4. Контрольні запитання та завдання

1. Назвіть основні етапи проектування інформаційно-керуючої системи яка базується на ГІС.

2. Назвіть критерії якості інформаційної системи.

3. Як формується і які відомості містить «Загальний список вхідних даних»?

4. Як оцінюються вимоги до функціональних можливостей системи?

5. Які параметри якості даних повинні бути описані на етапі визначення вимог до використовуваних даних?

6. Які причини можуть привести до втрати даних в ГІС? Які рішення можуть забезпечити збереження інформації?

7. Які документи визначають правила створення і руху інформації в ГІС?

8. З яких позицій складається вартість ГІС-проекту?

9. Якими можуть бути вигоди від впровадження ГІС?

10. Які можуть бути ризики при реалізації ГІС-проекту?

11 Повнофункціональні гіс

План лекції: Повнофункціональні ГІС. Основні характеристики деяких ГІС

1. Огляд існуючих геоінформаційних систем

Зараз на російському ринку функціонують близько двадцяти ДВС, які можна віднести до розряду повнофункціональних. Серед них – системи західного виробництва (Maplnfo Professional, WinGIS, ArcGIS, Autodesk Map, GeoMedia Professional, MicroStation / J, Manifold System Professional), вітчизняні розробки (GeoGraph, Графиня, «Горизонт», «Інге», ПАРК, GeoLink, GK32, Zulu, WinPlan).

Слід виділити декілька властивостей, характерних більшою чи меншою мірою практично для всіх повнофункціональних ГІС.

Природно, що всі системи працюють на платформі Windows. Тільки деякі з них мають версії, які працюють під управлінням інших операційних систем («Горизонт» – MS DOS, Unix, Linux, MC ЗС, Free BSD, Solaris, ІНТРОС; ПАРК – MS DOS; ArcGIS і Arclnfo-Solaris, Digital Unix , AIX і ін; ArcView GIS – Unix).

Всі системи підтримують обмін просторовою інформацією (експорт та імпорт) з багатьма ГІС і САПР через основні обмінні формати: SHP, E00, GEN (ESRI), VEC (IDRISI), MIF (Maplnfo Corp.), DWG, DXF ( Autodesk), WMF (Microsoft), DGN (Bentley). Тільки деякі, переважно вітчизняні, системи підтримують російські обмінні формати – F1M (Рос-картографія), SXF (Військово-топографічна служба).

Дані системи забезпечують роботу з растровою інформацією, підтримуючи при цьому всі основні формати (TIFF, JPEG, GIF, BMP, WMF, PCX). Деякі системи підтримують декілька десятків растрових форматів, наприклад їх перелік для системи Autodesk Map має такий вигляд: BMP, CALS1, FLIC, G3, G4, CIF, GeoSPOT, GeoTIFF, IG4, IGS, JFIF, JPEG, PCX, PICT, PNG, PSD , PhotoCD, RLC1, RLC2, TARGA, TIFF, ECW і MrSID. У цьому списку слід звернути увагу на GeoSPOT, GeoTIFF і MrSID. Перші два формати дозволяють передавати інформацію про прив'язку растра до реальних географічних координат, а останній має унікальні можливості стиснення інформації. Більшість систем забезпечують роботу з усіма основними СУБД через драйвери ODBC, BDE. Першою в низці використовуваних СУБД стоїть Oracle.

У переважній більшості випадків сучасні повнофункціональні ГІС дозволяють розширювати свої можливості. Основним способом розширення можливостей є програмовані мовами високого рівня (MS Visual Basic, MS Visual C + +, Borland Delphi, Borland C + + Builder) з підключенням DLL-і OCX-бібліотек (ActiveX). Звісно, існують і винятки. Так, основний засіб розширення можливостей системи Maplnfo Professional – мова MapBasic, а системи Arc View GIS – Avenue.

Найбільш поширеними закордонними системами є ArcGIS, Maplnfo, MicroStation / J, WinGIS, Autodesk Map.

Аналогічний перелік вітчизняних систем очолюють Гео-Граф, Панорама (Карта 2000), ПАРК, GeoLink.

Далі наведені деякі характеристики згаданих програмних продуктів і їх формалізований опис в таблицях, де вказані основні характеристики згаданих раніше повнофункціональних ГІС.

2. GeoGraph

GeoGraph є одним із програмних продуктів ГІС, розроблених Центром геоінформаційних досліджень Інституту географії РАН. Він призначений для кінцевих користувачів ГІС і дає можливість створювати електронні тематичні атласи та композиції карт на основі шарів цифрових карт і пов'язаних з ними таблиць атрибутивних даних. У GeoGraph вдало поєднуються засоби управління картографічними композиціями та аналізу графічних і атрибутивних даних.

Основні можливості GeoGraph наступні:

1) Завантаження в композицію карти одночасно безлічі шарів різних форматів (GeoDraw для DOS; GeoDraw для Windows; SXF; F1M; розширений спектр форматів растрових зображень – більше 30; шари в міжнародному форматі для навігаційних цифрових карт DX-90; у форматі косметичного шару, створюваного в середовищі GeoGraph 1.5, та ін.).

2) Створення безпосередньо в GeoGraph просторових об'єктів (точкових, лінійних, полігональних) у вигляді косметичних шарів з прив'язкою до них таблиць атрибутивних даних (включаючи копіювання в косметичний щар вибраних об'єктів із шарів інших форматів), що забезпечує вирішення різних завдань (наприклад, формування шару оперативної обстановки і його передачу в режимі віддаленого доступу та ін.).

3) Створення і скріплення з шарами цифрових карт безлічі таблиць, форм для виведення інформації про об'єкти, запитів, макросів, тем, селекції та графіків.

4) Зв'язування з шарами цифрових карт таблиць Paradox. DB і dBase.DBF всіх версій, а також усіх типів баз даних, для яких існують драйвери ODBC.

5) Підсистема управління атрибутивними даними, включаючи приєднання таблиць, редагування, вибірку, сортування, запити по Зразкам (QBE), SQL, обчислення в таблицях значень полів за простими формулами.

6) Пошук інформації, вибірки об'єктів по карті або базі даних з відображенням результатів пошуку і вибірки.

7) Електронне тематичне картографування (класифікація об'єктів, вибір існуючих і створення нових графічних змінних для класів, відображення тематичних карт).

8) Широкі можливості для проектування заливок, штрихувань, точкових умовних знаків і роботи з лініями довільної товщини.

9) Швидкий логічний оверлей шарів з створенням таблиць звітів за результатами оверлея.

10) Вимірювання площ, відстаней по карті з урахуванням картографічної проекції, отримання поточної інформації о географічних координатах.

11) Можливість розміщувати на макеті друку композицію карти, легенди, растрових зображень і довільних текстів, а також форм, графіків, таблиць, що дозволяє оформляти тверді копії карт відповідно до встановлених вимог.

12) Багатосторінковий висновок твердих копій композицій карт великого розміру на пристрої меншого розміру (з автоматичною розбивкою на листи).

13) Підтримка великого набору DDE-функцій, що дозволяє управляти системою GeoGraph з додатків, що підтримують протокол DDE.

3. GeoLink

GeoLink представляє собою повнофункціональну географічну інформаційну систему, яка включає інструментальні засоби, які дають користувачеві можливість створювати власні програми, що працюють в середовищі GeoLink. Вона призначена для роботи під управлінням операційних систем Windows.

Система дозволяє вирішувати гідрогеологічні, довідково-інформаційні, картографічні, статистичні завдання, завдання екологічного моніторингу, моделювання поверхонь і багато інших.

Програма проста у використанні і орієнтована на користувачів, які мають лише невеликий досвід роботи з комп'ютером. Вона забезпечена докладною довідковою системою і невимоглива до ресурсів комп'ютера.

Система GeoLink забезпечує:

1. Створення та ведення картографічних баз даних.

2. Побудова довільних планшетів з використанням різних систем координат та проекцій, включаючи: побудова стандартного номенклатурного розбиття топографічних карт в діапазоні масштабів 1:5 000 – 1:1 000 000; трансформацію будь-яких координат проекцій у географічні, і навпаки; можливість роботи з географічними і прямокутними координатами.

3.Широкі можливості при редагуванні географічних об'єктів: введення географічних об'єктів з дигитайзера; введення географічних об'єктів по растровій підкладці з географічної прив'язкою растра на початковому етапі або з наступною трансформацією оцифрованих об'єктів в географічну систему координат; редагування об'єктів безпосередньо в середовищі.

4. Аналіз якості географічної інформації – контроль самоперетинів ліній і полігонів, коректності обходу контурів і т.д. Контроль здійснюється на всіх трактах надходження інформації – імпорт, поєднання, редагування.

5. Побудова топологічних зв'язків між усіма об'єктами географічної бази незалежно від приналежності до шару і типу об'єктів.

6. Ведення та аналіз бази атрибутивних даних.

7. Аналіз просторово розподілених даних (дані, задані на сітці), включаючи: побудова ізоліній і зон рівного рівня; імпорт отриманих даних у географічну базу.

8. Можливість роботи з декількома базами і картами одночасно.

9. Створення будь-яких тематичних карт з використанням розвинених засобів аналізу бази атрибутивних даних і редактора легенд.

10. Оформлення карток, що відповідає сучасним вимогам, включаючи: можливість створення будь-якого необхідного виду і типу легенди за допомогою вбудованого растрового або векторного редактора заливок, штрихувань і символів; можливість створення легенд карт, картограм, тематичних карт, розміщення на полі карти масштабної лінійки інших необхідних об'єктів, підготовку єдиного макета друку з використанням вбудованого редактора оформлення карт.

11. Друк будь-якої побудованої карти.

12. Обмін (імпорт / експорт) географічної і атрибутивної інформації з використанням обмінних форматів: різні модифікації MOSS; GEN; MIF / MID; DXF / DBF.

13. Широкі можливості для створення власних додатків користувача, який працюють у середовищі GeoLink. Пакет спеціалізованих додатків для середовища GeoLink постійно розширюється.

GeoLink є єдиною в нашій країні ГІС, розробленої для вирішення гідрогеологічних та водогосподарських завдань. Разом з тим система повністю виконує всі функції ГІС загального призначення і може використовуватися в будь-якій галузі знань. Система проста у використанні, легко масштабована та орієнтована на широке коло користувачів

4. Maplnfo Professional

Програма розроблена фірмою Maplnfo Corp (США). Система входить в число найбільш поширених в Україні. Пакет Maplnfo спеціально спроектований для обробки і аналізу інформації, що має адресну чи просторову прив'язку. Наявність великої кількості утиліт істотно розширює функціональні можливості системи.

У Maplnfo Professional реалізовані:

1. Зв'язок з віддаленими базами даних Oracle8.0.x, DB2, Informix.

2. Підтримка роботи з базою даних Oracle8i, в якій просторові дані можуть зберігатися нарівні зі звичайними даними.

3. Сумісність з Windows.

4. Інтеграція карт Maplnfo в додатки Windows (Excel, Access, Word).

5. Вдосконалений інтерфейс, що включає: відображення відстані при малюванні об'єктів; відображення координат в градусах, хвилинах, секундах; збереження настройок друку, наприклад орієнтації паперового листа, в робочому наборі; кнопку скасування вибору; обчислення довжин і площ на площині і з урахуванням сфероїдічності землі .

6. Побудова буферних зон навколо будь-якого об'єкта чи групи об'єктів (точок, ліній, поліліній, полігонів).

7. 27 картографічних проекцій.

8. Створення тематичних карт: методами картограм, картодіаграм, значків, точковим методом, методами ізоліній, відмивання рельєфу та ін При створенні карт методом картограм можуть бути обрані різні способи шкалювання: рівних інтервалів, рівної кількості точок, природних груп, мінімуму, по квантиль. Налаштування шкал може бути виконана вручну. При створенні карт методом картодіаграм і локалізованих діаграм можуть бути використані дані з декількох таблиць.

9. Тривимірна візуалізація поверхонь і картографічних об'єктів (точок, ліній, полілінії і полігонів). Функції налаштування виду поверхні: вибір кута нахилу, масштабу, способу відтворення (відмивання, «сіткова модель», рендеринг), налаштування кольору і палітри, властивостей відображення – коефіцієнтів розсіювання, відбивання та прозорості, визначення точки фокусу, точки спостереження і кута для відображення поверхні в перспективі. Збереження поверхні у форматах: TAB (растр в форматі TIFF і таблиця прив'язки Maplnfo), VRML 2.0, STL (TIN). Додаток «Поверхня» – для роботи з тривимірними поверхнями, побудови ізоліній і тріангуляції Делоне.

10. Модуль ділової графіки, який дозволяє створювати графіки наступних типів: Площадні, Стовпчасті, Лінійні, Точкові, Кругові діаграми, ЗD-графіки, Бульбашкові, Колонки, Гістограми і Поверхні. При побудові графіків можна як використовувати стандартні шаблони, так і створювати свої власні.

11. Анімаційний шар, який забезпечує швидке перемальовування при частих змінах на шарі (корисна для систем стеження за рухомими об'єктами).

12. Функції редагування карт: зміна форми об'єктів, суміщення при редагуванні, переміщення, вибір декількох вузлів для видалення, копіювання об'єктів, створення полілінії з області, створення області з полілінії, згладжування, повернення таблиці в початковий стан, видалення лише об'єктів карти.

13. Розширена мова запитів SQL: запити ґрунтуються на висловлюваннях, здійснюють об'єднання, відображають доступні поля, дозволяють робити вкладені запити, об'єднання з декількох таблиць і географічні об'єднання. Оператори запитів як стандартні, так і географічні:

• містить в…;

• містить повністю;

• всередині;

• повністю всередині;

• перетин/об'єднання.

При створенні запитів можна використовувати функції: день, місяць, рік, поточна дата і день тижня. Знаходження синуса, косинуса, арккосинуса, суми, середнього, мінімуму, максимуму, абсолютного значення, експоненти і округлення. Обчислення площі, периметру, довжини та визначення координат центроїда. Строкові функції. Функції переведення. Результат може бути збережений як окрема таблиця і як окрема база даних.

5. WinGIS

Програма розроблена фірмою Progis (Австрія). WinGIS – професійна геоінформаційна система. Вона дозволяє проводити повний комплекс робіт по створенню і аналізу електронних карт, включаючи оцифровуванням на дигитайзерах і по знімках. Реалізовані функції генерації об'єктів часто нагадують подібні в AutoCAD. Призначена для повноцінної роботи з підготовленими в WinGIS проектами. WinMAP / LT – вьювєр кінцевих проектів користувача. Має практично весь набір функцій WinMAP, але інтерфейс виведений на «плаваючу» панель кнопок, що дуже зручно для непрофесіонала, який не знає специфічних термінів ГІС. Набір кнопок визначається користувачем. Призначений для перегляду / демонстрації або для побудови реальних ГІС, поширюваних на компакт-дисках для масового використання. Ця технологія є унікальною за сукупності ознак і за коефіцієнтом корисної дії.

Всі компоненти системи мають такі загальні риси: побудовані на одному програмному ядрі; проект може полягати в єдиному випадку із двох файлів: 1-й – графічна частина, 2-й – база даних (наприклад, MS Access тримає всі таблиці в одному файлі ; якщо використовується СУБД типу Paradox, то файлів буде кілька); простота у вивченні і праці; універсальність графічних можливостей і гнучкість програмних засобів; генерація будь-яких графічних об'єктів, їх точне позиціонування; побудова складних зображень; можливість суміщення на одному екрані растрової і векторної інформації; інтерфейс, що забезпечує успішну роботу не підготовлених в області геоінформатики фахівців; атрибутивна база даних є повністю зовнішньої. Можна використовувати свою власну БД, підключаючи напряму MS Access, Oracle, Paradox і т.д. Зв'язок з базою даних здійснюється через AxWinGIS. Більшість функціональних команд можуть виконуватися з програми користувача, написаній на будь-якій мові програмування.

6. Zulu

Програма розроблена компанією «політермах». Система є повністю вітчизняною розробкою, яка постійно оновлюється з урахуванням побажань користувачів. Вона має високу швидкість роботи з великим обсягом інформації, інтуїтивно зрозумілий інтерфейс, максимально наближений до продуктів сімейства MS Office, вбудовану підтримку топології, необхідну для моделювання інженерних мереж; наявність типізації графічних об'єктів з можливістю різного представлення їх на карті (плані) залежно від їх стану (поточного режиму).

У системі реалізовані великий набір векторних оверлейних операцій, побудова буферних зон, створення контурних об'єктів по мережі. Система забезпечує можливість роботи з довільним числом растрових зображень формату PCX, BMP, TIFF, JPEG, при цьому число растрів не обмежується об'ємом оперативної пам'яті ПК. Реалізоване коригування растрів (обрізка, вирівнювання і т.д.); можливість введення моделі інженерної мережі за картками і планам, а також растрової підкладки; автоматичне кодування топології інженерних мереж на етапі введення (повністю виключена необхідність додаткового занесення інформації про топологію); можливість організації зв'язків між різними картами за принципом гіперпосилань; відкритість системи за даними на рівні обмінних форматів, прямий доступ до даних через програмний інтерфейс.

Є і відкритість системи на функціональному рівні та можливість створення модулів розширення в будь-яких середовищах розробки для Win32 (MS Visual Basic, MS Visual C + +, Borland Delphi, Borland C + + Builder).

7. Парк

Програма розроблена фірмою «Ланеко» в 1992 р. Система є повнофункціональною ГІС, що забезпечує: інтеграцію растрових і векторних представлень; перетворення форми представлення даних; аналітичні, інформаційно-довідкові та вимірювальні функції; побудова похідних карт; фільтрацію даних; аналіз поверхонь; багатовимірне районування; дослідження залежностей; кластеризацію та класифікацію; розпізнавання і картографування ситуацій; автоматичне формування легенд карт і розстановку умовних знаків; компонування та друк вихідних документів.

Переваги системи:

1) повний технологічний комплекс роботи з векторною і растровою картографічною інформацією;

2) розвинені засоби перетворення, просторового аналізу та інтерпретації різнотипних даних;

3) залежно від конфігурації може використовуватися як програмне середовище для фахівця-дослідника та інформаційно-аналітична система кінцевого користувача;

4) орієнтація на російського користувача (стандарти номенклатури аркушів, умовних позначень і т.д.);

5) відносно низька вартість.