Методы обработки и хранения числовых, текстовых и графических данных

Для каждой линии указывается  её характер (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная), толщина и цвет. К другим свойствам  линии относят её форму. Замкнутые  линии можно заполнить каким-нибудь цветом, текстурой или картой. Любая  простая линия имеет две вершины, называемые узлами.

Информация о векторном  изображении кодируется как обычная  буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами. При каждом отображении векторное изображение  перерисовывается компьютером, что  несколько замедляет работу, но позволяет получать изображения с высоким разрешением.

Особенностью  векторного представления данных является отсутствие потери качества при масштабировании, то есть, возможен неограниченно большой  уровень увеличения векторного изображения  при отсутствии потери качества. Ограничением при масштабировании таких изображений служат аппаратные ресурсы вычислительной техники, например, ОЗУ видеокарты [1].

В векторной  графике объём памяти, занимаемый линией, не зависит от её размеров, так  как линия представляется формулой или её параметрами. Сложные объекты (ломаные линии, различные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов. Любой объект состоит из совокупности связанных линий. Это обстоятельство определило ещё одно название данного явления – объектно-ориентированная графика.

На экран компьютера изображение выводится в виде точек. При этом программа перед  выводом изображения производит вычисление координат экранных точек  отображаемого объекта. Аналогичные  вычисления производятся и при выводе объектов на печать. Это обстоятельство вызвало появление другого названия данного метода – вычисляемая графика.

Векторная графика предназначена  для создания иллюстраций и широко используется в рекламном деле, дизайне, редакционном и издательском деле. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простых геометрических элементов, проще выполняются с помощью векторной графики. При этом размер символов может изменяться в широких пределах. Такие шрифты называют масштабируемыми. Векторные методы также широко применяются в автоматизированных системах проектирования (computer-aided design, CAD), используемых для работы со сложными трёхмерными объектами.

Однако векторная технология не позволяет достичь фотографического качества изображений объектов, как при использовании растровых методов [2].

Способ хранения векторного изображения. Пусть имеется  графический примитив, например, окружность радиуса r. для ее построения необходимо и достаточно выполнение следующих исходных данных:

• координаты центра окружности;
• значение радиуса r;
• цвет заполнения (если окружность не прозрачная);
• цвет и толщина контура окружности (в случае его наличия) [1].

 

3. Преимущества векторной графики над растровой

Можно отметить ряд преимуществ векторной графики над растровой:

• размер, занимаемый описательной частью, не зависит от реальной величины объекта, что позволяет, используя минимальное количество информации, описать сколько угодно раз большой объект файлом минимального размера;
• в связи с тем, что информация об объекте хранится в описательной форме, можно бесконечно увеличить графический примитив, например, дугу окружности, и она останется гладкой. С другой стороны, если кривая представлена в виде ломаной линии, увеличение покажет, что она на самом деле не кривая;
• параметры объектов хранятся и могут быть легко изменены. Также это означает что перемещение, масштабирование, вращение, заполнение и т. д. не ухудшат качества рисунка. Более того, обычно указывают размеры в аппаратно-независимых единицах (англ. device-independent unit), которые ведут к наилучшей возможной растеризации на растровых устройствах;
• при увеличении или уменьшении объектов толщина линий может быть задана постоянной величиной, независимо от реального контура [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В ОБЛАСТИ ОБРАБОТКИ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ДАННЫХ

 

1. Классификация программного обеспечения (ПО)

Можно выделить пять основных классов программного обеспечения, различающихся по своим функциональным возможностям и технологическим  этапам обработки геоинформации [3].

Первый наиболее функционально полный класс программного обеспечения − это инструментальные ГИС. Они могут быть предназначены для самых разнообразных задач: для организации ввода информации (как картографической, так и атрибутивной), ее хранения (в том числе и распределенного, поддерживающего сетевую работу), отработки сложных информационных запросов, решения пространственных аналитических задач (коридоры, окружения, сетевые задачи и др.), построения производных карт и схем (оверлейные операции) и, наконец, для подготовки к выводу на твердый носитель оригинал-макетов картографической и схематической продукции [3].

Как правило, инструментальные ГИС поддерживают работу, как с  растровыми, так и с векторными изображениями, имеют встроенную базу данных для цифровой основы и атрибутивной информации или поддерживают для хранения атрибутивной информации одну из распространенных баз данных: Paradox, Access, Oracle и др. Наиболее развитые продукты имеют системы run time, позволяющие оптимизировать необходимые функциональные возможности под конкретную задачу и удешевить тиражирование созданных с их помощью справочных систем [4].

Второй важный класс − так называемые ГИС-вьюверы, то есть программные продукты, обеспечивающие пользование созданными с помощью инструментальных ГИС базами данных. Как правило, ГИС-вьюверы предоставляют пользователю (если предоставляют вообще) крайне ограниченные возможности пополнения баз данных. Во все ГИС-вьюверы включается инструментарий запросов к базам данных, которые выполняют операции позицирования и зуммирования картографических изображений. Естественно, вьюверы всегда входят составной частью в средние и крупные проекты, позволяя сэкономить затраты на создание части рабочих мест, не наделенных правами пополнения базы данных [3].

Третий класс − это справочные картографические системы (СКС). Они сочетают в себе хранение и большинство возможных видов визуализации пространственно распределенной информации, содержат механизмы запросов по картографической и атрибутивной информации, но при этом существенно ограничивают возможности пользователя по дополнению встроенных баз данных. Их обновление (актуализация) носит цикличный характер и производится обычно поставщиком СКС за дополнительную плату [3].

Четвертый класс программного обеспечения – это средства пространственного моделирования. Их задача − моделировать пространственное распределение различных параметров (рельефа, зон экологического загрязнения, участков затопления при строительстве плотин и другие). Они опираются на средства работы с матричными данными и снабжаются развитыми средствами визуализации. Типичным является наличие инструментария, позволяющего проводить самые разнообразные вычисления над пространственными данными (сложение, умножение, вычисление производных и другие операции) [4].

Пятый класс, на котором стоит заострить внимание − это специальные средства обработки и дешифрирования данных зондирований земли. Сюда относятся пакеты обработки изображений, снабженные в зависимости от цены различным математическим аппаратом, позволяющим проводить операции со сканированными или записанными в цифровой форме снимками поверхности земли. Это довольно широкий набор операций, начиная со всех видов коррекций (оптической, геометрической) через географическую привязку снимков вплоть до обработки стереопар с выдачей результата в виде актуализированного топоплана [4]. 

 Кроме упомянутых  классов существует еще разнообразные  программные средства, манипулирующие  с пространственной информацией.  Это такие продукты, как средства  обработки полевых геодезических наблюдений (пакеты, предусматривающие взаимодействие с GPS-приемниками, электронными тахометрами, нивелирами и другим автоматизированным геодезическим оборудованием), средства навигации и ПО для решения еще более узких предметных задач (изыскания, экология, гидрогеология и пр.). Поскольку настоящий обзор ориентирован на широкий круг пользователей, дальше речь пойдет лишь о наиболее универсальных классах программ.

Естественно, возможны и другие принципы классификации программного обеспечения: по сферам применения, по стоимости, поддержке определенным типом (или типами) операционных систем, по вычислительным платформам (ПК, рабочие Unix-станции) и т.д. [3].

 

2. MapInfo Professional (версия 10.0. и выше)

MapInfo Professional – полнофункциональная геоинформационная система (профессиональное средство для создания, редактирования и анализа картографической и пространственной информации). Интегрируется в качестве клиента в распределенные информационные системы на базе серверов: MS SQL, Oracle, Informix, DB2, Sybase и др. Для разработки специализированных приложений используется язык программирования MapBasic [5].

Сферы применения − земельный, лесной кадастр и кадастр недвижимости, градостроительство и архитектура, телекоммуникации, добыча и транспортировка нефти и газа, электрические сети, экология, геология и геофизика, железнодорожный и автомобильный транспорт, банковское дело, образование, управление и другие.

MapInfo Professional обеспечивает встроенную поддержку для доступа и просмотра различных форматов данных напрямую. Это означает, что можно просматривать Microsoft Excel, Microsoft Access или данные баз данных, таких как Oracle, Microsoft SQL Server, а также многих других форматов файлов, прямо "из коробки". Можно также просматривать изображения практически любого формата. Благодаря этому стало возможным оцифровать карты в формате .png с целью определения размеров ареалов обитания приматов.

Варианты отображения  карт являются одной из сильных сторон MapInfo Professional. Имеется возможность оттенить / изменить стиль или отметить территорию или точки на основе любых табличных значений данных через простой мастер. Можно также объединить значения в совокупность, с помощью статистических или математических функций, чтобы связать символ или задать цвет точки или региона на основе расчетного значения [5]. Благодаря этому имеется возможность уникально обозначить каждый ареал обитания приматов, а также определить общую площадь обитания нескольких интересующих нас видов.

 

3. ArcView

ArcView − один из трех настольных продуктов от ArcGIS. В состав ArcView входит 3 приложения: ArcMap, ArcCatalog и ArcToolbox для ArcView. Это набор мощных инструментов для картографирования, создания отчетов и картографического анализа [6].

ArcView GIS делает простым  и приятным процесс создания карт и добавления к ним собственных данных. При помощи мощных средств визуализации  можно обратиться к записям существующих баз данных и отобразить эти объекты на карте.

Можно создать печатные карты высокого качества или интерактивные изображения, связав их с диаграммами, таблицами, чертежами, фотографиями, снимками и другими файлами [3].

Имеются следующие возможности, необходимые при создании карт-ареалов видового разнообразия:

• взаимодействие с картой посредством инструментов Перемещения и Масштабирования, Идентификации, Интерактивной выборки, Подсказки карты, Окна обзора и Окна увеличителя, Динамического обновления выборки между картой, таблицами и диаграммами;
• создание карты посредством инструментов Отображения данных (прозрачные слои, перепроецирование векторных данных и растров «на лету»), Классификации данных, Символов, Надписей, Компоновки и Печати (вставка заголовков и легенд, нескольких фреймов данных, мастера и готовые стили для создания легенд и сеток, экспорт в графические форматы и т.д.), это помогает задать уникальное обозначение для каждого ареала обитания;
• анализ карты посредством инструментов Операций выбора (Интерактивная выборка, Выбор по атрибуту, Выбор по местоположению), Операций анализа (Буфер, Вырезание, Слияние, Пересечение, Объединение, Пространственное соединение), Визуального представления и анализа (диаграммы и отчеты), это позволяет получать информацию для конкретного ареала обитания интересующего нас вида, либо для нескольких видов сразу.

 

4. WinGIS

WinGIS − простая и одновременно мощная, инструментальная система для картографирования, анализа пространственных данных, создания производственных ГИС-проектов.

Программа имеет  в своем наборе широкие функциональные возможности для создания карт, для  интеграции и обмена данными, для редактирования карт, для формирования запросов, а также инструментарий для высококачественного представления результатов [4].

Учитывая особенности  выполненной работы, данная программа может быть интересна как мощный графический редактор, т.к. она позволяет вводить графические данные посредством оцифровки растра и в процессе выполнения оцифровки возможно динамическое присвоение атрибутивной информации вводимым объектам (это именно то, что необходимо при оцифровке карт-ареалов обитания различных видов животных).