно отнести требования к распечатке карт, таблиц, списков, до- кументов; к поиску документов и т.д. В результате должен быть создан доку- мент с условным названием «Общий список входных данных».
Следующий шаг – определение приоритетов, очерѐдности создания и ос- новных параметров (территориального охвата, функционального охвата и объѐ- ма данных) создаваемой системы. Далее устанавливают требования к использу- емым данным с учѐтом максимальных возможностей их применения.
Вопросы для повторения и самоконтроля
1. Охарактеризуйте основные этапы процесса проектирования ГИС.
2. Геоинформационные технологии и области их применения.

53
12
КРАТКИЙ ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ,
ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В РОССИИ
В России используются ГИС, как профессионального уровня, так и специа- лизированные. Программные продукты формируются на основе модульного принципа. Обычно выделяют базовый модуль и модули расширения (или при- ложения). В базовом модуле содержатся функции, реализующие основные опе- рации ГИС, в том числе программная поддержка устройств ввода-вывода, экс- порт и импорт данных и т.д. Следует отметить, что программные продукты раз- ных фирм имеют много общего, так как производители вынуждены заимство- вать друг у друга те или иные технологические разработки. В настоящее время на рынке представлено около 20 хорошо известных ГИС-пакетов, которые мож- но отнести к полнофункциональным.
Характеризуя свойства полнофункциональных ГИС можно отметить их общие черты. Все системы работают на платформе Windows.
Все системы поддерживают обмен пространственной информацией (экс- порт и импорт) со многими ГИС и САПР через основные обменные форматы.
Еще более однородными являются возможности по работе с атрибутивной информацией. Большинство систем обеспечивают работу со всеми основными
СУБД через драйверы ODBC, BDE. Первой в ряду поддерживаемых или ис- пользуемых СУБД стоит Oracle.
В преобладающем большинстве случаев современные полнофункциональ- ные ГИС позволяют расширять свои возможности. Основным способом расши- рения возможностей является программирование на языках высокого уровня
(MS Visual Basic, MS Visual C++, Borland Delphy, Borland C++ Builder) с под- ключением DLL и OCX-библиотек (ActiveX). Естественно имеются и исключе- ния. Такие системы как MapInfo Professional используют Map Basic, а системы
AricView GIS - Avenue.
Наиболее распространенными зарубежными системами по разным причи- нам являются ArcView GIS, MapInfo Professioal, MicroStation/J. Аналогичный перечень отечественных систем возглавляют ГеоГраф, Панорама (Карта 2000),
ПАРК, GeoLink.
Коротко охарактеризуем наиболее распространенные программные про- дукты, отмечая особенности и области применения.

ArcGIS ArcInfo
(разработчик фирма ESRI, США). Полнофункциональная
ГИС, состоящая из двух независимо устанавливаемых программных пакетов –
ArcInfo Workstation и ArcInfo Desktop.Первый состоит из трех базовых моду- лей: ArcMap – отображение, редактирование и анализ данных, ArcCatalog – до- ступ к данным и управление ими, ArcToolbox – инструмент расширенного про- странственного анализа, управление проекциями и конвертацией данных. До- полнительные модули обеспечивают решение следующих задач:

54
– Arc COGO – набор средств и функций для работы с геодезическими дан- ными;
– Arc GRID – имеет мощный набор средств анализа и управления непре- рывно распределенными числовыми и качественными признаками, представля- емыми в виде регулярных моделей, а также моделирования сложных процессов;
– ARC TIN – предназначен для моделирования топографических поверхно- стей;
– Arc NETWORK – для моделирования и анализа топологически связанных объектов в виде пространственных сетей, оценки и управление ресурсами, рас- пределенными по сетям, и процессами в таких сетях.
ArcInfo обеспечивает создание геоинформационных систем, создание и ве- дение земельных, лесных, геологических и других кадастров, проектирование транспортных сетей, оценку природных ресурсов.
ArcGIS ArcView
(разработчик фирма ESRI, США). Настольная ГИС, кото- рая предоставляет пользователю средства выбора и просмотра разнообразных геоданных, их редактирования, анализа и вывода (бизнес, наука, образование, управление, социология, демография, экология, транспорт, городское хозяй- ство).
Все продукты ArcGis могут использовать дополнительные модули для ре- шения специализированных задач пространственного анализа:
– ArcGIS Spatial Analyst – программный модуль для работы с растровыми поверхностями. Позволяет анализировать характеристики поверхности, а также интерполировать пространственно распределенные данные для визуализации и анализа процессов;
– ArcGis 3D Analyst – программа для создания, визуализации и анализа трехмерных объектов и поверхностей;
– ArcGIS Geostatistical Analyst – новый модуль для интерполяции поверх- ностей на основе статистического анализа пространственно распределенных данных;
– ArcViewподдерживает реляционные СУБД, имеет развитую деловую графику (форма просмотра, табличная форма, форма диаграмм, создание маке- та), предусматривает создание профессионально оформленной картографиче- ской информации и разработку собственных приложений.
MapInfo Professional
(разработка фирмы MapInfo Corp.США), одна из са- мых распространенных настольных ГИС в России. MapInfo специально спроек- тирован для обработки и анализа информации, имеющей адресную или про- странственную привязку.
В MapInfo реализованы:
– поиск географических объектов;
– работа с базами данных;
– геометрические функции: расчеты площадей, длин, периметров, объемов, заключенных между поверхностями;

55
– построение буферных зон вокруг любого объекта или группы объектов;
– расширенный язык запросов SQL, запросы основываются на выражениях, осуществляют объединение, отображают доступные поля, позволяют делать подзапросы, объединения из нескольких таблиц и географические объединения.
– компьютерный дизайн и подготовку к изданию картографических доку- ментов.
ГеоГраф (разработка Центра информационных исследований Института географии РАН, Россия). Дает возможность создавать электронные тематиче- ские атласы и композиции карт на основе слоев цифровых карт и связанных с ними таблиц атрибутивных данных. Основные возможности ГеоГраф следую- щие:
– создание пространственных объектов в виде косметических слоев с при- вязкой к ним таблиц атрибутивных данных;
– подсистема управления атрибутивными данными, включая подсоедине- ние таблиц, редактирование, выборку, сортировку, запросы по образцу и т.д.
– электронное тематическое картографирование и др.
Панорама (Россия) Построение и обработка цифровых и электронных карт, ведение картографической и атрибутивной баз данных.
Отдельно следует выделить профессиональные многофункциональные ин- струментальные ГИС, обеспечивающие возможность непосредственной обра- ботки данных ДЗ. К ним относятся ERDAS IMAGINE, ERMapper и др.
ER Mapper
(разработка ER Mapper)Обработка больших объѐмов фото- грамметрической информации, тематическое картографирование (геофизика, природные ресурсы, лесное хозяйство). Точность, печать карт, визуализация трѐхмерного изображения, библиотека алгоритмов.
ERDAS IMAGINE
(разработка Leica) – программный пакет, разработан- ный специально для обработки и анализа данных дистанционного зондирова- ния, предоставляет полный набор инструментов для анализа данных из любого источника и представление результатов в различных формах – от печатных карт до трехмерных моделей. ERDAS IMAGINE построен по модульному принципу в виде базовых комплектов – IMAGINE Essential, IMAGINE Advantage и IMAG-
INE Professional.
В ERDAS IMAGINE реализованы:
– широкие возможности по визуализации и импорту данных (поддерживает более 100 форматов);
– геометрическая коррекция;
– улучшающие преобразования и ГИС-анализ;
– дешифрирование снимков;
– инструменты обработки изображений и построение алгоритмов про- странственных вычислений;
– создание карт.

56
Вопросы для повторения и самоконтроля
1. Какие отечественные программные средства, применяемые в ГИС вам из- вестны?
2. Дайте их краткие характеристики.
3. Какие программные средства зарубежного производства, применяемые в
ГИС вам известны? Дайте их краткие характеристики.
ЛИТЕРАТУРА
1) Беленков, О.В. Обмен пространственными данными / О.В. Беленков //
Информационный бюллетень ГИС-ассоциации. – 1996. – № 3(5) – С. 36.
2) Берлянт, А.М. Картография: учебник для вузов / А.М. Берлянт. –
Москва: Аспект Пресс, 2001.– 336 с.
3
) Геоинформационное картографирование. Метаданные электронных карт.
Состав и содержание / Государственный стандарт Российской Федерации
(ГОСТ Р 51353–99). – Москва: ИПК Издательство стандартов, 2000.
4
) Капралов, Е.Г. Основы геоинформатики: учеб. пособие для студ. вузов
/ Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарѐв, В.С. Тикунов и др. – Москва: Издательский центр «Академия», 2004.
5)
Кошкарѐв, А.В. Форматы и стандарты цифровой пространственной ин- формации / А.В. Кошкарѐв, А.Д. Сорокин // ГИС-обозрение. – 1995. – Весна. –
С. 40–45.

57
Калинин Александр Александрович
кандидат технических наук, доцент
Бондаренко Анатолий Михайлович
доктор технических наук, профессор
Строгий Борис Николаевич
кандидат технических наук, доцент
Семенцов Михаил Николаевич
кандидат технических наук, доцент
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Курс лекций
Учебное пособие
Редактор Н.А. Гончарова
Подписано в печать 27.10.2014.
Формат 60×84/16. Усл. п. л. 3,4. Тираж 20 экз. Заказ № 100.
РО и ОП Азово-Черноморского инженерного института
ФГБОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет» в г. Зернограде
347740, Зерноград, Ростовской области, ул. Советская, 15.

58
А.А. Калинин, А.М. Бондаренко, Б.Н. Строгий, М.Н. Семенцов
ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ
СИСТЕМЫ
Курс лекций
Учебное пособие