Прикладная информатика Шляхова Мария Михайловна к.т.н., ст. преподаватель

Список литературы: Геоинформатика: в 2 Кн.: учебник для студ. высш. учеб. заведений / (Е.Г. Капралов, А.В. Кошкарев, В.С. Тикунов и др.); под ред. В.С. Тикунова.- М.: Издательский центр «Академия», – 384 с. Прикладная информатика: Учебно- методическое пособие: В 2-х частях./ Под общ. Ред. Тихонова А.Н.- М.: МАКС Пресс, – 860 с.

Определение ГИС Геоинформационные системы (ГИС) ГИС – набор программных инструментов, используемых для ввода, хранения, манипулирования, анализа и отображения географической информации. ГИС – набор программных инструментов, используемых для ввода, хранения, манипулирования, анализа и отображения географической информации. 2

Определение ГИС

ГИС – это инструмент управления. ГИС позволяет принимать решения на основе географической информации. В отличие от других типов инструментов обработки информации, ГИС понимает концепцию местоположения, так как базируется на информации, привязанной к координатам на карте, и позволяет представить её в графическом виде для интерпретации и принятия решений по управлению. 3

Определение ГИС

Классификация ГИС 4 По объектам информационного моделирования ГИС делятся на изучающие: По объектам информационного моделирования ГИС делятся на изучающие: феномены реальности (лес, земля, вода, население, хозяйство); феномены реальности (лес, земля, вода, население, хозяйство); процессы (наводнения, загрязнения окружающих сред, миграционные процессы); процессы (наводнения, загрязнения окружающих сред, миграционные процессы); нематериальные объекты, или идеи. нематериальные объекты, или идеи.

Классификация ГИС Классификация по целям: Классификация по целям: многоцелевые (общегеографические, мониторинг окружающей среды); многоцелевые (общегеографические, мониторинг окружающей среды); тематические (водных ресурсов, лесопользования, землепользования и т.п.); тематические (водных ресурсов, лесопользования, землепользования и т.п.); специализированные (информационно- справочные системы по отраслям). специализированные (информационно- справочные системы по отраслям). 5

Классификация ГИС Классификация по типу (модели) данных: Классификация по типу (модели) данных: векторные векторные растровые растровые Гибридные (интегральные) Гибридные (интегральные) 6

Классификация ГИС Классификация по архитектурным принципам: Классификация по архитектурным принципам: закрытые закрытые открытые открытые 7

Классификация по архитектурным принципам: Закрытые системы позволяют выполнять только те операции с данными, на которые они настроены во время покупки. В случае незначительного изменения решаемой задачи такие системы часто оказываются неспособными их решать. В большинстве случаев они имеют низкие цены и короткий жизненный цикл. Открытые системы подразумевают открытость для пользователя, такие системы имеют специальные средства для создания нужных пользователю функций обработки данных. Это позволяет использовать их и при развитии решаемых задач в будущем. Такие системы обычно дороги, но имеют большой жизненный цикл. 9

Классификация ГИС По функциональным возможностям: По функциональным возможностям: инструментальные или полнофункциональные. Это мощные универсальные сетевые системы, такие как ArcInfo и ERDAS; инструментальные или полнофункциональные. Это мощные универсальные сетевые системы, такие как ArcInfo и ERDAS; настольные, или системы конечного пользователя. К этой группе относятся MapInfo, IDRISI, WinGIS, ArcView, GeoGraph; настольные, или системы конечного пользователя. К этой группе относятся MapInfo, IDRISI, WinGIS, ArcView, GeoGraph; узкоспециализированные информационные системы. узкоспециализированные информационные системы. 8

Геоинформатика Лекция 2

Геоинформатика Геоинформатика – наука, технология и производственная деятельность, по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию ГИС, по разработке геоинформационных технологий, по приложению ГИС для практических или научных целей. Геоинформатика – наука, технология и производственная деятельность, которая связана с разработкой и использованием ГИС. 2

ГИС Линейная модель Геоинформатика Дистанционное зондирование ГИС Картография Модель «Доминирование картографии» Дистанционное зондирование Картография 3

Геоинформатика Модель «Доминирование геоинформационных систем» Дистанционное зондирование Картография ГИС Модель «Тройное взаимодействие» ГИС Дистанционное зондирование Картография 4

Геоинформатика Отображение и исследование реального мира: - природные геосистемы - общественные геосистемы - природно-общественные геосистемы Научно-познавательный аспект геоинформатики Создание и изучение цифровой информационной модели геосистемы 5

Геоинформатика преобразование Технологический аспект геоинформатики хранение сбор отображение распространение инвентаризации оптимизации управления Геосистемы Геоинформация 6

Геоинформатика Создание: аппаратных средств аппаратных средств программных продуктов программных продуктов банков данных банков данных систем управления систем управления инструментария ГИС разного целевого назначения и проблемной ориентации инструментария ГИС разного целевого назначения и проблемной ориентации Производственный аспект геоинформатики 7

История развития ГИС В Канаде, Швеции и Великобритании разрабатываются ГИС и автоматизированные картографические системы. В Канаде, Швеции и Великобритании разрабатываются ГИС и автоматизированные картографические системы. Оформились две альтернативные линии представления данных – растровые и векторные модели. Оформились две альтернативные линии представления данных – растровые и векторные модели. Поставлены и решены задачи, образующие ядро геоинформационных технологий: наложение разноимённых слоёв, генерация буферных зон, полигонов Тиссена и т.д. Поставлены и решены задачи, образующие ядро геоинформационных технологий: наложение разноимённых слоёв, генерация буферных зон, полигонов Тиссена и т.д. Создана технология массового шифрования карт. Создана технология массового шифрования карт. Впервые для создания карт использовался сканер. Впервые для создания карт использовался сканер. Этап е годы. Накопление новой наукой техники и опыта 8

История развития ГИС Впервые использовалась абсолютная система координат. Впервые использовалась абсолютная система координат. Впервые была создана база данных на основе тематических слоёв. Впервые была создана база данных на основе тематических слоёв. ГИС первого поколения были функционально ограниченны из-за: неразвитости периферийных устройств; неразвитости периферийных устройств; пакетного режима обработки данных на крупных и мощных, но безумно дорогих ЭВМ; пакетного режима обработки данных на крупных и мощных, но безумно дорогих ЭВМ; непереносимости программного обеспечения; непереносимости программного обеспечения; недостатка вычислительных ресурсов по отношению к объёмам данных и времени исполнения задач. недостатка вычислительных ресурсов по отношению к объёмам данных и времени исполнения задач. Этап е годы. Накопление новой наукой техники и опыта 9

История развития ГИС Возник «картоцентрический» взгляд на геоинформатику. Возник «картоцентрический» взгляд на геоинформатику. Большинство ГИС этого периода создают карты или используют карты как источник исходных данных. Большинство ГИС этого периода создают карты или используют карты как источник исходных данных. Международным географическим союзом зарегистрированы 85 полнофункциональных ГИС и несколько сот вспомогательных программных средств. Международным географическим союзом зарегистрированы 85 полнофункциональных ГИС и несколько сот вспомогательных программных средств. В России сформировалось новое направление – математико-картографическое моделирование. В России сформировалось новое направление – математико-картографическое моделирование. Цифровая картографическая продукция почти не отличается от традиционных карт. Цифровая картографическая продукция почти не отличается от традиционных карт. Этап е годы. Отработка методик структурирования пространственных данных 10

История развития ГИС Широкое распространение персональных компьютеров открыли ГИС для массового пользователя. Широкое распространение персональных компьютеров открыли ГИС для массового пользователя. Созданные компьютерные локальные и глобальные сети революционно изменили доступ к базам данных. Созданные компьютерные локальные и глобальные сети революционно изменили доступ к базам данных. Появилась геоинформационная индустрия. Появилась геоинформационная индустрия. ГИС создаются путём адаптации универсальных продуктов применительно к анализируемым проблемам (ГИС ArcInfo). ГИС создаются путём адаптации универсальных продуктов применительно к анализируемым проблемам (ГИС ArcInfo). Осваиваются новые источники данных для ГИС: данные дистанционного зондирования (Landsat, Spot), данные глобальных систем позиционирования. Осваиваются новые источники данных для ГИС: данные дистанционного зондирования (Landsat, Spot), данные глобальных систем позиционирования. Этап е годы. Эпоха зрелости 11

История развития ГИС Большинство карт преобразуется в цифровые модели. Большинство карт преобразуется в цифровые модели. Развитие моделирования: внедрение теории фракталов, катастроф, хаоса в географии, применение нейронных сетей для многомерных классификаций и прогнозирования. Развитие моделирования: внедрение теории фракталов, катастроф, хаоса в географии, применение нейронных сетей для многомерных классификаций и прогнозирования. Появились примеры интеграции ГИС и Интернет. Появились примеры интеграции ГИС и Интернет. Большое внимание уделяется интеллектуальному анализу данных (data mining). Большое внимание уделяется интеллектуальному анализу данных (data mining). Этап е годы. Развитие мультимедийных технологий 12

Источники данных для ГИС Лекция 3

Источники данных для ГИС При анализе информации, необходимой для успешного функционирования создаваемой ГИС, должны быть рассмотрены вопросы: доступности стоимости полноты точности информации а также состава и структуры данных Затраты на информационное обеспечение геоинформационных систем достигают 90% от их общей стоимости. 2

Источники данных для ГИС При создании ГИС используются 3 основных источника данных: картографические статистические дистанционного зондирования 3

Источники данных для ГИС Картографические источники Достоинствами картографической информации являются: чёткая территориальная привязка отсутствие белых пятен в пределах отображаемой территории возможность ввода в компьютер Недостатком является: наличие устаревших данных Достоинства и недостатки картографических источников 4

Источники данных для ГИС Картографические источники Общегеографические карты Карты природы Карты народонаселения Классификация тематических карт 5

Источники данных для ГИС Картографические источники Карты экономики Карты науки, подготовки кадров, обслуживания населения Политические, административные и исторические карты Экологические карты Классификация тематических карт 6

Источники данных для ГИС Картографические источники Общегеографические карты делятся на: топографические (масштаб 1: и крупнее) топографические (масштаб 1: и крупнее) обзорно-топографические (мельче 1: и до 1: ) обзорно-топографические (мельче 1: и до 1: ) обзорные (мельче 1: ) обзорные (мельче 1: ) В геоинформатике карты этого класса служат : для получения информации об указанных объектах местности для получения информации об указанных объектах местности для привязки для привязки К этой группе источников данных также относятся фотокарты и космофотокарты – полиграфические оттиски с фотопланов, составленные по результатам аэро или космической съёмки, с нанесённой на них картографической нагрузкой, обычной для общегеографических карт. Общегеографические карты 7

Источники данных для ГИС Картографические источники Это наиболее разнообразная по тематике группа карт: карты геологического строения и ресурсов недр геофизические рельефа земной поверхности и дна океанов метеорологические и климатические гидрологические и океанографические почвенные, геоботанические, зоогеографические медико-географические ландшафтные и общие физико-географические охраны природы Карты природы 8

Источники данных для ГИС Картографические источники В данной группе карт выделяют следующие основные сюжеты: размещение населения по территории размещение населения по территории расселение расселение этнографическая и антропологическая характеристика народонаселения этнографическая и антропологическая характеристика народонаселения демографическая характеристика демографическая характеристика социально-экономическая характеристика социально-экономическая характеристика Карты народонаселения 9

Источники данных для ГИС Картографические источники Здесь выделяют: карты промышленности с подразделением на добывающую и обрабатывающую, а также детальные отраслевые; карты промышленности с подразделением на добывающую и обрабатывающую, а также детальные отраслевые; карты сельского хозяйства (земельных фондов, трудовых ресурсов, материально-технической базы, земледелия и животноводства); карты сельского хозяйства (земельных фондов, трудовых ресурсов, материально-технической базы, земледелия и животноводства); карты лесного хозяйства; карты лесного хозяйства; карты транспорта и связи; карты транспорта и связи; карты строительства (капитального строительства, строительных и монтажных организаций, материально- технической базы; территориальных комплексов строительства); карты строительства (капитального строительства, строительных и монтажных организаций, материально- технической базы; территориальных комплексов строительства); карты торговли и финансов; карты торговли и финансов; общеэкономические карты. общеэкономические карты. Карты экономики 10

Источники данных для ГИС Картографические источники Данный класс карт связан с картами народонаселения и экономики. Сюда относят: карты обазования карты обазования науки науки культуры культуры здравоохранения здравоохранения физкультуры и спорта физкультуры и спорта бытового и коммунального обслуживания бытового и коммунального обслуживания туризма туризма Карты науки, подготовки кадров, обслуживания населения 11

Источники данных для ГИС Картографические источники Политические, административные и исторические карты 12

Источники данных для ГИС Картографические источники Экологические карты: биоэкологические биоэкологические геолого-экологические геолого-экологические географо-экологические географо-экологические общие экологические общие экологические Кроме того, среди карт природы и социально- экономических карт могут быть выделены сюжеты, имеющие экологический уклон. Экологические карты 13

Источники данных для ГИС Картографические источники Следует отметить особую роль серий карт и комплексных атласов, где сведения приводятся в единообразной, систематизированной, взаимно согласованной форме: по проекции масштабу степени генерализации современности достоверности и другим параметрам Такие наборы карт особенно удобны для создания тематических ГИС. Атласы 14

Источники данных для ГИС Данные дистанционного зондирования Основные достоинства данных дистанционного зондирования: объективность объективность обзорность обзорность оперативность оперативность периодичность (регулярность поступления) периодичность (регулярность поступления) разнообразие по разрешению и видам съёмки разнообразие по разрешению и видам съёмки возможность получения непосредственно в цифровом виде возможность получения непосредственно в цифровом виде Недостатки: наличие различных (геометрических, радиометрических) искажений наличие различных (геометрических, радиометрических) искажений «перенасыщенность» информацией «перенасыщенность» информацией белые пятна белые пятна Достоинства и недостатки 15

Источники данных для ГИС Данные дистанционного зондирования К ДДЗ относятся: все типы данных, получаемых с аппаратуры космического и авиационного базирования все типы данных, получаемых с аппаратуры космического и авиационного базирования разнообразные измерительные системы морского и наземного базирования, включая, например: разнообразные измерительные системы морского и наземного базирования, включая, например: – фототеодолитную съёмку – сейсморазведку – электромагнитную разведку – гидроакустические съёмки рельефа морского дна с помощью гидролокаторов бокового обзора иные способы, основанные на регистрации собственного или отражённого сигнала волновой природы иные способы, основанные на регистрации собственного или отражённого сигнала волновой природы 16

Источники данных для ГИС Данные дистанционного зондирования Аэрофотосъёмка: регулярно выполняется с 30-х годов регулярно выполняется с 30-х годов накоплен фонд снимков, полностью покрывающий территорию России, а для многих районов – с многократным перекрытием накоплен фонд снимков, полностью покрывающий территорию России, а для многих районов – с многократным перекрытием Космические снимки: начали поступать с 60-х годов начали поступать с 60-х годов к настоящему времени их фонд к настоящему времени их фонд исчисляется десятками миллионов В качестве примера можно привести спутники: СШАФранция Россия NOAA SPOT Ресурс-Ф Landsat Метеор-3М QuickBird Ресурс-ДК 17

Источники данных для ГИС Данные дистанционного зондирования Современные виды съёмок имеют ряд преимуществ: получение информации в диапазоне электромагнитного спектра, недоступного непосредственному восприятию человека; получение информации в диапазоне электромагнитного спектра, недоступного непосредственному восприятию человека; одновременный сбор данных сразу в нескольких частотных диапазонах; одновременный сбор данных сразу в нескольких частотных диапазонах; возможность сбора данных в условиях, неблагоприятных для визуального наблюдения (например, радиолокационная съёмка в условиях облачности). возможность сбора данных в условиях, неблагоприятных для визуального наблюдения (например, радиолокационная съёмка в условиях облачности). 18

Источники данных для ГИС Статистические данные Статистические данныеважнейший источник информации для различных социально-экономических ГИС. Особое место среди статистических данных занимает государственная статистика. Статистические данные - важнейший источник информации для различных социально-экономических ГИС. Особое место среди статистических данных занимает государственная статистика. Государственная статистика 19

Источники данных для ГИС Статистические данные В России государственную статистику по единой методике собирают Госкомстат и некоторые отраслевые министерства. Назначение государственной статистики – дать представление об изменениях: в народном хозяйстве в народном хозяйстве составе населения составе населения уровне его жизни уровне его жизни развитии культуры развитии культуры наличия материальных резервов и их использовании наличия материальных резервов и их использовании соотношения в развитии различных отраслей хозяйства соотношения в развитии различных отраслей хозяйства и многое другое и многое другое Государственная статистика 20

Источники данных для ГИС Статистические данные Статистическая отчётность различается по периодичности: суточная суточная недельная недельная полумесячная полумесячная квартальная квартальная полугодовая полугодовая годовая годовая кроме того, отчётность может быть единовременной кроме того, отчётность может быть единовременной Государственная статистика 21

Источники данных для ГИС Статистические данные Для упорядочивания всей совокупности данных государственной службой определены группы показателей по 14 отраслям статистики: промышленности, природных ресурсов, технического прогресса и т.д. Для каждой из отраслей разработан обязательный набор показателей. В настоящее время сбор и хранение всей информации автоматизирован, что позволяет непосредственно использовать её в ГИС. Государственная статистика 22

Источники данных для ГИС Статистические данные Содержат огромное количество информации о природных явлениях. Результаты наблюдений собираются с использованием сетей: стационарных станций стационарных станций передвижных измерительно- наблюдательных станций передвижных измерительно- наблюдательных станций автоматических телеметрических станций автоматических телеметрических станций Результаты наблюдений 23

Источники данных для ГИС Статистические данные Все эти данные собираются и хранятся в специальных информационных центрах или институтах соответствующего профиля и часто доступны через компьютерные сети. В настоящее время активно ведутся работы по созданию разных тематических международных банков данных с возможностью доступа через Интернет. Результаты наблюдений 24

Источники данных для ГИС Статистические данные Большое информационное значение имеют справочные издания по отдельным типам географических объектов, например, 40 томный каталог ледников СССР. Достоинство литературных источников или текстовых материалов (отчётов экспедиций, статей и книг, в том числе тематических монографий): большой фактический материал большой фактический материал Недостатки: не всегда представлены в специально классифицированном виде; не всегда представлены в специально классифицированном виде; не обеспечивают точную пространственную локализацию данных. не обеспечивают точную пространственную локализацию данных. Текстовые материалы 25

Ввод данных в ГИС

Данные ГИС Пространственная информация Непрерывная описательная информация первичнаявторичная - датчики - оптические и символьные сканеры - клавиатура - голосовой ввод растроваявекторнаярастроваявекторная - спутники с оптическими сканирующи- ми СС - РЛСБО - цифровая фотоаппарату ра - GPS - полевые наблюдения - сканирова- ние фото- графических материалов ЦФС – X,Y,Z дигитайзервекторизатор 2

Ввод данных в ГИС Средства кодирования и оцифровки пространственных данных: дигитайзеры дигитайзеры сканеры сканеры 3

Ввод данных в ГИС Сканеры Сканеры – устройства для автоматической фиксации регулярных элементов изображения при перемещении сканерного луча. В ГИС используются для получения цифровых изображений – растровых образов карт или снимков – в памяти компьютера. 4

Ввод данных в ГИС Сканеры Классификация сканеров: по способу подачи исходного материала по принципу считывания информации по цветопередаче и глубине цветов по числу фотоэлементов 5

Ввод данных в ГИС Сканеры По способу подачи исходного материала: ручные ручные планшетные планшетные барабанные барабанные протяжные или рулонные протяжные или рулонные 6

Ввод данных в ГИС Сканеры Ручные сканеры – работают на отражение и обладают низкой точностью и небольшой шириной сканирования (около 10 см). В ГИС используются для ввода текста. Протяжные сканеры – имеют ограничение только на ширину листа. Могут работать как на отражение, так и на просвет. 7

Ввод данных в ГИС Сканеры Барабанные сканеры – имеют одноэлементную сканирующую головку, которая перемещается вдоль барабана параллельно его оси. Сканирование производится при вращении барабана. Размер сканирующего оригинала зависит от размера барабана. Планшетное устройство может иметь матричный или линейный фотоэлемент, на который проецируется исходное изображение. 8

По принципу считывания информации: на просвет на просвет на отражение на отражение Ввод данных в ГИС Сканеры 9

По цветопередаче и глубине цветов: штриховые штриховые полутоновые полутоновые цветные цветные Современные универсальные сканирующие устройства имеют несколько режимов сканирования, что позволяет вводить штриховые, полутоновые и цветные изображения с различным разрешением (от 100 до 4000 dpi). 10

По числу фотоэлементов: одноэлементные одноэлементные многоэлементные, например, линейные, матричные многоэлементные, например, линейные, матричные Ввод данных в ГИС Сканеры 11

Ввод данных в ГИС Сканеры Фотоэлемент на приборах с зарядовой связью (ПЗС) состоит из тысяч светочувствительных ячеек, каждая из которых накапливает заряд и приобретает потенциал, величина которого пропорциональна энергии поглощённого света. Затем аналогово- цифровой преобразователь определяет для каждого потенциала его цифровой значение, которое передаётся в компьютер. Фотоэлемент на приборах с зарядовой связью (ПЗС) состоит из тысяч светочувствительных ячеек, каждая из которых накапливает заряд и приобретает потенциал, величина которого пропорциональна энергии поглощённого света. Затем аналогово- цифровой преобразователь определяет для каждого потенциала его цифровой значение, которое передаётся в компьютер. 12

Основные характеристики сканеров: -оптическое (или геометрическое) разрешение, измеряется в микрометрах или в точках на дюйм (dpi); - геометрическая точность (или точность позиционирования элементов изображения); Ввод данных в ГИС Сканеры 13

Ввод данных в ГИС Сканеры Основные характеристики сканеров: Основные характеристики сканеров: - динамический диапазон – десятичный логарифм отношения яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее тёмных. Типовой показатель для офисных сканеров – 1,8-2, для профессиональных – от 2,5 для непрозрачных материалов до 3,5 для прозрачных материалов; - динамический диапазон – десятичный логарифм отношения яркости наиболее светлых участков изображения к яркости наиболее тёмных. Типовой показатель для офисных сканеров – 1,8-2, для профессиональных – от 2,5 для непрозрачных материалов до 3,5 для прозрачных материалов; 14

Ввод данных в ГИС Сканеры Основные характеристики сканеров: - радиометрическое разрешение – число двоичных разрядов, используемых для представления измеренных в пределах динамического диапазона оптических плотностей изображения; - радиометрическое разрешение – число двоичных разрядов, используемых для представления измеренных в пределах динамического диапазона оптических плотностей изображения; - скорость сканирования; - скорость сканирования; - размер сканируемого источника. - размер сканируемого источника. 15

Ввод данных в ГИС Дигитайзеры Дигитайзеры – полуавтоматические цифрователи с ручным обводом и автоматической регистрацией координат на носителе данных. Это устройства планшетного типа для ввода информации в цифровой форме. Состоит из электронного планшета и курсора. Имеет собственную систему координат. Размер планшета колеблется от А4 до А0. Число управляющих кнопок на курсоре от 1 до 17, стандартно 12. Некоторые дигитайзеры для удобства работы имеют управляющее меню с сенсорной клавиатурой. 16

Растровые модели данных

Модели пространственных данных Объектом информационного моделирования в ГИС является пространственный объект. Это цифровое представление, или модель, объекта реальности (местности), содержащее его местоположение и набор свойств (характеристик, атрибутов), или сам этот объект. 2

Модели пространственных данных Модель данных – это отображение непрерывных последовательностей реального мира в набор дискретных объектов. Существует два основных типа моделей данных: растровые векторные 3

Растровые модели данных Основное назначение растровых моделей – непрерывное отображение поверхностей. В растровых моделях данных в качестве атомарной модели используется двухмерный элемент пространства – ячейка, или пиксель. 4

Растровые модели данных Характеристики растровых моделей: разрешение – минимальный линейный размер наименьшего участка пространства (поверхности), отображаемый одним пикселем; значение – элемент информации, хранящийся в элементе растра (пикселе); 5

Растровые модели данных Характеристики растровых моделей: зона – соседствующие друг с другом ячейки, имеющие одинаковые значения; положение – упорядоченная пара координат, которые однозначно определяют положение каждого элемента отображаемого пространства в растре. 6

Растровые модели данных Достоинства растр не требует предварительного знакомства с явлениями, что позволяет на основе статистических методов обработки получать объективные характеристики исследуемых объектов; растровые данные проще обрабатывать по параллельным алгоритмам; некоторые задачи, например, создание буферной зоны, проще решать в растровом виде. 7

Растровые модели данных Недостатки наряду с полезной информацией может попадать и избыточная (в том числе и бесполезная) информация; большой объём данных. 8

Растровые модели данных Растровые модели делятся на: регулярные нерегулярные вложенные (или рекурсивные, или иерархические) мозаики 9

Интеграция пространственной и атрибутивной информации

Объекты цифровой карты Атрибутивные данные Идентифи катор Характеристики 1 Река … 2 Луг … 3 Здание … Какая информация есть об объекте (объектах), который я вижу на карте? Какая информация есть об объекте (объектах), который я вижу на карте? Где находятся объеёкты с определенными характеристиками? Где находятся объеёкты с определенными характеристиками? Атрибутивные данные – это характеристики объектов, выражающиеся, как правило, в алфавитно-цифровом виде. 2

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Пространственные и атрибутивные данные целиком отделены друг от друга В составе ГИС есть модуль управления БД Совместное хранение и обработка данных 3

Интеграция пространственной и атрибутивной информации На самом низком уровне интеграции пространственные и атрибутивные данные целиком отделены друг от друга. Таким образом, пользователь вынужден иметь дело с двумя системами: графической и СУБД. Пример: добавление в AutoCAD возможностей работы с базами dBASE; добавление в AutoCAD возможностей работы с базами dBASE; ранние версии WinGis, работающие с СУБД Gupta. ранние версии WinGis, работающие с СУБД Gupta. ГИС пространственная база данных СУБД атрибутивная 4

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Недостатки: постоянно выходить из одной программы и входить в другую; постоянно выходить из одной программы и входить в другую; большая часть связи между пространственным объектом и его данными происходит у пользователя в уме. большая часть связи между пространственным объектом и его данными происходит у пользователя в уме. 5

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Более высокий уровень интеграции пространственной и атрибутивной информации предусматривает наличие в составе ПО ГИС модулей управления внутренней базой данных. Под внутренней БД понимается то, что данная ГИС умеет работать с реляционной БД без привлечения каких- либо дополнительных программных средств. ГИС пространственная база данных встроенная СУБД атрибутивная база данных 6

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Например, PC ARC/INFO, Maplnfo, MGE Intergraph и GeoGraph. Например, PC ARC/INFO, Maplnfo, MGE Intergraph и GeoGraph. Наиболее распространёнными форматами БД являются dBASE, Paradox, MS Access, форматы данных электронных таблиц, ASCII-файлы. Наиболее распространёнными форматами БД являются dBASE, Paradox, MS Access, форматы данных электронных таблиц, ASCII-файлы. ГИС пространственная база данных встроенная СУБД атрибутивная база данных 7

Первый вариант реализации встроенной СУБД В качестве оперативного формата выбирается один из популярных форматов данных или некий «свой» формат. Достоинства: относительная простота использования; относительная простота использования; как правило, более высокая скорость работы с данными. как правило, более высокая скорость работы с данными. Интеграция пространственной и атрибутивной информации ГИС пространственная база данных встроенная СУБД атрибутивная база данных 8

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Недостатки: Недостатки: для использования данных, представленных в других форматах, необходима их конвертация. для использования данных, представленных в других форматах, необходима их конвертация. Пример: Пример: ранние версии ArcView, Maplnfo, Intergraph, GeoGraph и другие ГИС. ранние версии ArcView, Maplnfo, Intergraph, GeoGraph и другие ГИС. ГИС пространственная база данных встроенная СУБД атрибутивная база данных 9

Второй вариант реализации встроенной СУБД Работа ведется с несколькими форматами с использованием средств IDAPI, ODBC или аналогов. Достоинства: работает с разными форматами работает с разными форматами Интеграция пространственной и атрибутивной информации ГИС пространственная база данных ODBC атрибутивная 10

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Недостатки: Недостатки: иногда снижается надежность и скорость обработки атрибутивных данных из-за недоработок драйверов форматов БД; иногда снижается надежность и скорость обработки атрибутивных данных из-за недоработок драйверов форматов БД; более сложная настройка систем с помощью специальных конфигурационных утилит. более сложная настройка систем с помощью специальных конфигурационных утилит. ГИС пространственная база данных ODBC атрибутивная 11

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Подобные системы занимают сейчас лидирующее положение на рынке: Подобные системы занимают сейчас лидирующее положение на рынке: ArcView, Maplnfo, Intergraph MGE, GeoGraph ArcView, Maplnfo, Intergraph MGE, GeoGraph ГИС пространственная база данных ODBC атрибутивная 12

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Наивысшая степень интеграции пространственных и атрибутивных данных предусматривает совместное их хранение и обработку. Такие решения предлагаются отечественными разработчиками (системы, ориентированные на использование «стандартных» форматов SXF, F1M – например, ранние версии ГИС «Панорама»). ГИС пространственная и атрибутивная база данных 13

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Достоинства: Достоинства: иногда этот вариант лучше раздельного хранения данных по возможности получения информации об указанном на карте объекте. иногда этот вариант лучше раздельного хранения данных по возможности получения информации об указанном на карте объекте. ГИС пространственная и атрибутивная база данных 14

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Недостатки: Недостатки: для использования данных необходимо их конвертировать и хранить дважды; для использования данных необходимо их конвертировать и хранить дважды; из-за не реляционной структуры данных сильно затруднены запросы к атрибутивной информации. из-за не реляционной структуры данных сильно затруднены запросы к атрибутивной информации. ГИС пространственная и атрибутивная база данных 15

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Второй вариант совместного хранения пространственных и атрибутивных данных предусматривает производство некоторой надстройки над традиционной системой управления реляционными базами данных для получения графических возможностей. Пример: ArcSDE (Spatial Database Engine) (ESRI, Inc) ArcSDE (Spatial Database Engine) (ESRI, Inc) SpatialWare (MapInfo) SpatialWare (MapInfo) ГИС СУБД пространственная и атрибутивная база данных 16

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Достоинства: обеспечивает использование всех возможностей современных СУБД по обработке данных. обеспечивает использование всех возможностей современных СУБД по обработке данных.Недостатки: такое решение требует серьезного участия производителя СУБД и стоит недешево; такое решение требует серьезного участия производителя СУБД и стоит недешево; стоимость и правила лицензирования СУБД добавляется к стоимости ГИС. стоимость и правила лицензирования СУБД добавляется к стоимости ГИС. ГИС СУБД пространственная и атрибутивная база данных 17

Интеграция пространственной и атрибутивной информации Пример: ArcSDE (Spatial Database Engine) (ESRI, Inc) ArcSDE (Spatial Database Engine) (ESRI, Inc) SpatialWare (MapInfo) SpatialWare (MapInfo) Oracle Oracle IBM DB2 IBM DB2 Microsoft SQL Server Microsoft SQL Server Informix Informix ГИС СУБД пространственная и атрибутивная база данных 18

Связь между пространственными и атрибутивными данными

Связь между пространственными и атрибутивными данными обычно осуществляется с использованием уникальных (в пределах одного слоя или класса) идентификаторов объектов. При добавлении дополнительной атрибутивной информации, используется процедура «геопривязка» или «геокодирование». 2

Связь между пространственными и атрибутивными данными Геокодирование – сопоставление графического объекта и записи из атрибутивной базы данных. Геокодирование – сопоставление графического объекта и записи из атрибутивной базы данных. 3

Связь между пространственными и атрибутивными данными Типы привязки 1. Прямая привязка: Каждой строке семантической таблицы соответствует идентификационный номер объекта. 2. Косвенная семантическая привязка: Часть новых семантических данных совпадает с имеющейся семантической информацией, в свою очередь уже связанной с объектами. 3. Косвенная геометрическая привязка: Часть новых семантических данных задает пространственное положение объекта. 4

Связь между пространственными и атрибутивными данными 4. Многоуровневая косвенная привязка: Вместе с подключаемой семантикой имеется некая классификация объектов, отличная от классификации объектов внутри базы данных. 5. Отсутствие привязки: По тем или иным причинам в подключаемой семантической таблице нельзя выделить или алгоритмизировать какой-либо из видов связи с объектовым составом базы данных. Типы привязки 5

Типы привязки Прямая привязкаIDКоординатыIDХарактеристики Пространственная БД Атрибутивная БД 6

Типы привязки Прямая привязка 1. Каждый объект в базе данных должен иметь автоматически заводимый при его создании уникальный идентификационный номер, который не изменяется до тех пор, пока объект не будет удален из неё. Именно по этому номеру должна осуществляться привязка к объекту семантической информации. 7

Типы привязки Косвенная семантическая привязка IDКоординатыIDАдрес Пространственная БД Атрибутивная БД Адрес Хар-ки 8

Типы привязки Косвенная семантическая привязка 2. Автоматическое подключение к системе таблицы, у которой одно или несколько указанных полей полностью совпадают с соответственными полями уже имеющейся в системе семантической таблицы и обладают уникальными значениями (например, адрес дома) или когда между этими полями существует взаимно- однозначное соответствие. 9

Типы привязки Косвенная геометрическая привязка IDКоординатыIDАдрес Пространственная БД Атрибутивная БД XYХар-ки 10

Типы привязки Косвенная геометрическая привязка 3. Для подключения к системе семантической таблицы с косвенным геометрическим типом поступают аналогично предыдущему пункту, за исключением того, что критерием отбора объектов являются их геометрические свойства. 11

Типы привязки Многоуровневая косвенная привязка IDКоор-тыIDАдрес Пространственная БД Атрибутивные БД АдресФИОФИОХ-ки 12

Типы привязки Многоуровневая косвенная привязка 4. Для подключения к системе семантической таблицы, в которой объекты классифицированы отличным от принятого в базе данных образом, необходимо либо изменить структуру подключаемой семантической таблицы в соответствии с классификатором базы данных, либо добавить к уже имеющейся в базе данных семантике объектов новый классификатор, используя методы косвенной привязки, а затем подключить саму семантику. 4. Для подключения к системе семантической таблицы, в которой объекты классифицированы отличным от принятого в базе данных образом, необходимо либо изменить структуру подключаемой семантической таблицы в соответствии с классификатором базы данных, либо добавить к уже имеющейся в базе данных семантике объектов новый классификатор, используя методы косвенной привязки, а затем подключить саму семантику. 13

Типы привязки Отсутствие привязки 5. Для подключения к системе семантической таблицы, не имеющей никакой алгоритмизируемой пространственной привязки, система должна облегчить трудоемкий процесс ручного набора идентификационных признаков объектов, предоставляя возможность интерактивного задания соответствия объектов записям подключаемой семантической таблицы. 5. Для подключения к системе семантической таблицы, не имеющей никакой алгоритмизируемой пространственной привязки, система должна облегчить трудоемкий процесс ручного набора идентификационных признаков объектов, предоставляя возможность интерактивного задания соответствия объектов записям подключаемой семантической таблицы. 14

MapInfo Professional

MapInfo Professional – географическая информационная система (ГИС), предназначенная для сбора, хранения, отображения, редактирования и анализа пространственных данных. Первая версия ГИС MapInfo Professional была разработана в 1987 году компанией MapInfo Corp., и стала одной из самых популярных ГИС в мире. 2

Сферы применения ГИС MapInfo бизнес и наука, образование и управление, социологические, демографические и политические исследования, промышленность и экология, транспорт и нефтегазовая индустрия,

Сферы применения ГИС MapInfo землепользование и кадастр, службы коммунального хозяйства и быстрого реагирования, армия и органы правопорядка, а также многие другие отрасли хозяйства.

Возможности ГИС MapInfo: использовать все преимущества геоинформационного анализа отобразить свои данные на картах в виде точек, тематически раскрашенных диапазонов, круговых или столбчатых диаграмм, районов и др. выполнять операции с географическими объектами, например, районирование, объединение и разделение объектов и буферизацию

Возможности ГИС MapInfo: сделать запросы к собственным данным и запросы к удаленным базам данных определить самый посещаемый магазин из ближайших раскрасить магазины разным цветом в зависимости от годовой выручки

Поддерживаемые форматы данных MapInfo работает без конвертации с графическими данными в форматах: ArcView Shape File, ESRI ArcSDE, ESRI Geodatabase (mdb), AutoCAD DXF/DWG, Intergraph/MicroStation Design DGN, SDTS, VPF и табличными данными в форматах Access, Excel, Lotus 1-2-3, xBASE и ASCII.

Универсальный транслятор MapInfo позволяет осуществлять импорт и экспорт данных в другие ГИС и САПР системы: ESRI Shape File, AutoCAD DXF/DWG, Intergraph/MicroStation Design DGN, AtlasGIS. Поддерживаемые форматы данных

Работа с растровыми изображениями MapInfo имеет возможность работы с данными в растровых форматах GIF, JPEG, TIFF, GEO TIFF, PCX, BMP, TGA, BIL и др., включая новейшие форматы сжатого растра – ECW, MrSID, JPEG2000.

Поддерживаемые форматы данных Поиск информации и создание запросов. Встроенный язык запросов SQL, благодаря географическому расширению, позволяет осуществлять выборки объектов с учетом их пространственных отношений. MapInfo имеет функции поиска объекта или группы объектов по различным признакам, а также их сочетаниям.

Тематические карты В MapInfo имеется множество способов создания тематических карт: картограммы, круговые и столбчатые гистограммы, градуированные символы, плотность точек, отдельные значения, непрерывная поверхность, карта-призма, карта изолиний (в русской версии) и т.д.