анализ пространственных данных, включающий: анализ взаимосвязей процессов и явлений в природе средствами преобразования и совмещения в пространстве информации разного типа (оверлея), генерализацию картографических, аэрокосмических и статистическихданных, интерактивное дешифрирование снимков;
моделирование: выбор соответствующей математической модели и необходимых параметров для нее - построение географической (картографической, математико-картографической) модели;
представление пространственных данных (электронные и компьютерные карты и атласы, преобразованные снимки, таблицы, анимационные модели и т.п.);
с технической точки зрения выполнение в режиме "меню" следующих функций:
создание базы данных;
добавление записей в базу данных;
корректировка и манипулирование данными в рамках географической модели;
создание выходной продукции на основе выполненного анализа данных и средств компьютерной графики
2.8.2.Подсистемы реализации ГИС-технологий в ГИС
Подсистема ввода и коррекции информации предназначена для обеспечения исходной информацией решаемой прикладной задачи, т.е. для адаптации к ней интегрированных в БД ГИС пространственных данных, тем или иным способом представленных в цифровой форме. Ввод в базу данных исходной информации (карты, снимки, атрибуты) - это наиболее узкое место создания ГИС, ограничивающее применение ГИС-технологий: он требует больших затрат труда, утомителен, чреват ошибками, возникает необходимость предварительной подготовки исходных документов (карт) с тем, чтобы их качество соответствовало строгим требованиям автоматизированного ввода. Его стоимость часто составляет более 80% всех затрат на создание конечного продукта. Многочисленные примеры показывают, что создание базы данных становится финалом проекта, который так и не доходит до стадии анализа собранного материала. Одним из выходов может стать совместное пользование цифровыми данными, поскольку все больше пространственных данных переводится в цифровую форму. Процедуры наполнения БД информацией опираются на использование заранее выбранных ГИС-технологий. В их функции входит также конвертирование данных из разных обменных форматов, или преобразования типа растр-вектор или наоборот.
Подсистема хранения пространственной информации - это база данных ГИС - упорядоченное множество введенной и организованной по определенным правилам цифровой информации, управляемое специальной программой (СУБД), связанной с выбранной моделью БД. БД должна отвечать целям исследования, она независима от прикладных программ и доступна множеству пользователей по их запросам: кроме своего прямого назначения (хранения) она обеспечивает доступ к данным, представленным в цифровой форме, и «быстрота» этого доступа - важнейшая характеристика этой подсистемы ГИС.
Подсистема обработки и анализа данных представляет собой программный комплекс, предназначенный для решения прикладных задач. Он обеспечивает возможность: преобразования и взаимных переходов форматов данных в процессе решения задачи; совмещения различных типов информации для изучения взаимосвязей и зависимостей; тематического анализа данных (например, дешифрирование снимков, составление производных карт); выполнение таких основных операций с географическими данными как определение расстояний и площадей, статистических характеристик, интерполяция, построение цифровых моделей рельефа (ЦМР) и трехмерных (3D) изображений, профилей. Набор операций определяется математическим и программным обеспечением ГИС.
Особое место в подсистеме обработки и анализа данных отводится моделированию, на котором базируются по существу все научные исследования. Моделирование обеспечивает возможность в более простом и доступном для изучения виде представлять структуру, свойства, взаимосвязи и отношения между объектами и явлениями природных процессов, их динамику и функционирование. Процесс моделирования в ГИС может выполняться либо с использованием математических моделей, в которых параметрами являются количественные характеристики природных процессов или явлений, либо путем экспертной обработки (качественной и количественной оценки) данных. В географии для моделирования чаще всего используются методы статистики, классификации, а также построение математико-карто-графических моделей. Использование разновременных многозональных снимков и карт дает возможность анализировать многомерные модели реальности, естественным образом определяемые многомерностью спектрального пространства, задаваемой числом зон снимков, и временем. Привлекательны и полезны имитационные модели, реализуемые в ГИС с применением средств мультимедиа.
Задача пользователя ГИС заключается прежде всего в правильном выборе метода-модели, адекватной решаемой задаче.
Подсистема вывода в ГИС предназначена как для стандартного отображения результатов решения задач в виде текстов и таблиц, так и для графической визуализации результатов (карт, преобразованных снимков) в виде безбумажных (дисплейных) изображений и в печатном виде.
ГИС должна обладать хорошей пользовательской подсистемой. Это система удобных меню, удобный доступ к базе данных и файлам, удобные средства отображения данных на экране и печатающем устройстве, доступные средства машинной графики. Такой "пользовательский интерфейс" напрямую связан с математическим и программным обеспечением.
Управление проблемно-ориентированной ГИС возлагается на экспертную подсистему, которая в простейшем случае может быть реализована на основе предоставления пользователю возможностей развитого интерфейса со всеми компонентами ГИС.
2.9.Применение ГИС в различных областях
Компьютер стал обычным рабочим инструментом. Природоведы и экологи, проектировщики и экономисты, коммерсанты и ученые все чаще стали обращаться к электронным картам как к основе решения производственных задач, проведения исследований и принятия решений. Цифровые модели карт (для краткости - цифровые карты) прочно вошли в повседневную работу не только потому, что это современно, но и потому, что в таком виде они более гибки и удобны для использования. Стремительно развились программные средства, рассчитанные на «рядового» пользователя, а не на программиста и картографа. Наборы цифровых топографических карт появились в качестве самостоятельного коммерческого продукта, а также пользуются популярностью на многочисленных несанкционированных рынках, служащих «зеркалом» спроса на товары. Пользователи все чаще обращаются с вопросом о том, у кого лучше приобретать цифровые карты, сколько они стоят и какого они качества.
Поскольку Дата+ выполнила несколько совместных проектов по подготовке цифровых топографических карт разного масштаба для ряда российских потребителей, то стоит поделиться некоторыми соображениями. Речь пойдет только о топографических картах, которые являются базовыми для многих областей использования.
Прежде всего, необходимо предупредить, что оцифровка топографических карт наиболее «ходовых» открытых масштабов: 100000, 1:200000, 1:1500000, 1:1000000, 1:2500000 - сфера деятельности, которая подлежит лицензированию со стороны Роскартографии. Для получения лицензии любая организация должна предоставить достаточно подробные сведения о технике, программном обеспечении, технологиях и специалистах, доказывающие профессиональную подготовку и наличие необходимых средств для такого вида работ. Организаций, имеющих такую лицензию, не так много. Так что получить лицензированные топографические карты на территорию нашей страны можно лишь у подразделений Роскартографии и Военно-топографического управления. Некоторые Учреждения имеют лицензию на подготовку таких карт исключительно для своей сферы деятельности, и предлагаемые ими карты для другой отрасли использования не вполне легитимны. Это юридическая сторона дела.
На сегодняшний день на рынке цифровых карт предлагается достаточно широкий набор продуктов в разных масштабах и форматах. Практически на территорию страны подготовлены, в том или ином виде, цифровые топографические карты всех открытых масштабов: от среднего (1:200000 - 1:1000000) до обзорного ( 1:25000000 -1:8000000 и мельче). Чем крупнее масштаб, тем выше трудоемкость их создания и больше объем работ.
Так, территория России покрывается 214 листами масштаба 1:1000 000 и примерно 5000 одинарными листами масштаба 1:200000.
Один лист карты 1:200000 в формате Arcinfo занимает около 2 Мб. Нетрудно подсчитать, что цифровая карта всей Росси, подготовленная с данного масштаба, потянет уже на объем хорошего жесткого диска. О том, как работать с таким объемом информации, речь пойдет ниже.
Карты России масштаба 1:1000000 существуют в нескольких вариантах. До сих пор многие российские потребители используют DCW(Digital chart of the world)- уникальный в своем роде цифровой картографический продукт. DCW- созданная в США «Цифровая карта Мира» миллионного масштаба, пока не имеет аналогов по охвату территории суши цифровой основой такой подробности. Однако создавалась она по американским навигационным данным, так что имеет расхождения не только с нашими картами, но и с российской действительностью. Эта карта сыграла положительную роль в развертывании работ с цифровыми картами в нашей стране и до сих пор служит хорошим материалом для исследовательской деятельности и обучения.
В принципе, карта 1:1000000 в цифровом виде подготовлена Роскартографией по отечественным материалам на территорию всей страны, в том числе и в формате Arcinfo. Проблема лишь в том, что она не соответствует требованиям ГИС (то есть имеет элементарные топологические ошибки), и в том, что большая часть листов бумажных основ данной карты, с которых подготовлен ее цифровой вариант, уже давно устарела. О планах обновления данной карты Роскартографией практически ничего не известно, так что хорошей основой такая цифровая карта также не может служить без ее уточнения и обновления по более свежим материалам дистанционного зондирования или полевых съемок.