программный обеспечение информационный программа
Бурное распространение геоинформационных технологий привело к тому, что сегодня на российском рынке действует уже более 150 организаций и фирм, распространяющих программное обеспечение ГИС-проектов. Можно выделить несколько классов программного обеспечения, различающихся по своим функциональным возможностям и технологическим этапам обработки геоинформации.
Следует различать системы, распространяемые коммерчески и заказные разработки, выполненные под индивидуальные проекты, и не обладающие необходимой универсальностью, поддержкой развития, изданной и популярно написанной документацией и рядом других свойств, характерных для рыночного товара.
Программные обеспечения делятся на пять основных используемых классов. Первый наиболее функционально полный класс программного обеспечения - это инструментальные ГИС. Они могут быть предназначены для самых разнообразных задач: для организации ввода информации (как картографической, так и атрибутивной), ее хранения (в том числе и распределенного, поддерживающего сетевую работу), отработки сложных информационных запросов, решения пространственных аналитических задач (коридоры, окружения, сетевые задачи и др.), построения производных карт и схем (оверлейные операции) и, наконец, для подготовки к выводу на твердый носитель оригинал-макетов картографической и схематической продукции. Как правило, инструментальные ГИС поддерживают работу, как с растровыми, так и с векторными изображениями, имеют встроенную базу данных для цифровой основы и атрибутивной информации или поддерживают для хранения атрибутивной информации одну из распространенных баз данных: Paradox, Access, Oracle и др. Наиболее развитые продукты имеют системы run time, позволяющие оптимизировать необходимые функциональные возможности под конкретную задачу и удешевить тиражирование созданных с их помощью справочных систем.
Второй важный класс - так называемые ГИС-вьюверы, то есть программные продукты, обеспечивающие пользование созданными с помощью инструментальных ГИС базами данных. Как правило, ГИС-вьюверы предоставляют пользователю (если предоставляют вообще) крайне ограниченные возможности пополнения баз данных. Во все ГИС-вьюверы включается инструментарий запросов к базам данных, которые выполняют операции позицирования и зуммирования картографических изображений. Естественно, вьюверы всегда входят составной частью в средние и крупные проекты, позволяя сэкономить затраты на создание части рабочих мест, не наделенных правами пополнения базы данных.
Третий класс - это справочные картографические системы (СКС). Они сочетают в себе хранение и большинство возможных видов визуализации пространственно распределенной информации, содержат механизмы запросов по картографической и атрибутивной информации, но при этом существенно ограничивают возможности пользователя по дополнению встроенных баз данных. Их обновление (актуализация) носит цикличный характер и производится обычно поставщиком СКС за дополнительную плату.
Четвертый класс программного обеспечения - средства пространственного моделирования. Их задача - моделировать пространственное распределение различных параметров (рельефа, зон экологического загрязнения, участков затопления при строительстве плотин и другие). Они опираются на средства работы с матричными данными и снабжаются развитыми средствами визуализации. Типичным является наличие инструментария, позволяющего проводить самые разнообразные вычисления над пространственными данными (сложение, умножение, вычисление производных и другие операции).
Пятый класс, на котором стоит заострить внимание - это специальные средства обработки и дешифрирования данных зондирований земли. Сюда относятся пакеты обработки изображений, снабженные в зависимости от цены различным математическим аппаратом, позволяющим проводить операции со сканированными или записанными в цифровой форме снимками поверхности земли. Это довольно широкий набор операций, начиная со всех видов коррекций (оптической, геометрической)через географическую привязку снимков вплоть до обработки стереопар с выдачей результата в виде актуализированного топоплана.
Кроме упомянутых классов существует еще разнообразные программные средства, манипулирующие с пространственной информацией. Это такие продукты, как средства обработки полевых геодезических наблюдений (пакеты, предусматривающие взаимодействие с GPS-приемниками, электронными тахометрами, нивелирами и другим автоматизированным геодезическим оборудованием), средства навигации и ПО для решения еще более узких предметных задач (изыскания, экология, гидрогеология и пр.). Поскольку настоящий обзор ориентирован на широкий круг пользователей, дальше речь пойдет лишь о наиболее универсальных классах программ.
Естественно, возможны и другие принципы классификации программного обеспечения: по сферам применения, по стоимости, поддержке определенным типом (или типами) операционных систем, по вычислительным платформам (ПК, рабочие Unix-станции) и т д.
Геомоделирование
По определению, географическая информационная система (ГИС) — это система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и распространение пространственно-координированных данных [1]. ГИС можно рассматривать как модель изучаемого объекта и промежуточное звено между объектом и исследователем. Соответственно ГИС располагает значительным количеством приемов анализа пространственных объектов, с помощью которых исследуют структуру и морфологию явлений с их количественной оценкой. Изучают динамику и развитие явлений, выполняют прогнозные исследования и др. По территориальному охвату различают глобальные, региональные, локальные, или местные ГИС. Проблемная ориентация ГИС определяется решаемыми в ней задачами (научными и прикладными), среди них — инвентаризация ресурсов (в том числе кадастр), анализ, оценка, мониторинг, управление и планирование, поддержка принятия решений.
Базовым компонентом любой ГИС являются географические или пространственные данные, представленные в виде цифровых данных о пространственных объектах и включающие сведения об их местоположении и свойствах, пространственных и непространственных атрибутах. Полное описание пространственных данных складывается из взаимосвязанных описаний топологии, геометрии и атрибутики объектов.
Тематические слои в геоинформационной системе сопровождаются атрибутивными базами данных (БД), содержащими необходимую для исследований информацию: цифровую, описательную, графическую и т.д. Эта информация связывается с пространственными объектами через систему идентификаторов. Каждый пространственный объект геоинформационной системы имеет уникальный внутренний идентификатор, который придается ему при создании топологии, и внешние пользовательские идентификаторы,которых может быть несколько в зависимости от структуры баз данных и поставленных задач.
Цифровые модели рельефа и производные от них морфометрические карты могут быть применены в самых разных направлениях, научных исследований и областях народного хозяйства. Изучение подобных характеристик позволяет обнаружить и уточнить проявление таких природных динамических процессов и явлений, как снежные лавины, сели, оползни, камнепады, развитие различных форм эрозии. Автоматизированное составление карт углов наклона представляет широкие возможности для их использования в географических исследованиях, при планировании, проектировании и других целей.
В сельском хозяйстве такие карты используют при планировании севооборотов и очередности проведения сельскохозяйственных работ, землеустройстве, определении условий снегонакопления на полях, оценке развития овражной эрозии. Параметры углов наклона учитывают при разработке новых моделей сельскохозяйственной и транспортной техники, проектировании трасс железных и автомобильных дорог, трубопроводов, строительстве промышленных и бытовых строений, разработке гидромелиоративных систем. При съемке шельфа возникает также необходимость определения углов наклона дна для выбора расстояния между съемочными галсами и высоты сечения рельефа, для определения скорости изменения глубин. Зная экспозиции склона можно уточнять графики проведения сельскохозяйственных работ, определять сроки готовности пахоты к проведению агромероприятий, оценивать влияние различных погодных условий на рост и созревание растений, состояние лугов, пастбищ. Велико значение этих карт для дорожной службы, где по ним можно прогнозировать возникновение снежных заносов и других неблагоприятных явлений, затрудняющих работу автомобильного и железнодорожного транспорта, сделать расчеты расхода топлива по отдельным участкам трасс и т.п.
При геоинформационном моделировании реальное явление упрощается и схематизируется и эта "схема" явления описывается с помощью специального аппарата. Этот процесс называется формализацией или формализованным описанием. Такое формализованное описание представление исследуемые элементы явлений и их взаимосвязи. При моделировании необходимо выделять объект или объекты моделирования среди множества других, не участвующих в процессе моделирования. Эта процедура по аналогии со всеми существующими графическими редакторами называется активизацией объекта. Будем обозначать активизированный объект символом А, прочие объекты символом О.
При геоинформационном моделировании могут использовать специальный объект S, который применяют в качестве шаблона (маски). Объект вновь создаваемый или модифицируемый из изменяемого объекта обозначим символом М. В рамках такой модели обобщенная процедура геоинформационного моделирования описывается на основе отношений между A и S.