Створення планів і карт засобами ГІС

РЕФЕРАТ

на тему:

" Створення планів і карт

засобами ГІС"

У картографії протягом попередніх віків постійно нагромаджувалася інформація та знання про земну поверхню. В XX столітті створення комп’ютера кардинально змінило та розширило можливості застосування карт. Цифрове представлення просторових даних отримало назву — ГІС (Географічні інформаційні системи).

Геоінформаційні системи (ГІС) — це системи управління базами даних для роботи з територіально-орієнтованою інформацією.

Однією з особливостей ГІС є здатність зв’язувати картографічні об'єкти (що мають форму та місцезнаходження) з описовою та атрибутивною інформацією щодо цих об'єктів. В стандартній ситуації кожному картографічному об'єкту відповідає запис в базі даних з атрибутивною інформацією.

Найважливіші якості ГІС:

• id="a_візуалізація_інформації_у_вигляді_електронних_карт_" >візуалізація інформації у вигляді електронних карт-
• id="a_автоматична_зміна_зображеного_образу_об'єкту_в_залежності_від_зміни_його_характеристик_" >автоматична зміна зображеного образу об'єкту в залежності від зміни його характеристик-
• id="a_зміна_масштабу_та_деталізація_або_генералізація_картографічної_інформації_" >зміна масштабу та деталізація або генералізація картографічної інформації-

Необхідно зробити акцент, що основна системоутворююча ідея ГІС — створення для користувача механізму аналізу та синтезу різноманітних типів територіально-орієнтованої інформації.

Застосування ГІС є ефективним в різноманітних предметних областях, де важливі знання про взаємне розташування та форму об'єктів у просторі (екологія, сільське господарство, управління природними ресурсами, земельні та майнові кадастри, комунікації, містобудування та ландшафтне проектування).

Географічні інформаційні системи зберігають інформацію про реальний світ у вигляді набору тематичних шарів, котрі об'єднанні на основі географічного положення. За допомогою ГІС, необхідна для прийняття рішень інформація може відображатися у лаконічній картографічній формі з додатковими текстовими поясненнями, графіками та діаграмами.

Здатність ГІС проводити пошук у базах даних, підєднувати власні бази, здійснювати просторові запити, безперервно нагромаджувати та коректувати наявні просторові і атрибутивні дані, дозволило багатьом компаніям зекономити значні кошти.

Основи роботи з цифровими картами

Відображенням свого просторового положення людство почало займатися дуже давно, фактично з початку усвідомленого існування. Це справа згодом було названо — картографією. Наукою картографія стала в сучасну епоху. Як у всякої науки, у неї своя термінологія, методичні основи, школи і визнання. Електронні обчислювальні машини із самого початку застосовувалися для проведення розрахунків, пов’язаних із визначенням положення в просторі. Найбільше широко ці задачі вирішувались у бізнес розрахунках та військовій справі. Бізнес розрахунки проводилися для оцінки економічної ситуації і складання прогнозу. У військовій справі це були розрахунки для систем наведення зброї і керування бойовими діями. Як у першому, так і в другому випадку обробляються величезні масиви інформації представленої як бази даних, частина яких описує просторове положення об'єктів, що обраховуються.

Поява приладів, що дозволили візуалізувати результати таких розрахунків і визначило появу систем, у яких рішення приймається не тільки на підставі обчислень, але й у результаті просторового аналізу. Географічна карта здавна була засобом для прийняття рішень про положення в просторі. На ній приймаються, і зараз, рішення про взаємне положення об'єктів, обчислюються відстані від об'єкта до об'єкта, виробляється прокладка маршруту й обчислення його довжини.

В електронному вигляді географічна карта зветься цифровою. На ряду з термінами, що ввійшли у повсякденний лексикон, що принесла епоха бурхливого розвитку обчислювальної техніки, термін «Цифрова карта» міцно зайняв своє місце. Цифрові карти застосовуються, як у глобальних системах прогнозування погоди і геоморфології, так і в дуже примітивних портативних індикаторах положення на місцевості в межах якого-небудь промислового об'єкта. Точно так як і картографія, у свій час придбала обрису науки, так і цифрова картографія стала наукою з усіма властивими їй атрибутами.

ГІС — технології з використанням ЦК

На цифрових картах будуються спеціальні програмні комплекси для вирішення спеціальних задач керування, контролю і прогнозування. Ще один термін, що приніс прогрес в обчислювальній техніці - «Геоінформаційні системи». Геоінформаційні системи вирішують усі задачі керування, контролю і прогнозування, а також багато іншіх й основу цих рішень складають цифрові карти.

Будь-які галузі діяльності людини можуть бути названі технологією, тільки тоді, коли вони пройшли стадію ретельної підготовки, були реалізовані і постійно контролюються до моменту її завершення. А також — приносять прибуток.

Технологія цифрових карт припускає етапи:

— планування виробництва й реалізації.

— виробництва — чи підтримки збереження-відновлення.

На кожнім з етапів не можливо обійтися без сучасних досягнень в області інформаційних технологій. До досягнень інформаційних технологій, що дозволили ефективно і широко використовувати цифрові карти і ГІС можна віднести багаторазове збільшення продуктивності обчислювальних систем і зниження вартості на ці системи, збільшення обсягів носіїв інформації і збільшення швидкості зчитування з них, створення недорогих пристроїв вводу/виводу, розвиток систем комунікацій.

Концепція побудови цифрової карти Класифікаційна структура Цифрова карта є одним з видів інформаційної системи і тому має власну структуру. Створення структури починається з вироблення визначень і відносин. У цифровій карті ці визначення і відносини виражаються через класифікатор інакше класифікаційну структуру.

Терміни класифікації.

Визначення, застосовувані для позначення об'єктів вхідних у класифікатор відповідають термінам галузі в який буде використовуватися цифрова карта, а також лінгвістичним правилам словостворення, тобто вони повинні бути зрозумілі фахівцям, що працюють у даній галузі, сприятливі і прості.

Основи класифікаційної структури У найпростішому виді класифікатор може бути представлений ієрархічною системою, в якій від загальних розділів ведеться докладний поділ по підрозділах. У дійсності, просторова інформація обов’язково повинна включати реляційне зв’язки. Іноді ці зв’язки можуть представлятися спеціальними процедурами.

Так само, як будь-яка наука починається з методології, так і основним методом цифрової картографії є класифікаційна система з неї починається цифрова карта. Класифікатор — це закон, за яким надалі будуються всі процедури і подальший розвиток.

Класифікаційні системи

Для вирішення задач за державними замовленнями, або з допомогою цифрових карт створених при державній підтримці використовується класифікатор розроблений Департаментом геодезії, картографії та кадастрів Міністерства екобезпеки та ресурсів України. Головний розділ цього класифікатора для карт місцевості масштабів 1:1 000 000, 1:500 000, 1:200 000 зветься «Базовим сегментом» і містить:

— математичні елементи планової і висотної основи.

— рельєф суші.

— гідрографію.

— населені пункти.

— промислові, народногосподарські та соціально-культурні об'єкти.

— транспортну мережу.

— рослинний покрив і ґрунти.

— політико-адміністративний устрій Класифікатор цифрової карти ESRI DCW масштабу 1:1 000 000 включає дані про:

— політичних кордонах і береговій смузі.

— населених пунктах.

— залізницях.

— гідрографії.

— рельєфі.

— рослинному покрові.

— аеродромній мережі.

— місця розміщення культурних пам’ятників.

— транспортній мережі.

Державне науково-виробниче об'єднання «Картографія» у своїй карті міста Києва містить такі класи об'єктів:

Будівлі.

Адреси Квартали Вулиці.

Зелені зони (парки, лісопарки, сади) Водойми Ріки, струмки Канали Станції метро Залізничні станції.

Залізниці.

Адміністративні округи Спортивні споруди Мости Одна з провідних організацій по впровадженню цифрових карт на Україні НВЦ «Геодезкартінформатика» у головний розділ класифікатора включає 28 типів об'єктів.

Методи кодування даних

Можливими методами кодування даних є: скорочення текстових термінів, цілочисельна десяткова, символьна і змішана чисельно-символьна ідентифікація. Реалізовані в сучасних системах керування базами дані можливості опису полів даних довгими іменами в різних кодуваннях дозволяють застосовувати прямі записи типу «автомобільна дорога шосейна». При скороченні текстових термінів на російській чи українській мові домогтися сприятливості в ідентифікаторах складно. Трохи простіше цього домогтися в скороченні назв на англійській мові.

Цілочисельна десяткова ідентифікація дуже зручна для агрегування даних і визначення деяких зв’язків між даними, але без супровідних описів важко сприятлива. Символьна і змішана числено-символьна ідентифікація мало чим відрізняються друг від друга й останнім часом застосовуються менше.

Позначення інформаційних структур

Позначення, застосовувані для інформаційної структури цифрової карти повинні бути невідривно пов’язані із суттю об'єкта який описується і термінами, застосовуємими в галузі, у який використовується карта.

Топологічні взаємини між об'єктами цифрової карти

Топологічні, тобто просторові відносини між об'єктами ЦК є відокремлюючею рисою від інших інформаційних систем. Вони реалізуються через зв’язки та процедури.

Масштаб ЦК

Теоретично цифрова карта не має масштабу, тобто об'єкти зображуються в дійсних розмірах, а збільшення або зменшення зображення ведеться засобами комп’ютера. У дійсності цифрові карти виконуються відповідно з вимогами до карт із фіксованим масштабом.

Масштабні ряди цифрових

Цифрові карти масштабу 1:10 000, 1:2000, 1:500 застосовуються для планів міст, промислових і видобувних підприємств.

Карти масштабу 1:1 000 000, 1:500 000, 1:200 000 використовуються для зображення територій континентів, окремих держав і адміністративних складових державні устрої.

Цифрові карти масштабом 1:1 000 000 і 1:3 000 000 застосовуються як оглядові на території континентів і увесь світ.

Похідні масштаби карт застосовуються для спеціальних рішень на окремі ділянки територій.

Оцінка точності при відображенні просторових даних

Точність цифрових матеріалів повинна відповідати задачам, які розв’язуються за допомогою цифрових матеріалів. Контрольованим параметром при виготовленні ЦК є відхилення взаємного розташування об'єктів.

На приклад для карт масштабу:

у плані по висоті.

1:200 000 180 15−50 (на в гірській місцевості).

1:500 000 450 25−100.

1:1 000 000 900 50−200.

Подробиця відображення об'єктів повинна також відповідати точності. Для об'єктів зображуваних ламаними лініями кількість вузлів у межах допуску не повинне бути надлишковим. Для полігональних і крапкових об'єктів необхідно робити деякі узагальнення.

Методи і процедури переходу від одного масштабу до іншого Перехід від одного масштабу до іншого може вироблятися як автоматично, так і вручну. Як правило, коректним є метод переходу від карт великого масштабу до карт дрібного масштабу. Основною процедурою, при цьому, є - генералізація. У рідких випадках, допускається перехід від деяких матеріалів карт дрібного масштабу до карт великомасштабним. Абсолютно точним такий перехід є для крапкових об'єктів. У ГІС при переході від одного масштабу до іншого може бути реалізована спеціальна процедура, по якій не відображаються окремі елементи.

Генералізація

Генералізація або розвантаження карт від надлишкових елементів для вузлів лінійних і полігональних об'єктів припускає зменшення їхньої кількості без втрати характеру відображення. Об'єкти, карти, чиї розміри порівнянні з припустимою точністю карти необхідно або знімати, або узагальнювати.

Проекція

Карта є площинним зображенням об'єктів які розташовані на кулі. Процедура переходу від кулі до площини називається проєціюванням. Відома велика кількість методів проєціюванням, що є стандартною процедурою сучасних ГІС. Для картографічних матеріалів на територію України часто використовується еквідістантна конічна проекція Красовського за якою:

центральний меридіан — 32,5 градуса, стандартні паралелі - 46,7 і 53,3 градусів.

При роботі з цифровою картою, у першу чергу, необхідно з’ясувати, у якому вигляді зберігатися інформація, а якщо необхідно — зробити проєціювання.

Одиниці виміру

Вихідна цифрова картографічна інформація зберігатися в градусній мері, а при проектуванні в метричній чи іншій системі виміру відстаней.

Виробництво цифрових карт

Виробництво цифрових карт ні чим не відрізняється від будь-якого іншого матеріального виробництва і основане на обробці топопланів, топокарт, планшетів та статистичних матеріалів, а також за даними дістанційного зондування землі.

Контроль якості ведеться за допомогою GPS забезпечення, перевірки за аналогами та автоматизованого контролю, а також на основі редакційно-супроводжувальної роботи.

При цьому важливо додержання положень державної нормативної бази та організації відновлення та доповнення цифрових карт.

При доповненні цифрових карт виникає необхідність користатися матеріалами, створеними в різних системах, наприклад MapInfo і ArcView. Перенос цифрових матеріалів з однієї системи виконується по визначеній процедурі і вимагає наступної обробки інформації. У деяких випадках можлива втрата деякої частини інформації через несумісність по окремих розділах.

Організація збереження ЦК

Системи збереження цифрової інформації.

Як під час використання, так і в інший час цифрова інформація вимагає організації її збереження цих матеріалів. Як правило, ця організація аналогічна роботі звичайних архівів.

Технічне забезпечення, при цьому, складається з програмних засобів і апаратних. Програмні засоби включають системи відображення, обробки і збереження цифрової інформації сучасні моменту створення цієї інформації.

Типовий набір програмних засобів:

ГІС Система керування БД Засобу конвертування даних Операційна система Драйвери пристроїв Засобу перегляду даних (Вьюеры) Апаратні засоби — це комп’ютерні системи які забеспечують роботу програмних засобів.

Типовий набір апаратних засобів:

Комп’ютер Засіб введення інформації.

НМГД (накопичувачі на гнучких дисках),.

CD-ROM.

відображення — дисплей, принтер/плоттер збереження — НМЖД (нагромаджувачі на твердих дисках), стриммеры, CD-ROM.

Адаптери — сполучні кабелі і пристрої.

Усі засоби повинні містити описи й інструкції з користування.

Фактор часу Однією з найбільших проблем при збереженні цифрових карт є дуже швидка модернізація обчислювальних систем і тому збереження на термін більш 5−10 років вимагає власної системи змісту раритетної техніки. Ще одна проблема — необхідність використання адаптерів для застосування старих систем разом з новими. Чим більше період часу з моменту створення цифрових матеріалів, тим витрати на їхнє збереження і підтримку вище.

Економіка і менеджмент при використанні ЦК

Економічна оцінка рентабельності використання цифрових карт проводиться ще на етапі підготовки їхнього виробництва. Рентабельність може бути отримана шляхом прямої реалізації цифрових карт та їхній складових, а також за рахунок використання їхній у комерційних ГІС чи інших інформаційних системах. Деяку частину доходу приносить обслуговування і доповнення цифрових матеріалів під час використання. Менеджмент припускає участь висококваліфікованих фахівців, що здійснюють реалізацію, підтримаю під час використання і своєчасне відновлення цифрових карт. На всіх етапах діяльність персоналу, що працює з цифровими матеріалами, визначається на основі технологічних і інших інструкцій.

Бізнес планування при використанні ЦК.

Бізнес-планування виробляється у випадках залучення інвесторів для участі у виробництві і використанні цифрових картографічних матеріалів.

Основними розділами бізнес-плану є:

— опис проекту із указівкою юридичних, адміністративних, організаційних і виробничих основ.

— розгорнутий опис цифрових картографічних матеріалів.

— виробничий план.

— аналіз ринку.

— стратегія маркетингу.

— фінансовий план з описом декількох прогнозів по використанню і реалізації цифрових карт.

— власні засоби.

— аналіз ризиків Захист інформації при використанні, передачі і збереженні ЦК Сучасні обчислювальні системи відрізняються високою надійністю, однак захищати інформацію від руйнування і втрати приходиться не тільки засобами самих обчислювальних систем, але і додатковими технічними і системними засобами.

Основу програмного методу захисту інформації складають системи резервування. Надійніше всього резервування виробляється на носії, що не залежать від стану засобів зчитування — це стрімери, CD та елементи флеш-пам'яті.

Системи захисту при передачі цифрових матеріалів

Основним методом передачі інформації на відстань, у даний час, є передача по засобах ІНТЕРНЕТ та ІНТРАНЕТ. В ІНТЕРНЕТ засоби захисти закладені з самого початку та з кожним днем ці засоби доповнюються новими. Класифікуються системи захисту за методом передачі на відстань інформації.

Сигнал який передається несанкційовано перехоплюється досить просто, тому дуже важливо організувати системний захист засобами кодування.

При збереженні інформації на перший план виходять не технічні, а системні засоби. До них можна віднести, спеціальну процедуру обмеження доступу до інформації, або повний її перенос в організовані місця збереження /архіви, сховища й ін. /.

Захист авторських та інтелектуальних прав Практика захисту авторських і інтелектуальних прав на Україні проходить період становлення, у той час, коли в розвитих країнах доход від використання цих прав представляє основну частину компаній і приватних осіб. Законадавство України має ряд законів, які ці права захищають. У законі про авторське право і суміжні права комп’ютерні програми і бази даних відносяться до різних категорій. Авторське право не вимагає обов’язкової реєстрації відповідного підтвердження. Автору досить сповістити про свої права знаком копірайта, надати при цьому своє ім'я й і рік створення.

Цифрові карти застосовуються у галузях:

Видобування корисних копалин — моніторинг гірничих підприємств, контроль за видобутком корисних копалин Промислового виробництва — проектування підприємств, проведення розрахунків, аудит та моніторинг Будівельній індустрії - проектування комунікацій Економіці - проведення експертних оцінок, маркетингове планування, менеджмент Адміністративному управлінні облік, адмін. підпорядкування,.

інформаційне забезпечення виборних кампаній, консалтінг, управління територіями Екології - вирішення завдань при надзвичайних ситуаціях, екологічний моніторінг.

Інтернет — Інтернет-сервери, пошук місцезнаходження та маршрутирізація.