Высшее профессиональное образование основы геоинформатики вдвух книгах

Вид материала

Книга

Содержание Manifold System Professional Специализированные ГИС Программная система гидрогеологического моделирования CAD-CREDO — проектирование автомобильной дороги GeoCad Systems MIKE SHE, MIKE11 и MOUSE Языки и библиотеки для разработки ГИС-приложений Программы ввода информации с традиционных носителей Выделение тематического слоя изолиний из исходного растра.

Подобный материал:

• Должностная инструкция менеджера по персоналу 00. 00. 0000, 61.54kb.
• Наименование реализуемых программ, 40.13kb.
• Учебное пособие практикум по конкурентным стратегиям, слияниям и поглощениям Кафедра, 1849.76kb.
• Утверждено ученым советом дгу 26 января 2012 г., протокол, 78.34kb.
• Программа вступительных испытаний по литературе на экзамене по литературе поступающий, 270.11kb.
• Апк агропромышленный комплекс; впо высшее профессиональное образование; гоу государственное, 760.98kb.
• Высшее экономическое образование за 3 года 4 месяца для лиц, имеющих среднее и высшее, 28.87kb.
• Учебно-тематический план для подготовки по специальности «Оператор ЭВМ с основами делопроизводства, 140.91kb.
• Учебно-тематический план для подготовки по специальности «Оператор ЭВМ с основами арм, 121.8kb.
• «Исследование природных ресурсов аэрокосмическими средствами», 30.45kb.

GeoMedia/GeoMedia Professional

Программа разработана фирмой Intergraph Corp. (США) в 1997 г. С 2003 г. поставляется версия 5.1.

GeoMedia Professional — универсальный ГИС-клиент, позво­ляющий напрямую (без конвертации) подключаться и работать с геоинформационными БД большинства индустриальных форма­тов, эффективно интегрируя геоданные в единую информацион­ную систему.

GeoMedia предоставляет единый механизм ввода запросов, ана­лиза, отображения данных из разнородных источников. Система позволяет бесшовно интегрировать геоданные, созданные в раз­личных системах, в единую распределенную геоинформационную БД. Предоставляет доступ к удаленным данным. Возможна адапта­ция и программирование собственных приложений. Архитектура GeoMedia — прототип концепции открытой ГИС, разработанной Консорциумом по открытым ГИС (Open GIS Consortium), и пер­вый продукт, полностью соответствующий этим спецификациям.

96

С помощью GeoMedia можно осуществлять ввод и проверку кор­ректности данных, делать запросы, создавать тематические карты и легенды, выполнять сложные аналитические процедуры. Сред­ства анализа в GeoMedia позволяют превращать геометрические объекты в тематические, отбирать те или иные тематические объек­ты, а также интегрировать в ГИС растровые изображения и объек­ты мультимедиа. С помощью средств определения классов и объек­тов, ввода, редактирования и размещения можно пополнять и развивать данные, поддерживая их в актуальном состоянии.

Manifold System Professional

Программа разработана фирмой Manifold Net, Ltd. (США) в 1998 г. С мая 2001 г. поставляется уже пятая версия системы.

Manifold System Professional — полнофункциональная ГИС для сетевого, статистического, пространственного анализа. Она имеет большие аналитические возможности — сетевой, пространствен­ный, статистический анализ; разнообразные способы создания выборки — визуальные, аналитические, пространственные, SQL; табличные данные — в виде электронной таблицы, активные ко­лонки, «живые диаграммы»; мощные растровые возможности, совместные растрово-векторные преобразования, работа с поверх­ностями. На сервере фирмы Manifold Net, Ltd. (США) 30000 Мб свободно распространяемых данных.

В инсталляцию системы входит Internet Map Server — Web-сервер для публикации данных в Интернет.

MicroStation/J

Программа разработана фирмой Bentley Systems, Inc. (США).

Версия 8.1 — поставляется с сентября 2003 г.

MicroStation/J позволяет создавать комплексные масштабиру­емые системы автоматизированного проектирования и управле­ния создаваемыми данными (CAD/CAM/TDM/EDMS/PDM), комплексные ГИС-САО-технологии и инструментальные сред­ства, программное обеспечение в отрасли, традиционно назы­ваемой АЕС (архитектура, инженерное дело и строительство), ПО для проектирования промышленных предприятий и техно­логических установок, ПО для гражданского проектирования, ПО для создания комплексных систем управления проектно-ин-женерными данными, включая публикацию этих данных в среде Интернет/Интранет и доступ к информации со стороны «тон­ких» клиентов.

Система имеет следующие модули:

— MicroStation GeoGraphics — создание геоинформационных систем;

4 Тикунов. кн. 2. 97

• InRoads — инженерное проектирование объектов гражданс­
  кого строительства;
  
• MicroStation Schematics — проектирование схемных решений;
  
• PlantSpace DesignSeries — технологическое проектирование;
  
• MicroStation TriForma — архитектурно-строительное проек­
  тирование;
  

— MicroStation Modeler — машиностроительное проектирование.
Достоинства системы:

• единая информационная среда проектирования; единая мо­
  дель, включающая полную геометрическую модель объекта, его
  физические свойства и функциональные особенности отдельных
  компонентов;
  
• стратегия замкнутого сквозного цикла проектирования и со­
  провождения объекта;
  
• трехмерное моделирование;
  
• хорошая интеграция всех продуктов, настройка технологи­
  ческих цепочек при проектировании.
  

WinPlan

Программа разработана Институтом геоинформационных тех­нологий Ивановского государственного энергетического универ­ситета (ИГТ ИГЭУ) в 1994 г. Шестая версия системы поставляет­ся с 2001 г.

Система разрабатывалась как инструментарий для разработки прикладных ГИС, геоинформационных Web-серверов и графичес­ких приложений в среде корпоративных информационных систем.

ГИС WinPlan поставляется в виде отдельных приложений и/ или в виде модулей Delphi, ActiveX-серверов с документирован­ными программными интерфейсами. В качестве полностью гото­вых к использованию программных средств поставляются настоль­ная ГИС WinPlan 5.0, 6.0, WinPlan Web Map для создания Web-серверов, прикладные программные комплексы для служб ГИБДД, ГО и др.

Специализированные ГИС

В настоящее время создано значительное количество коммер­ческих приложений, обеспечивающих решение прикладных задач с использованием или на базе геоинформационных систем.

Области применения таких продуктов очень разнообразны. Это экология (Zone, «Эколог»), автоматизированное проектирова­ние (CAD-CREDO — проектирование автомобильной дороги), уп­равление инженерными коммуникациями (АРМТЕСТ Zulu, UniCableMap), лесное хозяйство (Ибис-Лесхоз), гидрология и гидро­геология (MIKE SHE, MIKE11, MOUSE, Программная система гид-

98

рогеологического моделирования), геология (RockWorks2002), систе­мы мониторинга за подвижными объектами (CSI-Track), системы ведения земельного и градостроительного кадастра (GeoCad Systems) и многие другие.

Одной из главных особенностей отечественных специализи­рованных систем является учет российской законодательной базы в соответствующих областях. Это может быть учет обязательно­го вида документов (землеустроительные документы в земель­ном кадастре) или алгоритмов расчетов (ОНД-86 в воздухоох-ранной деятельности), обеспечение работы в принятых в России системах координат, картографических проекциях, классифи­каторах картографической информации и т.п.

Далее приведена формальная информация о некоторых специ­ализированных системах.

ApMTecTZulu

Программа разработана компанией «ПОЛИТЕРМ» для расче­та тепловых, водопроводных и газовых сетей и позволяет выпол­нять:

наладочные, поверочные и конструкторские расчеты систем теплоснабжения;

поверочные и конструкторские расчеты систем водо- и газо­снабжения;

расчет режимов работы котельных;

построение пьезометрических графиков;

автоматизацию работы диспетчера тепловых и водопроводных сетей;

расчет с потребителями тепловой энергии.

Достоинства системы:

• высокое быстродействие при выполнении расчетов систем
  тепло- и водоснабжения;
  
• отсутствие ограничений на объем сетей (расчет сетей любой
  сложности);
  
• расчет тепловых сетей, работающих с произвольным коли­
  чеством насосных станций дросселирующих устройств, от одного
  или нескольких источников;
  
• возможность расчета кольцевых сетей;
  
• расчет систем теплоснабжения с большим количеством ре­
  гулирующих устройств (регуляторы расхода, давления, темпера-
  ^тУРы), большим количеством схем присоединения абонентских
  вводов и центральных тепловых пунктов;
  
• выполнение теплогидравлических расчетов систем теплоснаб­
  жения;
  
• расчет с определением водного и теплового баланса между
  Источником и потребителями. Определяются потребители и соот-
  

99

ветствующий им источник, от которого данные потребители по­лучают воду и тепловую энергию;

— полная интеграция с ГИС Zulu 5.0, включая интерактивный
контроль топологии, семантических данных, использование об­
щих органов протоколирования хода расчетов, визуальный конт­
роль данных.

Ибис-Лесхоз

Программа разработана Научно-техническим центром «Ибис» (Россия) в 2001 г. и предназначена для учета лесного фонда, лесо-хозяйственных мероприятий, автоматизации документооборота, ведения повыдельной базы данных.

Это легко масштабируемая система с полностью открытыми интерфейсами и программным кодом. Она представляет собой комплексное решение в области лесного хозяйства, интегрирую­щее решение задач учета лесного фонда, документооборота, от­вода лесосек, ГИС-технологии.

Программная система гидрогеологического моделирования

Программа разработана АОЗТ «СП "Геолинк"» в 1991 г., а с 2001 г. поставляется шестая версия системы.

Назначение программы — моделирование стационарных и не­стационарных задач движения подземных вод в многослойных и квазитрехмерных изотропных и анизотропных в плане средах. При­меняется при изучении гидрогеодинамических закономерностей водоносных систем; оценке запасов и ресурсов подземных вод; со­здании постояннодействующих моделей территорий; решении за­дач изучения и управления системами мониторинга состояния недр.

Достоинства системы:

• возможность использования нелинейной (экспоненциаль­
  ного типа) зависимости интенсивности питания подземных вод
  от глубины залегания уровня первого от поверхности водоносно­
  го горизонта;
  
• широкие возможности задания разгрузки подземных вод (при
  этом учитывается частичная или полная инверсия разгрузки);
  
• возможность моделирования потерь воды из дренажных си­
  стем (или на отдельных их участках) за счет свободной инфильт­
  рации воды. Моделирование работы водозаборных скважин может
  осуществляться с учетом их гидравлического несовершенства (по
  степени и характеру вскрытия водоносного пласта) и в зависимо­
  сти от их геометрического расположения внутри ячейки расчет­
  ной сетки модели;
  
• возможность расчета баланса подземных вод по любым под­
  областям в пределах моделируемой области. При моделировании
  

100

безнапорного или нагторно-безнапорного движения подземных вод в проницаемых слоях учитывается их полное осушение;

— учет упругой или гравитационной емкости для слабопрони­
цаемых слоев. Любой параметр (или характеристика) может быть
переменным во времени; количество водозаборных скважин, яче­
ек сетки с дренажем, наблюдательных скважин (контрольных то­
чек) не лимитировано.

Система полностью интегрирована с ГИС GeoLink.

CAD-CREDO — проектирование автомобильной дороги

Программа разработана НПК «Кредо-Диалог» (Белоруссия) в 1989 г., предназначена для комплексного решения основных за­дач проектирования нового строительства и реконструкции авто­мобильных дорог II —V технических категорий.

В программе реализованы оригинальные алгоритмы, методы и математические модели, позволяющие оптимизировать проектные решения геометрического, технико-экономического и экологичес­кого разделов проекта, а также комплексный подход, позволяющий организовывать непрерывную технологическую линию изысканий и многовариантного проектирования Она проста в освоении и эксп­луатации, обеспечивает свободный доступ к нормативной базе.

Система решает дополнительные задачи автоматизированного проектирования:

• гидравлические расчеты водопропускных сооружений при
  проектировании автомобильных и железных дорог;
  
• гидравлический расчет с элементами проектирования и под­
  счета основных объемов работ водоотводных устройств на автомо­
  бильных дорогах;
  
• моделирование дорожной насыпи на болотных грунтах при
  проектировании автомобильных дорог в болотистой местности и
  анализе вариантов проектных решений с использованием болот­
  ной залежи в качестве основания насыпи;
  
• расчет устойчивости откосов насыпи земляного полотна;
  
• расчет уровня загрязнения водных объектов рыбохозяйствен-
  ного водопользования продуктами износа покрытий, шин, выбро­
  сами от работы двигателей автомобилей, материалами, используе­
  мыми для борьбы с гололедом, при смыве их поверхностным стоком
  в водотоки и т.д.
  

CSI-Track

Программа разработана фирмой «КСИ Интернэшнл Софтвэр» (Санкт-Петербург) и является клиент-серверным приложением для слежения за подвижными объектами с управляющей частью, распределенной в Интранет-сетях и Интернет.

101

Достоинства системы: возможность организации многопользо­вательского режима функционирования системы с использова­нием разных типов связи, а также гибкость, настраиваемость и масштабируемость системы, возможность реализации Web-серве-ра-мониторинга для доступа к информации по слежению через Интернет и распределейность управляющей части.

GeoCad Systems

Программа разработана фирмой «Геокад плюс» (Новоси­бирск). Первая версия внедрена в 1993 г. В 2000 г. начата поставка версии 4.2.

GeoCad Systems — модульная многоцелевая кадастровая систе­ма для разработки и обслуживания пользовательских моделей дан­ных и клиент-приложений, ставящих своей целью сбор, хране­ние, обработку, поиск и графическое (пространственное) отображение информации об объектах территорий для эффектив­ного решения задач управления базами данных.

Структура системы — модули администратора и проектиров­щика, визуализатор-графредактор CPS Graph, набор прикладных библиотек, компоновщик растров Plan CPS, аспектные модули клиент-приложений конечных пользователей.

Система реализована как в виде конструктора для разработки информационных систем, так и в виде законченных информаци­онных решений конечных пользователей («Земельный кадастр», «Градостроительный кадастр», «БТИ» и др.)- Все решения имеют единое информационное пространство и однотипные технологии ввода и обработки данных. GeoCad Systems — это открытая, нара­щиваемая и модифицируемая система. Модификация информа­ционных моделей данных и клиентских приложений может быть выполнена силами пользователей.

MIKE SHE, MIKE11 и MOUSE

Программы разработаны фирмой DHI Water & Environment (Дания) в середине 80-х годов XX в. Последние версии систем созданы в 2000 г. В России поставка программ началась в период с 1992 по 1996 г.

Программы предназначены:

MIKE SHE 2000 — для моделирования гидрологических про­цессов, происходящих в пределах земной фазы гидрологического цикла (поверхностный, почвенный и грунтовой сток), движения поверхностных и грунтовых вод, распространения загрязнений по ним и связи между поверхностными и грунтовыми водами;

MIKE 11 — для моделирования процессов, происходящих в ре­ках и сетях линейных водных объектов (гидравлика, гидрология,

102

наносы, распространение загрязнений, качество воды, наводне­ния, управление), а также наложения результатов моделирования на цифровую картографическую основу;

MOUSE 2000 — для управления канализационными система­ми (проектирование, моделирование, качество воды, движение наносов и др.), а также наложения результатов моделирования на цифровую картографическую основу.

Все системы имеют множественное и многолетнее опробова­ние на реальных объектах и позволяют осуществлять работу со­вместно с открытыми ГИС. Имеются реализации совместной ра­боты с ArcView GIS.

RockWorks2002

Программа разработана фирмой RockWare (США) и исполь­зуется для обработки геологических и геофизических данных и просмотра результатов. RockWorks включает модули по точечному картографированию, построению изолиний, поверхностей (в том числе объемных), моделированию вертикальных разрезов сква­жин, построению стратиграфических шкал, графиков, диаграмм, статистическому и гидрохимическому анализу, преобразованию проекций, трехмерному представлению данных и другие специ­альные функции.

UniCableMap

Программа разработана ЗАО «Резидент». Первая версия вне­дрена в 1997 г.

Назначение программы — картографическая система учета и анализа ресурсов кабельных сетей связи.

Достоинства системы:

• контроль пространственной зависимости объектов сети, кас­
  кадные вычисления в сети, автоматическое проявление неявных
  зависимостей объектов, сложные правила существования и зави­
  симости объектов;
  
• возможность использования графических средств редактиро­
  вания модели данных для расширения набора используемых типов
  объектов сети, их атрибутов и вида взаимодействия друг с другом;
  
• возможность перенастройки модели данных на решение лю­
  бых задач, связанных с учетом и анализом объектов разнородных
  кабельных сетей.
  

Zone

Программа разработана фирмой «ЛЕНЭКОСОФТ» в 1992 г. В марте 2000 г. началась поставка версии 4.2.

103

Zone — проблемно-ориентированная геоинформационная си­стема для решения задач в области охраны окружающей среды:

• управление качеством окружающей среды городов и про­
  мышленных зон;
  
• информационно-аналитическая основа в аппаратных систе­
  мах мониторинга атмосферы;
  
• экологическая экспертиза и выполнение отдельных разде­
  лов ОВОС (оценка воздействия на окружающую среду);
  
• медико-экологическая экспертиза с оценкой риска для здо­
  ровья населения за счет факторов окружающей среды (загрязне­
  ние воздуха, питьевой воды, воздействие шума);
  
• оценка последствий радиоактивного загрязнения окружаю­
  щей среды (с учетом пищевых цепочек).
  

Структура системы модульная: Z/DATA — геоинформацион­ная система, обеспечивающая поддержку цифровых моделей ес­тественного и антропогенного ландшафта, а также всех типов ис­точников загрязнения атмосферы, включая автотранспорт и аварийные источники с произвольной временной структурой выб­роса; Z/CALC — расчетный модуль, реализующий численную трех­мерную гидротермодинамическую модель атмосферы до высоты 2000 м для восстановления микромасштабной структуры поля ветра и характеристик турбулентности на основе либо данных монито­ринга реального времени, либо климатических данных с последу­ющим моделированием переноса и рассеяния примеси на основе метода Монте-Карло. В последних версиях обеспечивается расчет поля шума от автотранспорта; Z/ANALITIC — система просмот­ра, систематизации, анализа результатов расчетов и данных изме­рений с возможностью подготовки выходных графических доку­ментов; Z/ECOMED — система медико-экологической экспертизы с возможностью поддержки баз данных наблюдений за загряз­нением атмосферы, воды и интенсивностью шума для после­дующего расчета потенциального риска для здоровья населения; Z/RADIOLOG — система для расчета переноса радиоактивных веществ в атмосфере и биологических доз воздействия радиации на человека с учетом всех путей воздействия.

Языки и библиотеки для разработки ГИС-приложений

Для расширения возможностей ГИС необходимо дать пользо­вателю возможность создания пользовательских приложений. Для этого существует несколько вариантов. На ранних этапах основным инструментом разработки приложений были встроенные в систему языки программирования. Чаще всего они являлись подмножествами стандартных языков программирования Basic, С и др. (MapBasic, IDL), но иногда встречались и практически независимые разра­ботки (SML). В последние годы по мере развития DLL,COM и ActivX-

104


технологий большинство разработчиков программного обеспече­ния ГИС перешли на их использование (МарХ, Zulu 5.0 ActiveX Control Module, ГеоКонструктор) (табл. 9.1). Такой подход позво­ляет создавать приложения на языках высокого уровня Visual Basic, C++, Power Builder, Delphi и т.д.

Программы ввода информации с традиционных носителей

В настоящее время реально используется только одна техноло­гия ввода. Исходный материал сканируется, и далее осуществля­ется векторизация растрового изображения. На самом деле про­цесс ввода информации существенно сложнее. Традиционный технологический процесс, применяемый для векторизации изо-линейного материала, описан разработчиками системы Easy Trace:

• выделение тематического слоя изолиний из исходного растра;
  
• удаление чужеродных объектов на черно-белом растре (сет­
  ка, реки, дороги);
  
• фильтрация черно-белого растра (удаление случайного шума);
  
• автоматическая векторизация;
  
• сшивка концов полилиний;
  
• удаление векторного «мусора»;
  
• оптимизация формы линий и уменьшение числа вершин;
  
• выявление ошибок автовекторизации;
  
• коррекция ошибок;
  
• присвоение значений высот изолиниям.
  

На этой технологической цепочке можно отчасти проследить, какими функциями должны обладать векторизаторы, чтобы обес­печить получение качественного результата.

Выделение тематического слоя изолиний из исходного растра. Для этой цели векторизатор должен иметь средства для выделе­ния тематических слоев из цветного растра.

От удобства функций, используемых на первом шаге, суще­ственно зависят и производительность труда, и объем ошибок на последующих этапах. Так, в векторизаторе R2V при выполне­нии этой процедуры отсутствует предварительный просмотр ре­зультатов выполнения операции, что создает определенные не­удобства, особенно для оператора, не обладающего достаточным опытом.

В итоге не всегда удается выделить необходимый слой инфор­мации или же результаты содержат значительное количество ис­кажений в сторону как передачи избыточной информации (на­пример, при выделении слоя изолиний на топографических картах бывает трудно полностью удалить объекты черного цвета — над­писи и сетку), так и потери части информации (изолинии на ра­стре обычно содержат большое количество разрывов).

105