СТРУКТУРА ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

ГИС можно представить как модель, которая включает:

подсистема ввода и преобразования данных;

подсистема обработки и анализа данных;

подсистема хранения данных;

база данных (БД);

система управления базой данных (СУБД);

подсистема вывода (визуализации) данных;

подсистема предоставления информации;

пользовательский интерфейс

Каждая из подсистем выполняет определенные функции, и от­сутствие хотя бы одной из них свидетельствует о неполноценнос­ти ГИС-системы.

Ядром каждой информац-й системы (и ГИС в том числе) является БД, под которой понимают поименованную со­вокупность данных, отображающую состояние объекта, его свой­ства и взаимоотношения с другими объектами, а также комплекс технических и программных средств для ведения этих БД.

 

 

3. Модели представления пространственных данных в ГИС.

 

Простр-е модел-е яв-ся информац-ц машиной ГИС. С появлением инф-ки все данные разделились: цифровые и аналоговые. Цифр-я предст-т набор логич-х правил на основе кот-х построена система или объект. Объект цифр-го моделир-я в ГИС – простран-е объекты. Опр-е наборы данных о данном объекте образ-т системы простр-х данных. Эти данные х-ют позиционные и атрибутив-е составл-е объекта. К позицион-м относ-ся полож-е объекта в простр-ве. К атрибут-м- качест-е харак-ки объекта и его типолог-я принадл-ть.

Простран-е объекты классиф-ся в ГИС в соотв-и с простр-й локализацией опр-х параметров, кот они х-ют, а также по набору данных, кот опис-т данные объекты. Базовыми типами простр-х объектов яв-ся: 1) точка (точеч-й объект) , 2) линия, 3) область, 4) пиксел, 5) ячейка ,6) пов-ть , 7) тело

Базовыми моделями в ГИС явл.: растр-е мод-и, матричные модели, квадротомич-е, векторные.

Растровая модель данных. Растр - это прямоуг-я решетка, кот. разбив-т изобр-я на однородные или гомогенные неделимые части – пикселы. Каждый из пикселов имеет опр-й код, опр-е простр-е распол-е и хар-ки (цвет). В рез-те сложения значений пикселов склад-ся цифровое изобр-е. При растр-м моделир-ии для цифр-го опис-я т-ки дост-чно указать принадл-ть к опр-му пикселу или набору пикселов. Раст-е мод-и отобр-т исх-е об-ты с опр-й ст-нью простр-го разреш-я. Простр-е разреш-е опр-ся необх-й точн-ю распр-е об-кта.

Св-вам растр-х изображ-й яв-ся:

- возможность послойного изобр-я сложных объектов.

- неогранич-й набор атрибут-х дан-х.

Регулярно-ячеистая (матричная) модель. Самая простая – картогр-я проекция, кот. образ-ся путем разбиения геоида земли на равновеликие тр-ции. Яч-е модели дан-х также применяются для географ-й привязки дан-х дистанц-го зонд-я земли.

Регулярно яч-е м-ли дан-х предст-т собой оцифров-е растровые изображения, кот. предст-т собой корд-ю плос-ть, разбитую на отд-е сегменты.

Если для растра элементар-й единицей яв-ся пиксел, то для растр. яч-е м-ли дан-х – ячейка. Ячейки регулярно расп-ся в пространстве, имеют правильную геометр-ю форму. Форма ячеек бывает квад., треуг., пиксеугол-й.

При разраб-ке яч-й м-ли часто исп-т геогр-е проекции.

Векторная модель. Векторные: топологические, нетополог-е. Все векторные м-ли исп-ся для циф-го предст-я точечных, лин-х и площад-х объектов, аналогично карт-ми м-лями, в кот. происх-т выбор необх-й проекции для более точного воспроиз-я простр-ва. Первоначально для их получения исп-сь ручные векторизаторы, кот. генерировали поток точек вслед за движением курсора по планшету камеры.

Дост.: возм-ть трансформир-я в любых напр-ях до изм-я до 3-х мер-й м-ли.

Однако дан-я модель не эф-на для хранения дан-х и треб-т соотв-х комп-х ср-в.

В.м.д. позв-т ввести также особые объекты,напр., прямоугольники, зад-е только 2-мя контр-ми точками, дуги, окр-ти с одной узловой точки, мультиобъеты (мультиточки), состав-е полилинии.

Наиболее важным объектом яв-ся: узел.

Практич-е знач-е векторных моделей заключ-ся:

1) в формир-ии разномасш-х сетей, позволяющ-х с различной детальностью рассм-ть либо параметры объектов, либо их взаимное распол-е.

2) с пом-ю в.м.д. возможен сетевой анализ различ-х по качеству объектов.

Квадротомическая модель. Гл. особ-ть: компакт­ность по сравнению с растровой моделью и высокая скорость провед-я цифровых операций. Кв. м.д. основ-ся на разбиении простр-ва на вложенные друг в друга пикселы или регулярные ячейки. Т. о. вложенные элементы образуют иерарх-ю древовидную структуру, кот. сост-т из объед-х цифровыми связями квадр-х блоков (квадратов).

На 1-м этапе образ-ся кв.м. простр-ва делится на 4 кв. блока, кот. в дальнейшем соед-ся в один далее неделимый элемент и соед-ся м/д собой послед-но раскр-ми связями. Т.о. при раскрытии кв.м.д. может раскрыться либо сжатое изобр-е, либо посл-но раскрыв-е все более дробное изобр-е прост-ва.

Линейная кв.м.д. яв-ся достаточно экономной и быстродейств-й моделью, однако, исп-е в ГИС данной модели получ. ипс-е в нач. 80-х и в данное время исп-сь редко. Сущ. кв.м.д., кот делит прост-во на квадраты, октанты. В случае кв.м. формир-ся 2 –х мерное изобр-е, а октантов – 3-х мерное. Близкие к кв.м. – набор растровых слоев изобр-й.

 

 

4. Моделирование рельефа поверхности и способы отображения рельефа в ГИС; задачи, решаемые с помощью цифровых моделей рельефа.

 

ЦМР – средство цифрового представления 3-х мерных простр-х объектов (пов-тей, рельефов) в виде 3-х мерных данных, образующих множ-во высотных отметок (отметок глубин) и координаты Z в узлах сети или совокупность записей горизонталей (изогибс, изобат) или иных изолиний.

Источники данных д/ЦМР:

· геод работы и топосъемка местности

· стереофотограм. обработка фототеодолитных, аэро- и космических снимков

· альтиметрическая съемка (рельеф суши)

· промерные работы и эхолотирование подводного рельефа

· радиолокационная съемка рельефа ледникового ложа и небесных тел

· вторичные источники: топогр карты и планы

Аэроснимки широко исп-ся д/контроля качества ЦМР. К картографич источникам принадл топ карты и планы, исп-емые д/созд ЦМР суши, и морские навигац-е карты д/ЦМР акваторий. Типовая технология генерации ЦМР основана на цифровании горизонталей как основной ее составляющей, а также высотных отметок.

Точность ЦМР. Точность может быть оценена либо ее соотв-ем условно-истинному оригиналу, либо релевантностью тем задачам, кот будут решаться в процессе исп-я модели.

Факторы, обуславливающие точность ЦМР:

· х-р и точность источника исх-х данных

· технология аналогово-цифрового преобразования данных

· тип и параметры модели данных, исп-емой при созд ЦМР

Растровая модель простр-х данных – разбиение пространства (изображения) на далее неделимые элементы (пикселы) – применительно к ЦМР обозначает матрицу высот: регулярную сеть высотных отметок в ее узлах, расст-е м/ду кот-ми (шаг) опр-ет ее пространств-е разрешение. Преимущество – в удобстве ее компьютерной обработки. Регулярная сеть применительно к представлению рельефа именуется «гридом». К регулярной модели могут быть приведены ЦМР всех иных типов.

Модель TIN – «Нерегулярная треуг-я сеть»- это сеть треуг-ков (триангуляция Делоне) с высотными отметками в узлах, что позволяет представить поверхность как многогранную.

Триангуляция Делоне как основа этой модели наиболее оптимальна: близость к равноугольной триангуляции, св-ва максимальности минимального угла и минимальности площади образуемой многогранной пов-ти.

Дальнейшее развитие ЦМР связ-ся с новыми трехмерными моделями простр-х данных, известными лишь в экспериментах. К ним принадлежит 2 типа модели – модель объемных пикселов – вокселов и трехмерное расширение модели TIN – тетраэдрическая модель.. они способны описывать не только пов-ти, но и тела.

Использование ЦМР.

Готовая ЦМР способна обеспечить решение самых разнообр-х задач благодаря развитым функциям ЦМР, кот встроены в прогр средства ГИС. Среди них:

расчет элементарных морфометрических пок-лей (угол наклона, экспозиция склонов)

оценка формы склонов ч/з кривизну их поперечного и продольного сечения

генерация сети водоразделов и др особых точек и линий рельефа, нарушающих его гладкость

построение профилей поперечного сечения рельефа по направлению прямой или ломаной линии

аналитическая отмывка рельефа

трехмерная визуализация рельефа

оценка зон видимости или невидимости с заданной точки обзора (анализ видимости/невидимости)

построение изолиний по множеству отметок высот (генерация горизонталей)

интерп-ция значений высот, др трансф-ции исх-ой модели (осреднение, сглаживание, фильтрация)

ортотрансформирование аэро и космич снимков.

 

 

5. Система управления базами данных (БД) в ГИС-приложениях. Манипуляционный аспект работы с данными.

 

Управл-е БД. Нач-м этапом при работе с геогр-ми дан-ми яв-ся проектир-е БД. Проектир-е БД опр-ся адекватным предст-ем реальных объектов, учетом типов – объектов, проведением необх-м их класиф-и.

Инф-я стан-ся БД, если собл-ся требования:

1) имеющиеся количеств. дан-е должны совпадать во времени и быть актуальными.

2) БД д.б. полной и непрерывной для созд-я необх-й ГИС.

3) в БД должны содер-ся свед-я о матем-ко-картогр-м моделир-ии объектов.

БД должна обладать опр-ми атрибутами: корд-й привязкой, S для полигонных объектов, размерностью для линейных объектов.

4) создаваемая БД должна совмещ-ся с др. БД, т.е. быть позиционно точной.

5) БД д.б. достоверной.

6) БД д.б. легко обновляемой.

7) БД д.б. доступной для различ-х польз-й.

При проект-и БД выдел-т 3 уровня: концептуал-й, логический, физ-й.

Концеп-я м-ль географ-х дан-х вкл-ет выбор сп-ба предст-я объектов на основе имеющ-ся БД. Сюда входят: выбор объектов представлен-я и взаимного распол-я объектов в соотв-и с их реальным размещением.

Логический уровень опр-ся имеющ-ся программ-ми средствами и заложен-ми в программе СУБД.

Наиболее характ-ми яв-ся след-е СУБД:

- иерархическая модель (в ней обр-т древовидную структуру, при этом каждая запись связана только с одной записью, наход-ся на более выском уровне),

- сетевая (каждая запись в каждом из узлов сети м.б. связана с несколькими др узлами),

- реляционная (имеет табличную структуру).

Физ-й уровень связан с объемами хранения БД, необходимыми параметр-ми оператив-й памяти компьютера. Физ-й уровень также вкл-т структурир-е файлов на диске и представ-е дан-х в виде опр-х эл. форматов.

БД хар-ся след-ми св-вами: позиционность и атрибутивность.

Позиц-ть х-ет положение объектов в корд-х 2-х, 3-х мерного простр-ва.

Атрибут-ть вкл-т качеств-ю х-ку объектов: числовые и текстовые параметры, кот. объед-т объекты в топологич-е ряды. С пом-ю дан-х рядов объект маркирируется и в дальнейшем распозн-ся по опр-м атрибутив-м параметрам.

Осн-е эл-ты Бд:

- слои, кот. классиф-ют простр-е объекты и группир-т их.

- степень детал-ти картограф-го изобр-я в завис-ти от м-ба точ-ть позицион-я об-тов мен-ся.

При сост-и БД необх-мо учитывать м-б их графич-го представ-я.

Различают след-е пути исп-я СУБД:

1) СУБД в заложенном в дан-м программ-м продукте.

2) исп-ся СУБД разных прог-х продуктов на основе их интеграции.

Ф-ции СУБД:

1) УБД во внешней памяти РС. Дан-е упр-е предусмат-т опр-ю систему организ-ии БД, с-му хранения дан-х.

2) упр-е буферной памятью – ф-ция логич-го уровня. Размер буферной памяти позв-т работать с соотв-м объемами инф-ции в БД. Чем больше объем буферной памяти, тем быстрее обраб-ся инф-ия.

3) система надежности хранения дан-х опр-ся возм-стью восст-я дан-х после аппарат-го или програм-го сбоя дан-х.

Форма записи инф-и в файл в каждой конкретной гео­информ-й системе неодинакова. Истор-ки сложилось так, что фирмы, специализирующиеся в области компьютерной графики, создавали свои, казавшиеся им наиболее удачными фор­маты графических данных.

Характ-ми формата яв-ся: быстрота чтения/запи­си; величина возм-го сжатия файла; полнота опис-я ин­ф-и. Некот-е форматы были приняты в качестве станд-х на основании реш-й комиссий по станд-м.

Стандартные форматы существуют как для растровой, так и для векторной формы представления инф-и. К растровым фор­матам отн-ся, например, РСХ, ТIFF, GIF, RLE, RLC, JPEG.

Формат РСХ исп-ет простейший СП-б сжатия изображ-й, позвол-й выполнять быструю перепись из файла в видеопамять и обратно. Его исп-ют при работе многие граф-е редакторы.

 

6. Решение прикладных (кадастровых) задач в ГИС-приложениях.

 

С появлением компьютерной техники начались также попытки автоматизировать процесс учета земель путем создания систем ав­томатизированного ведения кадастра на основе реляционных СУБД, которые получили довольно широкое распространение. В таких системах данные хранятся как совокупность реляционных баз с информацией об объектах недвижимости и ее владельцах, а иногда и о месторасположении объекта недвижимости. Вся ин­формация хранится, как правило, без пространственной привязки к объектам.

Следующим шагом при разработке систем ведения земельного кадастра стало применение геоинформационных технологий, ко­торые обеспечили возможность создания и ведения кадастра на качественно новом уровне, создавая карты непосредственно в цифровом виде по координатам, полученным в результате измере­ний на местности или при обработке материалов дистанционного зондирования. Хранение кадастровой информации в электронном виде позволило перейти к безбумажному документообороту и бо­лее совершенной системе учета земель.

В большинстве случаев автоматизированная система ведения земельного кадастра строится на основе локальной сети. В систе­ме создаются автоматизированные рабочие места (АРМ), специа­лизирующиеся на различных стадиях обработки информации, на­пример: АРМ регистрации заявок; АРМ ведения дежурной кадастровой карты.

Реализация земельно-кадастровых систем, как и других специ­ализированных систем, может базироваться на различных техни­ческих решениях. Можно начать создавать свою систему с «нуля», можно использовать готовые разработанные программы или вести разработку на базе одной из универсальных или специализирован­ных САПР.

Одна из важнейших частей земельно-информационных сис­тем — кадастровые планы, карты и схемы. Поэтому правильный выбор графического редактора для работы является залогом успе­ха работы любой земельно-информационной системы.

Электронные карты в России создают, как правило, используя стандартный программный продукт для дешифрирования и пос­ледующего экспорта в ГИС. В большинстве регионов и муници­пальных образований применяют разнообразные зарубежные про­граммные продукты.

Картографический модуль ГИС обеспечивает картографическое представление ис­ходных, производных или результирующих данных в виде циф­ровых, компьютерных и электронных (видеоэкранных) карт, ко­торые являются элементом интерфейса пользователя и средством документирования итоговых результатов.

Однако задачи ГИС выходят далеко за пределы картографии, делая их основой для интеграции географических и других (геоло­гических, почвенных, экономических и т.д.) наук при комплекс­ных системных исследованиях территорий.

В системе ГЗК разработана и внедрена в большинстве органов. кадастрового учета автоматизированная система ведения государ­ственного кадастрового учета земельных участков (ПК ЕГРЗ). Од­нако параллельно с этим программным комплексом в земельной службе для графического представления объектов используют раз­нообразные пакеты программных средств, в том числе основан­ные на ГИС-технологиях.

 

7. Решения информационных (геоинформационных) задач над совокупностью данных, хранящихся в ГИС; функции пространственного анализа данных.

 

Цифр-е карты делятся на различные категории, в зав-ти от содерж-я. Синоним термина «цифр-я карта» - цифр-я м-ль карты.

Наиболее распр-е цифр-е карты: топог-е, общегеограф-е карты и планы. В отличие от цифр-х карт, эл. карты предст-т собой простые картогр-е изобр-я в эл. виде.

Процесс аналогово-цифр. преобр-я дан-х сост-т из 3 блоков:

1) цифрование (в т.ч. векторизация)

2) обеспеч-е качества оцифр-х мат-лов, разраб. универс.топ.работ, доступ-х д/ ГИС.

3) интеграция разнообр-х и разнород-х цифр-х материалов.

Цифр-е. Этот блок вкл-т разнообр-е сп-бы и методы перевода исх-х картогр-х м-лов в цифр-ю форму. При этом под цифр-м понимают:

- сканирование дан-х в растр-й форме

- векторизация растр-х дан-х и коррект-е векторного формата.

До нач. 80-х г. осн-м СП-бом формир-я цифр-х карт был ввод дан-х с помощью ручных дигитайзеров.

Векторизация растра вкл-т в себя разнообр-е операции, кот. делятся на 3 группы: ручная, полуавтом-я, автомат-я Автом-я вект-я вкл-т в себя сканир-е и формир-е векторного изобр-я только с пом-ю эл-х средств. Полуавт-я вект-я вкл-т в себя выделение опр-х параметров для эл-й вект-ии, но под пост-м контролем оператора. Ручная вект-я – цифр-е карты только ручным сп-бом.

Качест-е преобр-е. Качество цифр-х карт опр-ся совокуп-ю св-в, кот. обусл-т ее пригодность установл-м потребностям и опр-щим соотв-е цифр-й карты ее назначению.

Вектор-е карты облад-т след-ми преимущ-ми: статист-я насыщ-ть, возможность создания из одной звуковой карты комплекса темат-х карт, возм-ть широкого практич-го исп-я (для издат-й деят-ти).

Растр-е карты х-ся высокой скор-тью созд-я и низкой стоимостью выполнения.

Интеграция. Единая цифр. карт-я основа – это с-ма циф-х карт, соглас-х по тер-му охвату, по содержанию, по формату, по системе усл-х знаков.

Растровая модель данных. Растр - это прямоуг-я решетка, кот. разбив-т изобр-я на однородные или гомогенные неделимые части – пикселы.

Каждый из пикселов имеет опр-й код, опр-е простр-е распол-е и хар-ки (цвет). В рез-те сложения значений пикселов склад-ся цифровое изобр-е. При растр-м моделир-ии для цифр-го опис-я т-ки дост-чно указать принадл-ть к опр-му пикселу или набору пикселов.

Раст-е мод-и отобр-т исх-е об-ты с опр-й ст-нью простр-го разреш-я. Простр-е разреш-е опр-ся необх-й точн-ю распр-е об-кта.

Св-вам растр-х изображ-й яв-ся:

- возможность послойного изобр-я сложных объектов.

- неогранич-й набор атрибут-х дан-х.

Пр: цвета пикселов могут соотв-ть самым разл-м спектр-м цветом.

В ГИС раст-го типа достаточно просто реализ-ть ф-ции прост-го анализа.

Этот анализ заключ-ся на более опр-х матрич-х операциях, кот. позв. интегрир-ть дан-е системы с полицв-ми изобр-ми, получ. в рез-те дист-го зондир-я.

Для хранения растр-х дан-х исп-ся методы групп-го кодирования.

Степень сжатия растр-х дан-х сост-т от 50 до 10 %, чтот связано с раслойным расп-ем объектов, а также форматив-ми параметрами растр-го изобр-я.

Пр: Jpeg – архивир-ся растр-й формой.

Регулярно-ячеистая (матричная) модель. Самая простая – картогр-я проекция, кот. образ-ся путем разбиения геоида земли на равновеликие тр-ции.

Яч-е модели дан-х также применяются для географ-й привязки дан-х дистанц-го зонд-я земли.

Имея растровую основу аэрокосм-е снимки м.б. разбиты на отд-е сегменты, либо с помощью парал-й и меред-в, либо путем разбиения на планшетные линии.

Регулярно яч-е м-ли дан-х предст-т собой оцифров-е растровые изображения, кот. предст-т собой корд-ю плос-ть, разбитую на отд-е сегменты.

Если для растра элементар-й единицей яв-ся пиксел, то для растр. яч-е м-ли дан-х – ячейка. Ячейки регулярно расп-ся в пространстве, имеют правильную геометр-ю форму. Форма ячеек бывает квад., треуг., пиксеугол-й.

При разраб-ке яч-й м-ли часто исп-т геогр-е проекции.

Р.яч.м-ли дан-х широко исп-ся при построении 1-х ГИС в конце 60-70-х гг.

При построении дан-х мод-й учитыв-сь, что измен-ия детализ-ции карты опр-ся необход-м разрешением. При этом разрешении формир-сь путем разбиения простр-ва на большее или меньшее кол-во ячеек.

Р.яч.м-ли дан-х яв-сь основой ГИС до чсер. 70г. Причиной было отсут-е методов векторного цифров-я и средств комп-й графики.

 

 

8. Понятие географической информационной системы. ГИС-технологии в земельном кадастре.

 

ГИС - аппаратно-программный человеко-машинный комплекс, обеспечивающий сбор, обработку, отображе­ние и распространение пространственно-координи-рованных данных, интеграцию данных, информации и знаний о территории для их эф­фективного использования при решении научных и прикладных за­дач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением окружающей средой и территориаль­ной организацией общества.

ГИС можно представить как модель, которая включает:

· подсистема ввода и преобразования данных;

· подсистема обработки и анализа данных;

· подсистема хранения данных;

· база данных (БД);

· система управления базой данных (СУБД);

· подсистема вывода (визуализации) данных;

· подсистема предоставления информации;

· пользовательский интерфейс

Каждая из подсистем выполняет определенные функции, и от­сутствие хотя бы одной из них свидетельствует о неполноценнос­ти ГИС-системы.

Ядром каждой информационной системы (и ГИС в том числе) является база данных, под которой понимают поименованную со­вокупность данных, отображающую состояние объекта, его свой­ства и взаимоотношения с другими объектами, а также комплекс технических и программных средств для ведения этих баз данных.

При всем многообразии типов ГИС возможна их классифика­ция по нескольким основаниям: пространственному охвату, объекту и предметной области информационного моделирования, проблем­ной ориентации, функциональным возможностям, уровню управ­ления и некоторым другим критериям.

По пространственному охвату различают глобальные, или пла­нетарные, ГИС, субконтинентальные, национальные, межнациональные, региональ­ные, субрегиональные и локальные.

Состав (объектовый состав) и структура данных ГИС определя­ются объектами информационного моделирования.

ГИС различаются предметной областью информационного мо­делирования( природоохранные ГИС, ЗИС, городские, или муниципаль­ные, ГИС (МГИС), ГИС для целей ЧС и др.

Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней научными и прикладными задачами.

Классификация ГИС по их функциональности связана спро­граммным обеспечением ГИС

Известна также классификация ГИС по уровню управления.

Земельный кадастр — это информационный ресурс государ­ства, содержащий сведения о правовом, природном и экономи­ческом положении земель. Но земельный кадастр активно ис­пользует картографическую информацию.

В системе ГЗК разработана и внедрена в большинстве органов. кадастрового учета автоматизированная система ведения государ­ственного кадастрового учета земельных участков (ПК ЕГРЗ). Од­нако параллельно с этим программным комплексом в земельной службе для графического представления объектов используют раз­нообразные пакеты программных средств, в том числе основан­ные на ГИС-технологиях.

 

 

9. Использование растрового (ячеистого) представления данных в ГИС-кадастре.

 

Растровая модель географических данных (Raster Geographic Data Model)- это способ представления географических данных в базеданных ГИС в виде равномерной ячеистой структуры, формирующейпрямоугольную матрицу, в которой каждый элемент принимает опреде-ленное значение, присущее реальному пространственному объекту [23].Например, на рис.18 показано, как для реальной территории (слой 1)

в векторной модели оцифрованы границы землепользователей (слой 2) и на нижнем слое (слой 3) эти категории землепользователей представлены в виде ячеистой структуры (растровой модели). Каждая ячейка растровой модели имеет соответствующие координаты и соответствует атрибуту землепользования.

 

 

Рис.18. Комбинация векторной и растровой моделей территории в ГИС

Таким образом, для растровой модели характерно то, что она разбивает всю территорию на элементы регулярной сетки, или ячейки, при этом каждая ячейка содержит только одно значение. Эта величина может, например, выражать яркость земной поверхности (для снимков дистанционного зондирования) или быть признаком принадлежности к тому или иному типу объектов (для растровых карт). К достоинствам растровой графики относятся: техническая готовность внешних устройств для ввода изображений (к ним относятся сканеры, видеокамеры, цифровые фотокамеры, размещенные как наземно, так и на летательных платформах); фотореалистичность (можно получать живописные эффекты, например, туман или дымку, добиваться тончайшей нюансировки цвета, создавать перспективную глубину и нерезкость, размытость и т. д.); простая структура данных; эффективные моделирующие функции при использовании в ГИС. К недостаткам растровой графики можно отнести то, что при трансформации изображения (повороты, наклоны и др.) в графике наблюдаются существенные искажения. В растровой графике также отмечается невозможность увеличения изображений для рассмотрения деталей, т. е. увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой (пикселизация). Учитывая, что в настоящее время ГИС все чаще используются как средство серьезного анализа и моделирования, а также активное использование космоснимков в ГИС - интерес к растровой модели данных ГИС

возрастает. Например, растровые модели в ГИС являются основным способом представления непрерывно распределенных признаков (поля загрязнений, климатические характеристики, почвенно—растительный по-

кров, геоморфологические особенности местности и т. д.) для выполнения анализа и моделирования.

Геометрические особенности растровых данных позволяют моделировать в ГИС как точечные, так и линейные и площадные объекты, рис.19. При этом точка имеет номер, координаты и атрибуты. Линия имеет порядковый номер, серию координат, формирующих линию и атрибуты. Полигон также имеет номер, группу координат, формирующих площадь и атрибуты.

Рис.19. Растровое моделирование точечных, линейных и площадных объектов в ГИС

 

10. Технология атрибутивных баз данных (БД) в ГИС-кадастре.

 

Важная составная часть ГИС — БД, в которых содержится те­матическая информация. В связи со стремительно уменьшающей­ся стоимостью запоминающих устройств хранение информации в ЭВМ стоит дешевле, чем на бумажных носителях.

При организации базы данных различают:

- тип данных [картографические и атрибутивные (описатель­ные)];

- структуру данных (топология и слои);

- модель данных (иерархические, сетевые, реляционные, гиб­ридные);

- форму предоставления пространственных данных (векторную, растровую, трехмерную)

Существует два главных типа данных в ГИС: картографические и атрибутивные (описательные)

Картографические данные — это картографическая информа­ция, хранящаяся в цифровой форме.

К данным, используемым в ГИС, относится описательная ин­формация, которая хранится в базе данных об объектах (точка, линия, полигон), расположенных на карте. Описательную инфор­мацию называют атрибутом. Формально все объекты представляют с помощью их описания набором характеристик, а их хранение — в соответствующих гра­фических и параметрических базах данных. Выделяют три группы признаков (характеристик) описания объектов: идентификацион­ные, классификационные, выходные.

Идентификационные характеристики служат для однозначного определения месторасположения объекта на карте и его опозна­ния. К ним относятся название географ-го объекта, коорди­наты, род объекта и т. д.

Классификационные характеристики служат для количественно­го и качественного описания объекта, и используют их для полу­чения справок об объектах. Они являются основой для получения производных характеристик путем математической обработки (ка­чественный и количественный анализ, моделирование и т.д.).

Выходные характеристики содержат информацию об источни­ках и датах получения соответствующих данных по каждой из ха­рактеристик для любого объекта. Назначением данной группы признаков является обеспечение возможности определения досто­верности поступающей информации.

Одна из основных идей, воплощенная в традиционных ГИС, — это сохранение связи между пространственными и атрибутивны­ми данными при раздельном их хранении и частично при раздельной обработке. При выполнении пространственных запросов атрибутика по­могает более точно идентифицировать объект. Предпочтение в ГИС отдают двум формам запроса к атрибутике: языку запросов SQL (Structured Query Language) и шаблону. Совпадающие с этими запросами записи выделяются: QBE (Query By Exampl).

Идентификаторы предназначены для осуществления связи картографических и атрибутивных данных, так как в большинстве ГИС эти характеристики объектов обрабатываются раздельно. Пользователь может указать на объект, например курсором, и сис­тема определит его идентификатор, по которому найдет относя­щиеся к объекту одну или несколько баз данных и, наоборот, по информации в базе определит графический объект.

 

 

11. Интеграция в ГИС-технологиях расчетных задач, использующих метрику и табличные данные пространственных объектов.

 

Математико-картографическое моделирование (МКМ) сформировалось из многочисленных отдельных экспериментов по примем нению математических методов в тематической картографии в начале 70-х годов XX в. Под математике-картографическим моделированием по­нимается органическое комплексирование математических и кар­тографических моделей в системе «создание—использование карт» для конструирования или анализа тематического содержания карт. Математико-картографические модели могут быть элементарны­ми, выражающимися следующим образом:

исходные данные + математическая модель = результат моделирования.

Под словом «данные» могут пониматься сведения, считанные с карты, или результатом моделирования будет тематическое содер­жание карты. Иными словами, либо на начальном этапе модели­рования, либо на конечном, или сразу на этих двух этапах должна присутствовать картографическая модель, в противном случае та­кое моделирование уже нельзя будет назвать математико-карто-графическим.

Прежде всего несколько слов следует сказать осоставных ком­понентах математико-картографического моделирования — кар­тографических и математическихмоделях. Что касается карты, то она представляет собой математически строго определенную фор­мализованную модель, построение которой производится по ка­нонам математической картографии. Моделируемая действитель­ность на карте, как и в математической модели, передается в ус­ловной знаковой форме, но карта обладает свойством, отличаю­щим ее от математической и любой другой модели, она визуали­зирует территориальную конкретность. Именно это свойство обус­ловливает образную наглядность картографических характеристик территории и объясняет многовековую традицию и разнообразие направлений использования карт в науке и на практике. Карта не только абстрактная знаковая, но также аналоговая модель действи­тельности.

классификация элементар­ных математике-картографических моделей.

А. Модели структуры явлений.

I. Модели структуры пространственных характеристик явлений.

II. Модели структуры содержательных характеристик явлений.
В. Модели взаимосвязей явлений.

I. Модели взаимосвязей пространственных хар-к явлений.

II. Модели взаимосвязей содержательных хар-к явлений.

С. Модели динамики распространения (развития) явлений.

I. Модели динамики простр-го распространения явле­ний.

II. Модели динамики содержательного развития явлений.

Наиболее распространенным видом сложных математико-картографических моделей стали це-почкообразные построения, в которых каждый новый элемент создается на основе результата реализации предыдущего элемен­та — элементарного звена.

Примером другой формы комплексирования моделей могут слу­жить сетевые комбинации, когда на единой информационной базе параллельно реализуется ряд алгоритмов, из которых на заверша­ющей стадии формируется один окончательный картографический результат.

Третий вид сложных моделей — древовидные комбинации, при которых на основе одной математической модели создается серия карт одной тематики.

Изображения в неевклидовой метрике составляют небольшую часть, например по сравнению с картографическими изображе­ниями графических моделей, применяемых в географии и эколо­гии. Среди них выделяются картоиды, «мысленные» изображения и анаморфозы. Картоиды — абстрактные графические изображе­ния, при построении которых бывают не важны конкретные про­странственные отношения, но показываются некоторые содержа­тельные характеристики — основная сущность явлений, законо­мерности в размещении, развитии явлений и причин, их определя­ющих, например, «идеальный материк», «типичные формы рель­ефа», «инверсионный картоид системы расселения в Африке», «причины возвышения Москвы в Русском госу­дарстве», «поляризованный ландшафт» и др.

«Мысленные» изображения — графические представления обра­зов, формирующихся в мозгу человека о пространственных объек­тах. Они создавались каждым из нас, когда мы чертили схемы, например, объясняя кому-либо как найти интересующее его мес­то в городе.

 

12. Сетевые решения в ГИС-технологиях.

 

В н.в. новое направление развития ГИ-ки и ГИС, связанное с Интернет-приложениями, уже сформиро­валось. Была создана новая технол-я база развития телекоммун-й, ориентир-я на широкое привлечение непрофесс-х польз-й к фор­мир-ю и разв-ю единой глоб-ой информац-й сети. В последние 3-4 года были заложены основы создания многочисленных ГИС-Интернет-приложений. Стала складываться новая терминоло­гия, например, Web-картографирование (Web-mapping), Карто­графический Интернет-сервер (Internet Map Server-IMS), Распре­деленная географическая информация (Distributed Geographic Information — DGI), возник рынок специализированных про­граммных продуктов.

Появилась реальная воз­можность организации и поддержки глоб-го обмена геогра­фич инф-цией. Самым значит-м стало то, что, благодари Интернету, геоинформатика суще­ственно расширила рамки своего присутствия в повседневной жизни общества.

Интернет-услуги в области геоданных постоянно расширяются и со­верш-тся: пр-во и распростр-е цифровых геоданных, их стандартизация и классификация, со­здание ГИС с возможностями удаленного доступа для широкого круга пользователей, осущ комплексных научно-исследователь­ских ГИС-проектов, подготовка професс-ных кадров в об­ласти ГИС.

Web-сервер уже давно стал своеобразной «визитной карточкой» и символом глобальной сети Интернет. Про­стота общения с ним, внешняя легкость поиска необходимой ин­ф-и, привлек-й и логически понятный даже нович­ку пользоват-й интерфейс, основанный на гипертекстовом предст-и инф-ии — все это снискало Web -технологии всемирное признание и популярность.

Все это привело к формир-ю нового технологич-го на­правл-я работы с Геопространс-ми данными в сетевом режиме, получившее название WebGIS-системы, а информационно-технологические решения все чаще называют WebGIS-технологиями.

Главное достоинство WebGIS-технологии: она «связывает» между собой и делает доступной для широкого исп-я геоданные, рассредоточен­ные по различным точкам земного шара («Распределенная Географическая Информация»). Важнейшее свойство WebGIS-технологии: пользователи Интернет получают возможность а