В настоящее время российские и зарубежные производители предлагают широкий спектр геоинформационных систем. Можно привести наиболее популярные из них.
GIS MapInfo – содержит всю информацию (графическую, текстовую и др.) в таблицах. Пользователь управляет процессами создания картографической информации и тематических слоев через графический интерфейс, который выражается в виде меню и системы контекстных подсказок. MapInfo имеет встроенную реляционную СУБД, работающую по SQL-запросам с файлами в различных форматах.
BusinessMAP – пакет начального уровня для решения бизнес задач, таких как поддержка продаж и маркетинг, на основе включенных в него (в основном по США) или уже имеющихся в готовом виде данных.
Atlas GIS – удобный пакет для конечного пользователя со всеми стандартными функциями, имеющимися в простых настольных ГИС системах. Включает разнообразные готовые данные, в том числе по России. Основное назначение – бизнес приложения.
ArcView GIS – настольная ГИС с развитыми функциями пространственного анализа, многие из которых добавляются к базовому набору в виде дополнительных модулей. Работает на разных платформах.
ARC/INFO – профессиональная ГИС для решения задач структурирования и управления данными, ведения базы данных. Работает на разных платформах. ГИС для рабочей группы (уровня отдела или небольшой фирмы, в которых постоянно ведется разработка ГИС проектов). По мере расширения сферы деятельности и усложнения выполняемых задач целесообразно распределить их решение между несколькими продуктами. Такая ГИС обычно базируется на разделяемой базе пространственных данных, поддерживаемой и обновляемой с помощью разных продуктов и обеспечивающей работу «конечных» пользователей на персональных компьютерах в пределах данной рабочей группы или отдела. Конкретное предлагаемое решение зависит от типов используемых данных, выбранной программной среды, аппаратного обеспечения и ряда других факторов. ГИС уровня предприятия (корпоративная ГИС). Обеспечивает всю организацию пространственной информационной поддержкой. В такую ГИС можно встроить сотни специализированных приложений с дополнительными средствами пространственных запросов, расширенного анализа, отображения и представления данных. В качестве компонентов системы такого уровня могут использоваться серверы пространственных данных:
Spatial Database Engine (SDE) – открытая среда управления пространственными данными, ядро корпоративной распределенной ГИС, как правило, вместе с внешней реляционной СУБД;
ГИС широко используется в интернете. Глобальное картографическое решение. ESRI предоставляет два стандартных решения задачи публикации карт в сети Интернет. MapObjects Internet Map Server обеспечивает технологические средства для доступа к базе данных ГИС через Интернет, разработки собственных приложений для создания карт по имеющимся в вашей организации данным, поддержки пространственных запросов к Web серверу с любого места в сети. ArcView Internet Map Server предоставляет в ваше распоряжение готовые средства для распространения картографических материалов через Интернет без необходимости дополнительного программирования.
Как видно из вышеизложенного материала в настоящее время ГИС – средства в полной мере не решают интеллектуальных задач, таким образом как их решает человек. Основная проблема сводится к манипулированию и использованию знаний. Современные ГИС позволяют работать только с данными (пространственными и атрибутивными) но в полной мере не позволяют представить знания о предметной области, знания как управлять предприятием. Одним из путей решения данной проблемы является реализация системы «гибрида» существующих разработок реализация подсистемы осуществляющей работу с пространственными данными плюс уже более новыми и предметно ориентированными (представление знаний) средствами для представления и работы с атрибутивными данными и знаниями об исследуемых объектах – подсистемой поддержки и принятия решений.
Целью данного дипломного проекта является разработка программного модуля, который должен выполнять следующие функции (задачи):
- загрузка, отображение цифровой карты местности (ЦКМ), прокрутка и зуммирование изображения загруженной цифровой карты местности (с использованием функций существующей библиотеки картографического обеспечения);
- создание, редактирование и сохранение списка стандартных высот для объектов цифровой карты местности (по видам объектов, согласно классификатора условных знаков);
- расчет матрицы превышений на фоне цифровой карты местности (с учетом списка стандартных высот, соответствующих данному участку местности);
- создание и редактирование матрицы корректировок.
Задача расчета матрицы превышений может решаться как однократно для вполне определенных заданных значений высот рельефа местности, растительности, гидрографии, промышленных объектов, населенных пунктов т. п., так и многократно, а также по мере необходимости при изменении:
- данных о рельефе, гидрографии, растительности;
- положения и состояния промышленных объектов, автомобильных и железных дорог или населенных пунктов.
Исходными данными для программного модуля являются:
- несколько файлов цифровой карты местности с расширением UTP;
- файл – классификатор условных знаков объектов местности с расширением KLS;
- файл стандартных высот объектов местности (по видам объектов, согласно классификатора условных знаков);
- файл матрицы высот с расширением BMH;
- файл матрицы превышения с расширением BMH2.
Форматы файлов UTP, KLS, BMH, BMH2 являются внутренними для существующей библиотеки картографического обеспечения. Библиотека содержит все необходимые функции для работы с файлами указанных форматов.
Файлы цифровой карты местности содержат пространственные, количественные, качественные и описательные характеристики объектов. Один из предоставляемых файлов является базовым, т.е. покрывает весь интересующий регион и содержит минимальный набор объектов. Остальные файлы ЦКМ соответствуют листам карт масштаба 1:200000 или 1:500000.
Объекты карты распределены по слоям (гидрография, границы и т.д.). Отображение карты производится последовательно слой за слоем в соответствии с классификатором.
Файл классификатора объектов карты содержит данные об их представлении на экране при отображении ЦКМ в зависимости от масштаба отображения.
Файл матрицы высот содержит данные о возвышении земной (водной) поверхности относительно уровня Балтийского моря в каждой точке местности. Данные содержатся в матричном виде, в файле также хранится информация о размере ячейки (шага матрицы), регионе охвата.
Файл превышения высот содержит данные о возвышении верхней поверхности сооружений, растительного покрова относительно земной поверхности в каждой точке местности. Формат файла матрицы превышений такой же, как у файла матрицы высот.
Файл стандартных высот объектов местности представляет из себя список возможных видов объектов (согласно используемого классификатора условных знаков) и соответствующих им значений стандартных высот, хранимый в виде обычного текстового файла.
Для улучшения зрительного восприятия слоев и ускорения процесса их отображения можно применять функции упрощенной отрисовки объектов из существующей библиотеки картографического обеспечения.
Степень детализации отображаемой карты может изменяться установкой минимального размера отображаемого объекта (предусмотреть соответствующие элементы интерфейса). Размер задается в единицах измерения экранной системы координат, т.е. в пикселях.
Для реализации функций загрузки, отображения, прокрутки и зуммирования ЦКМ предусмотреть соответствующие элементы интерфейса (например, меню главного окна или кнопки).
Разрабатываемый программный модуль должен функционировать в среде операционной системы MicrosoftWindows 2000/XP, желательно также предусмотреть при разработке интерфейса возможность функционирования программы в операционной системе RedHatLinux 7.3/8. Поэтому предлагается интерфейс приложения разрабатывать с использованием библиотеки QT (версии 3.1.2/3.3.3).
Исходя из требований постановки задачи, разрабатываемый программный модуль обработки и отображения картографической информации можно структурно разбить на несколько блоков:
- блок, реализующий функции загрузки и отображения цифровой карты местности с использованием библиотеки картографии, разработанной специалистами УП НИИСА. Входными данными используемых функций библиотеки картографии являются:
· один или несколько файлов цифровой карты местности с расширением UTP;
· файл – классификатор условных знаков объектов местности с расширением KLS;
· файл матрицы высот с расширением BMH.
- блок, отвечающий за создание, редактирование и сохранение списка стандартных высот для объектов цифровой карты местности. Внутри блока реализуются также визуальные средства (окно) для редактирования списка высот. Результатом работы данного блока является текстовый файл с расширением ТХТ.
- блок, необходимый для расчета и сохранения матрицы превышений на фоне цифровой карты местности. Сохранение результатов расчета происходит в двоичный файл с расширением BMH2.
- блок для создания и редактирования матрицы корректировки. Результатом работы данного блока является файл с расширением BMH3.
Обобщенная структурная схема программного модуля представлена на черт. РТДП 5.000.002.
Разработка пользовательского интерфейса программы будет осуществляться с помощью средств библиотеки Qt.
GUI инструментарий, именуемый Qt, предоставляет норвежская компания TrollTech. GUI означает «Графический Пользовательский Интерфейс» («Graphical User Interface»), поэтому базирующиеся на Qt приложения представляются кнопками, окнами и т.п. Такие приложения осуществляют взаимодействие с пользователем, представляя в визуальной форме выполняемые функции. Этот инструментарий необходим для разработки графических приложений, которые используют X-Window интерфейс в Unix системах, потому что X не содержит предопределенного пользовательского интерфейса. И хотя другие наборы инструментов также позволяют создавать пользовательский интерфейс, Qt предоставляет некоторые технические возможности, которые делают разработку приложений очень простой. Кроме того, Qt инструментарий также доступен для Microsoft Windows систем, что позволяет разработчикам выпускать приложения для обеих платформ.