Зацерковний В.І. та ін. ГІС та бази даних. І бази даних
 Скачать 31.1 Mb.
|
|
Рис. 5.25. Приклад містобудівної документації Рис. 5.26. Приклад генерального плану (м. Київ) Загальнодержавний рівень містобудівної документації включає роз- робку Генеральної схеми планування території України, головними 223 завданнями якої є визначення стратегії територіального розвитку нашої держави та її окремих регіонів. Регіональний рівень містобудівної документації вирішує питання територіального розвитку окремих регіонів України, використовує схеми планування окремої частини території України, області та адміністративних регіонів. Місцевий рівень містобудівної документації повинен ґрунтуватися на рішеннях регіонального рівня. На місцевому рівні створюються гене- ральні плани конкретних населених пунктів (рис. 5.26), схеми плану- вання території сільрад, детальні плани забудови. 5.6. Статистичні джерела даних Важливим джерелом даних, передусім атрибутивних, є різні статис- тичні матеріали. В Україні статистика досить добре розвинена та має роз- галужену інфраструктуру державних управлінь зі статистики, до яких усі підприємства, юридичні особи, які працюють на території країни, повинні подавати статистичну звітність щодо діяльності своїх підприємств. Крім то- го, статистичні управління займаються збором і узагальненням іншої різно- манітної інформації (чисельність населення, демографічна ситуація тощо). Раніше дані зберігались у вигляді паперових документів, які необ- хідно було спочатку опрацювати (перевести в електронний вигляд) для використання в ГІС, зараз ситуація покращилася. Статистичні дані зберігаються в БД (в основному, найбільш поширеному форматі.dbf), і тому без попередньої обробки придатні для подальшого використання в ГІС. Особливий інтерес статистичні дані викликають у зв’язку з тим, що вони періодично збираються протягом тривалого часу і можуть слугувати джерелом для визначення динаміки процесів. Крім структури державного статистичного управління, збором і обробкою статистичних даних займаються різні організації: галузеві, маркетингові, опитування громадської думки тощо. В залежності від предметної галузі використання ГІС і завдань, які ставляться перед нею, можна визначити перелік таких організацій. Також джерелом атрибутивних даних для ГІС можуть бути стандартні звітні форми різних державних, комерційних і громадських організацій, нау- кові звіти та публікації, дані спостережень на гідрометеорологічних станціях тощо. Велика частина таких документів створюється і подається в цифрово- му вигляді, у форматах програмних пакетів обробки документів MS Word, MS Excel, MS Access, тому до складу більшості пакетів ГІС, які працюють із реляційними таблицями, для збереження атрибутивних даних входять спе- ціальні модулі імпорту й експорту даних із форматів MS Excel і MS Access. 224 5.7. Internet як джерело даних для ГІС За останні роки комп’ютерні та разом із ними геоінформаційні техно- логії значно просунулись у своєму розвитку: від локальних станцій, які працюють із картографічною довідковою інформацією, до найскладніших проектів, що включають передачу й обробку величезних масивів інформа- ції, доступ і роботу з даними з будь-якої точки земної кулі. Мережа Internet цікава для ГІС як джерела даних (як просторових, так і атрибутивних). Робота в мережі зручна для будь-якого користувача, а відстані на земній поверхні не є перешкодою для отримання даних. Користувач може й не знати, з якої точки земної кулі надходить та чи інша інформація. Раніше застосування Internet у ГІС було обмежене невисокою швид- кістю передачі інформації. Зараз із появою високошвидкісних засобів телекомунікацій ця проблема вирішена. Глобальні інформаційні мережі дозволяють не тільки швидко отри- мувати інформацію, але й забезпечують можливість двостороннього обміну даними. Базуючись на існуючих лініях комунікації, національних, комер- ційних, багатосторонніх і двосторонніх інформаційних системах, геоінфор- маційні проекти можуть поєднувати міжнародні, урядові, комерційні й інші організації. Одним із вдалих прикладів міжнародного співробітництва мо- же слугувати створення в Глобальній інформаційній мережі небезпечних ситуацій. Свої сервери в Internet мають різні організації, які займаються різно- манітними видами діяльності в геоінформаційній галузі, тобто створю- ють, використовують і поширюють цифрові геопросторові дані на всіх рівнях управління, науки, освіти та приватного сектору. Цифрові картографічні матеріали представлені в Інтернеті у різних видах (рис. 5.27). Найбільш цікавою є карта висот, що є матрицею, кожна точка якої характеризується координатами (широтою і довготою) та висотою. Рис. 5.27. Приклад отримання даних з Інтернету 225 На основі такої матриці можлива побудова карт в ізолініях висот, псевдотримірних тіньових карт рельєфу та тривимірних карт або блок- діаграм. На сервері NOAA National Data Centers представлені дані ETOPO5 – п’ятимінутні, 30-секундні матриці для всієї Земної кулі, а також батиметрія дна та карти поверхні дна, побудовані за даними супутникової альтиметрії. Важливими є просторові дані. Наведено нижче декілька адрес web- сайтів, де можна знайти такі БД: http//mac.usgs.gov/mac/isb/pubs/forms/ nimapl.html – карти світу з береговою лінією масштабів 1:20000000; 1:22 000 000; 1:30 000 000; геологічної служби США: http//esri.com/data/ online/about.html ESRI Arc Atlas в масштабі 1:10000000; 1:25000000 в растровому та векторному форматі (границі країн, щільність населення, транспортні мережі, аеропорти, мінеральні джерела, гори, льодовики, сніг, опади тощо); http//nbi.ac.uk./bodc /gebcpo.html – цифрові карти GEBCO; http//tmpo.nima.mil.html – цифрова морська карта – векторна берегова лінія в масштабі 1:250 000; географічні назви (CD-ROM), друга редакція (без США й Антарктиди), геологічна служба США: http//edcsns17.cr.usgs.gov/ EarthExplorer – Query and order satellite images, aerial photographs, and cartographic products through the U.S. Geological Survey (табл. 5.1). Таблиця 5.1 National Imagery and Mapping Agency Topographic Maps, Publications, and Digital Products List, http//mac.usgs.gov/mac/isb/pubs/forms/nimapl.html Ім’я карти та масштаб USGS Stock No. Вартість за аркуш, $ Area Outline Map, Series 1105, Scale 1:20 000 000 T1105XC01-27 10.00 The World, Series 1144, Scale 1:22 000 000 TAA0060-62 7.00 The World, Series 1144, Scale 1:22 000 000 (set of tree) TAA0245 21.00 The World, Series 1145, Scale 1:30 000 000 TAA0058 7.00 The World, Series 1150, Scale 1:14 000 000 TAA0064-69 10.00 The World, Series 1150, Scale 1:14 000 000 (set of six) TAA0246 60.00 Middle East Briefing, Series 1308, Scale 1: 1 500 000 T1308XMEBRMAP 10.00 Arabian Peninsula, Series 5211, Scale 1:2 250 000 T5211X270B2 10.00 Africa, Series 2201, Scale 1:2 000 000 T2201X01-36 10.00 Southeast Asia Briefing, Series, Scale 1:2 000 000 T5213XSEABRMAP 10.00 Military Installations Map, Series 8205, Scale 1:3 500 000 T8205XMILINST 10.00 Vietnam, Series L7014, Scale 1:50 000 See Catalog* 7.00 15-Minute State Series, Scale 1:50 000 See State Map List** 7.00 15-Minute State Series, Scale 1:25 000 See State Map List** 4.00 World Road Maps (Middle East), Series 1310, Scale 1:1 000 000 T1310X01-06 10.00 Digital Products Digital Interim Geographic Names Data (CD-ROM), Edition 2 (excluding the United States and Antarctica) 68-DIGNAMES 11.50 Vector Map (VMAP) Level 0/Digital Chart of the World set of four CD-ROM`s) 01-VMAP 100 226 Достатньо багато просторових даних знаходиться на компакт-дисках, наприклад: – векторна карта рівня 0. Цифрова карта світу (4-CD-ROM), Геологічна служба США; – цифрова карта Світу в масштабі 1:1 000 000, 1992, CD-ROM, контурні лінії МО США; – Світовий банк даних І та ІІ (кордони країн, головні річки, берегова лінія, острови, озера) в масштабі 1:3 000 000, 1987; – БД глобальних екосистем. CD-ROM, ЕТОРО5, температура повітря, опади, 1992. 5.8. Створення Internet-джерела даних Створення інтернет-ГІС проекту є доволі складною і трудомісткою роботою. Однією з умов його успішного створення та функціонування є створення корпоративного проекту за участі групи компаній. При пла- нуванні інтернет-ГІС проекту доводиться вирішувати низку практичних задач, від яких залежить успіх даної роботи: • вибір джерел даних, що включають векторні та растрові формати, атрибутивну інформацію; • вибір програмного забезпечення, на базі якого планується вести облік, обробку й аналіз даних; • підготовка та вибір персоналу для роботи над проектом; • визначення остаточної вартості проекту. Щодо програмного забезпечення для передачі даних за допомогою інтернет / інтранет, то кожний розробник залежно від поставлених задач та наявної апріорної інформації вибирає його сам. Будь-яка інтернет-ГІС має складну архітектуру та включає декілька основних блоків: – клієнтська (демонстраційна) частина, призначена для перегляду та роботи з картографічною інформацією; – серверна програма, яка використовується для об’єднання всієї інформації з численних джерел, її прийому і передачі по мережі Інтернет; – додаток, який забезпечує налагодження й управління. Клієнтська частина забезпечує доступ, візуалізацію, формування запитів і прийом інформації при аналізі картографічних даних. Як клієнтські додатки можуть використовувати динамічні HTML-сторінки, JAVA-додатки, ActiveX-об’єкти, які потребують попередньої установки. Прикладом такого клієнтського додатка може служити MapGuide Viewer компанії Autodesk, призначений для перегляду карт із вико- ристанням звичайного Internet-браузера. 227 Серверна програма – багатозадачний додаток, який функціонує на картографічному сервері й опрацьовує запити, що надходять. У відповідь на запити формується растрове (JPEG, GIF, PNG) або векторне зображення, яке відсилається клієнтському додатку. Одночасно виконується функція вибірки атрибутивних даних за табличним або просторовим запитом. Налагодження й управління здійснюється окремим додатком, який дозволяє визначити тип, форму і вид вихідної інформації, кількість і тип доступних шарів карти. Також виконується адміністрування та розмежу- вання прав доступу до картографічної інформації. Однією з найбільш важливих проблем успішного функціонування інтернет-ГІС проекту є система захисту інформації. Як правило, безпека забезпечується механізмом закриття інформації на сервері, використання протоколу S-HTTP (Secure HyperText Transport Protocol), системою адміні- стрування. Таким чином, адміністратор визначає доступні клієнту шари й атрибутивні дані. Найбільш відомими та повнофункціональними на сьогодні інтер- нет / інтранет додатками для геоінформаційних систем є: • Autudesk MapGuide 6 компанії Autodesk – відомого розробника програмного забезпечення для автоматизованого проектування, яка спеціалізується на програмних продуктах для ГІС; • ArcIMS компанії ESRI, яка спеціалізується на випуску програмних геоінформаційних продуктів і засобів картографування; • MapXtreme компанії MapInfo, яка просуває на ринку програмних інструментів свою лінійку геоінформаційних інструментів, на чолі якої стоїть повнофункціональна ГІС MapInfo. Заслуговують на увагу CSI-MAP Server фірми "КСІ-Технологія" із Санкт-Петербурга і WebMap російської фірми "Резидент" (м. Москва). За своїми функціональними можливостями та сервісом дані програми посту- паються відомим світовим продуктам, але з поставленими для них завданнями вони впевнено справляються, крім того, вартість їх є істотно меншою. Подальший розвиток інтернет-ГІС, на думку авторів, найбільш імовірно, буде здійснюватися за такими напрямами: – нарощуванням функціональних можливостей зі збільшенням інстру- ментальних засобів з одночасним спрощенням інтерфейсу і процесом створення та включенням додаткових модулів, що призведе до розмивання границь між віддаленими клієнтами і локальними робочими станціями; – розширенням сфер застосування, включаючи інтеграцію з новими технічними та мобільними пристроями; – появою нових аналітичних можливостей із використанням нових джерел інформації. 228 5.9. Текстові матеріали як джерело даних для ГІС Текстові матеріали використовуються в ГІС як описова інформація. Поряд зі спеціалізованим програмним забезпеченням ГІС можуть використовувати різні офісні пакети (наприклад, Microsoft Office), може бути створений так званий гарячий зв’язок (hot line) між просторовими об’єктами, їхніми атрибутивними та текстовими даними, які повністю і всебічно описують певний об’єкт. Наприклад, при виборі будь-якої будівлі на електронній карті буде виведена атрибутивна інформація про фірми, що орендують приміщення в цьому будинку, а при виборі певної фірми буде виведено все ділове листування (угоди, листи, рахунки тощо). Важливим джерелом даних також може бути різна довідкова літера- тура, результати лабораторних досліджень тощо. Для обробки текстових даних розробляються методи їх групування, формалізації, переведення в табличну форму. При обробці паперових джерел можуть використовуватися методи автоматизованого розпізнавання тексту. 229 VI. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО МОДЕЛІ ДАНИХ У ГІС Існує лише те, що можна виміряти. М. Планк Організація подання даних у ГІС визначає можливість застосування тих або інших технологій введення даних, від якої залежить просторова точність подання графічної частини інформації, можливість отримання якісного картографічного матеріалу й організація контролю якості карт. Спосіб організації даних у ГІС визначає також швидкість системи, наприклад, при виконанні запиту або візуалізації на екрані. Можливість роботи з великими об’ємами даних або з точними да- ними щодо великих територій також безпосередньо пов’язана зі спосо- бами й формами організації даних. Зручність редагування й оновлення даних, можливості організації багатокористувацької роботи в режимі редагування, створення розпо- ділених мережевих баз даних у першу чергу визначається організацією даних, і тільки потім – конкретним програмним забезпеченням. 6.1. Класифікація моделей даних у ГІС Усі ГІС будуються на основі формальних моделей, які описують розміщення об’єктів (процесів, явищ) у просторі. Формальна модель є узагальненою та чіткою системою понять, яка може бути застосована для опису й моделювання об’єктів (процесів, явищ), що відбуваються на певній території. Моделі є тим підґрунтям, на якому будуються ГІС. Вибір моделі організації даних (способу цифрового опису просторо- вих об’єктів) у ГІС є надзвичайно важливим етапом. Це зумовлене тим, що модель даних безпосередньо визначає більшість функціональних мож- ливостей ГІС і можливість застосування тих або інших технологій введення даних. Від моделі залежить як просторова точність подання візуальної частини інформації, так і можливість одержання якісного картографічного матеріалу й організація контролю цифрових карт. Від способу організації даних в ГІС суттєво залежить продуктивність системи, наприклад, при виконанні запиту до бази даних або рендерингу на екрані монітора. Рендеринг, комп’ютерна візуалізація (англ. rendering – візуалізація, вимальовування, подання) – це процес отримання зображення за моделлю за допомогою комп’ютерної програми. 230 Термін рендеринг в Україні вживають для вказівки процесу візуа- лізації, що виконується за допомогою програмного забезпечення, а рен- дер – для позначення готового зображення, тобто як синоніми до словосполучень: комп’ютерна візуалізація – комп’ютерний рендеринг, візуалізований об’єкт – рендер. Можливість працювати з великими об’ємами даних великих тери- торій, зручність редагування й оновлення даних, можливості організації багатокористувацької роботи в режимі редагування, створення розподі- лених по мережі баз даних – усе це пов’язано, по-перше, з організацією даних і вже, по-друге, – з конкретним програмним забезпеченням. Помилки у виборі моделі можуть істотно вплинути в подальшому на можливість реалізації в ГІС необхідних функцій і розширення їх спис- ку, і, як наслідок, на ефективність проекту з економічної точки зору. Від вибору моделі даних напряму залежить цінність баз даних просторової й атрибутивної інформації, що формуються в процесі створення ГІС. Виділяють чотири моделі даних: – концептуальні моделі подання реальності, що ґрунтуються на різних властивостях реальності, необхідних для її інтерпретації й аналізу; – моделі просторових об’єктів,що визначають процес перетво- рення реального розмаїття в набір дискретних об’єктів, способи опису просторових об’єктів і організації просторових даних у комп’ютерних середовищах – побудові цифрових моделей просторових об’єктів, які засновані на поняттях геометрії та просторової розмірності; – моделі просторових даних – цифрові подання даних у базах гео- даних, що відбивають логічні правила формалізованого цифрового опису об’єктів (векторного, растрового, пошарового); – моделі системи керування базою даних (СКБД) – комплекс програм і мовних засобів, призначених для створення, ведення і вико- ристання баз даних, що розроблені в інформатиці. Рівні організації даних утворюють ієрархію, яку можна представити у вигляді піраміди (рис. 6.1). Моделі даних – це найвищий, концептуальний рівень організації даних, що визначає організацію даних у ГІС, які є створеними та готовими до відображення та перетворення на результат даними. Другий рівень, більш детальний, – рівень структури даних. За- звичай це матриці перетворення, векторні дані, посилання, списки та інші специфічні для кожної з ГІС способи структурування даних. На третьому рівні представлені структури файлів і форматів. Цей рівень максимально деталізує модель даних та уможливлює нормалізацію даних. До цього рівня слід віднести структури файлів, баз даних і типи даних. |