Геоинформационное программное обеспечение

Функциональные особенности программных средств (ПС) гео­графических информационных систем определяются их ориентаци­ей на обработку и анализ атрибутивной информации. Это програм­мы сбора, ввода в машинную среду, обработки (манипулирования, анализа, моделирования, визуализации) и представления простран­ственно-координированных данных в форме различных (табличных, графических, картографических) выходных документов.

Структурно ПС ГИС включают базовые программные средства, модули приложения и вспомогательные средства (утилиты), обес­печивающие решение всей совокупности перечисленных задач.

Наряду с этим имеются и облегченные программные продукты, предназначенные для просмотра информации в картографическом виде и решения простейших геоинформационных задач.

Базовые программные средства позволяют осуществить связь пространственной и атрибутивной информации, отображение пространственной и атрибутивной информации, организацию запросов для выбора или поиска необходимых пространственных объектов, редактирование атрибутивной информации и т. п. Базо­вые программные средства могут быть универсальными и специа­лизированными.

Модули приложения работают вместе с базовыми средствами и позволяют решать специализированные задачи. Так, модуль ArcGIS

Spatial Analyst работает на базе ArcGIS и обеспечивает решение следующих задач с растровыми поверхностями.

Картографирование расстояний в различных метриках.Относя­щиеся к этому классу функции делятся на две группы — вычисля­ющие евклидовы расстояния и вычисляющие расстояния в дру­гих метриках, задаваемых как функции атрибутивных характерис­тик, например в стоимости перемещения. К первой группе отно­сятся функции: расстояние по прямой линии, измеряющее евк­лидовы расстояния от каждой ячейки до ближайшей точки задан­ного класса; присвоение по прямой линии, присваивающее каж­дой ячейке значение параметра ближайшей к ней точке заданного класса; направление по прямой линии, вычисляющее направле­ние до ближайшей точки заданного класса. Аналогичные функции входят во вторую группу: взвешенные расстояния, взвешенные присвоения и взвешенные направления. Обычно растровые набо­ры данных, полученные в результате выполнения этих функций, используются для вычисления минимального по стоимости (или кратчайшего) пути.

Картографирование полей плотности.Вычисление плотности распределения полезно, когда необходимо показать концентра­цию точечных или линейных объектов. Например, имея данные по населению городов какого-либо региона, вы можете вычис­лить распределение населения по этому региону.

Интерполяция растра.Интерполяция позволяет вычислить зна­чения во всех ячейках растра по имеющимся в ограниченном чис­ле исходным точкам. Может использоваться для восстановления величин в любой точке поля по ограниченному числу точек съем­ки, например, рельефа, количества осадков, концентраций хи­мических веществ, уровней шума и т.д. Предлагаемыми в модуле Spatial Analyst методами интерполяции являются методы: вычис­ления массового среднего с массами, обратно-пропорциональ­ными расстояниям; Кригинга и Сплайна, которые основаны на разных предположениях о процессах, формирующих поля. Выбор метода зависит от оцениваемого явления и расположения исход­ных данных.

Анализ поверхности.В Spatial Analyst включены функции пост­роения изолиний, а также вторичных характеристик полей: укло­на, экспозиции склонов, отмывки рельефа (используется для реалистичного отображения рельефа, а также для анализа осве­щенности местности при различном положении источника света). Еще одна функция из этой группы — расчет видимости — опре­деляет, какие участки поверхности видны из заданных точек на­блюдения.

Функции статистики.Дают возможность вычислять такие ха­рактеристики, как максимум, минимум, среднее, медиана, диа­пазон, среднеквадратичное отклонение, сумма и многообразие и

др. Функции статистики позволяют оценивать как статистические закономерности в пределах одного слоя, так и по данным не­скольких слоев.

Переклассификация— функция, выполняющая замену значе­ний ячеек другими значениями, что может быть использовано для группировки значений ячеек, например для объединения то­чек, принадлежащих разным классам, в один обобщенный класс.

Калькулятор растров— мощный инструмент для вычислений, поддерживающий многочисленные операторы и функции, аргу­ментами и результатами которых являются растры. Он позволяет производить поэлементное сложение и вычитание растров, их сравнение, а также множество подобных операций.

Конвертация.С помощью этой функции Spatial Analyst позво­ляет конвертировать векторные данные в растр.

Вспомогательные средства (утилиты) используются для вы­полнения необходимых операций без использования более доро­гих базовых средств. Вспомогательные программные средства за­частую являются более производительными за счет их меньшей универсальности. Практически всегда вспомогательные средства обладают более низким соотношением цена/производительность.

К вспомогательным средствам можно отнести конвертеры, век­торизаторы, растеризаторы и др.

Если попытаться описать множество функций, реализованных в наиболее употребимых ГИС, модулях приложений и утилитах, то можно выделить следующие группы основных функций: