Разработка ГИС системы для оценки агрохимического состояния сельскохозяйственных земель

Следующей задачей является осуществление  процесса слияния таблиц. Он может  быть реализован двумя способами: с  помощью команды слияния таблиц и с помощь  SQL-запроса.

Как ранее, многократно отмечалось, слияние  основано на уникальности имени. Для  этого, необходимо указать по каким  столбцам оно будет происходить. Программа ищет значения в столбце  таблицы объектов и таблицы данных, затем сопоставляет одинаковые значения полей и добавляет к строке все остальные поля из таблицы  данных. Важно, чтобы в идентификационных столбцах находились данные одного типа.

Результатом слияния таблиц является единая таблица, которую MapInfo создает заново и называет временным именем Selection, которую необходимо сохранить под своим именем.

  Теперь к каждому объекту на карте присвоена семантическая информация, и выбрав инструмент «info» и кликнув им на нужный объект, например, поле, мы можем увидеть всю информацию о нем.

 

4.1.4 Визуализация

 

Неотъемлемой  частью оформления карты, является её графическое оформление.  Именно с помощью методов картографирования  данные можно представить наглядно.

Впервые, с необходимостью визуализации, приходится столкнуться уже на этапе работы с растровыми изображениями. Не всегда космоснимок или внутрихозяйственный  план имеют хорошее качество, поэтому  в MapInfo реализована опция по визуализации растрового изображения. Набор функций не так велик, как в графических редакторов, но достаточно мощен и позволяет кардинально улучшить изображение. К ним относятся: контраст (отношение самого темного участка, к самому светлому), яркость и настройки прозрачности. Также есть возможность сделать из цветного изображения – черно-белое.

Возможности редактирования векторных слоёв  куда более колоссальны. Тут стоит  отметить тот факт, что как каждый объект может быть визуализирован по-своему, так и весь слой может быть оформлен в одном стиле. Оформление производится с учетом всех правил картографии.

У площадных объектов выделяют два  параметра, это заливка и граница. К заливке относят рисунок, которым  объект будет заполнен, его цвет и цвет его деталей. К границе  – тип линии, цвет и её толщина. Для контуров, сельскохозяйственных угодий используется прозрачная заливка, т.е. отсутствие рисунка внутри, а  граница обозначается точками толщиной в 1 пиксель. Таким образом, это позволяет  видеть под векторным слоем –  растровую подложку, при видимых  границах контуров векторной карты.

Выбор различных заливок и типов  линий достаточно широк. От заливок  одним цветом, до разнообразных штриховок  и условных обозначений, таких как  болото, лес или луг. Выбор типов  линий зависит от того, какой объект редактируем, если это дорога в городе, достаточно просто линии, если же это  большое шоссе, то можно применить  двойную линию. Отдельно можно сказать, что реализованы характерные  типы линий для оформления железнодорожных  путей, линий электропередач, перекрёстков и мостов.

  После оформления векторных слоев  необходимо визуализировать данные. Одной из задач ГИС стоит  создание картограмм. Для их разработки  в систему MapInfo  интегрирован блок тематической картографии. По сути, это основное назначение геоинформационной системы.

Тематическая  Картография – это инструмент для анализа и визуализации пространственных данных. Тематические (или специальные) Карты и Картограммы отображают какое-либо явление или группу явлений  физико-географического или социально-экономического характера. Некоторые явления и  тенденции практически невозможно увидеть в табличной форме, но они замечательно проявляются на тематической Карте.

В MapInfo можно создавать тематические карты семи типов: диапазоны значений, размерные символы, плотность точек, растровые поверхности, индивидуальные значения, столбчатые и круговые диаграммы. Кроме того, на Карте, посвященной отображению одного явления, можно показывать отдельные его аспекты, используя при этом различные способы Картографического изображения.

Тематическая  Картография – это процесс  оформления карты в соответствии с какой-либо темой. Основой тематической карты служат данные из таблицы.  Тематическая карта отображает данные в виде зависящих от данных оттенков, цветов, штриховок, столбчатых и круговых диаграмм, а также поверхностей. В MapInfo создается различные тематические карты путем присвоения этих цветов, штриховок или символов объектам карты в соответствии со значениями данных из таблицы. Круговые и столбчатые диаграммы MapInfo позволяют сравнивать данные для каждой записи в таблице. Поверхности позволяют наблюдать непрерывные изменения данных по площади.

Данные, которые отображается на тематической карте, называются тематическими переменными. В зависимости от типа карты можно  использовать одну или несколько  тематических переменных.

В MapInfo создаются тематические карты восемью различными методами:

1) При создании тематических карт методом диапазонов MapInfo группирует записи с определенными значениями тематической переменной и присваивает созданным группам единый цвет, тип символа или линии. Такой метод подходит, например, для отражения сгруппированных данных, таких как содержание фосфора, калия, кислотность почвы и др. MapInfo позволяет автоматически создавать диапазоны следующими пятью способами:

а) Равное количество записей, равный разброс значений, естественные группы, на базе дисперсии и квантили. Диапазоны можно также задать вручную. Метод Равное количество записей создает диапазоны с одинаковым количеством записей в каждом из них. То есть при составлении такой картограммы, диапазоны РН, например, будут выбраны таким образом, чтобы в каждом из них было одинаковое количество контуров.

б) Способ «Равный разброс» разделяет записи на группы с равными диапазонами значений.

в) Способ «Естественные группы» создает диапазоны в соответствии с алгоритмом, использующим среднее внутри каждого диапазона. Этот метод распределяет данные так, что среднее значение в каждом диапазоне наиболее близко к каждому значению в этом диапазоне. Это обеспечивает то, что диапазоны наилучшим образом представлены своими средними значениями и что данные внутри каждого диапазона наиболее приближены друг к другу.

г) Способ «Квантили» позволяет строить диапазоны, определяющие распределение тематической переменной по некоторому сегменту данных.

д) Используя способ «На базе дисперсии», средний диапазон разбивает данные по среднему значению так, что диапазоны выше и ниже среднего диапазона отстоят от него на единицу стандартного отклонения. 

Кроме всего прочего, возможно, задать диапазоны  вручную. Для этого необходимо указать, сколько всего будет диапазонов, и задать минимальное и максимальное значение для него.

2) В отличие от метода диапазонов, который позволяет анализировать одну тематическую переменную, на тематической карте, построенной способом столбчатых диаграмм, можно отобразить несколько показателей одновременно. На такой карте для каждого графического объекта строится своя столбчатая диаграмма, которая привязывается к центроиду данного объекта и позволяет сравнивать значения нескольких характеристик, изображенных разными столбцами на графике.

Для столбчатых диаграмм настраиваются  пять параметров. Можно указать цвет каждого столбца, а также цвет и тип границы. Кроме того, можно  изменять ориентацию столбцов, например, делать их горизонтальными, а не вертикальными, задавать сдвиг диаграммы по отношению к центроиду объекта.

Можно изменять вид диаграмм. Для разных столбцов можно задавать различные размеры. В случае отрицательных значений, столбцы направлены в противоположном, относительно ориентации диаграммы, направлении.

3) Как и столбчатые диаграммы, круговые диаграммы позволяют анализировать значения нескольких тематических переменных одновременно. На тематической карте, построенной подобным способом, размер сектора диаграммы зависит от значения тематической переменной. Также можно проводить сравнение отдельных характеристик одного объекта и нескольких объектов по одной характеристике.

С помощью круговых диаграмм можно  визуализировать данные по каждой группе, и увидеть какую долю они занимают в каждой диаграмме.

Пользователь  может настраивать цвета всех секторов круговой диаграммы, тип границ секторов и всей диаграммы, задавать угол, определяющий начальное положение  первого сектора диаграммы, а  также определять, в каком порядке  следуют сектора – по ходу часовой  стрелки или против. Как и для  столбчатых диаграмм, для круговых диаграмм можно задавать их расположение. Стандартным расположением является точка центроида. Можно установить флажок «Калибровать» или «Полукруг». Флажок «Калибровать» означает, что  размер секций на круговой диаграмме  будет изменяться в зависимости  от суммы значений ее компонентов. Флажок «Полукруг» задает режим показа, при  котором сектора выделяются из полукруга, а не из полного круга.

4) Карты размерных символов используют символы разного размера для показа различных значений. Метод размерных символов можно использовать для любых типов графических объектов на Карте. Например, размерными символами можно отображать уровень радиационного фона. После того, как выбран в качестве метода построения тематической карты метод размерных символов, MapInfo расставляет на карте символы различных размеров в зависимости от значения в поле, в котором указаны данные по радиационному фону. Чем больше радиационный фон, тем больше отображаемый значок.

5) Метод плотности точек применяется в тех случаях, когда нужно показать  распространение какого-либо явления, неравномерно распределенного по площади. Основным элементом в этом способе выступает точка, которой придается некоторое значение (вес). Общее число точек внутри каждой из областей отображает значение, которое соответствует этой области. Карты плотности точек целесообразно использовать в случаях, когда исходные данные не привязаны к определенному месту внутри области (например, размещение посевов, густота стояния, численность населения и т.д.).

7) Метод отдельных значений позволяет выделять точечные, линейные и площадные объекты по отдельным значениям из заданного поля таблицы. Выделение можно производить как по числовым, так и по нечисловым значениям. MapInfo присваивает каждому значению свой цвет или символ. Символы, присваиваемые значениям, используются из базовой таблицы. Такой метод целесообразно использовать, например, для штриховок механического состава почв. Для этого, каждому значению присваивается своя штриховка, которая будет нанесена на контур, в зависимости от данных в таблице.

8) Регулярная поверхность представляет собой непрерывную растровую поверхность, полученную путем интерполяции точечных данных. MapInfo берет данные колонок и выражений из таблицы и проходит те центроиды и те значения данных, которые интерполируются. В результате интерполяции создается растровый файл поверхности, который появляется как растровая таблица в окне карты. Карта поверхности отображает данные как непрерывные цветовые градации. Этот тип тематического оформления получается путем интерполяции точечных данных из таблицы-источника. Такой метод применяется, например, для построения рельефа.

Возможности по визуализации тематических слоев  поистине безграничны. Возможно изменение  цвета, типа заливки, штриховки, типа линий  и многое другое. Возможности программы  способны удовлетворить потребности  любой сферы науки.  

Очень важным элементом визуализации являются подписи. Ими могут быть названия городов, деревень, трасс, номера контуров и их площадь и все что угодно. Зачастую такие данные могут «захламить»  карту, поэтому в MapInfo реализована функция масштабирования подписей. При мелком масштабе подписи могут не отображаться, а появляться только при увеличении карты до определенного масштаба.

Оформление  подписей также имеет широкие  возможности. Кроме стандартных  шрифтов, есть специальные картографические шрифты. Ко всем этому предоставляются  неограниченные возможности по редактированию подписи. Это стандартные функции  – кегль шрифта, тип шрифта, цвет, наклон, жирность, так и специальные, например подпись в рамке, подпись по кривой (для рек и названий улиц). Подписи извлекаются из столбца, указанного для этого, но так же есть уникальная возможность подписать объект формулой.

Следующим важным элементом оформления является легенда. Процесс создания легенды  достаточно прост, следует лишь указать, какие слои туда будут входить. Редактирование шрифта и изображений также имеют большие возможности.

Последний элемент оформления, это масштабная линейка. Она указывает масштаб, и изменяется одновременно с изменением масштаба карты. В программу MapInfo уже заложены примеры оформления масштабной линейки соответствующие правилам картографии.  

На  этом процесс создания геоинформационной  системы заканчивается. На первый взгляд это может показать очень простым  занятием, но это не так. В процессе разработки приходится сталкиваться с  различными сложностями, которые описать  в рамках данной работы не представляется возможным.

Работа  по оформлению тематических слоев, и  в целом по отражению данных, требует  значительных творческих способностей. Некрасиво оформленная карта  портит её удобность и читаемость, теряется наглядность.  Несомненно, необходимо обладать некоторым опытом, чтобы создавать такие системы.

 

4.2 Технология создания ГИС для  ООО «Каргополье»

 

В ходе выполнения дипломной работы, была создана полноценная Геоинформационная  система на основе данных агрохимических обследований, произведенных в 1997 и 2003 годах станцией агрохимической службы «Архангельская».

В качестве растровой подложки были использованы космоснимок, землеустроительный план и внутрихозяйственный план.

Космоснимок был взят на отечественном сайте, снимки которого производятся Российскими спутниками. Максимальное разрешение снимков этого сайта меньше, чем например, снимков с сайта Google. Однако основной упор сделан именно на покрытие территории России, поэтому конкретно территория ООО «Каргополье» лучше отображена на отечественном сайте.

Таким образом, был получен снимок, а  файл геопривзяки был автоматически  создан программой SASPlanet. Для подложки, при составлении ГИС-системы ООО «Каргополье», использован космоснимок с разрешением 9000×7000пикселов, пространственным разрешением 9,12м/пиксель и площадью 101га.  

Землеустроительный  план предоставлен САС «Архангельская»  в виде бумажных карт формата А2. Сканирование осуществлялось с разрешением 600dpi. Далее файлы подверглись склейке и растровой чистке в программе Adobe Photoshop. В результате получилась единая карта хозяйства с огромным разрешением 28000×24000. Замечу, что работа с такими большими объемами информации требует значительных вычислительных возможностей компьютера.