Глава 5. Схема типичного ГИС-проекта
Если попытаться построить "схему функционального взаимодействия" между различными ГИС-профессиями в пределах какой-либо идеальной организации, то может быть предложена следующая расстановка.
Согласно схеме ключевыми фигурами в геоинформационной деятельности следует считать ГИС-менеджера и ГИС-специалиста, которые должны обладать системными знаниями и навыками работы в области проектирования, создания и эксплуатации и развития ГИС.
Попробуем представить себе обобщенный профессиональный портрет ГИС-менеджера высокой квалификации, своеобразный идеал и "голубую мечту" руководителей различного ранга, для которых развитие и использование ГИС-технологий уже стало или скоро станет одним из приоритетных направлений собственной деятельности.
Безусловно, это должен быть всесторонне развитый специалист, способный:
· разработать концептуальную геоинформационную модель возникшей проблемы с учетом ее предметной и территориальной специфики;
· оценить перспективы ее реализации с помощью современных ГИС-технологий (источники, характер и качество геоданных, методы, аппаратно-программные средства, исполнители и т.д.) с учетом существующих мировых стандартов и тенденций;
· обосновать набор принципов, методов, приемов и проч., необходимых для организации информационного обеспечения ГИС-проекта, оценить возможные затраты и альтернативные решения;
· разработать аван-проект, бизнес-план, программу работ и иную документацию, регламентирующую реализацию ГИС-проекта;
· организовать и управлять разработкой и созданием ГИС, обеспечить, при необходимости, разработку новых методик и прикладного программного обеспечения;
· организовать обучение персонала и вести эксплуатацию ГИС, анализировать и обобщать опыт ее использования, предлагать пути и средства дальнейшего развития и совершенствования как в плане стремления к разумной унификации и открытости ГИС, так и с учетом ее дальнейшей "настройки" и адаптации к территориальной и предметной специфике решаемых задач.
Схема должностного взаимодействия между различными геоинформационными профессиями при реализации ГИС-проектов:
Таким образом, основные шаги реализации типичного ГИС-проекта:
I. Определение целей.
II. Создание базы данных.
III. Выполнение анализа.
IV. Представление результатов анализа.
I. Определение целей проекта.
Первым шагом в проектировании является доскональная оценка потребностей пользователей. Для этого нужно провести опросы потенциальных пользователей системы для обеспечения включения данных, необходимых для решения их задач.
Перед началом проекта следует рассмотреть следующие важные вопросы, которые влияют на масштабность проекта и его реализацию:
Какая задача должна быть решена и как она решается сейчас?
Кому предназначаются окончательные продукты?
В какой форме предполагается получить конечный результат и как часто надо выдавать результаты?
Возможны ли другие сферы использования этих данных? Если да, то какие дополнительные требования могут предъявляться к ним?
Предварительно необходимо выяснить, какие источники данных по изучаемой территории доступны.
Проектируя базу данных, следует учитывать, что объекты всегда могут быть сгруппированы в более крупные классы; гораздо сложнее разделить классы на более мелкие, если это не было предусмотрено заранее.
II. Создание базы данных.
Полнота и точность базы данных определяют качество анализа и конечных продуктов. Разработка цифровой базы данных включает следующие шаги.
1. Проектирование базы данных:
1) Определение границ исследуемой территории.
2) Определение используемой системы координат.
3) Определение необходимых слоев данных (или покрытий).
Два наиболее общих принципа организации слоев: по классам объектов (точка, линия или полигон) и тематическая группировка объектов. Обычно слои организованы таким образом, что точки, линии и полигоны хранятся в разных слоях. Например, скважины, представленные точками, могут храниться в одном слое, а дороги, представленные линиями, - в другом. Также объекты могут быть организованы тематически в соответствии с тем, что они из себя представляют. Например, гидрографическая сеть (водотоки) может составить один слой, а дороги - другой. Водотоки и дороги являются линейными объектами, но отдельно из-за различия в атрибутах есть смысл хранить их в разных слоях, описывающих одну и ту же территорию.
4) Определение географических объектов в каждом слое.
5) Определение атрибутов, необходимых для каждого типа объектов. Имеет смысл создать словарь данных - список названий атрибутов и описание их значений (включая, при необходимости, каждый код) по всем покрытиям. Словарь данных по базе данных будет полезен как для справок при выполнении данного проекта, так и при переносе информации в другие проекты.
6) Распределение памяти - способов кодирования и организации атрибутов, параметров хранения каждого атрибута. Необходимо определить, каковы будут параметры каждого атрибута, и какие типы значений надо хранить. Атрибуты хранятся в памяти компьютера в виде чисел или символов. Например, если необходимо, чтобы названия улиц были подписаны, надо хранить их именно в том виде, в каком они должны выводиться (например, «Невский пр.»). Точно также следует хранить фактические значения атрибутов, представляемых числами, например, ширину или длину улиц. Некоторые атрибуты, описываемые символьными строками, лучше представлять в виде кодов. Если атрибут описывает классификацию, легче и эффективнее хранить символьный или числовой код этого класса, чем описание. Кодирование атрибутов облегчает выбор и отображение объектов определенного класса. Например, код может быть использован для поиска в другой таблице номера условного обозначения, так что каждый объект, имеющий такой код, будет обозначен именно этим символом. Кроме того, с целью уменьшения размеров базы данных лучше хранить в виде кодов атрибуты, имеющие много повторяющихся значений. Также можно представить в виде кодов и числовые значения, описывающие интервалы.
Кроме определения способа хранения каждого атрибута необходимо решить, какой объем памяти ему выделять. Например, сколько символов зарезервировать для хранения названия улицы (по самому длинному названию). Для числовых значений определяется требуемое количество значащих цифр и десятичных знаков. Чем меньше памяти выделяется каждому атрибуту, тем быстрее будет выполняться обработка.
7) Обеспечение привязки (регистрации) координат. После определения всех покрытий, необходимых для базы данных, необходимо удостовериться, что они правильно привязаны друг к другу. База данных состоит обычно из нескольких покрытий, представляющих различные географические объекты одной и той же территории. При объединении данных одного покрытия с другим (например, при наложении двух покрытий для получения нового покрытия) соответствующие данные должны точно совпасть. Если координатная привязка только приблизительна, возникнут проблемы несовпадения: осколочные полигоны при наложении, неровные края при создании карт, неточные измерения.
Если имеются объекты, входящие в несколько покрытий, (например, граница изучаемой территории или береговая линия), можно создать покрытие-шаблон с этими объектами, а новые покрытия создавать из этого шаблона, затем вводить в них остальные объекты.
Привязка координат включает четыре стадии:
А). Сначала необходимо удостовериться, что имеются регистрационные точки, для которых можно получить точные значения реальных координат. Часто эти точки выбирают в узлах регулярной сетки, нанесенной на базовую карту (например, меридианов и параллелей). На этом рисунке географическая база данных охватывает четыре листа карты, каждый размером 1град. х 1град. Для создания главного файла регистрационных точек необходимо обозначить каждый репер уникальным идентификатором и определить его координаты по данным, обозначенным на карте. Затем можно составить таблицу, содержащую идентификаторы и координаты X, Y для каждой регистрационной точки.
Если на исходной карте нет заранее определенных реперов, (например, узлов сетки) нужно их создать и расположить в местах, легко идентифицируемых на каждой исходной карте, подлежащей вводу, например, по углам границы изучаемой территории. При этом надо убедиться, что для этих реперов можно получить точные значения реальных координат. После определения реперов можно обозначить их положение и идентификаторы на каждой исходной карте, подлежащей оцифровке, а затем создавать главный файл регистрационных точек.
Часто широта и долгота являются наиболее легко доступными и точными метрическими характеристиками исходных карт, но они не являются декартовыми координатами, поэтому ГИС должна иметь возможность преобразовывать их в системы картографических проекций, использующих декартовы координаты.
Б). Для обеспечения точной привязки при создании покрытий необходимо использовать те же самые регистрационные точки для всей базы данных.
В). Затем необходимо создать покрытие, содержащее только регистрационные точки, используя для них реальные координаты, полученные на первой стадии.
Г). Наконец, используя покрытие регистрационных точек, преобразовать покрытие из единиц оцифровки в реальные координаты. Это гарантирует, что все покрытия используют единую систему координат и будут накладываться правильно.
2. Ввод данных в компьютер:
помещение пространственных данных в базу данных - оцифровка или преобразование данных из других форматов;
приведение пространственных данных в пригодный для создания топологии вид;
помещение атрибутивных данных в базу данных - ввод атрибутивных данных в компьютер и связывание атрибутов с пространственными объектами
управление базой данных - преобразование пространственных данных в реальные координаты, стыковка смежных покрытий и манипулирование базой данных.
Состав покрытий цифровой базы данных определяется в процессе выделения географических объектов и их атрибутов и организации этих данных по слоям. Слои данных могут существовать либо на отдельных картах (например, границы землевладений), либо уже иметься на компьютере в цифровых форматах, либо вводятся вручную. Когда все оригиналы карт будут оцифрованы, необходимые географические объекты окажутся записанными в цифровой базе данных в виде последовательности пар координат X, Y , а их атрибуты - в таблицах атрибутов объектов покрытий.
III. Анализ данных. Именно на этом этапе проявляется преимущество ГИС, с помощью которых весьма эффективно могут быть решены крайне трудоемкие или вообще не решаемые вручную аналитические задачи. Кроме того, можно легко проверять альтернативные сценарии, внося незначительные изменения в методы анализа. ГИС должна использоваться в сочетании со знаниями о целях проекта и разрабатываемой базе данных.
IV. Представление результатов анализа. ГИС предоставляет множество возможностей для составления специализированных карт и отчетов. Конечный продукт должен четко соответствовать целям проекта и уровню планируемых потребителей. Этот этап важен для реального влияния проведенного анализа на процесс принятия решений.
Резюми