Экзамен по информатике. информатика экзамен. 1. Понятие эо Экологическая оценка
 Скачать 148.57 Kb.
|
Обработка и анализ данных при эксплуатации ГИСГлавными требованиями к программно-аппаратным средствам ГИС в данном модуле является работа в реальном времени в производственном режиме, вследствие чего допускается применение только коммерческих программных средств, прошедших исчерпывающее тестирование и имеющих соответствующую эксплуатационную поддержку. В качестве примера рассмотрим кадастровые системы. В практической работе производят непрерывную коррекцию картографических и аналитических данных. Для земельно-кадастровых систем это редактирование границ землевладений и землепользований, внесение изменений в сведения о владельцах, арендаторах и т.д. Отсюда следуют требования к функциональным возможностям редактирования графических объектов и связанных с ними записей в базе данных: •ввод дополнительных (изменение формы существующих) объектов по координатам, полученным в ходе полевых измерений; •формирование объектов по результатам решения геодезических задач (программы координатной геометрии); •обеспечение обработки данных GPS измерений; •возможность быстрого обновления общей топологии при изменении метрики одного/группы объектов; •поддержка обновления аналитических данных при изменениях в картографическом материале; •обеспечение целостности информации и сохранение истории изменений; •ведение контрольного журнала работы оператора; •возможность установления приоритетов и уровней доступа к информации. Необходимо сказать несколько слов об организации интерфейса пользователя в ГИС, используемых в производственном режиме. Основным критерием в данном случае должна служить простота работы оператора, что позволит добиться наивысшей производительности и требуемого качества конечного продукта. Поэтому, по мнению авторов, общее число одновременно доступных пунктов меню (инструментов) не должно превышать 7, а число уровней выпадающих меню – 2-х (желательно сокращение до одного). Сложившийся стиль оформления меню – пиктографическое представление функции, – как правило, не требует перевода, однако наличие подсказок на русском языке обязательно. Необходимо также наличие функций аварийного возврата в основное меню, выполняемое единообразно (например, нажатием клавиши Esc или одной из функциональных клавиш) и не приводящее к потере или искажению данных. Эти требования могут быть выполнены, если программное обеспечение ГИС содержит инструмент формирования производственного набора функций путем выбора иподключения только необходимых для данного технологического этапа. Кнеобходимым функциям анализа и моделирования могут быть отнесены: •выполнение измерительных операций (вычисление длин, площадей); •переход к другим координатным системам; •составление электронных отчетов (экспликация площадей, статистический анализ, справки по запросам); •реализация простейших пространственных запросов (определение соседей, выбор участков, попадающих в определенную зону и т.д.). Решение более сложных задач пространственного моделирования желательно, но определение конкретных функций, включаемых в состав кадастровой системы, целесообразно производить в процессе опытной эксплуатации, анализируя поступающие запросы. Можно отметить одну задачу – получение информации о пространственном совмещении или соседстве данного объекта с заданным объектом другого типа (например, наличие трасс электрокабеля или трубы водопровода). Возможен также запрос типа "указать все участки, через которые проходит та или иная подземная коммуникация". 38 Классификация программных средств ГИС - технологийГИС - конструкторы (инструментальные полнофункциональные ГИС) - системы с наиболее широкими возможностями, включающие ввод, редактирование, хранение (как пространственной, так и атрибутивной информации), а также сложные процедуры пространственного анализа и моделирования геоданных. Все это реализуется при помощи встроенного универсального инструментария или с помощью специальных языков для разработки приложений. Отдельным классом сегодня выделилась группа ГИС - продуктов для анализа данных готовых проектов - настольные ГИС - аналитики, обладающие многими свойствами своих полнофункциональных прототипов, но при этом требующие минимальных вычислительных ресурсов. Главная задача этого класса программного обеспечения ясна уже из их названия - это анализ информации, содержащейся в базах данных (БД). ГИС - аналитики также как и ГИС - конструкторы могут включать язык программирования, существенно расширяющий их возможности. Практически все из них позволяют организовать высококачественный вывод карт и таблиц на твердый носитель. Многие тяжелые инструментальные ГИС сопровождаются средствами для конечного пользователя - ГИС - зрителями. Они предназначаются в основном для просмотра ранее введенной и структурированной по правам доступа информации. Во все ГИС - зрители включается инструментарий запросов к локальным и удаленным базам данных. Как правило, ГИС - зрители предоставляют пользователю (если предоставляют вообще) крайне ограниченные возможности пополнения баз данных и предназначены в основном для просмотра и поиска необходимой информации. Сегодня этот класс продуктов становится основным инструментом в геоинформационных WEB - технологиях, позволяя извлекать и визуализировать данные из удаленных информационных узлов сети INTERNET. ГИС - конструкторы (полнофункциональные модульные ГИС, производственные картографические системы, промышленные СУБД). ГИС - аналитики (полнофункциональные настольные ГИС, промышленные и настольные СУБД). ГИС - зрители (настольные ГИС-зрители, сетевые ГИС-клиенты , Web-браузеры). 39 40 Модели пространственных данных – отражают логические правила формализованного цифрового описания объектов реальности как пространственных объектов. Из цифровых представлений пространственных данных (которые и принято называть моделями пространственных данных) состоит база данных любой ГИС. Традиционно различают базовые модели пространственных данных: – векторные модели, подразделяемые на два типа — векторные топологические и нетопологические модели; – растровые модели; – регулярно-ячеистые модели, формально схожие с растровыми. Векторная модель — представление пространственных объектов набором координатных пар, описывающее «геометрию» объектов и их пространственную локализацию. Векторная модель используется для представления точечных, линейных и площадных объектов, обычно идентифицируемых в терминах координат (с этим фактом связано название «векторная модель»): местоположение точки описывается простым набором координат в двух- или трехмерном пространстве, линии — упорядоченным набором координат точек, область — границей, состоящей из одной или более замыкающихся линий. Такая модель особенно удобна для представления дискретных объектов в соответствии с объектно-ориентированной моделью отображения реальности. Векторная модель хорошо подходит для представления топографических данных и границ объектов. Разновидностью векторной модели является векторно-топологическая модельданных, которая помимо геометрии описывает также взаимное расположение объектов — их топологические отношения(«справа», «слева», «внутри», «примыкает» и т. п.).  Растровая модель —представление, аппроксимирующее пространственные объекты и их непрерывные географические изменения совокупностью ячеек конечного размера — растром.Растровые модели удобны для хранения и анализа данных, распределенных непрерывно на некоторой области (объекты или явления — на некоторой территории) в соответствии с моделью географических полей. Растр представляет собой матрицу элементов изображения (пикселов) с присвоенными им кодами, идентифицирующими либо цвет изображения, либо класс объекта. Значения пикселов могут быть результатами измерений, вычислений или интерполяции. Регулярно-ячеистые модели – формально схожие с растровыми; создаются путем построения регулярной прямоугольной (гриды, GRID) или треугольной (триангуляция) сети, их построение в ГИС используют для задач географического анализа и моделированиянепрерывных распределений данных. Размер растра (пиксела) или ячейки сети определяет пространственное разрешение данных – их пространственную детальность, и позволяет оценить точность (достоверность) моделирования. Разрешение связано с масштабом представления данных или сложностью рисунка местности или карты. В основе организации пространственных данных в ГИС лежит послойное представление пространственных объектов в БД. Каждый слой — это регистрация изменения одного признака, способ регистрации определяется выбранным способом дискретизации, описываемым соответственно векторной или растровой моделью пространственных данных. Слой представляет один тип таких объектов (точечных, линейных или полигональных) или группу концептуально взаимосвязанных типов объектов. Например, слой может включать линейные объекты, представляющие только линии водотоков, или же водотоки, озера, береговую линию и болота. Возможно также объединение представлений всех объектов в один слой, подобный, например, физико-географической карте. Такое описание позволяет моделировать территорию путем наложения разных тематических «срезов» (слоев) координатно-определенных данных (подобие слоеного пирога). 41 Функции пространственного анализаПрактически все современные развитые ГИС содержат исчерпывающий набор запросных функций. Это относится как к инструментальным ГИС, так и к ГИС-вьюерам. Запросы позволяют формировать множество различных объектов (в том числе – пространственных) на основе заданных критериев, которые можно формулировать на языке пространственных взаимоотношений. Самой простой формой пространственных запросов являются получение характеристик объекта по указанию его курсором на экране и отображение объектов с заданными значениями атрибутов (обратная операция). В более развитых системах можно отбирать объекты, например, по признаку их удаленности от других объектов, соседства, совпадения и др. Классические функции пространственного анализа включают полигональный оверлей, анализ близости, буферизацию, алгебру карт, построение и анализ моделей рельефа, моделирование сетей. Операция буферизации обеспечивает такие возможности как, например, построение карт зон зашумленности, доступности, распространения загрязнения по территории. При помощи оверлеев можно рассчитывать статистику и строить карты совместной встречаемости явлений. Результатом анализа сетей могут стать, например, карты транспортной доступности, распространения загрязнений по речной сети (рис. 14). Многие из этих операций требуют очень серьезных вычислительных затрат. Дополнительно ГИС предоставляют такие функции, как измерение длин, площадей, углов и проч. Краткий перечень основных функций пространственного анализа приведен далее. Полигональные операции•Наложение полигонов. •Определение принадлежности точки полигону. •Определение принадлежности линии полигону. •Снятие границы и слияние полигонов. Анализ близости•Построение буферных зон: на множестве точек, относительно кривых, на множестве полигонов, возможность взвешивания. •Генерация полигонов Тиссена. Анализ сетей•Поиск кратчайшего пути. •Суммирование значений атрибутов по элементам сети. •Размещение центров и распределение ресурсов сети. •Поиск пространственной смежности. •Поиск ближайшего соседа. •Поиск по адресам. Функции картографической алгебры•Перекодирование и переклассификация. •Средние, максимальные и минимальные значения ячейки по множеству слоев. •Логические комбинации слоев. •Сложение/вычитание, умножение/деление слоев карт. •Возведение в степень, дифференцирование. •Операции анализа в режиме скользящего «окна». •Группировка или идентификация неразрывных зон равных значений. •Характеристики формы (вытянутость, фрагментированность). Цифровое моделирование рельефа•Вычисление углов наклона. •Определение экспозиций склонов. •Интерполяция высот. •Определение границ зон видимости для точечных объектов. •Определение зон видимости для линейных объектов и полигонов. •Генерация горизонталей с задаваемым пользователем сечением. •Расчет дренажной сети и оптимального пути по поверхности. •Генерация профилей поперечных сечений. •Вычисление объемов относительно заданной плоскости. Прочие функции•Логические операции с множеством карт. •Генерация случайной пространственной сети опробования. •Работа с базами атрибутивной информации. Вкачестве средств работы с атрибутивной информацией ГИС могут использовать внутренние или внешние СУБД. Как правило, внутренние СУБД обладают более узким набором возможностей. Для мощных систем характерно наличие «живых» связок с мощными серверами реляционных баз данных. 42 Средства ввода/вывода пространственной информацииФункционирование аналитических процедур обеспечивается наличием в ГИС средств ввода/вывода информации. Такие средства могут включать модули работы с дигитайзерами, сканерами, электронными геодезическими приборами, обеспечивать автоматическую или ручную векторизацию растровых изображений. Необходимо поддерживать средства геометрической коррекции, преобразования картографических проекций и контроля качества баз пространственной информации. Обязательный элемент ГИС – редактор графической информации. В некоторых системах предусматривают алгоритмы геометрической генерализации. |