Программные средства ведения электронного генерального плана КМК

СУБД реляционного типа позволяют  представить данные о пространственных объектах (точках, линиях, полигонах) и их характеристиках (атрибутах) в виде отношения (отсюда название моделей этого типа – “реляционные”) или таблицы, строки которой – индексированные записи – соответствуют набору значений атрибутов поля, а колонки (столбцы) в шапке таблицы – поля – обычно устанавливают тип атрибута (бинарный, числовой, символьный), его размер и имя атрибута. В подавляющем большинстве современных коммерческих программных средств ГИС в число атрибутов не входят геометрические атрибуты, описывающие их геометрию. Обычно, векторные записи координат объектов упорядочиваются и организуются с использованием особых средств, поскольку стандартные коммерческие СУБД оказываются неэффективными или неудобными. Связь между геометрическим описанием объектов и их содержательными непозиционными атрибутами в реляционной таблице устанавливается через уникальные номера – идентификаторы.

Удобство манипулирования данными  в БД существенно зависит от языковых средств СУБД. Широкие возможности  представляются пользователю СУБД, в которых реализован язык обработки запросов SQL, и его расширения, адаптированные к описанию пространственных запросов к базе данных ГИС и содержащие, конструкции, включающие пространственные переменные и условия.

3.3.6 Требования предъявляемые ГИС

Если сформулировать основные требования, предъявляемые в настоящее время к ГИС, то это, прежде всего полнота, т.е. охват всех сторон информационного, программного, технического обеспечения, которые встречаются в процессе эксплуатации системы. Структура баз данных и в территориальном, и в содержательном планах должна имитировать структуру географических систем. Взаимосвязи между компонентами геосистем образуют стержень этих структур, и в ГИС они моделировать и находить свое отражение. Только тогда можно надеяться на адекватность представления географических систем как целостных объектов в ГИС.

Система должна быть комплексной. Основное преимущество геоинформационных технологий, по сравнению с традиционными методиками состоит в возможностях совместного анализа больших групп параметров в их взаимной связи, что, естественно, очень важно для изучения сложных географических явлений и процессов. Необходима естественная взаимная увязка блоков – ГИС должна имитировать технологию географических исследований. Система должна быть открытой, обеспечивая легкость модификаций и адаптации к новым условиям для поддержания ее на современном уровне не только разработчиками, но и, если потребуется, пользователями. Трансформации необходимы как для обеспечения эволюционности, так и для прикладной переориентации. ГИС должна соответствовать быстро совершенствующимся технологиям. Необходимо так же поддержание современности технического, математического обеспечения и организационных структур. Следует обратить внимание на создание сетей, когда можно, не закупая весь интересующий пользователя программный продукт, иметь доступ к разным программам, как бы на принципах взаимного обмена [4].

Процесс проектирования ГИС – один из этапов создания любой автоматизированной информационной системы – включает проектирование, создание экспериментального образца (модели, прототипа) и его реализацию (опытную и штатную эксплуатацию).

Процесс проектирования ГИС состоит  из нескольких этапов, на каждом из которых выполняется анализ требований к информационному, инструментально техническому (аппаратному) и программному обеспечению проекта, исходя из заданных заказчиком целевых установок, возможностей и ограничений, а также его технико-экономическим обоснование.

3.3.7 Краткий обзор классов ГИС

В данный момент можно выделить несколько классов ГИС, различающихся по своим функциональным возможностям и технологическим этапам обработки геоинформации.

Следует различать системы, распространяемые коммерчески и заказные разработки, выполненные под индивидуальные проекты, и не обладающие необходимой универсальностью, поддержкой развития, изданной и популярно написанной документацией и рядом других свойств, характерных для рыночного товара.

1. 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), построение производственных карт и схем (оверлейные операции) и, наконец, для подготовки к выводу на твердый носитель  оригинал-макетов  картографической и схематической продукции. Все это реализуется при помощи встроенного универсального инструментария или с помощью специальных языков для разработки приложений. 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 или несколько из распространенных баз данных: Paradox, dBase, Access, Oracle и другие.

По способам организации и хранения и пространственной привязки данных различают растровые и векторные  ГИС.

Представленные на рынке инструментальные  ГИС различаются, прежде всего, функциональными возможностями и ценой.

2. ГИС-вьюверы, то есть программные  продукты, обеспечивающие пользование  созданными с помощью инструментальных  ГИС базами данных. Как правило, ГИС-вьюверы представляют пользователю (если представляют вообще) крайне ограниченные возможности пополнения баз данных. Во все ГИС-вьюверы включается инструментарий запросов к базам данных, которые выполняют операции позицирования, 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. Справочные картографические  системы. 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 цикличных характер и производится обычно поставщиком СКС за дополнительную плату.

4. Имеется так же целый класс  программного обеспечения, связанный с вводом картографической основы. Это так называемые векторизаторы растровых картографических изображений, применяемые при обработке отсканированных растровых картографических изображений. Эти пакеты, как правило, снабжаются инструментарием автоматического (полуавтоматического) распознавания картографических, условных обозначений и способствуют увеличению точности и производительности труда при вводе цифровой основы.

5. Задача следующего класса программного  обеспечения – средств пространственного  моделирования – 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).

6. Средства обработки и дешифрования  данных зондировании земли. Сюда  относятся пакеты обработки изображений,  снабженные в зависимости от цены математическим аппаратом, позволяющим проводить операции со сканированными или записанными в цифровой форме снимками поверхности земли. Это – довольно широкий набор операций, начиная со всех видов коррекции (оптической, геометрической) через географическую привязку снимков вплоть до обработки стереопар с выдачей результата в виде актуализированного топоплана.

Кроме упомянутых классов существуют еще  разнообразные программные средства, манипулирующие с пространственной информацией. Это такие продукты, как средства обработки полевых геодезических наблюдений (пакеты, предусматривающие взаимодействие с электронными тахометрами, нивелирами и другим автоматизированным геодезическим оборудованием) [4].

3.4 Обоснование выбора ГИС

В результате проведенного анализа  программных платформ для решения задач ведения электронного генерального плана ОАО КМК были выбраны геоинформационные системы, как системы, удовлетворяющие всем критериям отбора. ГИС – системы располагают широчайшими возможностями, у них богатый инструментарий встроенных функций.

На  Кузнецком металлургическом комбинате, во многих его подразделениях уже используется САПР – система AutoCAD фирмы Autodesk Inc. (США). Этой же фирмой был разработан на базе продукта AutoCAD ГИС – пакет AutoCAD Map. Вобравший в себя все основные возможности своего прародителя AutoCAD Map располагает большим набором функций ГИС – системы.

ГИС AutoCAD Map является одной из ведущих в мире по количеству установок, а также популярной среди инженеров, как за рубежом, так и у нас в России. Выбор именно этой ГИС обоснован наличием на предприятии опытных пользователей пакета AutoCAD. Последней разработкой фирмы Autodesk Inc. в ряду AutoCAD Map является AutoCAD Map 2000.

3.5 AutoCAD Map 2000

AutoCAD 2000 (4-е поколение продукта) – это решение компании Autodesk для прецизионной картографии и ГИС-анализа в среде AutoCAD. Оно предоставляет все новые мощные инструменты, присущие AutoCAD 2000 плюс специализированные функциональные возможности для создания, отслеживания и производства карт и географических данных [5].

AutoCAD Map 2000 интегрирует широкий спектр типов данных и файловых форматов, обеспечивает мощные возможности связи с базами данных и включает основные инструменты ГИС-анализа.

Новые ключевые функции и особенности:

• В ядре AutoCAD Map 2000 содержится AutoCAD 2000 со всеми его функциями.
• Новая многозадачная среда проектирования, позволяющая работать одновременно над несколькими проектами.
• Новый менеджер свойств объектов для более простого глобального редактирования объектов.
• Новая возможность множества раскладок листа для лучшего представления графической информации на экране и на печати.
• Улучшенные средства привязки для геометрических построений, включая полярную привязку.
• Полная поддержка инструментов разработки ActiveX Automation, ObjectARX, ADSRX и VisuaLISP.

3.5.1 Основные возможности AutoCAD Map 2000

Создание проектов

AutoCAD Map 2000 позволяет работать одновременно  с несколькими проектами и  несколькими чертежами во время  одного сеанса работы. Работа с большими наборами информации и/или несколькими картами – это то, что необходимо делать ежедневно. С помощью AutoCAD Map 2000 можно работать с большими объемами картографической информации, рассматривая данные не только масштаба района или области, но и работая с картами регионов, стран и даже в масштабе всей планеты, и все это при сохранении той же точности данных и чертежей. Кроме набора чертежей, проект может содержать сохраненные запросы и связи с базами данных, предоставляя быстрый доступ к ключевой информации.

Средства создания карт

AutoCAD Map 2000 дает наилучшие инструменты для быстрого и точного скалывания карт с бумажных носителей. Скалывание карт значительно ускоряет перевод бумажных карт в цифровую форму. Следует иметь ввиду, что нет необходимости повторно скалывать карты, созданные в других программных продуктах. Можно импортировать картографические файлы из других систем картографии, ГИС и САПР. AutoCAD Map поддерживает огромное количество векторных форматов, включая: ARC/INFO Coverage, ArcView, SHP, MapInfo MIF/MID, MicroStation DGN, AutoCAD DXF, Autodesk MapGuide SDF и Autodesk DWF (Drawing Web Format). После обработки данных с помощью средств AutoCAD Map их можно экспортировать в тот же формат.

Картографические данные, импортируемые  в AutoCAD Map, зачастую создаются в различных координатных системах. Средствами AutoCAD Map их можно в любой момент времени быстро интегрировать в единую координатную систему. AutoCAD Map предоставляет более 2000 интернациональных координатных систем. При отсутствии нужной системы можно создать проект, определяющий произвольную координатную систему.

Связывание информации

Поддерживаются отношения  один ко многим (несколько объектов <-> одна строка БД или несколько  строк <-> один объект)! Дополнительная информация, связанная с объектами карт, позволяет значительно расширить возможности анализа и принятия решения. AutoCAD Map предоставляет большую гибкость в подключении информации, в управлении ею и создании запросов.

Информацию можно связывать с объектами карт двумя способами:

• Сохранение информации о картографических объектах (объектная информация) в DWG-файлах AutoCAD Map.
• Осуществление доступа к информации во внешних базах данных с использованием SQL-связей.

Каждый метод имеет свои преимущества.

Объектная информация:

• Простота доступа и обновление.
• Интегрированное хранение в DWG-файле.

С использованием SQL-связей:

• Связи с внешними базами данных.
• Построение сложных запросов.
• Использование результатов работы других программ, предоставляющих данные в виде таблиц или баз данных.
• Удаление связей без удаления информации.

Оба эти метода можно использовать в одной и той же карте одновременно. Кроме того, AutoCAD Map 2000 позволяет генерировать связи с помощью текстовой, объектной информации или информации о блоке.

Однажды создав связи с объектной  информацией или через SQL можно  не заботиться о месте нахождения информации. Использование механизма запросов (для получения объектов из набора карт по различным параметрам), создавать тематические карты и проводить анализ топологии (пространственные отношения между точками, линиями и полигонами на карте).

Для подключения базы данных к проекту  достаточно просто перетащить файл этой базы данных в рабочую область проекта. Можно использовать окно менеджера подключения баз данных для просмотра и редактирования баз данных.

Поддержка растровых  изображений

Растровые изображения – мощные средства представления графической информации. Аэрофотосъемка и фотографии со спутников предоставляют точную и современную информацию в легкодоступном формате.

С помощью AutoCAD Map можно отображать одновременно растровую и векторную информации, используя растровые изображения в качестве подложки для чертежа.