Разработка информационных систем на базе мобильных интерфейсов

С помощью ГИС можно выявлять и задавать шаблоны для поиска, проигрывать сценарии по типу "что будет, если…". Современные ГИС имеют множество мощных инструментов для анализа, среди них наиболее значимы два: анализ близости и анализ наложения.

Для проведения анализа близости объектов относительно друг друга в ГИС применяется процесс, называемый буферизацией. Он помогает ответить на вопросы типа: сколько домов находится в пределах 100 м от этого водоема? Сколько покупателей живет не далее 1 км от данного магазина? Какова доля доходов от туристического бизнеса в казну города с данного участка побережья? Есть ли участки зон отдыха недостаточно обслуживаемые сервисными службами? Процесс наложения включает интеграцию данных, расположенных в разных тематических слоях. В простейшем случае это операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное объединение, позволяет, например, интегрировать данные о почвах, уклоне, растительности и землевладении со ставками земельного налога.

• Визуализация.

Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта - это очень эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи географической (имеющей пространственную привязку) информации. Раньше карты создавались на столетия. Гис предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие и развивающие искусство и научные основы картографии. С ее помощью визуализация самих карт может быть легко дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками, таблицами, диаграммами, фотографиями и другими средствами, например, мультимедийными.

 

Связанные технологии.

Гис тесно связана с рядом других типов информационных систем. Ее основное отличие заключается в способности манипулировать и проводить анализ пространственных данных. Хотя и не существует единой общепринятой классификации информационных систем, приведенное ниже описание должно помочь дистанциировать ГИС от настольных картографических систем (desktop mapping), систем САПР (cad), дистанционного зондирования (remote sensing), систем управления базами данных (субд или dbms) и технологии глобального позиционирования (gps).

Системы настольного картографирования используют картографическое представление для организации взаимодействия пользователя с данными. В таких системах все основано на картах, карта является базой данных. Большинство систем настольного картографирования имеет ограниченные возможности управления данными, пространственного анализа и настройки. Соответствующие пакеты работают на настольных компьютерах - pc, macintosh и младших моделях unix рабочих станций.

1.4 Что ГИС могут сделать для туризма

Пожалуй, главным козырем ГИС является наиболее "естественное" (для человека) представление как собственно пространственной информации, так и любой другой информации, имеющей отношение к объектам, расположенным в пространстве (т.н. атрибутивной информации). Способы представления атрибутивной информации различны: это может быть числовое значение с датчика, таблица из базы данных (как локальной, так и удаленной) о характеристиках объекта, его фотография, или реальное видеоизображение, наконец, звуковая запись.

Таким образом, ГИС могут помочь везде, где используется пространственная информация и информация об объектах, находящихся в определенных местах пространства.

Если же посмотреть на некоторые  области и экономический эффект применения ГИС, то они могут делать пространственные запросы и проводить анализ. Способность ГИС проводить поиск в базах данных и осуществлять пространственные запросы позволила многим компаниях заработать миллионы долларов.

Так, например, на создание туристско–ориентированной геоинформационной системы  города  пинава (pinawa) и окружающих его территорий  (канада) было затрачено $82,500 за 3 года, а за один год система приносит $5 000 000.

Гис помогает сократить время получения  ответов на запросы клиентов; выявлять территории подходящие для требуемых  мероприятий; выявлять взаимосвязи между различными параметрами (например, почвами, климатом и урожайностью с/х культур);

1.5 Предметно ориентированные ГИС

Зачастую имеющие статус государственных, региональные ГИС (regional gis), субрегиональные ГИС и локальные, или местные ГИС (local gis).

Гис различаются предметной областью информационного моделирования, к  примеру, городские ГИС, или муниципальные ГИС, МГИС (urban gis), природоохранные ГИС (environmental gis), туристические т.п.

Среди них особое наименование, как особо широко распространенные, получили земельные информационные системы. Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), среди них инвентаризация ресурсов (в том числе кадастр), анализ, оценка, мониторинг, управление и планирование, поддержка принятия решений. Интегрированные ГИС, ИГИС (integrated gis, igis) совмещают функциональные возможности ГИС и систем цифровой обработки изображений (данных дистанционного зондирования) в единой интегрированной среде.

Научные, технические, технологические и прикладные аспекты проектирования, создания и использования ГИС изучаются геоинформатикой.

1.6 Основные концепции информационной визуализации, используемые в ГИС

Информационная визуализация - это процесс формирования ментальной модели данных, посредством чего обеспечивается представление об их внутренней структуре. Задача информационной визуализации - представление и выявление (возможно скрытых) взаимоотношений, структур и отдельных характеристик изучаемых данных.

В связи с этим можно рассмотреть набор операций информационной визуализации, состоящий из следующих пунктов:

- общий обзор;

- изменение размера фрагмента (зуминг);

- фильтрация;

-- детализация по запросу;

- установление зависимостей по определенному признаку;

- извлечение данных по заданному признаку;

    - сохранение истории (то есть запись последовательности операций).

Общий обзор дает краткий обзор всей совокупности данных. Он также позволяет видеть полную совокупность плюс подробное представление интересующего фрагмента. За счет зуминга можно увеличить или уменьшить масштаб фрагмента изображения, выбранного в общем обзоре. Фильтрация отбрасывает неинтересные элементы, позволяя пользователям управлять содержанием экрана. При детализации пользователь выбирает элемент или группу элементов и получает детальную информацию о них. Для установления зависимости по признаку пользователь назначает некий признак (атрибут), который позволяет отобрать нужные элементы. Упорядочение элементов массива также строится на основе установления связи с некоторыми признаками (дата записи, алфавитный порядок). Извлечение данных по признаку позволяет извлекать подмножество элементов, удовлетворяющих назначенному признаку (возраст, пол, хобби) и работать с ними. И, наконец, сохранение истории позволяет в случае необходимости последовательно отменить ряд предыдущих команд и вернуться к первоначальному состоянию, например, к первичному тексту документа.

1.7 ГИС и мобильные интерфейсы

Мобильные ГИС являются важным компонентом развитых геоинформационных систем и предназначены для применения непосредственно вне помещения. Они объединяют gps-приемник, мобильный компьютер и программное обеспечение, позволяющие определять местоположение на местности, визуализировать пространственные данные, обращаться к географическим базам данных в реальном времени, осуществлять сбор и анализ данных непосредственно на изучаемых в поле объектах. Эти системы быстро развиваются и применяются в широком спектре задач, связанных с работами на местности.

В настоящий период отчетливо наметилась тенденция интеграции спутниковых систем позиционирования с мобильными компьютерами. На базе объединения gps-приемника в одном корпусе с мощным карманным компьютером, работающим под управлением специализированного программного обеспечения, создаются высокоэффективные мобильные ГИС.

 

 

 

 

 

 

2. ГЕОКОДИРОВАНИЕ В ИС

 

В данном разделе рассматриваются операции геокодирования, которые позволяют создавать новые графические объекты карты на основании табличных данных. В зависимости от выбранного метода геокодирования, при создании новых объектов может также использоваться имеющаяся информация о существующих объектах карты.

Материал раздела основан на [3],[4].

2.1 Понятие геокодирования.

Геокодирование – это процедура автоматизированного создания объектов карты на основании атрибутивных данных, содержащихся в некоторой таблице. В зависимости от характера используемых данных различаются координатное геокодирование, геокодирование по объектам и адресное геокодирование. 

2.2 Назначение геокодирования

При решении различных прикладных задач с помощью ГИС нередко возникает задача размещения на карте объектов, построенных на основе информации, заданной в виде таблицы. В простейшем случае такая таблица может в явном виде содержать координаты некоторых точек, в которых требуется разместить объекты. В более сложных случаях, помимо исходной таблицы, может использоваться и другая информация, имеющаяся в гис, такая как координаты существующих объектов и табличная информация об объектах.

Процедура автоматизированного создания объектов карты на основании атрибутивных данных, содержащихся в некоторой таблице, называется геокодированием.

В выполнении геокодирования, как правило, участвуют, как минимум, два компонента гбд:

• Таблица, содержащая исходные данные для геокодирования (геокодируемая таблица);
• Точечный тип объектов одного из слоев карты (геокодируемый тип). К этому типу будут принадлежать объекты, создаваемые при геокодировании.

 

2.3 Методы геокодирования

Координатное геокодирование требует для своего выполнения, чтобы в двух полях геокодируемой таблицы содержались значения координат x и y. При выполнении геокодирования для каждой записи таблицы создается точечный объект с указанными координатами.

При выполнении координатного геокодирования можно также выполнить трансформацию координат создаваемых объектов. Это полезно в том случае, если координаты, содержащиеся в таблице, заданы в системе координат, отличающейся от системы координат данной карты.

Координатное геокодирование – это самый простой из методов геокодирования, который в то же время позволяет наиболее точно разместить создаваемые объекты на карте.

Геокодирование по объектам основано на привязке создаваемых точечных объектов к положению существующих объектов какого-либо типа. Такой метод геокодирования применяется, например, в том случае, если геокодируемая таблица содержит список адресов интересующих пользователя объектов (магазинов, станций обслуживания и т.п.).

Определение положения объекта по его адресу – это задача, которую каждому человеку не раз приходилось решать на практике. Для ее решения достаточно иметь подробный план города, где показаны все здания и указаны их адреса. Тогда положение искомого объекта можно определить с точностью до здания.

В соответствии с этой аналогией, для геокодирования по объектам необходимо, кроме исходной геокодируемой таблицы и геокодируемого типа, указать еще два компонента гбд, участвующих в операции:

• Ссылочный тип – тип объектов, к положению которых на карте будут привязываться создаваемые объекты (например, в качестве ссылочного можно использовать тип объектов «здание»);
• Ссылочную таблицу – таблицу, записи которой связаны с объектами ссылочного типа и в то же время содержат данные, позволяющие с каждой записью геокодируемой таблицы связать запись ссылочной таблицы. Таким образом, через посредство ссылочной таблицы можно для каждой записи геокодируемой таблицы найти соответствующий объект ссылочного типа и использовать этот объект для определения положения создаваемого объекта на карте.

Если ссылочный тип – «здания», то в качестве ссылочной таблицы можно использовать таблицу «паспорта зданий», записи которой содержат, в частности, адреса соответствующих зданий.

По сравнению с координатным геокодированием, применение геокодирования по объектам дает меньшую точность, но зато не требует явного указания координат создаваемых объектов.

Адресное геокодирование основано на приближенном вычислении положения создаваемого объекта относительно заданного линейного объекта.

Продолжая аналогию с использованием плана города, можно представить себе такой план, на котором не указаны адреса конкретных зданий, но для каждой улицы на каждом квартале нанесены минимальное и максимальное значение адресов зданий этого квартала. Если предположить, что здания в некотором квартале имеют номера от 100 до 120, то объект, который находится в здании с номером 118, должен быть размещен вблизи конца квартала.

Для выполнения адресного геокодирования необходимо, кроме исходной геокодируемой таблицы и геокодируемого типа, указать еще два компонента гбд, участвующих в операции:

• Ссылочный тип – линейный тип объектов, относительно которых будет вычисляться положение на карте создаваемых объектов. В качестве ссылочного типа можно, например, использовать тип объектов «сегменты улиц», который содержит отрезки улиц, соответствующие отдельным кварталам;
• Ссылочную таблицу сегментов – таблицу, записи которой, во-первых, связаны с объектами ссылочного типа, во-вторых, содержат данные, позволяющие с каждой записью геокодируемой таблицы связать запись ссылочной таблицы и вычислить положение создаваемого объекта.

Если ссылочный тип – «сегменты  улиц», то в качестве ссылочной таблицы  можно использовать таблицу «сегменты», записи которой содержат код улицы  и диапазон адресов зданий соответствующего сегмента.