Файл: Замай С.С_Якубайлик О.Э_ПО и технологии ГИС_Красноярск_КГУ_1998.pdf

4. Решение задач в ГИС конечного пользователя

4.1.Классификация программных средств ГИС

Представленные сегодня на рынке программные средства (ПС) ГИС можно условно подразделять на несколько категорий (табл. 1):

Табл. 1. Категории программных средств ГИС

Инструментальные ГИС – системы с наиболее широкими возможностями, включающими ввод, хранение, сложные запросы, пространственный анализ, вывод твердых копий.

Многие крупные инструментальные ГИС сопровождаются ГИСвьюерами. Они предназначены для просмотра введенной ранее и структурированной по правам доступа информации, позволяя при этом выполнять

45

информационные запросы из сформированых с помощью инструментальных ГИС баз данных. Большинство их позволяет организовать вывод оформленного картографического планшета на твердый носитель.

Векторизаторы растровых картографических изображений. Пред-

назначены для реализации процедур ввода пространственной информации со сканера, включают автоматические (рис. 13) или полуавтоматические средства преобразования растровых изображений в векторную информацию.

Рис. 13. Сравнение растрового оригинала (слева) с результатом автоматической оцифровки (справа) в программе-векторизаторе Vectory for Windows 3.1.

46

Справочные картографические системы. По функциональным воз-

можностям приближены к ГИС-вьюерам, однако предназначены для работы только со встроенной базой данных, имея минимальные средства для ее обновления или пополнения.

Специализированные средства пространственного моделирова-

ния. К этому классу относятся системы, оперирующие с пространственной информацией, но ориентированные в первую очередь на частные задачи типа моделирования процесса распространения загрязнений, геологических явлений, анализа рельефа.

Средства обработки и дешифрирования данных дистанционного зондирования. Этот класс программных средств предназначен для обработки цифровых изображений земной поверхности, полученной с борта самолетов и искусственных спутников.

4.2.Оценка инструментальных средств ГИС

Поддержка моделей пространственных данных

Очень важная характеристика системы – набор поддерживаемых ею моделей представления пространственных данных. По составу поддерживаемых моделей данных можно судить о потенциальных возможностях и характере функций пространственного анализа в ПС ГИС. Моделью представления информации называют систему концепций и правил, используемую для описания типов объектов и взаимоотношений между их экземплярами. При этом одна группа аналитических функций может быть реализована на нескольких, другая – только на конкретной модели. Кроме того, реализация одних и тех же функций на разных моделях данных может иметь свои особенности. Модель пространственной информации определяет характер практически всех последующих операций и методов анализа, способ ввода данных и особенности получаемых результатов. Переход между разными моделями данных хотя и возможен, но сложен, требует зна-

47

чительных дополнительных затрат труда и может приводить к безвозвратным потерям информации. В общем случае очень сложно говорить о возможностях перехода от одной конкретной модели к другой. Наиболее распространенными моделями являются векторная топологическая, векторная нетопологическая и растровая. Выделяют также изображения, имеющие пространственную привязку (различия между растровой моделью и изображением состоит в том, что ячейка первого хранит фактически код явления, а второго – величину яркости). Для анализа рельефа используют нерегулярные триангуляционные сети. В некоторых приложениях может быть применена модель данных САПР.

Функции пространственного анализа

Практически все современные развитые ГИС содержат исчерпывающий набор запросных функций. Это относится как к инструментальным ГИС, так и к ГИС-вьюерам. Запросы позволяют формировать множество различных объектов (в том числе – пространственных) на основе заданных критериев, которые можно формулировать на языке пространственных взаимоотношений. Самой простой формой пространственных запросов являются получение характеристик объекта по указанию его курсором на экране и отображение объектов с заданными значениями атрибутов (обратная операция). В более развитых системах можно отбирать объекты, например, по признаку их удаленности от других объектов, соседства, совпадения и др. Классические функции пространственного анализа включают полигональный оверлей, анализ близости, буферизацию, алгебру карт, построение и анализ моделей рельефа, моделирование сетей. Операция буферизации обеспечивает такие возможности как, например, построение карт зон зашумленности, доступности, распространения загрязнения по территории. При помощи оверлеев можно рассчитывать статистику и строить карты совместной встречаемости явлений. Результатом анализа сетей мо-

48

гут стать, например, карты транспортной доступности, распространения загрязнений по речной сети (рис. 14). Многие из этих операций требуют очень серьезных вычислительных затрат. Дополнительно ГИС предоставляют такие функции, как измерение длин, площадей, углов и проч.

Краткий перечень основных функций пространственного анализа приведен далее.

Полигональные операции

•Наложение полигонов.

•Определение принадлежности точки полигону.

•Определение принадлежности линии полигону.

•Снятие границы и слияние полигонов.

Рис 14. Пространственный анализ данных в решение задачи расчета интенсивности транспортных потоков и загрязнения атмосферы выхлопными газами в зависимости от времени суток (Октябрьский, Железнодорожный районы г. Красноярска)

49

Анализ близости

•Построение буферных зон: на множестве точек, относительно кривых, на множестве полигонов, возможность взвешивания.

•Генерация полигонов Тиссена.

Анализ сетей

•Поиск кратчайшего пути.

•Суммирование значений атрибутов по элементам сети.

•Размещение центров и распределение ресурсов сети.

•Поиск пространственной смежности.

•Поиск ближайшего соседа.

•Поиск по адресам.

Функции картографической алгебры

•Перекодирование и переклассификация.

•Средние, максимальные и минимальные значения ячейки по множеству слоев.

•Логические комбинации слоев.

•Сложение/вычитание, умножение/деление слоев карт.

•Возведение в степень, дифференцирование.

•Операции анализа в режиме скользящего «окна».

•Группировка или идентификация неразрывных зон равных значений.

•Характеристики формы (вытянутость, фрагментированность).

Цифровое моделирование рельефа

•Вычисление углов наклона.

•Определение экспозиций склонов.

•Интерполяция высот.

•Определение границ зон видимости для точечных объектов.

•Определение зон видимости для линейных объектов и полигонов.

•Генерация горизонталей с задаваемым пользователем сечением.

50