ГИС в прикладной геодезии

ГИС В ПРИКЛАДНОЙ ГЕОДЕЗИИ Пошивайло Ярослава Георгиевна к.т.н., доцент каф. КиГ [email protected] Рекомендуемая литература 1 Капралов Е.Г, Кошкарев А.В., Тикунов В.С и др. Геоинформатика: в 2 кн. Учебник для студ. вузов. Под ред. Тикунова В.С, М:.Издательский центр «Академия», 2008.-384 с. 2 Капралов Е.Г., Кошкарев А.В. и др. Основы геоинформатики: в 2 кн. Учеб.пособие для студ. вузов; Под ред. Тикунова В.С. М:. Издательский центр «Академия», 2004.-352 и 480 стр. 3 Карпик А.П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий: Монография. - Новосибирск: СГГА, 2004.-260с. 4 Лурье, И.К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков: учебник / И.К. Лурье. – М.: КДУ, 2008. – 424 с. 19.02.2019 Рекомендуемая литература 1 Капралов Е.Г, Кошкарев А.В., Тикунов В.С и др. Геоинформатика: в 2 кн. Учебник для студ. вузов. Под ред. Тикунова В.С, М:.Издательский центр «Академия», 2008.-384 с. 2 Капралов Е.Г., Кошкарев А.В. и др. Основы геоинформатики: в 2 кн. Учеб.пособие для студ. вузов; Под ред. Тикунова В.С. М:. Издательский центр «Академия», 2004.-352 и 480 стр. http://ppt.prtxt.ru Рекомендуемая литература 3 Карпик А.П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий: Монография. - Новосибирск: СГГА, 2004.-260с. 4 Лурье, И.К. Геоинформационное картографирование. Методы геоинформатики и цифровой обработки космических снимков: учебник / И.К. Лурье. – М.: КДУ, 2008. – 424 с. http://ppt.prtxt.ru www.gisa.ru Сайт ГИС-ассоциации России Лекция 1 Введение в геоинформационные системы Геоинформатику можно рассматривать : • как науку • как информационную технологию • как производство (информационная индустрия) Геоинформатика – это наука, технология и производственная деятельность по научному обоснованию, проектированию, созданию, эксплуатации и использованию географических информационных систем, по разработке геоинформационных технологий, по приложению ГИС для практических или научных целей. 19.02.2019 Геоинформатика как наука: «Научная дисциплина, изучающая природные и социально-экономические геосистемы посредством компьютерного моделирования на основе баз данных и географических знаний» 19.02.2019 Геоинформатика как информационная технология: «Технология сбора, обработки, накопления, хранения, преобразования, анализа и отображения пространственнокоординированной информации» 19.02.2019 Геоинформатика как производство: «Производственная деятельность по получению и переработке пространственно-координированной информации и подготовке пространственных решений, а также по созданию и эксплуатации геоинформационных систем и технологий» 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 Геоинформатика как наука, как информационная технология и как производство содержит 2 самостоятельных раздела: Геоинформационное картографирование: создание пространственного информационного ресурса геоинформации; ГИС-обработка: переработка геоинформации в пространственные решения. 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 Важнейшие особенности геоинформатики: 1. 2. 3. Однозначная идентификация объектов пространства с помощью координатной привязки Моделирование всех объектов пространства как точек, линий и площадей, абстрагируясь от их сущности Математическая обработка абстрактных объектов – точек, линий и площадей 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 Полное название: географические информационные системы. Синонимы: пространственная информационная система, геопространственная система. В англоязычном представлении: geographic(al) information system (GIS), spatial information system (SIS). 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 Основные определения: «ГИС – информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространения пространственно-координированных данных» [Кошкарев] – технологический подход. «ГИС – особый случай информационной системы, где база данных состоит из наблюдений за пространственно распределенными явлениями, процессами или событиями, которые могут быть определены как точки, линии и контуры» [Clarce ] – информационный подход. 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 Основные определения: «ГИС – информационная система, предназначенная для анализа геопространства и управления его развитием на основе создаваемых и сохраняемых моделей с учетом пространственно-временных факторов»[Карпик.] - прикладной подход. 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 Основные определения: «ГИС – программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий сбор, обработку, отображение и распространение пространственно-координированных данных, интеграцию данных, информации и знаний о территории для их эффективного использования при решении научных и прикладных задач, связанных с инвентаризацией, анализом, моделированием, прогнозированием и управлением окружающей средой и территориальной организацией общества» [Капралов и др.]- информационно-прикладной подход. 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 Различные ГИС используются в различных целях и обеспечивают решения разных пространственных задач. 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 ГИС для органов власти и местного самоуправления:  формирование эффективных экономических механизмов социально-экономического (в том числе устойчивого) развития территории;  осуществление региональной экономической политики;  создание условий для развития материального производства и производственной инфраструктуры всех форм собственности и отраслевой принадлежности;  создание условий для роста жизненного уровня населения;  создание условий для развития культуры и духовной сферы, роста научно-технического потенциала территории;  создание условий для воспроизводства населения, сохранения жизни и здоровья жителей территории. 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 ГИС для отраслей экономики:  создание и ведение кадастров или реестров отраслевой собственности на территории;  осуществление эффективной отраслевой деятельности на территории, связанной с использованием окружающего пространства;  создание и ведение систем мониторинга деятельности структурных подразделений отрасли на территории;  анализ состояния и выработка пространственных решений, направленных на развитие отраслевой деятельности. 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 ГИС для отдельных хозяйствующих субъектов:  учет недвижимости субъектов, находящейся в собственности или аренде;  оптимизация производственной деятельности, связанной с использованием окружающего пространства (в том числе навигационных процессов);  анализ состояния и выработка пространственных решений по развитию производственной деятельности предприятия на территории. 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 ГИС для населения:  получение справочной, познавательной, обучающей информации о территории;  осуществление навигации по территории, в том числе выработка оптимальных маршрутов движения;  планирование досуга, связанного с использованием окружающего пространства. 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 Приоритетные направления в применении ГИС:  учетно-кадастровая деятельность (земли, недвижимость, природные ресурсы, экология, дороги, трубопроводы и др.);  отраслевой и объектный мониторинг;  предупреждающие и оперативные действия в кризисных ситуациях;  осуществление навигации по территории;  создание инфраструктуры геопространственных данных;  трехмерное моделирование территорий;  оптимизация управленческой деятельности на базе аналитических функций ГИС;  широкое использование геоинформации населением (получение справочной, познавательной, обучающей информации через Интернет, сотовую связь, информационные системы и т.д.). 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 19.02.2019 Введение в геоинформационные системы Лекция 1 Векторная модель для описания геообъектов 19.02.2019 Лекция 2 Классификация ГИС По своей сущности геоинформационные системы делятся на две принципиально различные группы:  Инструментальные ГИС – программные средства, используемые для выполнения геоинформационной обработки данных (например ArcGIS, Panorama, Mapinfo и др.);  Производственные ГИС – системы, осуществляющие получение и переработку геоинформации (т.е. собственно информационные системы). 19.02.2019 Классификация ГИС Лекция 2 Инструментальные средства ГИС подразделяются на 2 вида:  ГИС – оболочки: универсальные программные комплексы, обеспечивающие различные манипуляции с абстрактными геометрическими примитивами (точками, линиями, поверхностями, телами, ячейками, пикселами);  ГИС – приложения: специализированные программные комплексы, ориентированные на решение прикладных задач из конкретной предметной области. 19.02.2019 Классификация ГИС      Лекция 2 Производственные ГИС классифицируются по следующим признакам (основаниям): по назначению; по проблемно-тематической ориентации; по территориальному охвату; по способу организации данных; по расширяемости функциональных возможностей. 19.02.2019 Классификация ГИС          Лекция 2 По назначению выделяются следующие виды ГИС: многоцелевые; узкоотраслевые; справочно-картографические; инвентаризационные и мониторинговые; навигационные; исследовательские; принятия пространственных решений; учебные; иного назначения. 19.02.2019 Классификация ГИС          Лекция 2 По проблемно-тематической ориентации выделяются следующие виды ГИС: экологические, природопользовательские; земельно-кадастровые; территориального управления (государственные, субъекта Федерации, муниципальные); геологические; кризисных (чрезвычайных) ситуаций; транспортные; торгово-маркетинговые; археологические, исторические; иной тематической ориентации. 19.02.2019 Классификация ГИС Лекция 2 По территориальному охвату выделяются следующие виды ГИС:  глобальные (соответствуют масштабам карт 1:4500 000 и мельче);  общенациональные (соответствуют масштабам 1: 2500 000 и мельче);  региональные (соответствуют масштабам 1: 500 000 и мельче);  локальные соответствуют масштабам 1: 50 000 и мельче);  муниципальные (соответствуют масштабам 1: 50 000 и крупнее). 19.02.2019 Классификация ГИС     Лекция 2 По способу организации данных выделяют следующие виды ГИС: векторные, растровые; векторно-растровые; трехмерные. 19.02.2019 Классификация ГИС Лекция 2 По расширяемости функциональных возможностей устанавливают следующие виды ГИС:  «открытые» - имеющие встроенные макроязыки или поддерживающие внешние языки высокого уровня для разработки приложений;  «закрытые» - возможности расширения функций отсутствуют. 19.02.2019 Классификация ГИС Лекция 2 По базовым функциям ГИС-оболочки подразделяются на 5 типов: • векторизаторы – для растрово-векторного преобразования данных (Easy Trace, MapEdit); • вьюверы (визуализаторы) - для визуализации данных (ArcReader); • настольные картографические системы – для составления карт(MapInfo); • системы обработки изображений ДЗЗ (ERDAS); • полнофункциональные ГИС (ArcGIS, GeoMedia). 19.02.2019 Лекция 3 Инструментальные средства ГИС 3.1. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС 3.2. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС 3.3. ГИС-ТЕХНОЛОГИИ И ИНТЕРНЕТ      В области информационных технологий существует целый ряд программных средств, предназначенных для обработки пространственно распределенной информации: системы автоматизированного проектирования – САПР (CAD); системы автоматизированной картографии – АК (AM); системы управления сетями – СУС (FM); геоинформационные системы – ГИС (GIS); издательские системы – ИС (графические редакторы). 19.02.2019 Инструментальные средства ГИС Лекция 3 САПР – системы для автоматизированного проектирования Они реализуются с помощью средств машинной графики и ориентированы на автоматизацию конструкторских работ и проектирования, предназначены для разработки конструкторской и проектной документации. В САПР используют декартову систему координат для описания и создания трёхмерной конструкции из элементов конструкций, сформированных в справочниках, в которых описаны их пространственные свойства, функции, материал, технические и экономические характеристики, условные обозначения. 19.02.2019 Инструментальные средства ГИС Лекция 3 AК – системы автоматизированной картографии Эти системы предназначены для профессионального производства картографической продукции высокого качества. Они позволяют получить цифровые издательские оригиналы карт, с качеством, отвечающим самым высоким требованиям полиграфического производства. АК манипулируют элементами исходного картографического изображения, отображающими объекты геопространства, но не моделями самих объектов. Они не предназначены для управления данными, лишены средств анализа. Таким образом, карту можно рассматривать как особую ограниченную ГИС, которая не позволяет анализировать данные, или проводит анализ очень ограниченно. . 19.02.2019 Инструментальные средства ГИС Лекция 3 ХарактерисГИС тика Назначение Планирование, управление Вид Гуманитарная деятельности Пользователи Все специальности САПР Проектирование, конструирование Техническая Инженеры Предмет работы Модели объектов странства геопро- Элементы конструкций Аналитические функции Анализ, оценка, прогноз Оптимизация конструкции Результат Пространственные решения Проекты 19.02.2019 Инструментальные средства ГИС Лекция 3 СУС – системы управления инженерными сетями Эти системы предназначены для управления такими сетевыми объектами, как водопровод, канализация, энергетические и телефонные сети и др., т.е. пространственно распределенными сетевыми объектами (представленными в виде графов), с каждым из которых связана содержательная информация, но не учитывается действительное положение объектов в пространстве. Однако в последнее время эти системы приобретают функции анализа, проектирования и эксплуатации, что приводит к необходимости точной координатной привязки элементов сетей для учета их взаимного влияния. 19.02.2019 Инструментальные средства ГИС Лекция 3 ИС – издательские системы Они предназначены для подготовки к изданию полиграфических материалов и базируются на мощных графических редакторах, обеспечивающих построение любых графических изображений, в том числе картографических. Эти системы однако не позволяют описывать семантическую информацию объектов, отображать точечные объекты, нестандартный шрифт, плавные кривые. Наиболее широко применяются системы CorelDraw, Adobe Illustrator, Free Hand. 19.02.2019 Инструментальные средства ГИС Лекция 3 Отличным от АК, СУС и ИС и общим для САПР и ГИС является создание пространственной модели местности и работа с ней. Причём для САПР это частная функция, а для ГИС – основная. В последние годы появились новые САПР, такие как системы фирм AutoDesk ltd., Intergraph, MicroStation и др., в которые интегрирован ряд функций ГИС. В них использован мощное графическое ядро, позволяющее обрабатывать огромное количество стандартной геометрической информации и выполнять различные манипуляции над геометрическими объектами, в том числе создавать модель геопространства для размещения на ней проектируемых объектов. Следовательно, наиболее близкими по сути программными системами являются ГИС и САПР, однако сохраняются и принципиальные отличия: . 19.02.2019 Ведущие компании ГИС-индустрии ESRI (1969 г.) Название ESRI – это аббревиатура от Environmental Systems Research Institute, что переводится как «Институт исследования систем окружающей среды». Первый коммерческий продукт ESRI – ARC/INFO – вышел в 1981 г. Сегодня ESRI является одним из лидеров в индустрии ГИС. Семейство разработанных компанией ESRI программных продуктов (ArcGIS) получило широкое распространение в мире и, в частности, в России. 19.02.2019 ArcGIS 19.02.2019 Ведущие компании ГИС-индустрии Intergraph (1969 г.) – изначально специализировалась на услугах консалтинга. Intergraph консультировала различные государственные учреждения по вопросам использования цифровых компьютерных технологий. Для удовлетворения запросов своих первых клиентов компания предложила технологии, которые позже были применены в графических системах – этот подход нашел отражение в названии компании, сложенном из слов Interactive и Graphics. В настоящее время Intergraph Corporation – всемирно известная организация-разработчик в области таких технологий, как компьютерная графика, геоинформационные системы, аппаратные ускорители компьютерной графики, полноценная среда для проектирования и твердотельного моделирования и многое другое. В октябре 2010 г. компанию Intergraph купила компания Hexagon AB. Со слов представителей московского офиса Intergraph в ближайшее время не планируется проводить ребрендинг компании в связи с её покупкой. Изменений в названия продуктовых линеек также не планируется. Выпускает ГИС GeoMedia 19.02.2019 GeoMedia 19.02.2019 Ведущие компании ГИС-индустрии MapInfo Corporation (1986 г.) Ее продукция включает настольную ГИС, различные картографические продукты, а также некоторые вебприложения. Наиболее известным продуктом компании является ГИС MapInfo Professional. В Pоссии MаpInfo Professional является одной из самых распространенных геоинформационных систем. Autodesk (1982 г.) Корпорация – крупнейший в мире поставщик программного обеспечения для промышленного и гражданского строительства, машиностроения, рынка средств информации и развлечений – в 1996 г. выпустила программный продукт AutoCAD Map для создания геоинформационных систем. 150 тыс. пользователей AutoCAD, применяющие его в области картографии, заслуживали в тот период особого внимания. 19.02.2019 MapInfo 19.02.2019 AutoCAD 19.02.2019 Ведущие компании ГИС-индустрии Bentley Systems, Inc. (1984 г) Ее специализация – комплексные ГИССАПР-технологии. Первые десять лет существования Bentley была компанией одного продукта MicroStation – профессиональной, высокопроизводительной графической системы для 2D и 3D автоматизированного проектирования. С 1995 г. Bentley начала стремительно расширять сферу интересов и, соответственно, спектр предлагаемых программных продуктов. В настоящее время компания Bentley уделяет особое внимание технологии ГИС. 19.02.2019 MicroStation 19.02.2019 Инструментальные средства ГИС Лекция 3 Часто выделяют четыре категории пользователей ГИС:  Те, кто делает (doers) – создатели геопространственной информации, топографы, конструкторы сетей. Им нужно полное решение – от сканирования и оцифровки бумажных документов до печати. Для них предназначена GeoMedia Pro  Те, кто пользуется информацией (users) – диспетчеры, ремонтники, транспортники, строители и др., те, кто совершенствует мир и поддерживает его в рабочем состоянии, те, кто берет готовые карты и вносит в них свои изменения  Те, кто смотрит (viewers). Это самая многочисленная группа - от начальников до конкретных работников. Для них – GeoMedia Viewer (freeware) и GeoMedia Web Map для публикации карт в Интернет.  Те, кто пишет свои приложения (developers). Для них -GeoMedia Objects, Map Objects, GeoMedia Web Enterprise и вся модульная структура. 19.02.2019 Аппаратное обеспечение - компьютер, на котором работает ГИС, а также средства ввода/вывода (сканеры, GPS-приемники, принтеры, плоттеры и т.д.). ГИС могут работать на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью ПК. GPS (спутниковые системы определения координат) и электронное геодезическое оборудование Лекция 4 Базовые функции программных средств ГИС Система базовых функций программных средств ГИС основывается на представлении ГИС-оболочки как системы отдельных, но связанных между собой программных блоков, обеспечивающих реализацию ГИС-технологии. Такой подход отражает структурность и модульность программного обеспечения ГИС, в котором отдельные программные компоненты реализуют отдельные укрупненные технологические процессы ГИС, которые могут выполняться раздельно во времени. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 4 Система включает 10 блоков:  обеспечение взаимодействия с пользователями (интерфейс);  сбор пространственных данных;  создание и управление базами пространственных данных;  экспорт/импорт данных;  преобразование данных;  пространственный анализ;  картографическое отображение информации;  формирование конечного ГИС-продукта;  обеспечение разработки ГИС-приложений;  администрирование ГИС. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 4 1. Обеспечение взаимодействия с пользователями Данная группа функций предназначена для обеспечения взаимодействия пользователя с программным обеспечением ГИС (ПО ГИС) посредством интерфейса. При этом функции интерфейса составляют две группы:  функции служебного интерфейса для осуществления действий системного администратора ГИС по обеспечению работоспособности системы;  функции интерфейса конечного пользователя. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС        Лекция 4 Основными функциями конечного пользователя являются следующие : использование русскоязычных терминов предметной области ГИС; настройка элементов интерфейса под требования конкретного пользователя; разграничение доступа к операциям в зависимости от прав пользователя, доступ по паролю; использование ниспадающих и всплывающих меню, горячих клавиш; выбор команд с подсказками или без подсказок; получение ответов по умолчанию; выдача сообщений о состоянии выполнения операций (выполнение, длительность операции, сбой, завершение и др.); 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС         Лекция 4 Основными функциями конечного пользователя являются следующие : выведение предупреждающих сообщений перед выполнением ответственных операций; защита от некорректного использования операций; отмена выполняемой команды с сохранением предыдущего состояния; возврат после выполнения команды к исходному состоянию до выполнения этой команды; выдача пользователю дружественных сообщений об ошибках; восстановление после программной ошибки; доступ к контекстной гипертекстовой справочной системе (Help-системе); доступ к машинному руководству пользователя. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 4 2. Сбор геопространственных данных Этот блок функций обеспечивает непосредственное получение данных картографическим методом либо отбором из отраслевых баз данных нужной для формирования моделей и решения задач геоинформации. Пространственное определение отраслевых данных выполняется как координатным методом, так и привязкой к контурам топографической или географической карты. Функции этой группы образуют 5 функциональных подгрупп, объединяющих однотипные функции с разными режимами выполнения. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 4 1.Векторизация по растру:  ручная оцифровка точек и контуров;  полуавтоматическая оцифровка точек и контуров;  автоматическая оцифровка точек и контуров. 2. Кодирование и идентификация объектов:  кодирование объектов по их характеристическому свойству вводом с клавиатуры;  выбор кодов объектов по их характеристическому свойству из меню текстовых значений;  задание кодов по умолчанию и дублированию предыдущих значений;  присвоение объектам идентификаторов вручную;  автоматическое присвоение идентификаторов объектам. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 4 3.Задание топологии:  установление узлов автоматически или вручную;  установление дуг (ребер) автоматически или вручную;  задание полигонов из дуг автоматически или вручную;  автоматическое замыкание полигонов;  притягивание конечных точек линий с узлами автоматически или вручную;  связывание сложных полигонов с одним или более внутренними вырезанными областями автоматически или вручную;  определение центроида полигона автоматически или вручную. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 4 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 4 4. Задание атрибутов:  связывание атрибутов с пространственными объектами по идентификатору или центроиду;  ввод атрибутов в интерактивном режиме с клавиатуры или из меню;  ввод атрибутов в пакетном режиме с привязкой по идентификатору или центроиду. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 4 5. Выявление и устранение ошибок, редактирование модели:  контроль качества растра (деформация оригинала, разрешение, наличие случайных изображений) и его исправление;  контроль качества векторизации (перехлест или недоведение линии при примыкании к пересекаемой линии, замыкание полигонов) и коррекция геометрической модели в интерактивном или автоматическом режимах;  контроль формата и корректности координат точек в интерактивном или автоматическом режимах;  контроль корректности топологии и коррекция геометрической модели в интерактивном или автоматическом режимах;  перемещение, изменение, добавление векторных объектов в интерактивном режиме;  контроль корректности, изменение и добавление идентификаторов объектов в интерактивном режиме;  контроль правильности и полноты задания, изменение и добавление кодов объектов в интерактивном режиме. 19.02.2019 Лекция 5 Базовые функции программных средств ГИС (продолжение) 3. Создание и управление базами пространственных данных Специфика функций этой группы проявляется в организации данных позиционирования с учетом координатных систем, пространственных моделей и масштабов картографирования территорий. Наиболее важными являются следующие функции: 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 5  задание внутренней для ГИС модели данных, обеспечивающей описание объектов произвольного типа;  обеспечение многоуровенного (по масштабам) представления территории с согласованием координатных систем;  введение данных о качестве информации, включающих происхождение, точность данных, детальность и полноту (в том числе пообъектно);  ввод и организация растровых данных (фильтрация, сшивка) по листам или по участкам территории;  ввод и организация векторных данных (сводка, сверка, сшивка – интерактивное или автоматическое соединение геометрически смежных объектов, перекрывающихся или разделенных, клиппирование, добавление и/или удаление точек) по листам или по участкам территории; 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 5  ввод и изменение атрибутивных данных (изменение идентификаторов, объединение кодов);  обеспечение организации массивов данных по типу локализации, теме, классам объектов;  поддержка проектов баз данных (совокупности данных на определенную территорию для решения конкретной пространственной задачи);  поддержка последовательного, прямого и по ключу доступа к данным;  управление связями атрибутивных данных и данных позиционирования;  обеспечение обновления данных (добавления, удаления, модификации);  возможность отслеживания транзакций баз данных; 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 5  возможность устанавливать полномочия на чтение/запись в базах данных;  просмотр баз данных;  возможность восстановления баз данных после аварийных ситуаций. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 5 4. Экспорт/импорт данных Функции экспорта и импорта данных призваны обеспечить взаимодействие ГИС с другими информационными системами. Практически эта группа содержит три базовых функции:  конвертация из ряда внешних данных в форматах других систем во внутренний формат ГИС (экспорт данных);  конвертация данных из внутреннего формата ГИС в данные в форматах других систем (импорт данных);  поддержка распространенных (практически стандартных по факту) международных обменных форматов. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 5 5. Преобразование данных Функции данной группы направлены на получение из баз данных и преобразование пространственных данных с целью их подготовки для пространственного анализа и картографического отображения. В их совокупности можно выделить несколько подгрупп функций. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 5 1. Поиск и отбор данных:  отбор пространственных данных (атрибутивных, позиционирования) по заданной области в виде прямоугольника, круга или многоугольника на экране монитора;  отбор пространственных данных (атрибутивных, позиционирования) по заданной области, соответствующей пространственному объекту площадного типа;  отбор пространственных данных (атрибутивных, позиционирования) по указанию курсором на графическом изображении;  отбор пространственных данных (атрибутивных, позиционирования) по идентификатору или совокупности идентификаторов объектов;  отбор пространственных данных позиционирования по заданным атрибутам. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 5 2.Реструктуризация данных:  преобразование данных из векторного представления в растровое (растеризация);  сжатие (архивация) или разархивация растровых данных;  изменение размера растровой ячейки (разрешения растра);  исключение лишних точек прямолинейных контуров;  сглаживание контуров с сохранением кривизны и формы. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 5 3.Трансформация данных:  преобразование данных из одних систем координат в другие (ротация, сдвиг, масштабирование);  математическое согласование векторных и растровых данных методами трансформации (с применением эластичных преобразований);  трансформация карт из одних проекций в другие при известных параметрах проекций;  трансформация карт из одних проекций в другие при неизвестных параметрах проекций;  согласование данных разных проектов на одну территорию при интегрировании данных из разных источников с разной математической основой. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 5 С 1 июля 2002 г. в качестве государственных систем координат введены система плоских прямоугольных координат СК–95 и новая общеземная система ПЗ–90 (Постановление Правительства РФ от 28 июля 2000 г. № 568). Как в СК–42, так и в СК–95 используется система плоских прямоугольных координат в проекции Гаусса-Крюгера и эллипсоид Красовского. При этом, в СК–95 параметры ориентации эллипсоида в теле Земли установлены так, что пространственные координаты начального пункта (Пулково) в СК–95 совпадают с координатами в СК–42. Поэтому переход к СК–95 связан только с подготовкой и переизданием каталогов координат и высот пунктов государственной геодезической сети России. 19.02.2019 Лекция 6 Базовые функции программных средств ГИС (продолжение) 7. Картографическая визуализация: создание, редактирование, ведение и использование библиотеки условных обозначений (графических атрибутов); назначение, построение и редактирование условных обозначений к классам объектов для всех типов локализации (точечных, линейных, площадных); построение условных обозначений в растровом и/или векторном форматах; поддержка стандартных картографических условных обозначений; создание, редактирование, ведение и использование библиотеки тематических слоев; 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 6  наложение, комбинирование, исключение и добавление классов объектов в тематических слоях в произвольном порядке;  наложение, комбинирование, исключение и добавление тематических слоев в произвольном порядке и в заданном режиме отображения (с закраской фона, с просвечиванием фона);  масштабирование изображения (выделенного участка, всей территории) произвольно или с заданным коэффициентом масштабирования;  перемещение изображения в окне с заданием шага перемещения по горизонтали и вертикали, центровки изображения по указанию курсором его центра или по заданию объекта атрибутами;  возврат к предыдущим изображениям; 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 6  совместное использование растровой подложки и векторного изображения;  установление и снятие условия невидимости или видимости объектов;  вывод надписей к заданному классу объектов, снятие невидимости и показ ранее невидимых надписей;  вывод зарамочного оформления и легенды листа ЦКИ;  выделение одного или нескольких объектов на ЦКИ (указанием курсора, заданием семантики, по запросу на отбор объектов по территории, по топологическим характеристикам, по логическим условиям на атрибутивные данные); 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 6  вывод разных картографических изображений на один участок территории в нескольких окнах и осуществление их взаимного согласования при перемещениях;  отображение вложенных графических (карт, фотографий, схем, рисунков) и текстовых файлов к отдельным объектам ЦКИ;  получение картограмм по статистическим показателям и их отображение. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 6 8. Формирование конечного продукта ГИС-обработки  Эта группа функций ориентирована на создание выходных документов по результатам ГИС-обработки:  формирование текстовых отчетов (в том числе таблиц) в соответствии с заданной структурой и формой представления;  формирование и вывод графических изображений на графические терминальные устройства (плоттеры, принтеры);  формирование и вывод ЦКИ, размер которых превышает размер рабочего поля терминального устройства;  формирование и вывод картограмм;  формирование цифровых и электронных карт, атласов);  формирование цифровой справочно-картографической мультимедийной продукции (справочно-картографических ГИС). 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 6 9. Обеспечение разработки ГИС-приложений  Данная группа функций предназначена для разработки ГИСприложений, отражающих специфические задачи и содержание конкретной предметной области, и включает следующие функции:  использование специализированного встроенного языка программирования и среды разработки;  использование макроязыка функций и операций системы для разработки приложений на встроенном языке программирования;  использование библиотек процедур и функций системы для внешнего языка программирования;  создание и расширение библиотек функций и операций системы;  использование технологий динамического обмена данными между оболочкой и приложением. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 6 10. Администрирование системы  Функции, составляющие данную группу, призваны обеспечить управление системой и ее работоспособность:  использование инсталляционной программы установки системы с контрольным примером;  регистрация пользователей и их прав доступа;  настройка системы на конкретный проект ГИС;  защита системы от несанкционированного доступа и аварийных ситуаций;  восстановление работоспособности системы после аварийных ситуаций;  использование руководства пользователя, системы помощи и обучающей программы;  ведение статистики работы системы. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 6 Рассмотренная система функций может применяться для целей оценки возможностей конкретного программного пакета, сравнения различных программных пакетов ГИС, разработки технических заданий для создания инструментальных программных средств ГИС, для сертификации программных средств ГИС. 19.02.2019 Лекция 7 Пространственный анализ – продолжение базовых функций ПО ГИС 6. Пространственный анализ Функции этой группы охватывают всю аналитическую и моделирующую область функционирования ГИС и обеспечивают решение пространственных специфических задач, т. е. те действия, ради которых собственно и создаются ГИС. Это наиболее важные функции ГИС, и от их эффективности напрямую зависит эффективность и полезность самих ГИС. Все множество базовых функций пространственного анализа можно представить в виде совокупности 8 подгрупп. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 1. Определение геометрических характеристик геопространства (измерительные операции): 1) длины прямой или ломаной между двумя заданными точками; 2) длины кривой между двумя заданными точками; 3) периметра полигона; 4) площади полигона; 5) кратчайшего расстояния от заданной точки до линии или полигона; 6) кратчайшего расстояния между линиями и полигонами. 19.02.2019 ПРИМЕРЫ: 1) 3) 1) 2) 2) 5) 4) 6) 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 2. Определение топологических характеристик геопространства (пространственных отношений объектов): 1) включение (объект В включен в объект А); 2) содержание(объект А содержит объект В); 3) пересечение (объект А пересекает объект В); 4) примыкание (объект А примыкает к объекту В); 5) соседство(объект А - сосед объекта В). 19.02.2019 Топологические характеристики: Включение – объект В включен в объект А А Содержание – объект А содержит объект В В Пересечение – объект В пересекает объект А А В А В А Примыкание – объект А примыкает к объекту В А АВ А В А Соседство – объект А – сосед объекта В А В А В В В Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 3. Выполнение булевых операций над объектами  Объединение множеств А и В (А U В) – множество элементов, которые принадлежат хотя бы одному из множеств А, В.  Пересечение множеств А и В (А ∩ В) - множество элементов, которые принадлежат множествам А и В.  Разность множеств А и В (А\ В) - множество элементов А, которые не содержатся в В. 19.02.2019 Выполнение булевых операций над объектами: А В Объединение Непахотные земли А В Пересечение Лес на болоте А В Разность Не заболоченный лес Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 4. Построение буферных зон Буферная зона - область, ограниченная эквидистантными линиями. Строится вокруг объектов разной пространственной локализации (точек, линий, полигонов) в двух вариантах:  при постоянном значении влияния различных факторов –  (буферизация без взвешивания),  в зависимости от влияния какого-либо фактора –  (буферизация со взвешиванием). 19.02.2019 Построение буферных зон Без взвешивания Со взвешиванием Вокруг точки: (труба завода) Вокруг линии: (дорога) Вокруг полигона: (промзона) Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 5. Оверлей – топологическое наложение слоев: Операция наложения друг на друга двух и более слоев, в результате которой образуются:  графическая композиция исходных слоев (графический оверлей);  один производный слой, содержащий композицию пространственных объектов исходных слоев, топологию этой композиции, атрибуты, арифметические или логические производные от значений атрибутов исходных объектов. В зависимости от пространственной локализации объектов различают 9 типов оверлея: 1) Точки – на точки, на линии, на полигоны: 2) Линии – на точки, на линии, на полигоны: 3) Полигоны – на точки, на линии, на полигоны: 19.02.2019 Оверлей – топологическое наложение слоев: В зависимости от пространственной локализации объектов различают 9 типов оверлея: 1) Точки – на точки, на линии, на полигоны: 2) Линии – на точки, на линии, на полигоны: 3) Полигоны – на точки, на линии, на полигоны: Оверлейная операция «точка в полигон» Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 6. Анализ сетей (сетевой анализ) Сетевой анализ - группа пространственно-аналитических операций над линейными объектами, образующими сетевые структуры 1) поиск кратчайшего пути между двумя точками сети (по какомуто фактору – например, по расстоянию, по времени, по затраченным ресурсам); 2) выбор оптимального (по разным факторам) маршрута на множестве точек сети (задача коммивояжера) 3) распределение ресурсов и размещение центров сети; 4) поиск ближайшего соседа) по какому то фактору). 19.02.2019 Анализ сетей (сетевой анализ)- группа пространственно-аналитических операций над линейными объектами, образующими сетевые структуры 1) поиск кратчайшего пути между двумя точками сети (по какому-то фактору – например, по расстоянию, по времени, по затраченным ресурсам) Анализ сетей (сетевой анализ): 2) выбор оптимального (по разным факторам) маршрута на множестве точек сети (задача коммивояжера) Анализ сетей (сетевой анализ)3) распределение ресурсов и размещение центров сети; 10/мин 20/мин 30/мин 40/мин 4) поиск ближайшего соседа )по какому то фактору). Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 7. Анализ поверхностей: 1) вычисление углов наклона, определение линий стока; 2) определение экспозиции склонов; 3) построение изолиний и генерация профилей заданных сечений; 4) интерполяция высот; 5) определение границ зон видимости/невидимости; 6) моделирование сети тальвегов и водоразделов; 7) вычисление объемов относительно заданной плоскости по модели рельефа; 8) оконтуривание водосборных бассейнов; 9) генерация трехмерных изображений; 10) совмещение трехмерных и двухмерных изображений. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 Моделирование поверхностей: Трехмерный объект определяется не только плановыми координатами x, y, но и третьей - z, т.е. тройкой координат. Примерами поверхностей служат рельеф местности, геофизические поля (магнитные, электрические поля Земли) и т. д. Все эти поверхности иногда называют общим термином географические поля или геополя. Данные для создания цифровых моделей поверхностей получают путем точечных наземных измерений, дистанционного зондирования Земли различными методами и т.д. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 В зависимости от перечисленных выше методов сбора топографических данных, существует три формы их представления для формирования ЦМР: 1) с нерегулярным представлением точек по структурным линиям, профилям, центрам площадей (TIN); 2) с регулярным расположением точек на прямоугольных, треугольных и гексагональных сетках (GRID); 3) с изолинейным заданием точек, расположенным равномерно, либо с учётом кривизны горизонталей исходной топографической карты (TGRID) 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 TIN (Triangulated Irregular Network) – нерегулярная триангуляционная сеть, система неперекрывающихся треугольников. Вершинами треугольников являются исходные опорные точки. При такой триангуляции образуются треугольники, максимально приближенные к равносторонним, а каждая из сторон образовавшихся треугольников видна из противолежащей вершины под максимальным углом из всех возможных точек соответствующей полуплоскости. Интерполяция выполняется по образованным ребрам. Отличительной особенностью и преимуществом триангуляционной модели является то, что в ней нет преобразований исходных данных. С одной стороны, это не позволяет использовать такие модели для детального анализа, но с другой стороны, исследователь всегда знает, что в этой модели нет привнесенных ошибок, которыми грешат модели, полученные при использованиии других методов интерполяции 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 GRID представление - наиболее популярный способ описания поверхностей. Представление основано на регулярной сетке ячеек, в узлах которой заданы значения поля (высота поверхности). На практике используют сетки с квадратной или прямоугольной формой ячеек. На английском языке регулярная сетка прямоугольников называется GRID, поэтому этот способ представления рельефов получил название "грид". По сути своей представление поверхности способом GRID - это растровый подход. Точность его зависит от размера ячейки растра. Уменьшая размер, мы приближаемся к более точному описанию поверхности. Однако, при уменьшении шага сетки в 2 раза, число узлов увеличивается в 4, т.е. увеличивается и объем, необходимый для их хранения. Отсюда следует, что надо найти баланс. К примеру, стандарт на ЦМР Геологической съемки США, разработанный для Национального цифрового картографического банка данных, специфицирует цифровую модель рельефа как регулярный массив высотных отметок в узлах решетки 30х30 м для карты масштаба 1:24 000. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС     Лекция 7 8. Анализ распределения объектов в пространстве: Расстановка (равномерная, неравномерная); упорядоченность; концентрация или рассредоточенность; связность или бессвязность. 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 19.02.2019 Базовые функции программных средств ГИС Лекция 7 19.02.2019 Лекция 8 Источники данных в ГИС В геоинформатике в качестве источников данных наиболее широко используются четыре группы материалов: •картографические; •аэрокосмические; •статистические; •служебные. Каждая группа обладает своими достоинствами и недостатками и поэтому в ГИС-обработке используют их сочетания для получения качественного результата. 19.02.2019 Источники данных в ГИС Лекция 8 Картографические материалы В ГИС - обработке используются самые разнообразные географические и топографические карты, которые можно объединить в 6 крупных блоков:  Общегеографические и топографические карты;  Карты природы;  Карты народонаселения;  Карты экономики;  Карты обслуживания населения;  Карты политические, исторические, административные. 19.02.2019 Источники данных в ГИС Лекция 8 1. Общегеографические и топографические карты В эту группу входят следующие карты:  Топографические (масштаб 1:200 000 и крупнее)  Обзорно-топографические (масштаб мельче 1:200 000 и до 1: 1 000 000 включительно)  Обзорные (масштаб мельче 1:1 000 000) Содержат базовую геоинформацию о рельефе, населенных пунктах, гидрографии, линиях коммуникаций, растительности, дорогах, границах. 19.02.2019 Источники данных в ГИС       Лекция 8 2. Карты природы физико-географические и ландшафтные; геологического строения и ресурсов недр (геологические, тектонические, гидрогеологические, полезных ископаемых, инженерно-геологические и др.); геофизические (магнитного поля, гравитационного поля, сейсмических явлений и вулканизма, движения земной коры и др.); карты рельефа (гипсометрические, морфометрические, геоморфологические и др.); карты поверхностных вод (гидрографические, водного и ледового режима, характеристик стока, гидрологических явлений и др.); карты почв и земельных ресурсов (почвенные, засоления почв, карты эрозии, растительного покрова, лесов, естественных кормовых угодий и др.). 19.02.2019 Источники данных в ГИС       Лекция 8 3. Карты народонаселения демографические; этнографические; миграции; размещения на территории; расселения; трудовых ресурсов и др. 19.02.2019 Источники данных в ГИС          Лекция 8 4. Карты экономики карты промышленности (по отраслям – нефтедобывающая, пищевая, текстильная, металлообрабатывающая, химическая и др.); карты сельского хозяйства (животноводства, сельхозпродукции, земледелия, земельных фондов и др.); карты лесного хозяйства (ресурсы, заготовки леса и др.); карты транспорта (с разбивкой по видам – автомобильного, железнодорожного и др.); карты строительства (капитального строительства, материальнотехнической базы, строительных и монтажных организаций и др.); карты связи; карты финансов и торговли; карты внешнеэкономич. деятельности (экспорта, импорта и др.) общеэкономические карты и другие. 19.02.2019 Источники данных в ГИС           Лекция 8 5. Карты обслуживания населения карты образования; карты науки; карты культуры; карты здравоохранения; карты физкультуры и спорта; карты туризма; карты бытового обслуживания и другие. 6. Карты политические, административные и исторические карты государственного устройства мира; карты административно – территориального деления страны; карты размещения и государственного устройства народов в различных исторических периодах и другие. 19.02.2019 Источники данных в ГИС       Лекция 8 Достоинства картографических источников данных: все объекты, процессы, явления и события имеют точную координатную привязку; геометрическая и семантическая информация объединены в одном документе; в собранной на карте информации нет «белых пятен», пропусков в пределах картографированной территории. Недостатки картографических источников данных: информация на карте в большинстве случаев устаревшая (до 10 – 15 лет); для использования информации необходимо оцифровать карту (перевести в компьютерную форму), что связано с большими затратами сил и средств; не эффективно использование карт для мониторинга быстро протекающих процессов. 19.02.2019 Источники данных в ГИС Лекция 8 Аэрокосмические источники данных:  В эту группу включаются все типы данных, получаемых с носителей космического и авиационного базирования с помощью специальных съемочных приборов (сканерных, оптических, радарных, лазерных и др.).  Эти приборы фиксируют различные характеристики электромагнитного излучения в широком диапазоне волн (ультрафиолетовом, световом, фотографическом, инфракрасном, тепловом инфракрасном, микроволновом). 19.02.2019 Источники данных в ГИС Лекция 8 Достоинства аэрокосмических источников данных:  оперативность и дистанционность получения информации;  геометрическая и семантическая информация объединены в одном документе – снимке;  возможность получения пространственной привязки объектов снимка с большой точностью.     Недостатки аэрокосмических источников данных: большая стоимость получения данных; влияние сезонных факторов (растительность, снежный покров) и погодных условий (облачность); наличие «белых пятен»; необходимость сложной обработки данных 19.02.2019 Источники данных в ГИС Лекция 8 Статистические источники данных:  В эту группу источников входят, в первую очередь, материалы государственной статистики – Госкомстата России, а также материалы статистической отчетности отдельных отраслей экономики, государственных служб и результаты регулярных наблюдений по отдельным направлениям: гидрологические, метеорологические, океанографические, экологические и др. 19.02.2019 Источники данных в ГИС     Лекция 8 Достоинства статистических источников данных: полнота охвата всех сторон экономики и жизнедеятельности населения; единство методики получения и обработки данных; представление и накопление информации в компьютерной форме; сравнительно низкая стоимость материалов для пользователей. Недостатки статистических источников данных:  довольно устаревшая информация (порядка 6-12 месяцев от момента получения);  отсутствует пространственная привязка сведений о территории;  системы идентификации объектов не имеет пространственной составляющей и не соответствуют системам идентификации в геодезии и картографии. 19.02.2019 Источники данных в ГИС Лекция 8 Служебные источники данных:  К этой группе относятся все материалы, содержащие сведения о территории и созданные в отдельных предприятиях и организациях.  Основная проблема использования этих материалов заключается в их увязке между собой в рамках ГИС-обработки.  В то же время, эти материалы содержат наиболее приближенную к решаемым задачам информацию. 19.02.2019 Лекция 9 Структура ГИС и технология геоинформационной обработки данных на базе ГИС В общем случае геоинформационная система состоит из 5 укрупненных функциональных подсистем: •сбора, ввода и обработки геопространственных данных; •создание и ведение территориальных баз данных; •восприятия и обработки геоинформации, пространственного моделирования и анализа; •выработки пространственных решений, формирования, отображения и выдачи выходных документов; •управления (администрирования) ГИС. 19.02.2019 Структура ГИС и технология геоинф. обраб. данных Лекция 9 1. Подсистема сбора, ввода и обработки геопространственных данных – «Сбор и обработка данных»  Эта подсистема обеспечивает сканирование исходных штриховых (карты) и полутоновых (аэрои космоснимки) материалов, растровую векторизацию, ввод результатов наземных съемок и цифровой фотограмметрической обработки материалов дистанционного зондирования, формирование геоинформационных моделей местности, конвертирование в заданные форматы. 19.02.2019 Структура ГИС и технология геоинф. обраб. данных Лекция 9 2.Подсистема создания и ведения территориальных баз данных – «Создание и ведение БД»  Подсистема обеспечивает проектирование, заполнение и обновление баз данных, хранение и защиту данных от искажения, порчи и несанкционированного доступа, поиска и выдачу информации по запросам пользователей, выполнение навигации по территории, осуществление территориального мониторинга в части геоинформации. 19.02.2019 Структура ГИС и технология геоинф. обраб. данных Лекция 9 3. Подсистема восприятия и обработки геоинформации, пространственного моделирования и анализа – «Моделирование и анализ»  Обеспечивает отбор информации, классификацию операционно-территориальных единиц, построение пространственно-временных моделей, обнаружение пространственных закономерностей территории, нахождение взаимосвязей объектов, объяснение явлений и процессов, прогнозирование и предсказание тенденций развития ситуации. 19.02.2019 Структура ГИС и технология геоинф. обраб. данных Лекция 9 4.Подсистема выработки пространственных решений, формирования, отображения и выдачи выходных документов – «Использование геоинформации»  Эта подсистема обеспечивает выбор вариантов пространственных решений, удовлетворяющих поставленным условиям, визуализацию результатов запросов, моделирования и анализа, формирование и вывод картографических материалов в электронным виде и в «твердых копиях»,подготовку и печать текстовых отчетов и форм, конвертацию выходных документов в обменные форматы данных . 19.02.2019 Структура ГИС и технология геоинф. обраб. данных Лекция 9 5.Подсистема управления (администрирования) ГИС – «Администрирование ГИС»  Подсистема обеспечивает создание, запуск в эксплуатацию и работоспособность ГИС, организацию процесса геоинформационной обработки данных, восстановление системы после аварийных ситуаций, защиту системы от сбоев, ошибочных или несанкционированных действий персонала и конечных пользователей, обучение персонала и конечных пользователей, развитие функциональных возможностей системы, расширение области применения и круга решаемых задач. 19.02.2019 Структура ГИС и технология геоинф. обраб. данных Лекция 9 19.02.2019 Структура ГИС и технология геоинф. обраб. данных Лекция 9 Процесс геоинформационной обработки данных на базе ГИС  Технологический процесс геоинфомационной обработки данных заключается в сборе исходных данных путем цифрования картографических материалов, формировании и/или получении из территориального банка данных геоинформационных моделей местности, пространственного анализа, подготовки пространственных решений и выходных документов в текстовом, табличном, графическом или картографическом виде, в том числе геоинформационных моделей, цифровых и электронных карт. 19.02.2019 Структура ГИС и технология геоинф. обраб. данных Лекция 9 Технологическая схема геоинформационной обработки данных Цифрование картографи ческих материалов Формирование и/или получение Пространственный анализ ГИМ Территори альный банк данных ГИМ Подготовка пространственных решений и выходных документов Текстовые отчеты Таблицы Геоинформационные модели (ГИМ) Цифровые карты Электронные карты 19.02.2019 Лекция 10 Интеллектуализация выработки пространственных решений на базе ГИС К основным задачам геоинформатики относятся сбор пространственных данных, получение и представление геоинформации, формирование новых знаний об окружающем нас пространстве. Базовые понятия «данные», «информация» и «знания» имеют много общего, связаны между собой, но однако различаются по своей сути и требуют соответствующего определения. 19.02.2019 Интеллектуализация выработки простр. решений Лекция 10 Данные Слово «данные» произошло от латинского слова «datum», дословно переводимое как «факт». В геоинформатике под данными понимается совокупность фактов, представленных в каком-либо формализованном виде в количественном или качественном выражении – результаты наблюдений, измерений, описаний объектов окружающего пространства. 19.02.2019 Интеллектуализация выработки простр. решений Лекция 10 Информация От латинского «informatio» – разъяснение, изложение. В информатике под информацией понимаются сведения об окружающем мире, протекающем в нем процессах и др., которые воспринимают живые организмы, управляющие машины и информационные системы в процессе жизнедеятельности и работы. В физике информация – одно из свойств предметов, явлений и процессов действительности, информационных систем, заключающееся в способности воспринимать внутреннее состояние и воздействия окружающей среды, передавать данные и сообщения другим объектам, предметам и явлениям. 19.02.2019 Интеллектуализация выработки простр. решений Лекция 10 19.02.2019 Интеллектуализация выработки простр. решений Лекция 10 Знания От латинского «scientia» – знание, познание. В геоинформатике под знанием понимается отражение семантических аспектов географической реальности в мозгу человека или в технической системе В геоинформатике используются как знания предметные (общедоступные), так и индивидуальные (эмпирические), отражающие наше представление об окружающем пространстве. 19.02.2019 Интеллектуализация выработки простр. решений     Лекция 10 Связь понятий «данные», «информация» и «знания»: данные представляются как «сырье», которое путем обработки можно превратить в информацию – т.е. данные можно рассматривать как основу для получения информации. данные соответствуют дискретным зарегистрированным фактам относительно объектов окружающего мира и на этой основе мы получаем информацию о реальном мире. информация – это смысл, который человек вкладывает в данные на основе установленных соглашений (т.е. знаний). данные можно рассматривать как атрибут информации, обозначающий факты и понятия, которые представлены в условной форме, удобной для передачи, интерпретации и обработки человеком или техническим средством. 19.02.2019 Интеллектуализация выработки простр. решений Лекция 10 Связь понятий «данные», «информация» и «знания»:  информация – это воспринятые и понятые данные  знания могут быть получены в результате интерпретации информации  Человек на основе полученных данных формирует информацию о реальном мире и на ее основе вырабатывает новые знания об этом мире. 19.02.2019 Интеллектуализация выработки простр. решений Лекция 10 В геоинформатике используются подвиды рассмотренных понятий:  геопространственные данные – особый вид данных, полученных в результате наблюдений и измерений пространственных свойств объектов, явлений, процессов и событий окружающего геопространства;  геоинформация – особый вид информации, направленный на описание пространственных аспектов окружающего геопространства;  геопространственные знания – особые знания об окружающем нас геопространстве в части его пространственных свойств. 19.02.2019 Интеллектуализация выработки простр. решений Лекция 10 Эволюция технических систем: ЗНАНИЯ ИНФОРМАЦИЯ ДАННЫЕ Экспертные системы Информационные системы Банки данных 19.02.2019 Интеллектуализация выработки простр. решений Лекция 10 Экспертные системы Экспертная система – система искусственного интеллекта, использующая знания из сравнительно узкой предметной области для решения возникающих в ней задач, причем так, как это делал бы эксперт-человек, т.е. путем диалога с заинтересованным лицом, поставляющим необходимую информацию (т.е. воспринятые и понятые данные) по конкретному вопросу. Экспертная система строится на знаниях экспертов и базируется на 4 компонентах: 1. данные (факты) 2. правила вывода (процедурные знания); 3. управляющие структуры; 4. метазнания (результат самообучения). 19.02.2019 Интеллектуализация выработки простр. решений Лекция 10 Состав экспертной системы:  база знаний;  машина логического вывода;  модуль объяснения и общения с пользователями;  модуль формирования метазнаний. 19.02.2019 Интеллектуализация выработки простр. решений Лекция 10 Основные понятия в области экспертных систем: Эксперт – специалист предметной области высокого класса, который обеспечивает определение, модификацию и дополнение знаний; База знаний – совокупность формализованных знаний о предметной области, представленных в форме правил логического вывода; Машина логического вывода – программный комплекс, осуществляющий логические «рассуждения» над данными на основе имеющихся знаний. Модуль формирования метазнаний – программный комплекс, оценивающий вновь поступившие знания на противоречивость относительно имеющихся правил вывода; 19.02.2019 Интеллектуализация выработки простр. решений Лекция 10 Основные понятия в области экспертных систем: Модуль объяснения и общения с пользователями – программный комплекс, объясняющий полученный логический вывод путем перечисления шагов и использованных правил вывода на каждом шаге; База данных – совокупность фактов, характеризующих предметную область Пример экспертной системы: Канадская картографическая экспертная система для отображения на морских картах воздушных (беспроводных) линий связи, обеспечивающая 95% совпадения редакторских решений с экспертами - картографами: В таблице условных знаков – 5 страниц; В пояснениях к условным знакам – 56 страниц; Правила вывода изложены на 900 страницах текста. 19.02.2019 Лекция 11 Базы данных в ГИС База данных — организованная совокупность данных, хранимых в соответствии со схемой. База пространственных данных – это набор пространственно определенных данных, выступающих как модели реальных объектов и явлений Объекты и явления, моделируемые с помощью ГИС, имеют следующие представления: 1. объект; 2. графический примитив; 3. условный знак – для показа предмета (или объекта) на карте или другом графическом изображении. 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 Сходные объекты, информация о которых будет храниться в базе данных, определяются как типы объектов. Это любая группа сходных объектов, которые должны иметь одинаковую форму хранения и представления, например дороги, реки, высоты, растительность. Тем самым обеспечивается основа для общей характеристики явлений. Каждый тип объектов должен быть однозначно определен, так как это помогает выявить перекрывающиеся категории данных и вносит ясность в содержание базы данных. 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 Первый этап в создании базы данных – отбор объектов. Осуществляется в соответствии с задачами организации и целью разработки базы данных. Этот этап не менее важен, чем сама база данных, поскольку во многом определяет дальнейшую разработку. Следующий этап – поиск адекватных способов пространственного представления каждого типа объектов. Для цифрового представления типов объектов в базе пространственных данных необходимо выбрать подходящие типы графических примитивов (точки, полилинии, полигоны). Например, использовать множество точек для представления множества колодцев. 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 Атрибут – признак объекта, выбранного для представления в ГИС, обычно не имеет пространственного характера. Хотя некоторые могут иметь связь с пространственной природой изучаемого объекта, например площадь, периметр. Значение атрибута – это истинное значение признака (измеренное или наблюдаемое), которое хранится в базе данных. Почти всегда тип объекта маркируется и опознается по своим атрибутам. Например, дорога обычно имеет название и идентифицируется по ее классу – переулок, скоростная автострада. Значения атрибутов часто упорядочиваются в виде таблиц, строки которых соответствуют отдельным объектам, а столбцы – признакам. Таким образом, каждая клетка таблицы отражает значение определенного признака для определенного объекта. 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 Моделью базы данных называется концептуальное описание базы данных с определением типа объектов и его атрибутов. Каждый тип объектов представлен особыми пространственными типами предметов. Когда база данных создана, модель является ее представлением, которое система может предоставить пользователю, возможны и другие представления, но это наиболее целесообразно, поскольку на нем основывалась концепция базы данных. Модель не всегда непосредственно связана со способом хранения информации в базе данных. 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 Пространственные предметы группируются в слои, именуемые также классами, перекрытиями, наложениями или темами. Один слой может представлять один тип объектов или группу взаимосвязанных типов объектов. Например, слой может включать только отрезки водотоков или же водотоки, озера, береговую линию и болота. Возможны самые разные варианты системы слоев, как и модели данных. Некоторые базы пространственных данных ГИС созданы путем объединения всех объектов в один слой. 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 Системы управления базами данных Система управления базами данных (СУБД) – это совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных. Основные функции СУБД: − управление данными во внешней памяти (на дисках); − управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша (буфера памяти быстрого доступа); − журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев; − поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными). 19.02.2019 Базы данных в ГИС 1. 2. 3. 4. Лекция 11 Классификация баз данных По модели данных: Иерархические или древовидные Сетевые Реляционные Объектно-ориентированные По степени распределенности: 1. Локальные 2. Клиент-серверные 3. Распределенные 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 Иерархические базы данных могут быть представлены как дерево, состоящее из объектов различных уровней. Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект, более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом возможна ситуация, когда объект-предок не имеет потомков или имеет их несколько, тогда как у объекта-потомка обязательно только один предок. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами. 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 К основным понятиям сетевой модели базы данных относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел — это совокупность атрибутов данных, описывающих объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. В сетевой структуре каждый элемент может быть связан с любым другим. Сетевые базы данных подобны иерархическим, за исключением того, что в них имеются указатели в обоих направлениях, которые соединяют родственную информацию. Несмотря на то что эта модель решает некоторые проблемы, связанные с иерархической моделью, выполнение простых запросов остается достаточно сложным процессом 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 Реляционные (англ. Relation — отношение). Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя «табличным» представлением. Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 Базовыми понятиями реляционных БД являются: Сущность – это реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться и быть доступна. Поле (столбец таблицы) – это показатель, который характеризует объект и принимает для конкретного экземпляра объекта числовое, текстовое или иное значение. Информационная система оперирует наборами объектов, спроектированными применительно к данной предметной области, используя при этом конкретные значения атрибутов (данных) тех или иных объектов. Запись (строка таблицы) – элемент отношения. Если отношение представлено в виде таблицы, то кортеж — строка таблицы, кортеж соответствует объекту. Связь представляет собой простые ассоциации между сущностями. Связь можно задавать между любыми атрибутами, которые имеют сопоставимые значения данных. Связь бывает трех типов: «один к одному», «один ко многим», «многие ко многим». 19.02.2019 Базы данных в ГИС Лекция 11 Объектно-ориентированная база данных (ООБД) – база данных в виде моделей объектов, включающих прикладные методы, которые управляются внешними событиями. Базовыми понятиями ООБД являются: Класс – коллекция однотипных объектов и явлений окружающего нас мира. Например, здание ТЦ «Республика» входит в класс объектов недвижимости; земельный участок с номером 52: 17: 13 45 09: 67 входит в класс земельных участков и т.д. Свойства класса – характеристики, описывающие класс объектов в заданной структуре данных. Например, для земельного участка указывают площадь, право собственности, кто владелец участка и т.д. Методы класса – операции, которые можно применить к объекту. Например, владелец может продать участок, сдать его в аренду и т.д., для каждого из видов деятельности будут характерны свои методы. По сути, это процедуры или функции, выполняемые применительно к данному объекту. Объект создается по шаблону класса, является экземпляром класса, после создания использует свойства и методы класса. 19.02.2019 Лекция 12 Лекция 12 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ БАЗ ДАННЫХ Без правильной организации информации невозможно построение эффективно действующей ГИС. Хорошо подготовленная цифровая карта является основой любой ГИС, но и смысловая, атрибутивная информация играет важную роль в системах прикладного назначения. В ряде случаев она даже важнее картографической составляющей, например, в кадастровых системах. 19.02.2019 Этапы проектирования базы данных Лекция 12  Процесс разработки БД начинается с анализа требований. Проектировщик на этом этапе разработки должен найти ответы на следующие вопросы: какие элементы данных должны храниться, кто и как будет к ним обращаться.  На втором этапе создается логическая структура БД. Для этого определяют, как данные будут сгруппированы логически. Структура БД на этом этапе выражается в терминах прикладных объектов и отношений между ними.  На заключительном (третьем) этапе логическая структура БД преобразуется в физическую с учетом аспектов производительности. Элементы данных на этом этапе получают атрибуты и определяются как столбцы в таблицах выбранной для реализации БД СУБД. 19.02.2019 1. Определение требований (концептуальный уровень) – не зависит от имеющихся аппаратных и программных средств Требования к приложению с БД обычно составляются с помощью опросов и бесед с заказчиками. Для БД ГИС он связан с концептуальной моделью географических данных и включает: описание и определение рассматриваемых объектов; установление способа представления географических объектов в БД; выбор базовых типов пространственных объектов – точки, линии, полигоны, ячейки растра. На концептуальном уровне определяется и содержание БД, в зависимости от сути явления и характера его пространственного распространении и задач для которых создается БД 19.02.2019 2. Логическая структура БД (логический уровень) Логический уровень определяется имеющимися программными средствами и практически не зависит от технического обеспечения. Он включает разработку логической структуры элементов БД в соответствии с СУБД, используемой в программном обеспечении. Наиболее распространенными логическими структурами – моделями БД и их СУБД являются иерархическая, сетевая, реляционная и объектно-ориентированная. 19.02.2019 Чтобы вычисления в ГИС проводились максимально быстро, а используемое программное обеспечение могло максимально гибко «настраиваться» для решения любых задач в различных прикладных областях, необходимо использовать оптимальные модели данных. Модель данных представляет собой описание принципов, в соответствии с которыми осуществляются хранение и обработка данных. В настоящее время в результате опытной реализации ГИС систем практическое применение нашли реляционная и объектно-ориентированная модели данных. 19.02.2019 Лекция 12 19.02.2019 Реляционная модель данных Лекция 12 Структура реляционной модели больше всего подходит для ГИС благодаря простоте ее организации и возможности удобного хранения многопараметрической географической информации в одной таблице или системе связанных таблиц. Гибкий подход к связям между таблицами и их строками приближает к моделированию сложных пространственных взаимосвязей между пространственными объектами 19.02.2019 3. Физический уровень проектирования БД Физический уровень связан с аппаратными и программными средствами. На этом уровне определяются объемы хранимой в БД информации и необходимые объемы памяти компьютера. Рассматриваются вопросы о структурировании файлов на диске, представления данных в памяти компьютера. 19.02.2019 Реляционная модель данных Лекция 12 Реляционная база данных представляет собой множество взаимосвязанных таблиц, каждая из которых содержит информацию об объектах определенного вида. Каждая строка таблицы содержит данные об одном объекте (например, автомобиле, компьютере, клиенте), а столбцы таблицы содержат различные характеристики этих объектов - атрибуты (например, номер двигателя, марка процессора, телефоны фирм или клиентов). 19.02.2019 Реляционная модель данных Лекция 12 Строки таблицы называются кортежами (записями). Все записи таблицы имеют одинаковую структуру - они состоят из полей (элементов данных), в которых хранятся атрибуты объекта. Каждое поле записи содержит одну характеристику объекта и представляет собой заданный тип данных (например, текстовая строка, число, дата). Для идентификации записей используется первичный ключ. Первичным ключом называется набор полей таблицы, комбинация значений которых однозначно определяет каждую запись в таблице. 19.02.2019 Реляционная модель данных 19.02.2019 Реляционная модель данных 19.02.2019 Запись представляет собой совокупность простых данных, как чисел, так и строк. Элементы записи принято называть ее полями, а совокупность записей, имеющих однотипные поля, файлом. Примеры записей: Красная Площадь, 1, Кремль; Ленинский проспект, 65, ГИС-Ассоциация (адреса) 19.02.2019 ТЕРМИНОЛОГИЯ Следующие тройки терминов являются эквивалентными:  отношение, таблица, файл (для локальных баз данных);  кортеж, строка, запись;  атрибут, столбец, поле. 19.02.2019 Понятие ключа Естественно, что функции системы управления базами данных не исчерпываются простым накоплением данных; мы хотим также манипулировать содержимым БД. Для этого необходимо иметь возможность каким-то образом отличать записи друг от друга. Приходим к выводу, что кортеж должен содержать в себе какую-то уникальную метку, однозначно идентифицирующую его среди всех остальных кортежей отношения. Такой меткой и является ключ. 19.02.2019 Понятие ключа Ключом отношения называется набор атрибутов отношения, однозначно определяющий кортеж. Или еще проще: ключ - это набор столбцов таблицы, значения которых уникально определяют строку. Пример. Владелец маленькой фирмы заказал систему для ведения кадров и зарплаты. В ходе анализа выясняется, что у него в данный момент работают 3 человека: Иванов, Петров и Сидоров. Мы убеждаемся, что фамилия однозначно определяет работника, и принимаем решение: сделать атрибут "Фамилия" ключом в таблице, где хранится перечень работников. 19.02.2019 Понятие ключа Лекция 12 Система работает некоторое время без проблем. Благодаря наведенному порядку фирма процветает все больше, и в конечном итоге персонал вырастает до сотни человек. Внезапно при приеме очередного работника система дает сбой. Выясняется, что его фамилия тоже Иванов. Таким образом, нарушается уникальность ключа, что делает невозможным дальнейшую работу системы. Мы пытаемся спасти положение, расширяя ключ на столбцы "Имя" и "Отчество". Программа вновь оживает, но при этом мы знаем, что это всего лишь заметание мусора под ковер: проблема не решена окончательно, а всего лишь уменьшена вероятность очередного сбоя по причине нарушения уникальности ключа. 19.02.2019 Функциональные зависимости Хранение данных в реляционных базах данных преследует две цели: понизить избыточность данных и повысить их достоверность. Для этого необходимо иметь возможность накладывать некоторые ограничения как на сами хранимые данные, так и на взаимосвязи и взаимозависимости между ними, т.к. в противном случае вместо базы данных мы получим просто свалку, лишенную всякой структуры. Обычно эти ограничения вытекают из анализа предметной области, которая моделируется нашей информационной системой. Одним из средств формализации информации, полученной в результате такого анализа, являются зависимости между данными. 19.02.2019 Функциональные зависимости Существует несколько разновидностей зависимостей, которые рассматриваются реляционной теорией: F-зависимости, MVзависимости и J-зависимости. В настоящий момент наибольший интерес среди них для нас представляют функциональные зависимости, или F-зависимости. Перед тем, как дать формальное определение функциональной зависимости, приведем пример (заимствованный из книги: Д.Мейер. Теория реляционных баз данных. - М: Мир, 1987). В этом примере используется отношение График (ПИЛОТ РЕЙС ДАТА ВРЕМЯ-ВЫЛЕТА): 19.02.2019 Функциональные зависимости ПИЛОТ Кушинг Кушинг Кларк Кларк Кларк Чин Чин Коупли Коупли Коупли РЕЙС 83 116 281 301 83 83 116 281 281 412 ДАТА 09 авг 10 авг 08 авг 12 авг 11 авг 13 авг 12 авг 09 авг 13 авг 15 авг ВРЕМЯ ВЫЛЕТА 10:15 13:25 05:50 18:35 10:15 10:15 13:25 05:50 05:50 13:25 19.02.2019 Функциональные зависимости Данное отношение содержит информацию о полетах. Каждая строка таблицы расписания представляет собой один вылет и указывает, какой пилот поведет самолет какого рейса в данный день, а также в какое время совершается вылет. На совокупность данных накладывается ряд ограничений: 1. Каждый рейс имеет определенное время вылета. 2. Данный пилот в данные день и время может участвовать только в одном рейсе. 3. Для данного рейса и даты назначается только один пилот. 19.02.2019 Функциональные зависимости Рассмотрев исходные данные с учетом этих ограничений, мы можем сделать ряд выводов: ВРЕМЯ ВЫЛЕТА функционально зависит от РЕЙСА. РЕЙС функционально зависит от {ПИЛОТ, ДАТА, ВРЕМЯ ВЫЛЕТА}. ПИЛОТ функционально зависит от {РЕЙС, ДАТА}. Итак, если значения кортежа на некотором множестве атрибутов единственным образом определяют значения на другом множестве атрибутов, говорят, что имеет место функциональная зависимость или, короче, F-зависимость. 19.02.2019 Нормализация отношений       Итак, что же представляет собой процесс нормализации? Фактически это не что иное, как последовательное преобразование исходной БД к нормальной форме (НФ), при этом каждая следующая НФ обязательно включает в себя предыдущую (что, собственно, и позволяет разбить процесс на этапы и производить его однократно, не возвращаясь к предыдущим этапам). Всего в реляционной теории насчитывается 6 НФ: 1-я НФ (обычно обозначается также 1НФ). 2НФ. 3НФ. НФ Бойса-Кодда (НФБК). 4НФ. 5НФ. 19.02.2019 Нормализация отношений Лекция 12 На практике, как правило, ограничиваются 3НФ, ее оказывается вполне достаточно для создания надежной схемы БД. НФ более высокого порядка представляют скорее академический интерес из-за чрезмерной сложности. Более того, при реализации абстрактной схемы БД в виде реальной базы иногда разработчики вынуждены сделать шаг назад - провести денормализацию с целью повышения эффективности, ибо идеальная с точки зрения теории структура может оказаться слишком накладной на практике. 19.02.2019 Нормализация отношений. 1НФ  Схема отношения R находится в 1НФ, если значения в dom(A) являются атомарными для каждого атрибута A в R. Другими словами, каждый атрибут отношения должен хранить одно-единственное значение и не являться ни списком, ни множеством значений. Следует заметить, что, несмотря на внешнюю строгость данного определения, однозначно определить понятие атомарности зачастую оказывается довольно затруднительно, если заранее неизвестны семантика атрибута и его роль в обработке хранимых данных. Атрибут, который является атомарным в одном приложении, может оказаться составным в другом. 19.02.2019 Нормализация отношений. 1НФ Пример: в БД отдела кадров предприятия в таблице, хранящей личные сведения о сотрудниках, имеется атрибут "домашний-адрес", в котором адрес хранится в формате: город, улица, дом[/корпус], [квартира] (следуя общепринятой нотации, здесь в квадратных скобках указаны опциональные фрагменты адреса, которые могут отсутствовать). В данном случае адрес хранится в виде единой текстовой строки, поскольку маловероятно, чтобы потребовалось выбрать сотрудников, скажем, по номеру квартиры. Таким образом, в контексте БД отдела кадров адрес является атомарным понятием, и его деление на составные части не имеет смысла, т.к. только внесет в БД излишнюю громоздкость. 19.02.2019 Нормализация отношений. 1НФ Однако тот же адрес для приложения, предназначенного для сортировки почты в почтовом отделении, атомарным не является, поскольку желательно сгруппировать конверты в отдельные стопки по улицам, так как каждую улицу обслуживает свой почтальон. Кроме того, с целью оптимизации перемещений почтальона в пределах улицы, каждую стопку желательно отсортировать по номерам домов, чтобы сделать возможным разнести почту за один проход по улице без возврата. 19.02.2019 Таблица контрагентов фирмы. Какой атрибут не является атомарным? Наим. Поршневой з-д Город Адрес Владимир Ул. 2-я Кольцевая, 17 Эл. почта [email protected] ООО Вымпел Курск [email protected] Клиент Сидоров С.С., директор, тел. (7634)66-65-38 ИЧП Альфа Владимир Ул. [email protected] Пушкинская, 37, оф. 565 Клиент Васильев В.В., директор, тел (3254)7457-45 Ул. Гоголя, 25 WWW Вид www.plu Поставщик nger.ru Конт. лица Иванов И.И., зам. дир., тел (3254)76-15-95 Петров П.П., нач. отд. сбыта, тел(3254)76-1535 19.02.2019 Таблица контрагентов фирмы. Наим. Город Адрес Поршневой зд Владимир Поршневой зд Эл. почта WWW Вид Конт. лица Ул. 2-я [email protected] Кольцевая, 17 www.plunger.r u Поставщик Иванов И.И., зам. дир., тел (3254)7615-95 Владимир Ул. 2-я [email protected] Кольцевая, 17 www.plunger.r u Поставщик Петров П.П., нач. отд. сбыта, тел(3254)7615-35 ООО Вымпел Курск Ул. Гоголя, 25 [email protected] Клиент Сидоров С.С., директор, тел. (7634)66-6538 ИЧП Альфа Владимир Ул. Пушкинская, 37, оф. 565 [email protected] Клиент Васильев В.В., директор, тел (3254)7457-45 19.02.2019 Таблица контрагентов фирмы. Наим. Город Адрес Эл. почта WWW Вид Должно сть Ф.И.О. Код города Тел. Поршнев Владими Ул. 2-я ой з-д р Кольцев ая, 17 info@pler www.pler. Поставщ зам. дир. Иванов .ru ru ик И.И. 3254 76-1595 Поршнев Владими Ул. 2-я ой з-д р Кольцев ая, 17 info@pler www.pler. Поставщ нач. отд. .ru ru ик сбыта 3254 7615-35 ООО Вымпел Курск peo@ma il.ru Клиент директор Сидоров С.С. 7634 6665-38 ИЧП Альфа Владими Ул. р Пушкинс кая, 37, оф. 565 al33@list .ru Клиент директор Василье в В.В. 3254 745745 Ул. Гоголя, 25 Петров П.П., Теперь можем считать, что каждое значение каждого из атрибутов нашего отношения является атомарным. Следовательно, отношение находится в 1НФ. 19.02.2019 Нормализация отношений. 2НФ Теперь наше отношение выглядит несколько корректнее. Однако даже беглый взгляд на него говорит о том, что оно пока еще далеко от совершенства. Очевидно, что повторяющиеся значения, которых немало в предыдущей таблице, являются потенциальным источником проблем. Во-первых, при вводе их значений легко ошибиться. Например, достаточно изменить всего одну букву в графе "Адрес", и формально это будет уже совершенно другой адрес, не имеющий ничего общего с первым. Найти подобные опечатки в объемной таблице - задача не из простых. Во-вторых, название улицы может измениться, хоть это происходит и не так часто (тем не менее пренебрегать такой возможностью не стоит). Может измениться и адрес веб-сайта предприятия, что гораздо вероятнее. Тогда придется опять проверять всю таблицу и изменять соответствующие значения. 19.02.2019 Нормализация отношений. 2НФ В-третьих, нельзя пренебрегать и эффективностью хранения информации. Из нашей таблицы можно как минимум дважды узнать адрес поршневого завода, хотя нам хватило бы и одного раза. Таким образом, борьба с избыточностью данных выгодна со всех сторон - как со стороны повышения удобства пользования данными и поддержания их в целостном виде, так и со стороны эффективности обработки и хранения данных аппаратными средствами сервера баз данных. Именно на устранение этой избыточности и направлена дальнейшая нормализация отношений. 19.02.2019 Нормализация отношений. 2НФ Схема отношения R находится во 2НФ относительно множества функциональных зависимостей F, если она находится в 1НФ и каждый неключевой атрибут полностью зависит от каждого ключа для R. Другими словами, отношение находится во 2НФ, если оно находится в 1НФ, и при этом все неключевые атрибуты зависят только от ключа целиком, а не от какой-то его части. 19.02.2019 Нормализация отношений. 2НФ Вернемся к последней таблице которая представляет пример отношения, приведенного к 1НФ. Предположим, что при постановке задачи заказчик сообщил нам, что в пределах каждого города наименование предприятия является уникальным, но в разных городах названия могут совпадать. Таким образом, предприятие характеризуется составным ключом "Наим+Город". Посмотрим на наше отношение с точки зрения того, что мы только что узнали про 2НФ. Очевидно, что телефонный код города зависит исключительно от самого города и никак не связан с названием предприятия. Отсюда и один из источников избыточных данных - сколько раз в таблице встречается строка, содержащая сведения о контактном лице какоголибо предприятия, находящегося в данном городе, столько раз и повторяется информация о коде города. 19.02.2019 Нормализация отношений. 2НФ Итак, мы избавились от частичной зависимости атрибута "Код-города" от составного ключа, переместив коды городов в отдельное отношение с ключом "Город". Таким образом, теперь мы получили два отношения, каждое из которых находится во 2НФ. 19.02.2019 Нормализация отношений. 2НФ Чтобы устранить эту избыточность, нам придется разбить наше отношение на несколько (в данном случае - 2, хотя для более сложных отношений их может быть и гораздо больше): Наим. Город Адрес Эл. почта WWW Вид Должность Ф.И.О. Тел. Поршневой Владимир з-д Ул. 2-я info@plunge www.plunger Поставщик зам. дир. Кольцевая, r.ru .ru 17 Иванов И.И. 76-15-95 Поршневой Владимир з-д Ул. 2-я info@plunge www.plunger Поставщик нач. отд. Кольцевая, r.ru .ru сбыта 17 Петров П.П., 76-15-35 ООО Вымпел Ул. Гоголя, 25 Курск ИЧП Альфа Владимир pennon@ma il.ru Клиент директор Сидоров С.С. 66-65-38 Ул. alpha323@li Пушкинская st.ru , 37, оф. 565 Клиент директор Васильев В.В. 74-57-45 Город Код города Владимир 3254 Курск 7634 19.02.2019 Нормализация отношений. 3НФ Схема отношения R находится в 3НФ относительно множества функциональных зависимостей F, если она находится в 1НФ и ни один из непервичных атрибутов в R не является транзитивно зависимым от ключа для R. Чтобы привести отношение к 3НФ, необходимо устранить функциональные зависимости между неключевыми атрибутами отношения. Другими словами, факты, хранимые в таблице, должны зависеть только от ключа. 19.02.2019 Данные, которые могут быть сохранены в информационных системах, можно разделить на две основные категории:  элементарные (простые), например, число или строка;  составные (сложные), которые представляют собой определенным образом организованную совокупность простых. 19.02.2019 Наиболее распространенными типами сложных данных являются массивы и записи. Массив представляет собой упорядоченную последовательность простых данных одного типа чисел или строк. Каждому элементу массива присваивается порядковый номер индекс. Примеры массивов: 1, 2, 3, 4 (массив целых чисел); январь, февраль, март (массив месяцев); [1] «1-янв-1997», [2] «15-май-1998», [3] «4-апр-1999» (массив дат). 19.02.2019 Нормализация отношений. 3НФ В нашем случае присутствует функциональная зависимость между атрибутами "Ф.И.О.", "Должность" и "Тел." Очевидно, что на предприятии некий человек занимает определенную должность и располагает определенным рабочим телефоном. Обратное в общем случае неверно - на предприятии может быть несколько аналогичных штатных единиц, например, менеджеры по сбыту, и несколько человек могут пользоваться одним рабочим телефоном. Чтобы избавиться от данной функциональной зависимости, , проведем декомпозицию таблицы на две таблицы. 19.02.2019 Нормализация отношений. 3НФ Наим. Город Адрес Эл. почта WWW Вид Должно сть Ф.И.О. Код города Тел. Поршнев Владими Ул. 2-я ой з-д р Кольцев ая, 17 info@pler www.pler. Поставщ зам. дир. Иванов .ru ru ик И.И. 3254 76-1595 Поршнев Владими Ул. 2-я ой з-д р Кольцев ая, 17 info@pler www.pler. Поставщ нач. отд. .ru ru ик сбыта 3254 7615-35 ООО Вымпел Курск peo@ma il.ru Клиент директор Сидоров С.С. 7634 6665-38 ИЧП Альфа Владими Ул. р Пушкинс кая, 37, оф. 565 al33@list .ru Клиент директор Василье в В.В. 3254 745745 Ул. Гоголя, 25 Петров П.П., 19.02.2019 Лекция 12 Нормализация отношений. 3НФ Первая из них хранит факты, относящиеся непосредственно к самому предприятию: Наим. Город Адрес Эл. почта WWW Вид Поршневой зд Владимир Ул. 2-я Кольцевая, 17 [email protected] u www.plunger.r u Поставщик ООО Вымпел Курск Ул. Гоголя, 25 pennon@mail. ru Клиент ИЧП Альфа Владимир Ул. Пушкинская, 37, оф. 565 alpha323@list. ru Клиент Вторая таблица хранит факты, относящиеся к конкретному лицу, исполняющему некоторые обязанности на данном предприятии: Наим. Город Ф.И.О. Должность Тел. Поршневой з-д Владимир Иванов И.И. зам. дир. 76-15-95 Поршневой з-д Владимир Петров П.П., нач. отд. сбыта 76-15-35 ООО Вымпел Курск Сидоров С.С. директор 66-65-38 ИЧП Альфа Владимир Васильев В.В. директор 74-57-45 Вместе с третьей таблицей данный набор таблиц представляет собой нашу исходную базу данных, приведенную к 3НФ. Город Код города Владимир 3254 Курск 7634 19.02.2019 Лекция 13 Лекция 13 ВЕБ-ГИС Веб-ГИС — это геоинформационная система в Интернет/Интранет сети, пользователи которой могут просматривать, редактировать и анализировать пространственные данные с помощью обычных веб-браузеров. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 Веб-ГИС – это вид распределенной информационной системы, в которую, по меньшей мере, входит сервер и клиент, где сервер – это ГИС-сервер, а клиент – это веб-браузер, настольное приложение или мобильное приложение. В своей простейшей форме, веб-ГИС можно определить как простую ГИС, которая использует веб-технологию для установки связи между сервером и клиентом. Вот некоторые ключевые элементы, присущие веб-ГИС: • У сервера есть URL, по которому клиенты находят его в Интернете. • При отправке запросов к серверу клиент использует протокол HTTP. • Сервер выполняет запрашиваемые операции ГИС и отправляет ответ клиенту через HTTP. • Формат ответа, отправленного клиенту, может быть разный, например, это может быть HTML, бинарное изображение, XML (расширяемый язык разметки) или JSON (JavaScript Object Notation). 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 В веб-ГИС могут быть реализованы практически любые функции, доступные в настольной ГИС: • навигация по карте, • редактирование данных, • пространственный анализ, • поиск, • геокодирование и др. Для работы в веб-ГИС пользователю не требуется специализированное программное обеспечение или квалификация ГИС-специалиста. Достаточно наличия веббраузера и подключения к Интернет. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 За счет использования Интернет для доступа к информации по Интернету вне зависимости от удаленности сервера от клиента, веб-ГИС имеет преимущества перед традиционными настольными ГИС. Среди них можно назвать следующие: 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 1. Глобальная широта охвата: Пользователь веб-ГИС может предоставлять веб-приложения ГИС пользователям, находящимся в любой точке мира, и они могут иметь к ним доступ со своих компьютеров или мобильных устройств. Глобальный охват веб-ГИС унаследован от HTTP, который имеет очень широкое распространение. Почти во всех организациях брандмауэры открыты для определенных портов, через которые в их локальные сети поступают запросы HTTP, и через которые отправляются ответы в том же формате, в результате чего повышается доступность данных. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 2. Многочисленность пользователей: В общем случае с традиционной настольной ГИС может работать в конкретный момент времени только один пользователь, тогда как веб-ГИС могут пользоваться десятки и сотни пользователей одновременно. В связи с этим, для веб-ГИС требуется более высокая производительность и масштабируемость, чем для настольной ГИС. 3. Улучшенная кросс-платформенная совместимость: Большая часть веб-клиентов ГИС – это веб-браузеры: Internet Explorer, Mozilla Firefox, Apple Safari, Google Chrome и так далее. Поскольку эти браузеры в основном соответствуют стандартам HTML и JavaScript, веб-ГИС, которая опирается на HTMLклиенты, как правило поддерживает различные операционные системы, такие как Microsoft Windows, Linux и Apple Mac OS. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 4. Низкая стоимость, распределенная по большому количеству пользователей: Больная часть Интернет-контента не оплачивается конечными пользователями. Точно такая же ситуация с веб-ГИС. Обычно не требуется покупать программное обеспечение или платить за использование вебГИС. Организациям, которым необходимо предоставить функциональные возможности ГИС многим пользователям, могут также сократить свои расходы через веб-ГИС. Вместо покупки и установки настольной ГИС для каждого пользователя, организация может работать только с одной ГИС, и единственная система будет находится в совместном пользовании многих людей: дома, на работе, в выездных условиях. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 5. Удобство пользования: Настольная ГИС рассчитана на профессиональных пользователей, прошедших многомесячное обучение и имеющих опыт работы с ГИС. Веб-ГИС рассчитана на широкую аудиторию, к которой также относятся неспециалисты, не имеющие представления о том, как работает ГИС. Они ожидают, что веб-ГИС так же просто пользоваться, как и у веб-сайтом. Веб-ГИС во многом имеет простой, интуитивнопонятный и удобный интерфейс, за счет чего ей удобней пользоваться, чем настольной ГИС. 6. Единый механизм обновления: Для обновления настольной ГИС до новой версии, необходимо установить обновление на каждый компьютер. При работе с веб-ГИС одно обновление работает для всех клиентов. Такая простота в обслуживании позволяет веб-ГИС эффективно работать с информацией в реальном времени. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 7. Различные приложения: В отличие от настольной ГИС, которой может пользоваться ограниченное количество специалистов по ГИС, веб-ГИС могут пользоваться все сотрудники предприятия, а также широкая публика. У широкого потребителя совершенно разные запросы. Такие приложения как отображение на карте резиденций знаменитостей, установка тегов для личных фотографий, местонахождение друзей и отображение мест доступа к сети через Wi-Fi – это лишь некоторые примеры возможного использования веб-ГИС. Эти характеристики указывают как на преимущества, так и на серьезные задачи, которые стоят перед веб-ГИС. Например, простота в пользовании веб-ГИС стимулирует интерес широкой публики, но при этом необходимо помнить о пользователях Интернета, у которых нет опыта работы с ГИС. И обратно, для поддержки большого количества пользователей требуется, чтобы веб-ГИС была масштабируемой. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 В основе работы веб-ГИС лежат ГИС-сервисы, т. е. вебсервисы, обеспечивающие доступ к пространственным данным, их обработку, анализ, поиск и визуализацию. Например: • картографические ГИС-сервисы отвечают за отображение карты, выполнение запросов пользователей к объектам на карте; • сервисы геообработки отвечают за моделирование и анализ пространственных отношений (построение оптимальных маршрутов для транспорта, прогнозирование распространения природных пожаров, анализ закономерностей в возникновении вспышек болезней и т. д.). 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 В качестве платформы для создания веб-ГИС могут использоваться различные серверные ГИС, например, ArcGIS for Server компании Esri или открытое программное обеспечение Geoserver. Для разработки веб-интерфейса могут использоваться различные программные технологии, такие как JavaScript, Flex, Silverlight. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 В основе каждого ГИС-сервиса лежит геоинформационный ресурс: карта, база данных, инструмент геообработки и др. ГИС-сервис является связующим звеном между исходным ресурсом и клиентским приложением (настольной или мобильной ГИС, веб-приложением и др.), выполняя передачу данных от ресурса к клиенту и обратно, обслуживая различные запросы пользователей. Клиентскому приложению, чтобы обратиться к геоинформационному ресурсу, не нужно понимать форматы хранения географических данных и функций — все это берет на себя ГИС-сервис. Достаточно послать стандартный запрос к ГИС-сервису по сети Интернет/Интранет, чтобы получить нужный результат. Например, отправить координаты участка на местности и получить в ответ соответствующее изображение. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 ГИС-сервисы могут использоваться следующими способами: 1. Как часть веб-ГИС — для реализации на веб-сайтах возможностей доступа к пространственным данным и функциям геообработки. Например, агентство недвижимости может создать корпоративный сайт для своих агентов, на котором будет отображаться подробная карта города, расположение выставленных для продажи/аренды объектов недвижимости с возможностью просмотра детальной информации о каждом объекте. В этом случае отображение карты и информации об объектах будет обеспечиваться картографическим вебсервисом, опубликованном на ГИС-сервере организации. 2. Как независимые веб-сервисы — для предоставления другим организациям возможности встраивания сервисов в собственные приложения на платной или бесплатной основе Например, Министерство водных ресурсов может создать картографический вебсервис, содержащий актуальную информацию о водных объектах региона (границы, характеристики, уровень загрязнения и др.) и предоставлять другим заинтересованным органам государственной власти и организациям возможность добавлять сервис в свои веб-ГИС на платной или бесплатной основе. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 Преимуществами использования ГИС-сервисов в составе веб-ГИС являются: • стандартизация использования геоинформационных ресурсов в организации (пользователи работают с одним и тем же представлением данных и функций); • сокращение расходов на покупку настольных ГИСприложений и организацию локального хранения данных. Преимуществами использования ГИС-сервисов как независимых веб-сервисов являются: • для организации, разработавшей ГИС-сервис — возможность получения дополнительной прибыли за счет предоставления платного доступа к своим ГИС-сервисам; • для сторонней организации, использующей ГИС-сервис — возможность доступа к актуальным данным другой предметной области без необходимости самостоятельно разрабатывать, обновлять и поддерживать эти данные. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 Можно выделить несколько основных типов ГИС-сервисов, различающихся своими функциональными возможностями. Тип ГИС-сервиса Функции Картографический сервис Предоставление доступа к содержимому карты, в том числе к отдельным слоям, объектам и атрибутам Сервис изображений Предоставление доступа к наборам растровых данных, в том числе к значениям пикселей, метаданным и каналам Сервис геокодирования Поиск объектов на карте по адресу, определение адреса указанной на карте точки Сервис геоданных Предоставление доступа к содержанию базы геоданных для запросов, извлечения и репликации данных Сервис сетевого анализа Анализ транспортной сети (построение оптимальных маршрутов) Сервис геообработки Моделирование и анализ пространственных отношений (прогнозирование распространения наводнения, анализ закономерностей возникновения вспышек заболеваний и др.) 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 Для стандартизации создаваемых ГИС-сервисов и обеспечения возможности доступа к ним из различных приложений разработчики часто придерживаются стандартов консорциума OGC (Open Geospatial Consortium). Основными стандартами ГИС-сервисов являются: • Web Map Service (WMS) — для работы с коллекциями слоев как с картографическими изображениями; • Web Map Tile Service (WMTS) — для работы со слоями карты как с листами кэша карты; • Web Feature Service (WFS) — для работы с данными как с векторными пространственными объектами; • Web Coverage Service (WCS) — для работы с данными как с растровыми покрытиями; • Web Processing Service (WPS) — для предоставления инструментов геообработки. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 КБ «Панорама» GIS WebServer - серверное Web-приложение, предназначенное для публикации и интеграции в Интернет/Интранет пространственных информационных ресурсов - различных видов электронных карт, как источников информации о пространственных объектах, информации из логически связанных баз данных, баз метаданных пространственных объектов и различной справочной информации. Имеется набор функций интерактивной электронной карты, выполняется поиск и фильтрация информации в БД. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 ArcGIS ArcGIS Server - Когда вы работаете с сервисом, размещенном на ArcGIS Server, чаще всего вы имеете такой же уровень доступа к источнику, какой вы имели бы, если бы он находился на вашем компьютере. Картографический сервис позволяет клиентским приложениям получать доступ к содержимому карты на сервере так же, как если бы карта хранилась локально. Публикация ГИС-ресурса как сервиса нужна, чтобы сделать этот ресурс доступным для других пользователей. При развертывании ArcGIS Server вы создаете ресурсы в ArcGIS for Desktop и публикуете их как сервисы для клиентских приложений. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 MapInfo MapInfo МapXtreme — модуль для создания WEB-приложений и интернет-порталов. Существует в двух редакциях, MapInfo МapXtreme Java 4.8, который можно запускать на любой программно-аппаратной платформе, для которой существует виртуальная java- машина, а также MapInfo МapXtreme 7 работающий на платформе Microsoft .NET, который можно использовать только в среде Microsoft Windows. С помощью модуля MapХtreme обеспечивается работа с хранилищем данных, созданных с помощью MapInfo, по протоколам WMS и WFS (сертифицировано OGC). 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 GeoMedia GeoMedia WebMap (Pro) – масштабируемое серверное решение для создания и развертывания веб-приложений, веб-сервисов и веб-сайтов. Поддерживаемые веб-сервисы OGC: WMS, OpenLS (OLS) Presentation Service, Geocode service, Routing Service, WFS/WFST, Catalogue Services for the Web (CSW). GeoMedia SDI Pro – решение 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 Элементы веб-приложения ГИС Каждое веб-приложение ГИС содержит пять основных элементов: • веб-приложение; • цифровые базовые карты; • Рабочие слои • Задачи и инструменты в веб-приложении ГИС • Одна или несколько баз геоданных 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 1. Веб-приложение Веб-приложение предоставляет клиенту программный интерфейс и соответствующие инструменты для визуализации географической информации и взаимодействия с ней. Это может быть приложение , которое работает в веб-браузере, или мобильное приложение, установленное в устройстве с поддержкой GPS, или смартфон, например, iPhone. Можно использовать множество приложений для создания вебприложения ГИС для конечных пользователей. Зачастую правильный выбор зависит от набора функций, инструментов и отображений карты, необходимых для рабочих процессов пользователей. Так же часто выбор приложения будет зависеть от конечных пользователей и их опыта в работе с компьютерами, а также того, где выполняется работа (например, в полевых условиях, удаленном офисе с медленным подключением к Интернету и т. д.). 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 2. Цифровые базовые карты В веб-приложениях ГИС базовые карты предоставляют географический контекст для каждого приложения. Тип приложений (например, гидрология, участки, линии электрических сетей и охрана окружающей среды) часто определяет тип базовой карты, который необходимо использовать. Например, в веб-приложении ГИС, предназначенном для охраны водоплавающих птиц, ортоизображения высокого разрешения будут подходящим типом базовой карты для оцифровки заболоченных участков. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 Транспортные базовые карты часто содержат дороги, названия улиц, достопримечательности, зоны землепользования, водоемы и названия мест. Топографические базовые карты часто содержат административные границы, города, водные объекты, физиографические объекты, парки, ориентиры, транспортные сети и здания. Базовые карты местности часто содержат изображения с цветной отмывкой, батиметрические сведения и объекты прибрежных вод, представляющие нейтральный фон для других слоев данных. Базовые карты со снимками содержат спутниковые снимки низкого разрешения для карты планеты и снимки высокого разрешения для различных регионов. Гибридные базовые карты часто содержат дополнительные слои, которые можно включать и отключать как наложения карты – например, слои карты, такие как транспортные, топографические, слои местности и снимков, часто включаются как дополнительные наложения базовой карты, которые можно включать и отключать для различных целей. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 Важно помнить, что базовые карты относительно статичны. При обычных настройках базовые карты обновляются редко. Например, транспортную сеть можно обновлять ежегодно для учета изменения плана улиц в большом городе. И наоборот, топографическую базовую карту можно обновлять раз в десять лет из-за ее зависимости от переписи населения или исследований. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 3. Рабочие слои Рабочие слои – это небольшой набор слоев, с которыми вы работаете напрямую или получаете в результате операции (например, запроса) в веб-приложении ГИС. Эти слои часто адаптируются для определенной группы пользователей ГИСспециалистом. Например, специалист по планированию городов использует смартфон Windows с ГИС-приложением для обновления расположения крышек люка на слое канализации. Рабочие слои состоят, в том числе, и из следующих элементов: 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 Наблюдений и показателей датчиков: это может быть любая информация, отражающая статус или ситуацию, например местоположения преступлений, показатели датчиков дорожного движения, метеорологических и других датчиков (например, измерителей расхода воды), наблюдения оборудования или полевых работников, результаты инспекции, адреса клиентов, районы заболеваний, мониторы качества воздуха и загрязнений и т. д. Эти источники информации часто отображаются как сведения о статусе в веб-картах ГИС. Кроме того, они часто используются как входные данные для аналитических операций, выполняемых на сервере. Слои редактирования и доступа к данным: это слои карты, с которыми работают пользователи, например для редактирования объектов, выполнения запросов и выбора объектов для анализа. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 Результаты запроса: во многих случаях приложения отправляют запрос серверу и получают в результате набор записей. К ним могут относиться набор отдельных объектов или записей атрибутов. Пользователи часто отображают эти результаты и работают с ними в виде графики карты в вебприложениях ГИС. Результирующие слои, образованные на основе аналитических моделей: ГИС-анализ можно выполнять для получения новой информации, которую можно добавить как новые слои карты, исследовать, визуализировать, интерпретировать и сравнить. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 В большинстве ГИС-приложений пользователи работают с оперативной информацией (иногда с несколькими рабочими слоями) поверх базовой карты, которая предоставляет географический контекст. В других ситуациях оперативный слой отображается под другими слоями, которые предоставляют контекст о местоположении. Например, при классификации и отображении областей с разными почтовыми индексами по демографической информацией пользователи часто накладывают на эти результаты транспортные сети и названия мест для предоставления контекста о местоположении. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 Рабочие слои часто бывают динамичными. Они извлекаются из базы данных ГИС и отображаются во время выполнения, например при панорамировании, изменении масштаба и обновлении карты. Во многих случаях оперативные слои работают с определенным диапазоном масштабов и разрешений карты. В отличие от них базовые карты можно разрабатывать для использования с более широким диапазонов масштабов. Например, базовые карты обычно позволяют уменьшать масштаб до больших экстентов карты 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 4. Задачи и инструменты в веб-приложении ГИС Веб-приложения ГИС часто предоставляют инструменты, выполняющую обработку до картирования. Эти инструменты могут быть общего назначения, например для поиска адреса, и специализированного типа, например для вычисления ежемесячного потенциала солнечной энергии для большого города. Есть два способа для выполнения таких задач: 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 Использовать клиент для этого: этот метод подходит для относительно простых процессов, когда необходимые данные находятся на клиентской стороне. Типичными примерами служат отображение результатов анализ и формирование карт интенсивности на основе набора точечных объектов. Использовать сервер для этого: этот метод подходит для сложных процессов, когда не все необходимые данные находятся на клиентской стороне. К типичным примерам относится поиск ближайшего объекта и прокладка маршрута, вычисление потоков и поиск области с наибольшим населением за счет наложения нескольких слоев данных. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 . Пользователям, являющимся редакторами, требуется ряд специальных инструментов, позволяющих выполнять свои задачи. Например, инструменты для редактирования кадастровой среды и земельных участков будут отличаться от инструментов, используемых для компиляции электрических сетей или гидрологической информации. Для показателей датчиков это инструменты для отображения, суммирования, составления графиков и анализа полевых показателей. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 Многие веб-приложения ГИС содержат программные функции для выполнения ГИС-моделирования и анализа, а также инструменты для работы с результатами, их визуализации и анализа. Может использоваться ряд инструментов для создания графиков, анализа результатов (например, для классификации и отображения результатов на карте, получения статистических сводок, создания табличных отчетов, формирования графиков и т. д.). В некоторых веб-приложениях ГИС пользователи отправляют запросы серверу, который возвращает ряд объектов и их атрибутов. Эти результаты отображаются на карте в виде интерактивной графики с описательной информацией, по которой можно создавать диаграммы, получать итоговые данные и которую можно использовать в качестве гиперссылок для доступа к более подробной информации. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 5. Одна или несколько баз геоданных Каждое ГИС-приложение зависит от надежной среды управления геопространственными данными, которая может содержать информацию, используемую для поддержки приложения. Это может быть одна или несколько баз геоданных, набор шейп-файлов, различные табличные базы данных и электронные таблицы, файлы САПР, файлы проектов, вебстраницы HTML и т. д. Сообщество ГИС-специалистов концентрируется на инвестициях в создание высококачественной географической информации. Ответы, получаемые от ГИС, не могут быть лучше качества информации в базе геоданных. 19.02.2019 Веб-ГИС Лекция 13 ЧТО ИЗОБРАЖЕНО НА КАРТИНКЕ? 19.02.2019