Лекция №10. Инструментальные средства гис лекция №10. Инструментальные средства гис
| Вид материала | Лекция |
- Концепция тренажера уровня установки. Требования к тренажеру (лекция 3, стр. 2-5), 34.9kb.
- Учебная программа (Syllabus) Дисциплина «Инструментальные средства разработки программ», 374.12kb.
- Лекция №16. Применение гис по сфере использования гис не имеют себе равных. Они применяются, 429.39kb.
- Лекция №4. Модели данных > Лекция №4. Модели данных Вопросы организации данных в гис,, 462.87kb.
- Лекция №3. Организация данных в гис первым шагом к проекту гис является создание пространственной, 268.29kb.
- Учебная программа по дисциплине проектирование информационных систем суркова, 52.07kb.
- Программа дисциплины «Инструментальные средства моделирования сложных систем», 46.49kb.
- Лекция №7. Атрибутивная информация Лекция №7. Атрибутивные данные в гис, 283.92kb.
- Базовые инструментальные средства учебно-методического комплекса «основы электротехники», 39.05kb.
- Программы для интерпретации гис интегрированнaя система обработки данных гис "прайм", 103.04kb.
10.12.Системы четвертого поколения
ГИС нового поколения отличает ориентация на пользовательские модели данных с учетом предметной области и особенностей приложений. Их модели данных определяются классами объектов, наборами атрибутов, расширенными возможностями реализации запросов и операций над объектами по сравнению с предыдущим поколением.
Среди таких ГИС можно выделить: SICAD/open фирмы Siemens Nixdorf (Германия); Star фирмы Star Informatic (Бельгия), GRADIS GIS фирмы Straessle (Швейцария); Smallworld GIS фирмы Smallworld Systems Ltd (Великобритания); Spans GIS фирмы Tydac Technologies Inc. (Канада).
Spans GIS - универсальная система обработки и анализа пространственно - координированных данных четвертого поколения. Она поддерживает набор моделей (цифровых представлений) пространственных данных (векторная, топологическая и нетопологическая модели, квадродерево, растровая модель, линейные сети, TIN) для ввода данных, анализа, моделирования и представления.
Spans GIS позволяет осуществлять многооконный режим работы, экспорт/импорт данных в форматы других ГИС, поддержку цифровых карт, интеграцию растровых и векторных данных и др.
10.12.1.Система SICAD/open
SICAD/open - системный продукт для рабочих станций, ориентированный на работу со стандартными СУБД INFORMIX и ORACLE. Он позволяет обрабатывать геоинформационные данные по распределенной технологии, что повышает гибкость и производительность системы.
Для актуализации карты предлагаются прямая дигитализация, оверлей с растровой подложкой и различные трансформации. Система позволяет создавать цифровые картографические модели в масштабных рядах. Однако вид графических объектов в разных масштабных рядах, процедуры генерализации и другие особенности графических функций SICAD/open определяются принятой моделью данных.
Недостатком SICAD/open является отсутствие библиотек стандартных приложений, поэтому работать с ней должен только высококвалифицированный специалист.
10.12.2.Семейство Star
Семейство интегрированных продуктов Star представляется наиболее законченной "пользовательской" средой, и в нем, как и в MGE, сохранена модульность, но в измененном, "прозрачном" виде.
Модули и приложения образуют единую пользовательскую среду Star. Ядро Star составляет SICAD и к нему подключаются тематически ориентированные модули Star CARTO, Star INFRA, Star ARCHI и Star TECHNO, дополняемые приложениями для управления моделями данных, построения цифровых моделей, обработки растровых изображений, выполнения расчетов, анализа и проектирования, организации интерфейсов.
Инструментом развития системы является утилита Macroprogramming - библиотека функций Star с интерфейсом связи семантики и метрики, создания меню и формирования собственных приложений.
Star CAD - полномасштабный модуль для обработки векторных и растровых объектов и оцифровки, служит сервером баз данных.
Star CARTO - геоинформационный модуль с набором функций топологической ГИС, к которому примыкают специализированные приложения и утилиты по проектированию, анализу и оценке сетей (канализация, водо-, энерго-, теплоснабжение, связь, дороги и т.д.).
Star INFRA - модуль с функциями обработки полевых геодезических данных, трансформаций и привязки растровой информации, ведения вспомогательных библиотек стандартных приложений.
Star ARCHI - архитектурный модуль для ЗD-проектирования, генерации 20-планов, автоматического документирования проекта и выбора наилучшего варианта.
Star TECHNO - объектно-ориентированный модуль с приложениями, позволяющий создавать информационные системы произвольной сложности. Он обеспечивает связь между различными графическими, текстовыми, атрибутивными данными и средствами мультимедиа.
Viewer - модуль просмотра, представляющий собой подмножество БД ORACLE. Рассчитан на пользователей, работающих с распределен-ными базами данных в ORACLE, но без сложного пространственного анализа.
В среде программных средств последнее десятилетие находят все более широкое применение так называемые объектно-ориентированные методы и системы программирования и моделирования.
10.12.3.Географическая операционная система Small World GIS
Small World GIS - одна из первых ГИС-систем нового поколения. Отличительной ее особенностью является синтез объектно-ориентированных моделей данных, объектно-ориентированного программирования и "многовариантной" СУБД. Это полностью интегрированная среда, называемая "географической операционной системой".
Ядро Small World GIS составляет объектно-ориентированная интерактивная оболочка программирования Magik, представляющая гибрид Algol и Small Talk.
Моделирование пространственно-связанных объектов осуществляется на основе набора операций построения и анализа топологических связей между ними.
Основу классификации и моделирования составляют топологические типы: точечный, линейный, площадной объекты. Правила топологического взаимодействия объектов обеспечивают совместное использование ими первичных геометрических элементов (узлов, нитей, полигонов).
Технологии Small World GIS поддерживают графические файлы в сочетании растр/вектор. Каждый растр при импорте в систему дополняется ее генерализованными версиями для быстрой и качественной визуализации в мелкомасштабные ряды.
Преимуществом Small World GIS следует считать полную мультиплатформность. Система функционирует на всех моделях ведущих производителей RISC-платформ HP, IBM, SUN, DEC (и соответствующих версий UNIX). Новые версии программного обеспечения разрабатываются для всех платформ. Полностью унифицированы дистрибутив и процедура инсталляции. Интерактивная оболочка Magik обеспечивает бинарную совместимость приложений для всех указанных платформ.
10.13.Инструментальная среда CADdy
При создании территориальных кадастровых и геоинформационных систем может находить применение система CADdy ( фирма ZIEGLER Informatics GmbH). Система является ярко выраженной инструментальной средой для широкого круга задач и требует настройки.
В 1990 г. CADdy была локализована на русском языке. Локализованная версия включает в себя свыше 80 модулей, охватывающих такие направления, как архитектура и строительство, инженерная геодезия и картография, городское планирование и инженерные сети, машиностроение, электроника, электротехника. Как ГИС-система CADdy распространена в более чем 150 городах России.
Для обмена данными в CADdy предусмотрены двусторонние конвертеры в наиболее популярные форматы (DXF, SICAD, IGES, ALK, Intergraph и др.). В рамках системы возможно построение технологии для решения всего спектра задач городского планирования и земельного городского кадастра (от привязки к местности объектов городской инфраструктуры до проектирования схем и планов развития территорий).
В состав программного обеспечения входят прикладные модули, выполняющие разнообразные функции: геодезические съемки, создание электронных топографических карт, построение цифровой модели рельефа по данным регулярной и нерегулярной сети опорных точек; представление и визуализация различных трехмерных объектов (цифровых моделей рельефа, городского ландшафта, архитектурных проектов зданий); выбор различных точек обзора и видов объектов; обеспечение совместной обработки графических (векторных рисунков, сканерных и видеоизображений) и табличных баз данных в формате DBFпостроение планов и профилей городской ливневой и сточной канализации; модули для формирования и ведения банков земельных данных по состоянию жилого и нежилого фондов, информационного обеспечения администрации города, ведения кадастра недвижимости, анализа, оценки и планирования городских территорий, управления коммунальным хозяйством и т.д.
Система допускает разработку пользовательских приложений и интерфейсов с использованием языка программирования Си и графической библиотеки CADdy Plus. Система позволяет реализовать объектно-ориентированные технологии работы с графическими данными и их геодезической привязкой к государственной сети.
10.14.Система электронных карт "Панорама"
Отечественная разработка "Панорама" представляет собой инструментальные средства для построения и обработки цифровых и электронных карт на основе современных ГИС-технологий. Система позволяет осуществлять:
- ведение картографической базы данных;
- ведение атрибутивной (семантической) базы данных;
- установление и поддержание связей между картографическими объектами и атрибутивными (семантическими) базами данных;
- ведение классификаторов и справочников;
- формирование и вывод отчетных, аналитических и презентационных материалов.
Комплекс "Геодезия". Это специализированный комплекс для решения прикладных задач и обработки данных полевых наблюдений. Он предназначен для автоматизированной обработки данных полевых геодезических работ и последующих вычислений
10.15.Применение концепции "открытых систем" в инструментальных пакетах ГИС
Один из кажущихся недостатков многих ГИС-пакетов - присутствие в каждом из них внутренних форматов данных. Это объясняется не только различием подходов при создании ГИС, но и стремлением защитить информацию системы от доступа средствами "чужих" ГИС. Объективно первые ГИС создавались как "закрытые" системы, что было обусловлено: отсутствием общих концепций в различных фирмах-производителях, различием применяемых форматов, основных решаемых задач, подходов программирования и организацией интерфейсов.
Однако если передача данных из одной ГИС в другую решается путем конвертирования форматов, то возможность включения в инструментальную систему дополнительных модулей, созданных разработчиком, весьма ограничена во многих ГИС.
Кроме того, при конвертировании форматов (см. разд. 5.3) нарушаются, а зачастую просто теряются связи, характерные для геоинформационных данных. Поэтому обычные конвертеры форматов данных, приемлемые, например, для задач обработки изображений, не удовлетворяют требованиям передачи пространственно-временных данных ГИС. Конвертированные данные нуждаются в восстановлении связей и структур. Это снижает возможность эффективного обмена данными и тем более использования геоинформационных данных в "негеоинформаци-онных" приложениях.
Ряд ГИС-систем дает возможность пользователю создавать свои модули по внутренним правилам этих ГИС, в то же время использование уже готовых пакетов весьма затруднено.
Одним из решений этой проблемы следует считать концепцию "открытых систем", развиваемую фирмой Microsoft для операционной системы MS Windows. Реализация этой идеи основана на архитектуре OLE (Object Linking and Embedding - связывание и внедрение объектов) и построении компонентной модели объекта СОМ (Component Object Model). Этот подход часто называют сокращенно OLE/COM.
Архитектура OLE позволяет одним приложениям системы MS Windows использовать другие или "вставлять" их для локальных процедур обработки, например для включения электронной таблицы или обработки рисунка. В понятие объекта OLE попадает все, что имеет машинное представление - документ текстового редактора, электронная таблица, рисунок, видеоклип и т.д. Это включает в понятие объекта OLE не только данные, но и программные элементы и объекты, привязанные к разным процессам и даже к разным машинам (сети).
Понятие OLE как связывание и внедрение, используемое в базах данных как тип данных, в концепции OLE/COM имеет более широкое значение. Оно включает в себя унифицированную передачу данных, структурированное хранилище информации и набор интерфейсов, позволяющий использовать конкретное приложение в качестве OLE- объекта.
Сущность данной концепции заключается в том, что с помощью набора интерфейсов создается система автоматных моделей, в которой одно из приложений, называемое сервером, управляется другим, называемым клиентом (или контроллером). При этом некоторые приложения Windows могут выступать в роли как сервера, так и клиента, пример Excel и Project 4.
Таким образом, разработка компонентной модели уже созданного ранее приложения дает возможность связывать между собой различные программные продукты MS Windows, к числу которых и относятся инструментальные пакеты ГИС. Это, в частности, позволяет внедрять в ГИС "негисовские" пакеты программ и наоборот.
Такой подход является общим для всех приложений MS Windows безотносительно к их предметной области.
Примером конкретной разработки этой концепции в направлении развития ГИС может служить работа фирмы Intergraph. Ею осуществляется проект, известный под названием технологии "Юпитер"], который ставит целью создание коммуникабельной среды обмена, обработки и применения геоинформационных данных для решения управленческих, инженерных и других задач на основе концепции "открытых систем".
Совместно с Oracle фирма Intergraph разработала "OLE для ГИС" -механизм, отражающий концепцию OGIS (Open Geodata Interoperability Specification) - открытую спецификацию взаимообмена геоданными, разработанную Консорциумом по открытым ГИС.
Адаптация "Юпитер"-приложений с помощью методов OLE аналогична, например, использованию Visual Basic для программирования форм ввода или модификации данных в электронной таблице Excel.
Инструментальный ГИС-продукт GeoMedia для Windows NT - первый продукт технологии "Юпитер". Он представляет собой универсальный геоинформационный "клиент", дополняющий продукты МОЕ и FRAMME , интегрируя данные из множества источников.
GeoMedia предоставляет доступ ко множеству источников данных (для ГИС) интегрирует их на общую основу, создает возможность общения на геоинформационной основе.
Система GeoMedia расширяет возможности MGE и делает ее более "распределенной" системой. Сравнение MGE и GeoMedia показывает, что MGE в большей степени рассчитана на конструкторов и проектировщиков ГИС-продуктов, т.е. в первую очередь на создание, во вторую -на использование ГИС-продуктов. Система GeoMedia рассчитана на аналитиков и пользователей ГИС-продуктов, синтезирующих новые данные и решения. Это достигается механизмом просмотра и анализа геоинформационных данных и возможностью принятия решений на основе более широкой интеграции данных.
Система GeoMedia позволяет копировать или вставлять атрибутивные данные из буфера обмена в текстовом формате, обеспечивая более эффективное использование приложений Windows типа Excel, Access, Word, Visio и др. Преобразование графической информации в форму деловой графики для задач управления и бизнеса достигается копированием графики через буфер обмена в формате метафайлов Windows и последующей вставкой ее в документы Excel, Access, Word.
Придание данным GeoMedia необходимых свойств осуществляет интерфейс Data Warehouse. Кроме организации связей между данными, характерными для ГИС (см. раза. 4.2,4.3), он производит при необходимости соответствующие проекционные преобразования (см. разд. 5.3), что также характерно только для геоинформационных данных.
Другими словами, GeoMedia делает более "прозрачной" ГИС-тех-нологию для пользователя-прикладника, далекого от геоинформатики. Эта прозрачность особенно ценна при интеграции технологий управления офисом. Через стандартный интерфейс пользователя Windows решаются задачи создания бизнес-приложений, требующих пространственно-временную информацию ГИС.
Например, при создании отчета по новой дорожной схеме или сети коммуникаций создается текстовый блок на основе базы атрибутивных данных. На основе этих же данных составляются графики и диаграммы, на основе запросов - справки, таблицы и нормативы, на базе графических данных ГИС-план с соответствующей нагрузкой и набором спецификаций. Связь пространственно-временных и экономических данных позволяет создать приложение, нацеленное на конкретный бизнес-проект с набором вариантов, отвечающих на вопрос: "что, если...". Кроме того, создается презентационная документация. Дополнительно к этому GeoMedia содержит средства, связывающие с текстовыми документами мультимедийные объекты: видеоклипы, фотографии, анимационные объекты, звуковое сопровождение и др.
Учитывая важность повышения коммуникабельности геоинформационных данных и применения для этой цели сети Интернет, фирма Intergraph разработала GeoMedia Web Map - еще один продукт, основанный на технологии "Юпитер". Он представляет гипертекстовые ссылки на базы геоинформационных данных, а также позволяет просматривать интеллектуальные векторные карты. Он работает совместно с известными Web-браузарами Internet Explorer и Netscape в качестве средств просмотра.
10.16.Выводы
Существует большое число разнообразных инструментальных ГИС-систем. Они различаются прежде всего целевой направленностью. программно-технологическими средствами и внутренними форматами данных.
Современная тенденция обработки информации в инструментальных ГИС - создание проекта (карты).
Отечественные системы, такие, как ГеоДраф, ГеоГраф, сопоставимы по стоимости и возможностям со многими зарубежными, а с учетом специфики распространенных в нашей стране проекций и номенклатуры карт их использование упрощает работу с отечественной картографической продукцией.
Проблемы эффективной передачи геоинформационных и "негеоин-формационных" данных в ГИС, включения в инструментальную систему дополнительных модулей. созданных разработчиком, использования уже готовых пакетов решаются внедрением концепции "открытых систем ", развиваемой фирмой Microsoft для операционной системы MS Windows. Одним из таких решений является программа "Юпитер " фирмы Intergraph.