Технология создания цифровых карт часто определяется временными, не устоявшимися, разрозненными, не всегда профессионально составленными инструкциями и техническими заданиями, разработанными производителем или заказчиком работ, ведомственными инструкциями. Все чаще появляются в публикациях сообщения об ошибках в цифровых картах, а иногда об их полной непригодности к использованию или ненадежности как источников данных.

При традиционном (бумажном) создании карт разнотипные данные применяются давно и методы их совместного использования хорошо разработаны. Современное техническое и программное обеспечение позволяет на основе любых доступных данных создавать сколь угодно сложные по содержанию карты и делать их легко доступными для использования и модификаций. Но часто это делается без учета картографических традиций, в то время как доверие к цифровым картам велико. Решение проблем интеграции данных при создании и использовании цифровых карт лежит в области разработки инфраструктуры простран-ственных данных (на национальном, межгосударственном уровнях), четкой структуры метаданных и картографически обоснованного применения ГИС-технологий при работе с разнотипными данными.

Под формированием инфраструктуры пространственных данных подразумевается разработка механизма их обмена и накопления (доступность, стоимость, система стандартов на данные и обмен ими, мета данные), а также определение единой - базовой - пространственной ин-формации, к которой, в первую очередь, следует отнести геодезическую основу, рельеф, гидрографию, транспортную сеть, административные границы.

Преимущество геоинформационных методов заключается в возмож-ности оценить пригодность данных для совместного использования и осуществить их интеграцию на основе выполнения пространственного анализа с помощью ГИС-технологий. Однако основное правило при ин-теграции информации таково: качество данных должно быть определено скорее во время получения данных, чем при попытке применить эти данные. Тогда указанные технологии могут существенно облегчить их корректировку для поставленной задачи.

Основные проблемы, возникающие при совместном использовании разнотипных данных: отображение положения границ в разных цифровых источниках, временные параметры данных и способ отражения структуры геосистем.

Хорошим технологическим приемом интеграции разнотипных данных произвольных источников может стать создание специализированных экспертных систем. Их задача - выполнение оценок качества и пригодности таких данных, опирающееся на три базовых составляющих системы: метаданные, логические процедуры, учитывающие характер проявления основных источников возможных ошибок в цифровых пространственных данных, ГИС-технологии, реализующие традиционные и современные приемы совмещения информации для создания БД.

2.8.ТЕХНИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГИС

2.8.1.Требования к техническому и программному обеспечению ГИС

Стратегию создания любой ГИС определяют функции, которые она будет выполнять. Кроме традиционных - сбор, хранение, обработка и передача информации, ГИС должны обладать функциями, способствующими сочетанию сложившихся ранее и новых геоинформационных методов решения географических задач.

Процесс применения ГИС-технологий для пользователя ГИС включает:

поиск, сбор, оценку и осмысление особенностей пространственных данных, представляемых в цифровой форме;

определение состава и тематического содержания пространственной информации, необходимой для решения поставленной задачи, в сочетании с вопросами определения системы координат, в которой создается основа базы данных, структуры и модели данных, методов и средств цифрования и хранения данных, оценки их точности и достоверности;

анализ пространственных данных, включающий: анализ взаимосвязей процессов и явлений в природе средствами преобразования и совмещения в пространстве информации разного типа (оверлея), генерализацию картографических, аэрокосмических и статистическихданных, интерактивное дешифрирование снимков;

моделирование: выбор соответствующей математической модели и необходимых параметров для нее - построение географической (картографической, математико-картографической) модели;

представление пространственных данных (электронные и ком-пьютерные карты и атласы, преобразованные снимки, таблицы, анима-ционные модели и т.п.);

с технической точки зрения выполнение в режиме "меню" следующих функций:

создание базы данных;

добавление записей в базу данных;

корректировка и манипулирование данными в рамках географической модели;

создание выходной продукции на основе выполненного анализа данных и средств компьютерной графики

2.8.2.Подсистемы реализации ГИС-технологий в ГИС

Подсистема ввода и коррекции информации предназначена для обеспечения исходной информацией решаемой прикладной задачи, т.е. для адаптации к ней интегрированных в БД ГИС пространственных данных, тем или иным способом представленных в цифровой форме. Ввод в базу данных исходной информации (карты, снимки, атрибуты) - это наиболее узкое место создания ГИС, ограничивающее применение ГИС-технологий: он требует больших затрат труда, утомителен, чреват ошибками, возникает необходимость предварительной подготовки исходных документов (карт) с тем, чтобы их качество соответствовало строгим требованиям автоматизированного ввода. Его стоимость часто составляет более 80% всех затрат на создание конечного продукта. Многочисленные примеры показывают, что создание базы данных становится финалом проекта, который так и не доходит до стадии анализа собранного материала. Одним из выходов может стать совместное пользование цифровыми данными, поскольку все больше пространственных данных переводится в цифровую форму. Процедуры наполнения БД информацией опираются на использование заранее выбранных ГИС-технологий. В их функции входит также конвертирова-ние данных из разных обменных форматов, или преобразования типа растр-вектор или наоборот.

Подсистема хранения пространственной информации - это база данных ГИС - упорядоченное множество введенной и организованной по определенным правилам цифровой информации, управляемое специальной программой (СУБД), связанной с выбранной моделью БД. БД должна отвечать целям исследования, она независима от прикладных программ и доступна множеству пользователей по их запросам: кроме своего прямого назначения (хранения) она обеспечивает доступ к данным, представленным в цифровой форме, и «быстрота» этого доступа - важнейшая характеристика этой подсистемы ГИС.

Подсистема обработки и анализа данных представляет собой программный комплекс, предназначенный для решения прикладных задач. Он обеспечивает возможность: преобразования и взаимных переходов форматов данных в процессе решения задачи; совмещения различных типов информации для изучения взаимосвязей и зависи-мостей; тематического анализа данных (например, дешифрирование снимков, составление производных карт); выполнение таких основных операций с географическими данными как определение расстояний и площадей, статистических характеристик, интерполяция, построение цифровых моделей рельефа (ЦМР) и трехмерных (3D) изображений, профилей. Набор операций определяется математическим и программ-ным обеспечением ГИС.

Особое место в подсистеме обработки и анализа данных отводится моделированию, на котором базируются по существу все научные исследования. Моделирование обеспечивает возможность в более простом и доступном для изучения виде представлять структуру, свойства, взаимосвязи и отношения между объектами и явлениями природных процессов, их динамику и функционирование. Процесс моделирования в ГИС может выполняться либо с использованием математических моделей, в которых параметрами являются количественные характеристики природных процессов или явлений, либо путем экспертной обработки (качественной и количественной оценки) данных. В географии для моделирования чаще всего используются методы статистики, классификации, а также построение математико-карто-графических моделей. Использование разновременных многозональных снимков и карт дает возможность анализировать многомерные модели реальности, естественным образом определяемые многомерностью спектрального пространства, задаваемой числом зон снимков, и временем. Привлекательны и полезны имитационные модели, реализуемые в ГИС с применением средств мультимедиа.

Задача пользователя ГИС заключается прежде всего в правильном выборе метода-модели, адекватной решаемой задаче.

Подсистема вывода в ГИС предназначена как для стандартного отображения результатов решения задач в виде текстов и таблиц, так и для графической визуализации результатов (карт, преобразованных снимков) в виде безбумажных (дисплейных) изображений и в печатном виде.

ГИС должна обладать хорошей пользовательской подсистемой. Это система удобных меню, удобный доступ к базе данных и файлам, удобные средства отображения данных на экране и печатающем устройстве, доступные средства машинной графики. Такой "пользовательский интерфейс" напрямую связан с математическим и программным обеспечением.

Управление проблемно-ориентированной ГИС возлагается на экс-пертную подсистему, которая в простейшем случае может быть реализована на основе предоставления пользователю возможностей развитого интерфейса со всеми компонентами ГИС.

2.9.Применение ГИС в различных областях

Компьютер стал обычным рабочим инструментом. Природоведы и экологи, проектировщики и экономисты, коммерсанты и ученые все чаще стали обращаться к электронным картам как к основе решения производственных задач, проведения исследований и принятия решений. Цифровые модели карт (для краткости - цифровые карты) прочно вошли в повседневную работу не только потому, что это современно, но и потому, что в таком виде они более гибки и удобны для использования. Стремительно развились программные средства, рассчитанные на «рядового» пользователя, а не на программиста и картографа. Наборы цифровых топографических карт появились в качестве самостоятельного коммерческого продукта, а также пользуются популярностью на многочисленных несанкционированных рынках, служащих «зеркалом» спроса на товары. Пользователи все чаще обращаются с вопросом о том, у кого лучше приобретать цифровые карты, сколько они стоят и какого они качества.

Поскольку Дата+ выполнила несколько совместных проектов по подготовке цифровых топографических карт разного масштаба для ряда российских потребителей, то стоит поделиться некоторыми соображениями. Речь пойдет только о топографических картах, которые являются базовыми для многих областей использования.

Прежде всего, необходимо предупредить, что оцифровка топографических карт наиболее «ходовых» открытых масштабов: 100000, 1:200000, 1:1500000, 1:1000000, 1:2500000 - сфера деятельности, которая подлежит лицензирова-нию со стороны Роскартографии. Для получения лицензии любая организация должна предоставить достаточно подробные сведения о технике, программном обеспечении, технологиях и специалистах, доказывающие профессиональную подготовку и наличие необходимых средств для такого вида работ. Организаций, имеющих такую лицензию, не так много. Так что получить лицензированные топографические карты на территорию нашей страны можно лишь у подразделений Роскартографии и Военно-топографического управления. Некоторые Учреждения имеют лицензию на подготовку таких карт исключительно для своей сферы деятельности, и предлагаемые ими карты для другой отрасли использования не вполне легитимны. Это юридическая сторона дела.

На сегодняшний день на рынке цифровых карт предлагается достаточно широкий набор продуктов в разных масштабах и форматах. Практически на территорию страны подготовлены, в том или ином виде, цифровые топографические карты всех открытых масштабов: от среднего (1:200000 - 1:1000000) до обзорного ( 1:25000000 -1:8000000 и мельче). Чем крупнее мас-штаб, тем выше трудоемкость их создания и больше объем работ.

Так, территория России покрывается 214 ли-стами масштаба 1:1000 000 и примерно 5000 одинарными листами масштаба 1:200000.

Один лист карты 1:200000 в формате Arcinfo занимает около 2 Мб. Нетрудно подсчитать, что цифровая карта всей Росси, подготовленная с данного масштаба, потянет уже на объем хорошего жесткого диска. О том, как работать с таким объемом информации, речь пойдет ниже.

Карты России масштаба 1:1000000 существуют в нескольких вариантах. До сих пор многие российские потребители используют DCW(Digital chart of the world)- уникальный в своем роде цифровой картографический продукт. DCW- созданная в США «Цифровая карта Мира» мил-лионного масштаба, пока не имеет аналогов по охвату территории суши цифровой основой такой подробности. Однако создавалась она по американским навигационным данным, так что имеет расхождения не только с нашими картами, но и с российской действительностью. Эта карта сыграла положительную роль в развертывании работ с цифровыми картами в нашей стране и до сих пор служит хорошим материалом для исследовательской деятельности и обучения.

В принципе, карта 1:1000000 в цифровом виде подготовлена Роскартографией по отечественным материалам на территорию всей страны, в том числе и в формате Arcinfo. Проблема лишь в том, что она не соответствует требованиям ГИС (то есть имеет элементарные топологические ошибки), и в том, что большая часть листов бумажных основ данной карты, с которых подготовлен ее цифровой вариант, уже давно устарела. О планах обновления данной карты Роскартографией практически ничего не известно, так что хорошей основой такая цифровая карта также не может служить без ее уточнения и обновления по более свежим материалам дистанционного зондирования или полевых съемок.

Карты масштаба 1:200 000 обычно используются для решения задач на региональном уровне. Цифровые основы с данного масштаба - последний наиболее подробный материал, который можно использовать безо всяких ограничений. Карты масштаба 1:100 000 имеют статус «Для служебного пользования», а более крупных масштабов - гриф секретности. Они также уста-рели и продолжают устаревать намного быстрее, чем их обновляют. Тем не менее, карты данного масштаба - хорошая база для их уточнения по данным дистанционного зондирования, полевых съемок, проектных материалов, а также для подготовки и ведения собственных тематических слоев информации.

Цифровая карта подробности данного масштаба имеется в ряде учреждений в том или ином объеме, но пока не известно о существовании ее в полном объеме. Более половины листов подготовлено в настоящее время в Роскартографии, Министерстве природных ресурсов (ГлавНИВЦ) и ВТУ.О наличии цифровых материалов карт данного масштаба заявляют некоторые коммерческие фирмы. В результате такого состояния дел потребители, нуждающиеся в картах на большие территории (например, нефтяные компании), вынуждены заказывать и приобретать цифровые основы для использования в ГИС пакетах сразу у нескольких производителей. При этом, они сталкиваются с трудностями сведения этих карт в единую основу и сложностью пользо-вания ими. Так, на один и тот же номенклатурный лист масштаба 1:200 000 Роскартография предлагает 85 покрытий Arcinfo, а ГлавНИВЦ - 46 по-крытий. Пользователю придется потрудиться, например, чтобы получить единый слой гидрографии, который разложен в некоторых цифро-вых картах на пять слоев! Количество показываемых на данном масштабе классов объектов в Роскартографии - 698, в ГлавНИВЦ - 572 (по классификаторам).

Карты создаются по одним и тем же бумажным тиражным материалам, но по-разному. Наи-более точны карты, создаваемые путем векторизации пластиков цветоделения. Синтетический материал, на который наносятся отдельные цве-та карты - более надежная основа, чем бумага. Пластики не имеют ошибок сдвигов печати, которые видны невооруженным взглядом на колонке цветов в бумажном оттиске. Например, сдвиг цвета при оттиске может дать ошибку на картах упомянутого масштаба до 600 м, что на порядок выше допуска в бумажных картах. Это приводит к тому, например, что реки в цифровых картах начинают нарушать законы гравитации, не попадая в тальвеги рельефа.

Сама манера оцифровки во многом отражает профессиональные навыки и характер оператора. Так, отдельные значки кустарников в противоположных углах листа карты могут быть оцифрованы одним оператором двумя точками, другим оператором - небольшими кружками вокруг каждого значка, а третьим - изображаться большой площадью, объединяющей оба знака. Эти особенности сразу проявляются в процессе объединения соседних листов. Кстати, сведение листов цифровой карты некоторыми поставщиками рассматривается как дополнительная услуга, а не как обязательное требование к электронным картам и их качеству.

В ряде случаев составители карт четко следуют бумажному оригиналу, стараясь передать не суть отображаемых событий, а способ их изображения. При таком подходе болота, например, перестают быть площадными объектами, а превращаются в отдельные точечные значки, дороги прерываются в местах наложения знаков пунсонов населенных пунктов, а реки не соединяются с акваторией, в которые они впадают. Зачастую подписываются только те участки рек, которые были подписаны на бумажных оригиналах. Небрежность в оцифровке полигональных объектов, имеющих общие границы или логическую связь (например, один объект полностью расположен внутри другого), приводит к тому, что на картах появляются дополнительные объекты, образованные несовпадающими границами, или явные алогизмы: улицы и кварталы, например, заходят за черту города.

Все организации пользуются разными классификаторами объектов, хотя в их основе, как правило, лежит один и тот же восьмизначный классификатор ВТУ, изданный в 1985 г. и предназначавшийся для бумажных карт. Идея классификатора - дать единый составной код объектам топокарты, облегчающий определение их положения в единой иерархической структуре на основе родовой принадлежности, и установление параметров групп, к которым они принадлежит. Те характеристики, которые не укладываются в цифровое кодовое представление - например, собственное название населенного пункта или высотное значение горизонтали - выносятся в дополнительные атрибуты объекта. Отход от идеи иерархического классификатора (например, в кодификаторе, используемом в Глав-НИВЦ) снижает эффективность его использова-ния в ГИС (при поиске класса объекта, применении общего значка для группы и т.п.). То же можно сказать о библиотеках кодов характеристик.

Разнобой в построении классификаторов порождает отнесение одних и тех же объектов к разным классам, группам и, соответственно, помещение их в разные тематические слои. Многие объекты теряют свою целостность и связ-ность, а в ряде случаев - и суть. Например, в слое растительности на некоторых картах отсутствует заболоченный лес, а есть только лес. И только, если догадаться совместить его с другими слоями, то можно будет понять, что он заболоченный. Вообще, многие характеристики на карте припи-сываются к определенной точке, в которой они измерялись, например, ширина русла рек, скорость течения воды или породный состав леса. Приписывать же эти характеристики всему объекту - всей реке, например, или всему полигону леса неправомерно, хотя это встречается в электронных картах достаточно часто.

Особо стоит сказать о метаданных. Метаданные или «данные о данных» незаслуженно рассматриваются как вспомогательные к цифровой карте. А ведь без них цифровые карты не только неполны, но и могут стать просто бесполезными. Без дополнительных расшифровок трудно догадаться о содержании многих полей, значений ко-дов и названий отдельных слоев карты. Если не сопроводить карты данными об актуальности состояния местности и годе публикации, можно втянуться в бесполезную и даже ошибочную работу по согласованию несопоставимых по времени листов топографических карт. Другая сторона дела состоит в том, что современные Интернет-технологии позволяют осуществлять поиск данных в глобальной сети картографических серверов на основе сопровождающих карты метаданных: пространственных (экстент простирания), названий, ключевых слов, краткого описания, дат создания и т.п. Если такая информация отсутствует, то данные никогда не будут найдены или зарегистрированы на сервере. Отсутствие метаданных для цифровых карт рассматривается не как «дурной тон», а как явная ошибка.

Перечень грубых ошибок и просто небрежностей, встречающихся в цифровых картах, к сожалению, достаточно длинный. Для наглядности, на иллюстрациях к данной статье приведены некоторые из типичных ошибок в цифровых топографических картах. С некачественными цифровыми картами сталкиваются многие пользователи, которые обращаются к нам за помощью после покупки карту разных производителей.

Чтобы избежать таких неприятностей, необходимы стандартные требования к процедуре составления и содержанию цифровых топографических карт, которые должны быть сформулированы в техническом задании на изготовление карт и служили бы критерием при оценке карт на их пригодность к использованию. Заранее подготовленные единые классификатор и справочные таблицы избавят вас от их разнобоя.

О необходимости таких стандартов говорится достаточно широко в специализированной литературе по ГИС технологиям и электронной картографии. Международная практика уже имеет достаточно солидные многотомные серии документов, предназначенные для обеспечения со-гласованности работ и единства требований к цифровым картам. Они широко используются на национальном уровне в странах, имеющих богатый опыт в области цифровой картографии (США, Великобритания).

Практическая необходимость стандартизации в данной области заставила некоторые отечественные отрасли и крупные корпорации раз-рабатывать собственные системы унификации. Единые требования к цифровым топографическим картам масштабов от 1:5000 до 1:1000000 приняты, например, в нефтяной компании ЛУ-КОЙЛ, имеющей разветвленную сеть корпоративных пользователей. В основе этих требований лежат современные объектные модели цифровых карт и клиент-серверные технологии работы с большими массивами пространственной информации, хранящейся в системе связанных серверов. В ГИС центре компании создан и успешно работает сервер базовой карты страны масштаба 1:200000, обеспечивающий единую основу для корпоративных данных различных подразделений и регионов.

О начатых работах по созданию отраслевого стандарта на цифровые топографические карты заявили подразделения Министерства природных ресурсов. Отрадно, что в качестве базовой модели принято представление карт в топологически корректных покрытиях Arcinfo.

«Лёд тронулся» в области стандартизации цифровой картографии и в Роскартографии. Главным картографическим ведомством выпущены первые брошюры по общим понятиям и представлениям.

Так что пользователи могут с оптимизмом смотреть в будущее. Скоро к вам в руки будут попадать только хорошие цифровые карты, соответствующие стандартам. В картах вам повезет, будьте только внимательны и требовательны при их приобретении.

2.9.1.Геология и ГИС

Геологическая информация имеет, в подавляющем большинстве случаев, точную координатную привязку - как правило, по трём пространственным координатам. Это относится как к полевым наблюдениям и получаемой при этом первичной информации, так и к характеристикам и свойствам объектов, которые выявляются и оцениваются в результате обработки и интерпретации всего комплекса исходных данных.

Конечным результатом геологоразведочных работ является информация о геологическом строении недр, о запасах минерального сырья и условиях его размещения в недрах. По полученным материалам составляются отчёты с приложениями к ним карт, разрезов, схем и других графи-ческих материалов с соответствующими пояснительными записками, а сами отчёты хранятся в государственном и территориальных геологических фондах. То есть, результатом производственной деятельности является информация, на получение которой затрачены огромные усилия и средства.

То, что в данном случае результаты, как правило, представлены в картографической форме с описательными дополнениями, наводит на мысль об эффективности использования здесь геоинформационных технологий (к сожалению, термин ГИС давно и прочно задействован в отрасли: ГИС - геофизические исследования в скважинах). Следует также отметить, что геология, как научно-производственная отрасль - далеко не новичок в использовании информационных технологий. В ней применяется около ста видов тематических карт, а средства вычислительной техники и специализированные программные системы начали здесь использоваться в производственном режиме (в первую очередь, для обработки данных гео-физических методов разведки) более 35 лет назад.

2.9.2.ГИС в Бизнесе

Прежде чем рассматривать приложения ГИС в бизнесе, попытаемся охарактеризовать саму предметную область, выделить ее среди многих других сфер применения ГИС технологии. Правда, сделать это будет не так уж и просто, поскольку понятие бизнеса в широком смысле охватывает значительную часть видов человеческой активности, является одним из путей, через которые люди стремятся реализовать свои способности и найти свое место в жизни. Итак, что же такое бизнес? Понятие «Бизнес» довольно расплывчатое и, в то же время, всеобъемлющее. Не претендуя на точное полное определение, попробуем выделить его, с нашей точки зрения, основные черты. Итак, под бизнесом может пониматься любая деятельность, направленная на получение прибыли (в принципе в слове «нажива» тоже нет ничего отрицательного, хотя в нашем понимании оно все же имеет некий негативный смысл. А, по сути, нажива - это то, что человек получает на жизнь, благодаря своей собственной активности, приложению своих сил, знаний и умений. Кстати, в наших современных словарях трактовка этого понятия практически не изменилась, только слово «нажива» заменено на «доход» или «прибыль»). А люди, которые вовлечены в эту деятельность - бизнесмены - по сути, просто являются людьми, занимающимися делом (деловыми людьми).

И все же бизнес - это более узкое понятие, чем деятельность или работа. Оно характеризует предпринимательскую деятельность, под которой преимущественно понимается деятельность в частном секторе экономики. Это и деятельность частных предпринимателей (так называемая индивидуальная трудовая деятельность), и деятельность частных компаний, и деятельность акционерных компаний и обществ. То есть, бизнесом с большим или меньшим успехом занимаются и отдельные граждане («каждый делает свой маленький бизнес» - так раньше говорили), и международные корпорации, раскинувшие свои щупальца, «сосущие соки» со всего мира и, в то же время, обеспечивающие рабочие места и, обычно, неплохие заработки десяткам и сотням тысяч людей.

Пожалуй, напрямую к сфере бизнеса нельзя отнести только деятельность государственных учреждений и организаций, которые, как нам говорят, существуют на средства, получаемые от сбора налогов, хотя и здесь не все однозначно. Взять, например, такие государственные инициативы, как лотереи и подобные им мероприятия. Особая статья - банки и другие фи-нансовые учреждения. В нашем сознании банковская деятельность напрямую связана, а зачастую может быть синонимом, аналогом (или как это называется у знатоков языкознания) понятия бизнеса. Стоит также упомянуть общественные некоммерческие, например, экологические, организации, как правило, не ставящие основной целью получение прямых доходов от своей деятельности.

С ГИС вы можете достичь значительно большего, чем просто отобразить ваши данные на карте. ГИС объединяет средства обычных пакетов картографического отображения, функции тематического представления информации на основе привязки табличных данных к адресам и улицам, возможности анализа географических местоположений с учетом дополнительной информации по находящимся в этих местах объектам. Эта технология связывает воедино инструменты графического отображения, работу с электронными таблицами, базами и хранилищами данных. Функции пространственного анализа позволяют, например, с помощью ГИС решить, где следует открыть новый магазин, аптеку или отделение банка, основываясь на новых демографических данных и планах развития города. Вы можете сразу получить нужную информацию об объекте, щелкнув на нем на электронной карте, либо создать и отобразить карту на основе информации, выбранной в базе данных. Причем связь карты с данными динамическая. Созданные вами карты не привязаны к отдельному моменту времени. В любой момент Вы можете обновить информацию, привязанную к карте, и внесенные изменения автоматически отразятся на карте. И для этого не нужно специальной подготовки.

Теперь ГИС, больше чем когда-либо, означает реальный бизнес. Ее внедрение приносит доход и, порой, немалый. Мно-гонациональных корпорации и малые предприятия, магазины и больницы, риэлторские фирмы и транспортные предприятия, страховые обществ и предприятия энергетического комплекса, телефонные и телекоммуникационные фирмы - самые разные компании все чаще используют возможности географического анализа для решения свои деловых задач.

2.9.3.Связь и ГИС

Связь правит современным миром. Мы постоянно ощущаем это, нас окружают сети и устройства связи, невидимые волны пронизывают эфир, Интернет раскинул свою паутину по всему миру - и все это многообразие охватывает одно современное понятие - телекоммуникации.

Телекоммуникации сейчас представляют один из наиболее динамичных и быстро растущих сегментов рынка для распространения геоинформационных технологий. Так обстоит дело во всем мире, и у нас эта тенденция тоже уже проявляется достаточно ярко. Причину этого явления, сферы применения и типичные задачи, которые помогает решить ГИС технология в этой области -вот вопросы, которые мы хотели бы здесь кратко рассмотреть. Во второй части раздела, посвященного телекоммуникациям, приведен ряд статей с примерами применения ГИС в данной области в разных странах.

Вся сфера телекоммуникаций с точки зрения применения ГИС принципиально делится на две области, которые различаются с позиции ГИС больше, чем, например, водопроводные и электрические сети в области инженерных коммуникаций. Из этих двух областей первая имеет дело с покрытием территории радиосигналом и, часто, с подвижными абонентами. Это транковая радиосвязь и сотовая телефония. Вторая область имеет дело с линейными объектами - физически, в явном виде, существующими сетями, соединяющими, как правило, неподвижных клиентов. Это и магистральные линии связи, на каких бы принципах они не были построены, и обычная телефония, образующая сложнейшие по конфигурации и количеству элементов сети. Первая из названных областей имеет особую специфику с точки зрения применения ГИС. И, одновременно, это именно та область, где ГИС технологии сегодня внедряются наиболее активно. Вторая область с точки зрения использования ГИС технологий имеет много общего с другими инженерными сетями. Хотя и в ней, разумеется, имеется определенная специфика, например, гораздо большая сложность устройств коммутации, очень динамичное состояние сети, высокая степень использования компьютерных технологий.

2.9.4.ГИС в Военных технологиях

Одной из существующих и перспективных областей применения ГИС является военная область, под которой подразумеваются приложения не только для частей Министерства обороны, но и для других силовых структур. Для нашей страны это: Министерство Обороны (разведка, топографическая служба, виды и рода войск), МВД, Пограничные войска, МЧС, ФСБ. Несмотря на разницу в задачах этих организаций, их организационной струк-туры и т.д., все они работают с картографической информацией, причем не только с целью просмотра, но и ее анализа. Топографическая служба, кроме того, занимается еще созданием и обновлением самой картографической основы.

Немаловажным также является тот факт, что многие из задач, прежде специфичных и уникальных только для военной области, теперь находят параллели на гражданском рынке. Например, задачи взаимной видимости, анализа движения по пересеченной местности, анализа и обработки изображений с высоким разрешением, чрезвычайно актуальны в исследовании окружающей среды, нефтяном и газовом секторах. Изображения высокого разрешения, ранее доступные только военным, все чаще и чаще находят самое обширное коммерческое применение.

Сейчас ГИС-технологии широко используются для представления в компьютерном виде, хранения и дальнейшего использования графической геологической информации: различных видов карт геологического содержания и топоосновы, планов, геологических разрезов, данных дистанционного зондирования Земли и др. ГИС-технологии обеспечивают эффективные средства для решения задач во всех областях хранения, обработки и использования пространственной информации. Они являются основными инструментами для создания цифровых моделей (ЦМ) карт, разработки ГИС-приложений, для обеспечения управления информационными ресурсами и организации доступа к геоданным.

2.9.5.ГИС и транспорт

Географические информационные системы (ГИС) - это успешно развивающаяся информационная технология, эффективно применяющаяся во многих отраслях, в том числе и на транспорте. При этом у транспортных ГИС есть одна важная особенность - самый широкий круг пользователей, которым нужна транспортная информация. Это сами дорожники, то есть те, кто создает и поддерживает транспортные сети в рабочем состоянии. Это те, кто осуществляет перевозки по транспортным артериям. Это и все мы, поскольку пользуемся транспортом для проезда. И всем нам, рядовым пассажирам и водителям, профессионалам перевозок и обслуживания дорог, нужна информация о транспортных сетях и объектах.

В результате столь массового спроса транспортная информация является очень ценным ресурсом. Но при этом оказывается, что хотя в целом потребность в такой информации высока, реально лишь немногие из потенциальных пользователей способны оплатить создание больших объемов данных о транспортных сетях. Действительно, каждому из нас нужны карты дорог, транспортные схемы на большие территории. Но ни частные лица, ни небольшие компании не в состоянии самостоятельно провести сбор информации и создать собственные базы данных по дорогам на обширную территорию. Такое под силу только крупным компаниям и, прежде всего, государству, собирающему налоги со всех нас, в том числе и на развитие транспорта. То есть, на государственном уровне должна быть служба, обладающая актуальной базой детальных данных по транспортной сети стра-ны и предоставляющая эту информацию всевозможным потребителям.

В Северной Америке и Европе уже давно созданы такие базы данных, и они широко доступны.

Глава 3. ГИС-технология «Компас-2».Краткая характеристика ГИС «Компас-2». Назначение, содержание сферы применения.

Компас2 - это сетевая система для представления, моделирования и анализа географической информации

(COMPASS: Cartography Online Modeling, Presentation and Analysis System)

Функциональные возможности системы КОМПАС 2:

публикация географической информации (ГИ) в сетях Интернет и Интранет

простота актуализации тематических показателей базы данных ГИ

визуализация пространственных свойств многослойной ГИ

комплексный интерактивный картографический и когнитивно-графический анализ ГИ

интуитивно понятные методы извлечения существенной информации из ГИ

поддержка принятия решения на основе интерактивного представления и многомерного анализа ГИ

Области применения КОМПАС 2: экономика, социология, демография, политика, бизнес, администрирование, экология.

Представление, анализ и поддержка принятия решений в системе COMPASS 2:

Визуализация многослойных векторных данных: полигонов, линейных и точечных объектов.

Построение гистограммы и группировка регионов России по произвольным интервалам значений индикатора. Регионы со значениями индикатора в выбранном интервале подсвечиваются на карте.

Круговые диаграммы показывают соотношение значений индикатора по странам, выделенным на карте, и соотношение суммарного значения индикатора для выбранных стран к сумме по всем странам мира.

Разбиение стран по комплексу индикаторов на 2 класса (зеленый и синий тон).

Интерактивное представление, анализ ГИ и поддержка принятия решений обеспечиваются следующими средствами:

Картографические и графические операции:

выявление образа пространственного распределения значений индикатора с помощью раскраски и вида представления географических объектов карты

вывод информации для выбираемых на карте географических объектов: значение индикатора, таблица, текст, URL

выбор на карте прецедентов географических объектов для аналитических операций

построение гистограммы и интерактивная группировка объектов по произвольным интервалам значений индикатора

сопоставление географических объектов с помощью круговых и столбчатых диаграмм

подсветка релевантных данных в окнах визуализации и анализа ГИ

изменение масштаба и сдвиг карты

подготовка отчета в виде HTML документа

Аналитические операции (анализ объектов по комплексу свойств):

построение карт сходства объектов карты с выбираемыми прецедентами по произвольному набору индикаторов

классификация объектов карты по сходству с двумя группами прецедентов по произвольному набору индикаторов

COMPASS 2 реализован по схеме клиент-сервер на языке Java. Arc View shape формат используется для картографической информации, формат DBF используется для табличной атрибутивной информации. Для описания структуры и представления картографических и атрибутивных данных используется язык XML.

Глава 4. Разработка варианта кадастра памятников России. Привязка его к ГИС «Компас-2».

Для создания кадастра памятников, описания памятников были сведены в единую систему. Проанализировав описания памятников были выявлены основные параметры которые известны. Это-

Дата постройки, создания.

Место.

Архитектор, создатель, заказчик.

Стиль.

Материал.

Функция.

Чьё фото.

Перестройки.

Почти у всех памятников были известны: Мастера, Местоположение, Период возведения, Стиль. Главное меню состоит из этих 5 характеристик.

Была разработана общая форма для описания памятника(стиль, вид, информация).

Так как ГИС «Компас-2» сделана в HTML-формате, программа кадастра тоже выполнена в HTML-формате. ГИС «Компас-2» использует «Internet Explorer», кадастр тоже. Это сделано для того чтобы не переключатся во время работы между программами и не загромождать «Рабочий стол» окнами.

Для привязки ГИС «Компас-2» оказалось возможным только вставить кнопку «Кадастр памятников», т.к. « исходники» закрыты (не возможно что то менять в программе).

Глава 5. Защита данных в ГИС.

Бурное распространение геоинформационных систем на западе обусловлено в значительной степени наличием большого количества готовых ГИС-данных, созданных как в рамках государственных программ внедрения и сопровождения ГИС, так и на коммерческой основе. В нашей стране положение пока иное. За редкими исключениями практически полностью отсутствуют общедоступные данные в удобных для использования цифровых форматах, что зачастую сдерживает интерес к ГИС и возможность получения быстрой отдачи от проектов, в основу которых положено использование этой технологии.

Зачастую проект начинается с ввода необходимых данных, имеющихся только в виде твердых копий карт, чертежей и других документов. Создание и выверка ГИС-данных, поддержка их актуальности, требуют значительных средств, что сказывается на темпах создания базы геоданных и ее конечном объёме. При этом нередко случается дублирование одинаковых данных, создаваемых разными организациями независимо друг от друга. Это, естественно, приводит и к удорожанию данных. На объёме создания и распространения данных сказывается также и проблема "пиратства", т.е. нелегальное распространение таких данных. Кроме этого, существует и проблема несанкционированного доступа к данным.

До сегодняшнего дня проблема "излишнего" распространения данных решалась, в основном, организационными методами, либо использованием возможностей разграничения доступа на программном уровне (например, средствами операционной системы или СУЩ). В данной заметке мы хотим обратить Ваше внимание на относительно новый способ защиты данных - использование электронных ключей.

Аппаратно для такой защиты требуется только ключ и его установка в порт компьютера. Приобретения другой аппаратуры или техники не требуется. Защита (шифрование) данных осуществляется с привязкой, как к конкретному ключу, так и к группе ключей, и представляет собой отдельную процедуру подготовки данных. Защитить можно файлы всех типов, содер-жащие любую информацию, части файлов защитить нельзя. Например, при работе с ArcView GIS 3.0, можно защитить отдельный файл покрытия, покрытие целиком, шейп-файлы, чертежи AutoCAD, файлы растровых изображений, файлы привязки растровых изображений, файлы баз данных, текстовые файлы, файлы проектов, временные файлы (создаваемые во время работы ArcView и удаляемые при его закрытии).

При использовании СУБД защищаются файлы таблиц, индексные файлы, файлы Memo-полей и полей с двоичной информацией, тексты программ, временные файлы. Имеется возможность защитить файлы разных версий MS Access, MS Word, MS Excel, MS PowerPoint. Одним ключом можно защитить любое количество файлов, в любой их комбинации, ис-пользуемых одновременно несколькими приложениями. Тип шифруемых данных указывается заданием имён файлов и каталогов, в которых они размещены, причём, при их указании допускается применение стандартных масок DOS.

Защищённые данные можно прочитать только при наличии соответствующего ключа. При этом допускается изменение и создание новых зашифрованных файлов. Если ключ отсутствует, то приложение, попытавшееся обратиться к зашифрованным данным, не сможет распаковать их.

Принципиальное ограничение по использованию защиты данных с помощью электронных ключей накладывает обязательная процедура авторизации приложения, необходимая для запуска дешифрирующего драйвера, и выполняемая только средствами самого приложения. То есть используемое приложение должно иметь возможность выполнять процедуры из динамически подключаемых библиотек (DLL). Следовательно, либо оно должно иметь какой-то свой макроязык или свою среду разработки программ, либо нужно иметь исходный код этого приложения, чтобы можно было добавить в него авторизацию. Даже если ключ имеется в системе, неавторизованное приложение не сможет использовать данные. Таким образом, зашифрованные данные можно использовать даже по открытым линиям связи и в локальных сетях.

В настоящий момент дешифрирующее программное обеспечение разработано только под Windows 95. Соответственно, и использование защищённых данных возможно только под управлением этой операционной системы. В данный момент разрабатывается ПО для Windows NT 4.0 (где, кстати, имеются собственные средства разграничения доступа - прим. Редакции ARCREVIEW).

В зависимости от того, служит ли ключ для защиты данных на локальной машине или в сети, а если в сети, то на сколько рабочих мест, изменяется и стоимость защиты данных.

В настоящее время данный способ защиты успешно работает в ГИС семейства ARC/INFO, в частности, в ArcView. Работа может выполняться одновременно как с обычными данными, так и с зашифрованными.

При работе с защищёнными данными не отмечено заметного снижения производительности программного обеспечения, независимо от типа защищаемых данных. Не замечены проблемы с другими устройствами и ключами, также подключёнными к параллельному порту компьютера.

В комплект поставки входит программное обеспечение для шифрования данных, описание этапов шифрования данных и работы с зашифрованными данными, необходимое количество электронных ключей. Возможен заказ дополнительных ключей без покупки шифрующего ПО.

В настоящее время мы можем предложить защиту конкретных объёмов данных и поставку технологии защиты, включая тексты дешифрирующих скриптов для ArcView, макросов и программ для различных СУБД, MS Office 95 и MS Office 97.

Заключение

Во время создания кадастра памятников России и привязки его к ГИС «Компас-2», я изучил возможности, функции ГИС «Компас-2», а также возможность использования его для создания различных видов природных кадастров.

Компас-2 - это сетевая система для представления, моделирования и анализа географической информации

Функциональные возможности системы КОМПАС 2:

публикация географической информации (ГИ) в сетях Интернет и Интранет

простота актуализации тематических показателей базы данных ГИ

визуализация пространственных свойств многослойной ГИ

комплексный интерактивный картографический и когнитивно-графический анализ ГИ

интуитивно понятные методы извлечения существенной информации из ГИ

поддержка принятия решения на основе интерактивного представления и многомерного анализа ГИ

COMPASS 2 реализован по схеме клиент-сервер на языке Java. Arc View shape формат используется для картографической информации, формат DBF используется для табличной атрибутивной информации. Для описания структуры и представления картографических и атрибутивных данных используется язык XML.

Программа Компас-2 удобна для представления, моделирования и анализа географической информации. Хорошо подходит для таких областей как: экономика, социология, демография, политика, бизнес, администрирование, экология, и многие другие.

Усовершенствовать программу предлагаю следующим образом:

Полностью русифицировать программу

Добавить функциональную возможность создания дополнительных слоёв в ГИС.

Ввести в слои возможность наложения координатной сетки (тем самым облегчить нанесение объектов).

В случае с кадастром памятников было бы удобно вводить координаты памятников и определять в дальнейшем их местоположение.

Была Создана инструкция пользователя по ГИС «Компас-2» для использования её в учебном процессе в курсе ГИС. Разработаны варианты заданий с ответами для лучшего понятия работы с ГИС.

Результат проделанной работы может быть применён:

в Гос.Думе как дополнение к «Компас-2» (эта ГИС-технология в настоящее время там применяется), или других государственных ведомствах

в учебном процессе, в качестве наглядного пособия по памятникам истории, архитектуры, природы, как всей России так и отдельно взятой области.

Приложение

Южно-Уральский государственный университет

Compass2

(Инструкция пользователя)

Копалов К.Д.

Челябинск 2003

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Введение

2. Функции

· Перечень поддерживаемых функций

3. Управление слоями и выбор текущего индикатора

4. Масштабирование и навигация

5. Легенда

6. Режимы

· Режим "Explore"

· Режим "Compare"

· Режим "Compare with value"

· Режим "Grouping"

· Режим "Similarity"

· Режим "Membership"

· Режим "Report"

7. Заключение

1. ВВЕДЕНИЕ

Компас2 - это сетевая система для представления, моделирования и анализа географической информации

(COMPASS: Cartography Online Modeling, Presentation and Analysis System)

Функциональные возможности системы КОМПАС 2:

· публикация географической информации (ГИ) в сетях Интернет и Интранет

· простота актуализации тематических показателей базы данных ГИ

· визуализация пространственных свойств многослойной ГИ

· комплексный интерактивный картографический и когнитивно-графический анализ ГИ

· интуитивно понятные методы извлечения существенной информации из ГИ

· поддержка принятия решения на основе интерактивного представления и многомерного анализа ГИ

Области применения КОМПАС 2: экономика, социология, демография, политика, бизнес, администрирование, экология.

Представление, анализ и поддержка принятия решений в системе COMPASS 2:

1. Визуализация многослойных векторных данных: полигонов, линейных и точечных объектов.

2. Построение гистограммы и группировка регионов России по произвольным интервалам значений индикатора. Регионы со значениями индикатора в выбранном интервале подсвечиваются на карте.

3. Круговые диаграммы показывают соотношение значений индикатора по странам, выделенным на карте, и соотношение суммарного значения индикатора для выбранных стран к сумме по всем странам мира.

4. Разбиение стран по комплексу индикаторов на 2 класса (зеленый и синий тон).

Интерактивное представление, анализ ГИ и поддержка принятия решений обеспечиваются следующими средствами:

1. Картографические и графические операции:

· выявление образа пространственного распределения значений индикатора с помощью раскраски и вида представления географических объектов карты

· вывод информации для выбираемых на карте географических объектов: значение индикатора, таблица, текст, URL

· выбор на карте прецедентов географических объектов для аналитических операций

· построение гистограммы и интерактивная группировка объектов по произвольным интервалам значений индикатора

· сопоставление географических объектов с помощью круговых и столбчатых диаграмм

· подсветка релевантных данных в окнах визуализации и анализа ГИ

· изменение масштаба и сдвиг карты

· подготовка отчета в виде HTML документа

2. Аналитические операции (анализ объектов по комплексу свойств):

· построение карт сходства объектов карты с выбираемыми прецедентами по произвольному набору индикаторов

· классификация объектов карты по сходству с двумя группами прецедентов по произвольному набору индикаторов

COMPASS 2 (http://www.iitp.ru/projecst/geo) реализован по схеме клиент-сервер на языке Java. Arc View shape формат используется для картографической информации, формат DBF используется для табличной атрибутивной информации. Для описания структуры и представления картографических и атрибутивных данных используется язык XML.

2. Функции

Система предназначена для представления на карте пространственных и временных характеристик территориальных объектов (полигонов, линий, точек) и комплексного анализа географических данных. Дружественный интерфейс, простота подготовки и представления географических данных, интуитивно понятные средства исследования комплексных свойств объектов делают систему доступной для широкого круга пользователей: производителей, поставщиков и потребителей данных.

Управление картой:

· "Layers" - работа со слоями;

· "Zoom" - масштабирование и навигация;

· "Legend" - легенда.

Режимы работы:

· "Explore" - получение информации

· "Compare"

· "Compare with value"

· "Grouping"

· "Similarity"

· "Membership"

· "Report"

Перечень поддерживаемых функций

Операции с картой:

· отображение пространственного и временного распределения исследуемого свойства регионов посредством раскраски карты в соответствии со значениями выбранного индикатора;