Геоінформаційна система« Компас-2 »і можливості її використання для ведення природних кадастрів Росії

уявлення просторових даних (електронні та комп'ютерні карти і атласи, перетворені знімки, таблиці, анімаційні моделі тощо);

з технічної точки зору виконання в режимі "меню" наступних функцій:

створення бази даних;

додавання записів до бази даних;

коректування і маніпулювання даними в рамках географічної моделі;

створення вихідної продукції на основі виконаного аналізу даних і засобів комп'ютерної графіки

2.8.2.Подсістеми реалізації ГІС-технологій в ГІС

Підсистема введення і корекції інформації, призначена для забезпечення вихідною інформацією розв'язуваної прикладної задачі, тобто для адаптації до неї інтегрованих в БД ГІС просторових даних, тим чи іншим способом представлених у цифровій формі. Введення в базу даних вихідної інформації (карти, знімки, атрибути) - це найбільш вузьке місце створення ГІС, що обмежує застосування ГІС-технологій: він вимагає великих витрат праці, стомлюючий, чреватий помилками, виникає необхідність попередньої підготовки вихідних документів (карт) з тим, щоб їх якість відповідала суворим вимогам автоматизованого введення. Його вартість часто складає більше 80% всіх витрат на створення кінцевого продукту. Численні приклади показують, що створення бази даних стає фіналом проекту, який так і не доходить до стадії аналізу зібраного матеріалу. Одним з виходів може стати спільне користування цифровими даними, оскільки все більше просторових даних переводиться в цифрову форму. Процедури наповнення БД інформацією спираються на використання заздалегідь вибраних ГІС-технологій. У їх функції входить також конвертування даних з різних обмінних форматів, або перетворення типу растр-вектор або навпаки.

Підсистема зберігання просторової інформації - це база даних ГІС - впорядкована множина введеної та організованою за певними правилами цифрової інформації, кероване спеціальною програмою (СУБД), пов'язаної з обраною моделлю БД. БД повинна відповідати цілям дослідження, вона незалежна від прикладних програм і доступна безлічі користувачів за їх запитами: крім свого прямого призначення (зберігання) вона забезпечує доступ до даних, поданих у цифровій формі, і «швидкість» цього доступу - найважливіша характеристика цієї підсистеми ГІС.

Підсистема обробки та аналізу даних являє собою програмний комплекс, призначений для вирішення прикладних завдань. Він забезпечує можливість: перетворення і взаємних переходів форматів даних в процесі виконання завдання; суміщення різних типів інформації для вивчення взаємозв'язків і залежностей; тематичного аналізу даних (наприклад, дешифрування знімків, складання похідних карт), виконання таких основних операцій з географічними даними як визначення відстаней і площ, статистичних характеристик, інтерполяція, побудова цифрових моделей рельєфу (ЦМР) і тривимірних (3D) зображень, профілів. Набір операцій визначається математичним та програмним забезпеченням ГІС.

Особливе місце в підсистемі обробки та аналізу даних відводиться моделювання, на якому базуються по суті всі наукові дослідження. Моделювання забезпечує можливість у більш простому і доступному для вивчення вигляді представляти структуру, властивості, взаємозв'язки і відносини між об'єктами і явищами природних процесів, їх динаміку та функціонування. Процес моделювання в ГІС може виконуватися або з використанням математичних моделей, в яких параметрами є кількісні характеристики природних процесів чи явищ, або шляхом експертної обробки (якісної і кількісної оцінки) даних. У географії для моделювання найчастіше використовуються методи статистики, класифікації, а також побудова математико-карто-графічних моделей. Використання різночасних багатозональних знімків і карт дає можливість аналізувати багатовимірні моделі реальності, природним чином визначаються багатомірністю спектрального простору, що задається числом зон знімків, і часом. Привабливі і корисні імітаційні моделі, реалізовані в ГІС із застосуванням засобів мультимедіа.

Завдання користувача ГІС полягає насамперед у правильному виборі методу-моделі, адекватної розв'язуваної задачі.

Підсистема виведення в ГІС призначена як для стандартного відображення результатів рішення задач у вигляді текстів і таблиць, так і для графічної візуалізації результатів (карт, перетворених знімків) у вигляді безпаперових (дисплейних) зображень і в друкованому вигляді.

ГІС повинна мати гарну користувача підсистемою. Це система зручних меню, зручний доступ до бази даних і файлів, зручні засоби відображення даних на екрані і друкуючому пристрої, доступні засоби машинної графіки. Такий "призначений для користувача інтерфейс" безпосередньо пов'язаний з математичним і програмним забезпеченням.

Управління проблемно-орієнтованої ГІС покладається на експертну підсистему, яка в найпростішому випадку може бути реалізована на основі надання користувачу можливостей розвиненого інтерфейсу зі всіма компонентами ГІС.

2.9.Прімененіе ГІС у різних областях

Комп'ютер став звичайним робочим інструментом. Природознавці і екологи, проектувальники і економісти, комерсанти і вчені дедалі частіше стали звертатися до електронних карт як до основи вирішення виробничих завдань, проведення досліджень і прийняття рішень. Цифрові моделі карт (для стислості - цифрові карти) міцно увійшли у повсякденну роботу не тільки тому, що це сучасно, але й тому, що в такому вигляді вони більш гнучкі й зручні для використання. Стрімко розвинулися програмні засоби, розраховані на «пересічного» користувача, а не на програміста і картографа. Набори цифрових топографічних карт з'явилися в якості самостійного комерційного продукту, а також користуються популярністю на численних несанкціонованих ринках, службовців «дзеркалом» попиту на товари. Користувачі все частіше звертаються з питанням про те, у кого краще купувати цифрові карти, скільки вони коштують і якої вони якості.

Оскільки Дата + виконала кілька спільних проектів з підготовки цифрових топографічних карт різного масштабу для ряду російських споживачів, то варто поділитися деякими міркуваннями. Мова піде тільки про топографічних картах, які є базовими для багатьох областей використання.

Перш за все, необхідно попередити, що оцифровка топографічних карт найбільш «ходових» відкритих масштабів: 100000, 1:200000, 1:1500000, 1:1000000, 1:2500000 - сфера діяльності, яка підлягає ліцензуванню з боку Роскартографии. Для отримання ліцензії будь-яка організація повинна надати досить докладні відомості про техніку, програмне забезпечення, технології і фахівців, що доводять професійну підготовку та наявність необхідних коштів для такого виду робіт. Організацій, що мають таку ліцензію, не так багато. Так що отримати ліцензовані топографічні карти на територію нашої країни можна лише у підрозділів Роскартографии і Військово-топографічного управління. Деякі Установи мають ліцензію на підготовку таких карт виключно для своєї сфери діяльності, і пропоновані ними карти для іншої галузі використання не цілком легітимні. Це юридична сторона справи.

На сьогоднішній день на ринку цифрових карт пропонується досить широкий набір продуктів в різних масштабах і форматах. Практично на територію країни підготовлено, в тому чи іншому вигляді, цифрові топографічні карти всіх відкритих масштабів: від середнього (1:200000 - 1:1000000) до оглядового (1:25000000 -1:8000000 і дрібніше). Чим крупніше масштаб, тим вище трудомісткість їх створення і більше обсяг робіт.

Так, територія Росії покривається 214 листами масштабу 1:1000 000 і приблизно 5000 одинарними листами масштабу 1:200000.

Один аркуш карти 1:200000 у форматі Arcinfo займає близько 2 Мб. Неважко підрахувати, що цифрова карта всієї Росії, підготовлена ​​з даного масштабу, потягне вже на обсяг хорошого жорсткого диска. Про те, як працювати з таким обсягом інформації, мова піде нижче.

Карти України масштабу 1:1000000 існують в декількох варіантах. До цих пір багато російських споживачі використовують DCW (Digital chart of the world) - унікальний у своєму роді цифровий картографічний продукт. DCW-створена в США «Цифрова карта Світу» мільйонного масштабу, поки не має аналогів за охопленням території суші цифровий основою такої подробиці. Однак створювалася вона за американськими навігаційним даними, так що має розбіжності не тільки з нашими картами, але й з російською дійсністю. Ця карта зіграла позитивну роль в розгортанні робіт з цифровими картами в нашій країні і до цих пір служить гарним матеріалом для дослідницької діяльності та навчання.

У принципі, карта 1:1000000 в цифровому вигляді підготовлена ​​Роскартография по вітчизняних матеріалів на територію всієї країни, в тому числі і у форматі Arcinfo. Проблема лише в тому, що вона не відповідає вимогам ГІС (тобто має елементарні топологічні помилки), і в тому, що більша частина листів паперових основ даної картки, з яких підготовлений її цифровий варіант, вже давно застаріла. Про плани оновлення даної карти Роскартография практично нічого не відомо, так що хорошою основою така цифрова карта також не може служити без її уточнення і оновлення з більш свіжим матеріалами дистанційного зондування або польових зйомок.

Карти масштабу 1:200 000 зазвичай використовуються для вирішення завдань на регіональному рівні. Цифрові основи з даного масштабу - останній найбільш докладний матеріал, який можна використовувати без жодних обмежень. Карти масштабу 1:100 000 мають статус «Для службового користування», а більших масштабів - гриф секретності. Вони також застаріли і продовжують застарівати набагато швидше, ніж їх оновлюють. Тим не менш, карти даного масштабу - хороша база для їх уточнення за даними дистанційного зондування, польових зйомок, проектних матеріалів, а також для підготовки і ведення власних тематичних шарів інформації.

Цифрова карта подробиці даного масштабу є у ряді установ в тому чи іншому обсязі, але поки не відомо про існування її в повному обсязі. Більше половини аркушів підготовлено в даний час в Роскартографии, Міністерстві природних ресурсів (ГлавНІВЦ) і ВТУ.О наявності цифрових матеріалів карт даного масштабу заявляють деякі комерційні фірми. У результаті такого стану справ споживачі, які потребують картах на великі території (наприклад, нафтові компанії), змушені замовляти і купувати цифрові основи для використання в ГІС пакетах відразу у кількох виробників. При цьому, вони стикаються з труднощами відомості цих карток у єдину основу і складністю користування ними. Так, на один і той же номенклатурний лист масштабу 1:200 000 Роскартография пропонує 85 покриттів Arcinfo, а ГлавНІВЦ - 46 покриттів. Користувачеві доведеться потрудитися, наприклад, щоб отримати єдиний шар гідрографії, який розкладений в деяких цифрових картах на п'ять шарів! Кількість показуються на даному масштабі класів об'єктів у Роскартографии - 698, в ГлавНІВЦ - 572 (за класифікаторами).

Карти створюються за одним і тим же паперовим тиражним матеріалами, але по-різному. Найбільш точні карти, створювані шляхом векторизації пластиків кольороподілу. Синтетичний матеріал, на який наносяться окремі кольори карти - більш надійна основа, ніж папір. Пластики не мають помилок зрушень друку, які видно неозброєним поглядом на колонці квітів у паперовому відбитку. Наприклад, зсув кольору при відбитку може дати помилку на картах згаданого масштабу до 600 м, що на порядок вище допуску в паперових картах. Це призводить до того, наприклад, що річки в цифрових картах починають порушувати закони гравітації, не потрапляючи в тальвеги рельєфу.

Сама манера оцифровки багато в чому відображає професійні навички та характер оператора. Так, окремі значки чагарників у протилежних кутках аркуша карти можуть бути оцифровані одним оператором двома точками, іншим оператором - невеликими гуртками навколо кожного значка, а третім - зображуватися великою площею, що об'єднує обидва знака. Ці особливості відразу проявляються в процесі об'єднання сусідніх аркушів. До речі, зведення аркушів цифрової карти деякими постачальниками розглядається як додаткова послуга, а не як обов'язкова вимога до електронних карт і їх якості.

У ряді випадків укладачі карт чітко слідують паперовому оригіналу, намагаючись передати не суть відображуваних подій, а спосіб їх зображення. При такому підході болота, наприклад, перестають бути майданними об'єктами, а перетворюються в окремі точкові значки, дороги перериваються в місцях накладення знаків пунсонів населених пунктів, а річки не з'єднуються з акваторією, в які вони впадають. Найчастіше підписуються тільки ті ділянки річок, які були підписані на паперових оригіналах. Недбалість у оцифрування полігональних об'єктів, що мають спільні кордони або логічний зв'язок (наприклад, один об'єкт повністю розташований усередині іншого), призводить до того, що на картах з'являються додаткові об'єкти, утворені незбіжними кордонами, чи явні алогізми: вулиці і квартали, наприклад, заходять за межі міста.

Всі організації користуються різними класифікаторами об'єктів, хоча в їх основі, як правило, лежить один і той же восьмизначний класифікатор ВТУ, виданий в 1985 р. і призначався для паперових карт. Ідея класифікатора - дати єдиний складовою код об'єктах топокарти, що полегшує визначення їх положення в єдиній ієрархічній структурі на основі родової приналежності, та встановлення параметрів груп, до яких вони належить. Ті характеристики, які не вкладаються в цифрове кодове подання - наприклад, власна назва населеного пункту або висотне значення горизонталі - виносяться в додаткові атрибути об'єкта. Відхід від ідеї ієрархічного класифікатора (наприклад, в кодифікатор, використовуваному в ГлавНІВЦ) знижує ефективність його використання в ГІС (при пошуку класу об'єкту, застосуванні загального значка для групи тощо). Те ж можна сказати про бібліотеки кодів характеристик.

Різнобій у побудові класифікаторів породжує віднесення одних і тих же об'єктів до різних класів, груп і, відповідно, приміщення їх у різні тематичні шари. Багато об'єктів втрачають свою цілісність і зв'язність, а в ряді випадків - і суть. Наприклад, в шарі рослинності на деяких картах відсутня заболочений ліс, а є тільки ліс. І тільки, якщо здогадатися поєднати його з іншими шарами, то можна буде зрозуміти, що він заболочений. Взагалі, багато характеристик на карті приписуються до певної точки, в якій вони вимірювалися, наприклад, ширина русла річок, швидкість течії води або породний склад лісу. Приписувати ж ці характеристики всьому об'єкту - всій річці, наприклад, або всьому полігону лісу неправомірно, хоча це зустрічається в електронних картах досить часто.

Особливо варто сказати про метаданих. Метадані або «дані про дані» незаслужено розглядаються як допоміжні до цифровій карті. А без них цифрові карти не тільки неповні, але і можуть стати просто марними. Без додаткових розшифровок важко здогадатися про зміст багатьох полів, значень кодів і назв окремих шарів карти. Якщо не супроводити карти даними про актуальність стану місцевості та рік публікації, можна втягнутися в непотрібну і навіть помилкову роботу з узгодження непорівнянних за часом аркушів топографічних карт. Інший бік справи полягає в тому, що сучасні Інтернет-технології дозволяють здійснювати пошук даних в глобальній мережі картографічних серверів на основі супроводжуючих карти метаданих: просторових (екстент простягання), назв, ключових слів, короткого опису, дат створення і т.п. Якщо така інформація відсутня, то дані ніколи не будуть знайдені або зареєстровані на сервері. Відсутність метаданих для цифрових карт розглядається не як «поганий тон», а як явна помилка.