Майкл ДМерс ГИС. Инициаторы проведения этого новаторского события надеются привлечь к нему внимание мировой общественности и широких масс пользователей географических информационных систем из всех стран.
 Скачать 4.47 Mb.
|
 Инициаторы проведения этого новаторского события надеются привлечь к нему внимание мировой общественности и широких масс пользователей географических информационных систем из всех стран. Основная идея дня ГИС заключается в широкой просветительской деятельности каждого, кто имеет опыт и знания в этой области, во внедрении географического подхода в сознание людей. Желательно, чтобы в этот день все пользователи геоинформационных: технологий открыли двери для студентов и школьников, представителей бизнеса и всех желающих, пригласили своих коллег и знакомых и рассказали им о возможностях и важности этой поразительной технологии, показали ее воплощение в реальных приложениях и проектах. Национальное географическое общество США, Ассоциация Американских географов и ESRI, Inc. объявляют о проведении первого ежегодного Всемирного дня ГИС 19 ноября 1999 г ООО ДАТА+ поддерживает идею проведения Всемирного дня ГИС и посвящает этому событию опубликование перевода книги Майкла Н. ДеМерса "Географические информационные системы. Основы" FUNDAMENTALSOF GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS Michael IM. DeMers New Mexico State University JOHNWILEY&SONS,INC. New York • Chichester • Brisbane Toronto • Singapore • Weinheim ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЬ» ОСНОВЫ Майкл Н. ДеМерс Государственный университет Нью-Мексико Издательство Дата+ Москва 1999 ДеМерс, Майкл Н. Географические Информационные Системы. Основы.: Пер. с англ. - М: Дата+, 1999 В книге в рассматриваются теоретические основы, принципы функционирования и применение Географических информационных систем (ГИС). Доступная форма изложения и множество примеров из реальной жизни делают книгу пригодной для самой широкой аудитории. Может служить в качестве учебного пособия и основы для построения вводного курса по геоинформатике. Группа подготовки издания: Директор - Андрей Орлов Перевод на русский язык - Владимир Андрианов Научный редактор -|Юрий Королев Редакторы - Наталья Тихонова, Ирина Кищинская Верстка, подготовка графики - Игорь Москаленко Подготовка обложки - Алексей Михайлов Издательство компании Дата+. 123242, Москва, Б. Грузинская, 10. Тел. (095) 254-9335, 254-6565 Факс 254-8895 E-mail: market@dataplus.msk.su http://www.dataplus.ru ЛР № 090157 от 25.02.98 Подписано в печать 22.09.99 Формат 60х901/16 Печать офсетная Бумага офс. № 1 Печ. л. 31,75 Тираж 1000 экз. Заказ 2918 Отпечатано в Производственно-издательском комбинате ВИНИТИ, 140010, г. Люберцы, Московской обл., Октябрьский пр-т, 403. Тел. 554-21-86 © 1997 by John Wiley & Sons, Inc. © В.Ю. Андрианов, 1999 (перевод) ISBN 0-471-14284-0 (англ.) © «Дата+», 1999 (оформление, издательство) СОДЕРЖАНИЕ Предисловие переводчика ix Предисловие автора к русскому изданию xi РАЗДЕЛ 1 ВВЕДЕНИЕ Глава 1 Введение в компьютерную географию 3 Почему географические информационные системы? 4 Что такое геоинформационные системы? 8 С чего начать? 17 Вопросы 20 РАЗДЕЛ 2 ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ, КАРТЫ И КОМПЬЮТЕРИЗАЦИЯ Глава 2 Пространственный анализ: основа современной географии 23 Совершенствование пространственного сознания 25 Пространственные элементы 28 Шкалы измерений 32 Пространственные координаты 35 Пространственные распределения 40 Сбор географических данных 43 Популяции и схемы отбора 49 Обобщение результатов выборок 54 Вопросы 56 Глава 3 Карта как модель географических данных: язык пространственного мышления 59 Карта как модель: представление реальности 61 Изменение парадигмы в картографии 61 Масштаб карты 64 Другие характеристики карт 66 Картографические проекции 67 Системы координат для картографии 72 Картографический процесс 76 Картографические символы 77 Условность карт и базы данных ГИС 83 Особенности некоторых видов карт 84 Почвенные карты 84 Зоологические карты 86 Изображения дистанционного зондирования 87 Карты растительности 91 Временные ряды карт 91 Вопросы 92 Глава 4 Картографические и геоинформационные структуры данных 95 Идея представления пространственных данных 96 Основные структуры компьютерных файлов 99 Неупорядоченные файлы 99 Последовательно упорядоченные файлы 100 Индексированные файлы 102 Структуры баз данных для управления данными 103 Иерархическая структура данных 104 Сетевые структуры 106 Реляционные базы данных 107 Графическое представление объектов и их атрибутов 110 Многослойные модели данных ГИС 116 Растровые модели 116 Методы сжатия растровых данных 121 Векторные модели данных 124 Сжатие векторных данных 130 Векторная модель для представления поверхностей 132 Гибридные и интегрированные системы 133 Вопросы 138 РАЗДЕЛ 3 ВВОД, ХРАНЕНИЕ И РЕДАКТИРОВАНИЕ Глава 5 Ввод данных в ГИС 143 Подсистема ввода 144 Устройства ввода 144 Растр, вектор или то и другое 150 Преобразования координат 150 Подготовка карты и процесс оцифровки 154 Что вводить 156 Как много вводить 159 Методы ввода векторных данных 161 Методы ввода растровых данных 162 Дистанционное зондирование как особый случай ввода растровых данных 163 Внешние базы данных 170 Вопросы 172 Глава 6 Хранение и редактирование данных 175 Хранение БД ГИС 177 Важность редактирования БД ГИС 179 Обнаружение и устранение ошибок разных типов 181 Графические ошибки в векторных системах 182 Ошибки атрибутов в растровых и векторных системах 190 Преобразование проекций 194 Сшивка листов карты и увязка объектов по границам листов 195 Конфляция (RUBBER SHEETING) 197 Покрытия-шаблоны 199 Вопросы 200 РАЗДЕЛ 4 АНАЛИЗ: СЕРДЦЕ ГИС Глава 7 Элементарный пространственный анализ 203 Введение в пространственный анализ 204 Первая задача исследования: наблюдение 208 Как ГИС находят объекты 208 Для чего нам нужно находить и определять местоположения объектов 211 Определение объектов на основе их атрибутов 213 Определение точечных объектов на основе их атрибутов 213 Определение линейных объектов на основе их атрибутов 215 Определение площадных объектов на основе их атрибутов 218 Геометрические объекты высокого уровня 220 Точечные объекты высокого уровня 220 Линейные объекты высокого уровня 225 Площадные объекты высокого уровня 227 Вопросы 229 Глава 8 Измерения 231 Измерение длины линейных объектов 232 Измерение полигонов 234 Линейные меры полигонов 234 Определение периметра 235 Вычисление площадей полигональных объектов 236 Меры формы 237 Измерение извилистости 238 Меры формы полигонов 238 Измерение расстояний 243 Простое расстояние 243 iii Функциональное расстояние 245 Вопросы 253 Глава 9 Классификация 255 Принципы классификации 256 Простейшая переклассификация 259 Окрестности 261 Фильтры 262 Окрестности 265 Переклассификация поверхностей 268 Уклон 269 Экспозиция склонов (аспект) 272 Профиль поверхности 273 Взаимная видимость 275 Буферы 277 Вопросы 282 Глава 10 Статистические поверхности 285 Что такое поверхность? 287 Изображение поверхностей на картах 288 Выборка статистических поверхностей 291 Цифровые модели рельефа 292 Растровые поверхности 294 Интерполяция 295 Линейная интерполяция 296 Другие методы интерполяции 297 Применение интерполяции 304 Проблемы интерполяции 305 Нарезка статистических поверхностей 310 Объемы, ограничиваемые поверхностями 312 Другие виды анализа поверхностей 314 Дискретные поверхности 315 Карты плотности точек 315 Карты хороплет 317 Дасиметрическое картографирование 318 Вопросы 318 Глава 11 Пространственные распределения 321 Пространственные распределения 322 Распределения точек 323 Анализ квадратов 324 Анализ ближайшего соседа 326 Полигоны Тиссена 328 Распределения полигонов 330 Статистик соединений 331 Другие меры распределений полигонов 334 Распределения линий 334 Плотность линий 335 Ближайшие соседи и пересечения линий 335 Направленность линейных и площадных объектов 337 Связность линейных объектов 342 Модель гравитации 344 Маршрутизация и аллокация 345 Недостающее звено: почему нужно использовать другие покрытия 348 Вопросы 348 Глава 12 Наложение покрытий 351 Картографическое наложение 351 "Точка в полигоне" и "линия в полигоне" 354 Наложение полигонов 357 Компьютеризация процесса наложения 361 Растровые наложения "точка в полигоне" и "линия в полигоне" 361 Растровое наложение полигонов 362 Наложение в векторных системах 363 Типы наложений 364 Наложение САПР 364 Топологическое векторное наложение 366 Замечание об ошибках при наложении 370 Дасиметрическое картографирование 372 Несколько последних замечаний о наложении 375 Вопросы 376 Глава 13 Картографическое моделирование 377 Картографическая модель 378 Модели в географии 380 Типы картографических моделей 383 Индуктивное и дедуктивное моделирование 386 Составление блок-схем моделей 387 Проработка модели 390 Разрешение конфликтов 398 Примеры картографических моделей 398 Проверка работоспособности модели 402 Верификация модели 404 Вопросы 408 РАЗДЕЛ 5 ВЫВОД В ГИС Глава 14 Вывод результатов анализа 411 Вывод: отображение результатов анализа 411 Картографический вывод 412 Процесс дизайна 414 Роль символов в дизайне 415 Принципы графического дизайна 417 Внешние факторы картографического дизайна 422 Нетрадиционный картографический вывод 424 Некартографический вывод 428 Интерактивный вывод 429 Таблицы и графики 429 Вопросы 432 РАЗДЕЛ 6 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИС Глава 15 Проектирование ГИС 435 Что такое проектирование ГИС? 436 Необходимость проектирования ГИС 437 Внешние и внутренние вопросы проектирования ГИС 439 Разработка программного обеспечения 440 Принципы проектирования систем 441 Линейная модель разработки системы 442 Мифический человеко-месяц 444 Некоторые общие характеристики систем 445 Организационное окружение ГИС 445 Связь между системой и внешним миром 446 Структурированная модель проектирования 448 Техническое проектирование 448 Концептуальное проектирование 449 Психологические проблемы внедрения ГИС 450 Вопросы стоимости и отдачи 451 Модели требований к данным и к приложениям 451 Формализованная методология проектирования ГИС 452 Спиральная модель: Быстрое создание прототипов 452 Информационные продукты ГИС 456 Как информационные продукты влияют на ГИС 457 Организация частных представлений 457 Ошибки проектирования 459 Объединение представлений 459 Проектирование БД: Общие соображения 461 Изучаемая область 461 Масштаб, разрешение и уровень детальности 462 Классификация 462 Система координат и проекция 463 Выбор программного обеспечения 463 Проверка и утверждение 464 Вопросы 464 Приложение 1 467 Использованная литература 471 Предисловие переводчика Географические информационные системы все более активно распространяются, появляясь не только там, где люди профессионально имеют дело с географией, но и во многих других областях - бизнесе, службах экстренного реагирования, муниципальных службах и т.д. И потенциал этих замечательных систем все еще полностью не раскрыт. В России геоинформационные системы появились позже, чем на Западе, и сейчас все еще чувствуется нехватка литературы на эту тему. На самом деле даже и "там", несмотря на три десятилетия развития этой технологии, хороших книг по геоинформатике не так уж и много. Это объясняется отчасти и тем, что данная дисциплина охватывает очень широкий спектр вопросов - от сугубо теоретических до чисто практических, от географии до программирования, от бизнес-презентаций до проектирования баз данных. Так что написать исчерпывающий труд на тему ТИС" - занятие не из легких, и для него требуются обширные познания. Вообще, это тот случай, когда попытка - пытка. Автор этой книги попытался, и - неплохо справился. Конечно, его можно уличить во многих неточностях, иногда даже в ошибках, но изложить сложный и разносторонний материал простым языком тоже еще надо уметь. А эта книга - как раз для тех, кто не хочет (или не может) прорываться через дебри формул и теоретических рассуждений к пониманию того, что же такое ГИС, и как их лучше всего использовать. Со своей стороны, мы постарались исправить замеченные ошибки. Отдельное слово - о русской терминологии. Здесь еще очень много спорных и неустоявшихся терминов, поэтому вполне возможно, что вам что-то не понравится, или будет названо не так, как вы к этому привыкли. Здесь вам помогут сориентироваться английские термины, приводимые в скобках, они могут вам также пригодиться для лучшего понимания англоязычной литературы и интерфейсов нерусифицированных программных продуктов. Кстати, следует заметить, что термин GIS - это и Geographic Information System (географическая информационная система, ГИС), и Geographic Information Science (геоинформатика), так что даже в самом английском названии есть неоднозначность. В-общем, не судите строго, мы все ещё только в начале пути. Владимир Андрианов, старший эксперт "Дата+" х  Доступность коммерческих программных пакетов для построения географических информационных систем растет с каждым днем по всему миру. Параллельно этому растет и потребность в книгах, содержащих основы по данной тематике, в особенности - для образования. Все больше таких книг издается на английском языке, чего нельзя сказать о других языках. Русское издание данной книги является одной из попыток улучшить эту ситуацию. Данная книга задумана как введение, а не как всесторонний сборник знаний по геоинформатике. Я старался достичь максимально возможной полноты в контексте вводного учебного пособия, а эта книга в действительности писалась, чтобы расширить осведомленность читателя о потенциале геоинформационной технологии, чтобы он смог и формулировать, и решать географические задачи. Как сказано в самом начале книги, она - о географии. Хотя в техническом отношении геоинформатика очень интересна и все более доступна, важно, чтобы движущей силой в ее изучении была география. Практически любой человек может научиться пользоваться этими программами. Но без географических концепций такое "использование" превратится в бессмысленное и часто бесплодное предприятие. И следует также помнить, что, хотя современные геоинформационные системы (ГИС) достаточно сложны, сделать в этом направлении предстоит еще больше. Будущее ГИС зависит от умения пользователей находить уникальные и нередко довольно сложные моделирующие решения, а когда такие решения в готовом виде отсутствуют, - писать дополнительные программы, повышающие функциональные возможности имеющихся систем. Перед тем как рассматривать эти подходы, вы должны достичь понимания основ ГИС как компьютерных приложений и географии как их движущей силы. Данная книга должна помочь вам начать движение к этому. В ней есть также множество библиографических ссылок, показывающих, что можно читать далее. Представьте себе этот текст как приглашение к современному научному знанию и, в конечном итоге, к вашим собственным исследованиям. Благодарности Я очень благодарен многим студентам, преподавателям и рецензентам, внесшим свой вклад в создание данной книги. Они существенно помогли улучшить как содержание, так и качество материала, который здесь представлен. Помимо тех, кто внес вклад в собственно текст книги, большой благодарности за поддержку русского издания книги заслуживают некоторые лица и организации. Прежде всего, я хочу поблагодарить компанию Дата+ за решение издать данную книгу на русском языке. Особенной благодарности заслуживает Владимир Андрианов, выполнивший собственно перевод всего текста. Я благодарю доктора Майкла Финикса (Michael Phoenix) из Института исследований окружающей среды (ESRI) за предложение перевести книгу. ESRI также заслуживает благодарности за поддержку моей книги на рынке и за поощрение членов геоинформационного сообщества к ее прочтению. Наконец, отдельное спасибо - Джеку и Лоре Дэнжермонд, внесшим, возможно, наибольший персональный вклад в развитие географической теории, пространственного анализа, геоинформационного образования и применения ГИС во всем мире.  |