Программные средства разработки ГИС
Рассмотрим некоторые вопросы этапа кодирования программного обеспечения. Сначала дадим два важных определения.
Программа (program, routine) – последовательность команд и данных к ним, которые предназначены для управления конкретными компонентами системы обработки данных в целях реализации определенного алгоритма.
Программное обеспечение (ПО, software) – совокупность программ системы и программных документов, необходимых при эксплуатации этих программ. Различают системное и прикладное программное обеспечение.
Системное ПО (system software) включает программы, необходимые для согласования работы всего вычислительного комплекса при решении различных задач, а также при разработке новых программ.
Прикладное ПО (application software) разрабатывается и используется для решения конкретных задач пользователей ЭВМ.
ПО ГИС (GIS software) поддерживает тот или иной набор функциональных возможностей ГИС и включает специализированные программные средства, такие как:
• универсальные полнофункциональные ГИС (full GIS);
• инструментальные ГИС (GIS software tools);
• картографические визуализаторы (map viewer);
• картографические браузеры (map browser);
• средства настольного картографирования (desktop mapping);
• информационно-справочные системы (help-desk system).
Кроме того, существуют специальные программные средства, обслуживающие отдельные функциональные группы:
• конвертирование форматов;
• оцифровку;
• векторизацию;
• создание и обработку цифровых моделей рельефа;
• взаимодействие с системами спутникового позиционирования.
Комплект поставки программного обеспечения ГИС может включать отдельные функциональные модули, приобретаемые и используемые в наборе, обеспечивающем решение задач.
В комплексе с ПО ГИС используются такие программные продукты как:
• настольные издательские пакеты (Adobe Page Maker, Quark Xpress, Adobe InDesign);
• пакеты статистического анализа (Statistica);
• системы управления базами данных (MS Access, Oracle, DBase);
• системы автоматизированного проектирования (AutoCAD);
• электронные таблицы (MS Excel);
• средства цифровой обработки изображений (Adobe Photoshop).
ПО для разработки ГИС можно разделить на три группы:
1. Системы с широкими возможностями, включающими ввод данных, хранение, сложные запросы,пространственный анализ, вывод данных. Такие системы имеют собственные языки программирования, которые позволяют расширять данную систему функциями пользователей (ArcInfo). Разработку такой системы можно сравнить с разработкой обычных программ под конкретную операционную систему. Только в данном случае в роли операционной системы будет выступать инструментальная ГИС, а в роли программы – новые функции разработчиков, которыми эта ГИС будет дополнена.
2. Программные компоненты или библиотеки, которые содержат в себе ряд полезных функций (MapObjects, GeoConstructor). Используя эти функции и ПО из третьей группы, разработчики могут создать новую систему, которая будет функционировать в операционной системе, под которуюона разрабатывалась.
3. Среды разработки ПО на различных языках программирования (Visual C++, Visual Basic, Delphi). Используя их, разработчик может часть работы в новой системе переложить на программные компоненты и библиотеки из второй группы, а может создать абсолютно новую систему без привлечения дополнительных вспомогательных средств.
Приложения ГИС-технологий
ARC/INFO, ведущий программный продукт ESRI – высокоуровневая ГИС-система с полным набором средств геообработки, включая сбор данных (растровый и векторный формат), их интеграцию, хранение, автоматическую обработку, редактирование, создание и поддержку топологии, пространственный анализ, работу с регулярной и нерегулярной моделями, связь с SQL DBMS, прямое взаимодействие с SDE, визуализацию и создание твердых копий любой картографической информации. Работает на UNIX рабочих станциях и на PC c Windows NT.
ArcCAD – продукт, расширяющий возможности AutoCAD до работы с моделью данных ARC/INFO. Это полнофункциональная ГИС, действующая в среде AutoCAD. Возможности примерно соответствуют PC ARC/INFO.
ArcView– наиболее быстро развивающийся, простой в обучении и работе продукт, предоставляющий конечному пользователю средства выбора и просмотра наборов разнообразных геоданных, их редактирования, создания макетов карт с легендами, графиками и диаграммами, связывания объектов карты с атрибутивной информацией в режиме hot links, адресного геокодирования, использования растровых изображений, распечатки картографических материалов. Напрямую работает с базами данных ARC/INFO, ArcCAD, PC ARC/INFO, SDE, базами dBASE III и dBASE IV, имеет доступ к SQL DBMS (Oracle, Ingres, Sybase, Informix), читает файлы форматов DXF, DWG, IMG, DGN.
Data Automation Kit (DAK)обеспечивает средства цифрования, полномасштабного редактирования, создания и поддержки топологии, вывода карт в заданной проекции. Может конвертировать покрытия, созданные в ARC/INFO на рабочей станции, и файлы shapefile пакета ArcView в покрытия PC ARC/INFO. Применяется самостоятельно или в связке с ArcView for Windows.
Spatial Database Engine (SDE) – это не просто новый программный продукт, а новая технология управления большими базами пространственных данных, включающими информацию по сотням тысяч или миллионам объектов, например земельных участков. Работать с ней можно как в среде ГИС, так и в других информационных технологиях в режиме клиент-сервер в пределах локальной или глобальной сети. Работать с базой (проводить запросы, выборку по критериям, пространственный анализ) одновременно могут много (до нескольких сотен) клиентов, в том числе и не пользователи ГИС. MapObjects– позволяет добавить в существующие или новые приложения, а также в коммерческие продукты, многие средства картографирования и технологии ГИС. MapObjects основан на стандарте OLE 2, поддерживает многие популярные среды программирования, может напрямую использовать файлы shapefile, слои SDE, снимки с координатной привязкой в разных форматах, взаимодействует с другими базами данных через драйверы Microsoft ODBC.
Digital Chart of the World (DCW) – это цифровая карта мира (суши) в формате ARC/INFO. Исходный масштаб 1:1 000 000, объем данных 1,7 Гигабайт. Карта разбита на 2094 листа размером 5 на 5 градусов. Число тематических слоев на лист: от 3 до 27. Существуют версии DCW для UNIX рабочих станций и для PC. Для просмотра и работы с Картой можно использовать любые ГИС ESRI.
The ArcData Publishing Program – это программа поддержки и распространения по всему миру коммерческих цифровых баз геоданных, картографических материалов и изображений, подготовленных с помощью программных продуктов ESRI или переведенных в форматы, читаемые этими продуктами.
ARC NETWORK предназначен для моделирования и анализа топологически связанных объектов в виде пространственных сетей, оценки и управления ресурсами, распределенными по сетям, и процессами в таких сетях. Используется для поиска оптимальных маршрутов движения транспортных средств, для анализа и планирования транспортных нагрузок, развития и содержания дорожной сети, городского планирования, операций с недвижимостью, оптимизации перевозок или почтовых отправлений и др.
ARC TIN предназначен для моделирования в среде ARC/INFO топографических поверхностей, например рельефа местности, или физических поверхностей, таких как плотность населения, электромагнитные поля, уровень шума.
ARC GRID добавляет возможности растрового моделирования в модель данных ARC/INFO и превращает ее в интегрированную векторно-растровую ГИС. Имеет мощный набор средств управления и анализа непрерывно распределенными числовыми и качественными признаками, представляемыми в виде регулярных моделей, моделирования ложных процессов. Особенно эффективен для гидрологического и гидрогеологического моделирования, геологического прогнозирования, планирования землепользования, маркетинговых исследований, многомерного статистического анализа пространственных данных, оптимизации выбора трассы с использованием стоимостной поверхности.
ARC COGO осуществляет поддержку координатной геометрии (набора средств и функций для работы с геодезическими данными), ее интеграцию с ARC/INFO. На входе можно использовать данные первичной геодезии (полевых журналов), в том числе с электронных тахеометров, и данные GPS (глобальной спутниковой системы привязки).
ArcPress– это программный растеризатор, система, преобразующая векторную, растровую, или смешанную векторно-растровую графику в формат растрового устройства вывода, растр заданного разрешения и размера. Он обеспечивает быструю высококачественную распечатку карт и изображений на растровых устройствах вывода, таких как струйные и электростатические плоттеры.
ArcStorm– это новая, разработанная для ARC/INFO (UNIX-версии) технология управления и взаимодействия с геоданными, содержащая эффективные средства оперирования объектами покрытий в пространственных базах данных. С его помощью можно работать не только с целым покрытием, но и с отдельными объектами как с элементами, блокировать пространственные объекты, извлекать и закреплять наборы элементов. К ним относят дуги, узлы, полигоны, надписи, точки, трассы, участки, районы, а также строку в таблице базы данных или запись в информационном файле. ArcStorm сохраняет историю базы данных, позволяет реконструировать ее состояние в прошлом.
ArcScan предназначен для ввода картографических данных со сканеров. Включает средства создания векторной базы данных путем сканирования растровых изображений, предварительной обработки растровых изображений, растрово-векторный редактор, интерактивный конвертор из растровой формы в векторную, вывод растровых изображений на периферийные устройства и в форматные файлы.
59. Назначение, основные функции и информационные блоки баз данных: «Земельные ресурсы», «Водные ресурсы»
Земельные ресурсы
Для обеспечения рационального использования и охраны земель, защиты прав собственников земли, землепользователей и арендаторов и создания объективной основы для установления цены на землю, земельного налога, арендной платы в Республике Беларусь ведется Государственный земельный кадастр.
Материалы земельного кадастра широко применяются при решении многих вопросов. Земельный кадастр Беларуси включает следующую документацию:1. государственные земельно-кадастровые книги; 2. кадастровые карты (планы); 3. кадастровые дела; 4. электронные базы данных регистров (реестров) государственного земельного кадастра; 5. каталоги геодезических координат границ земельных участков; 6. книги учета выданных документов; 7. статистические отчеты; 8. аналитические обзоры; 9. другие документы, содержащие сведения о состоянии и использовании земельных ресурсов.База данных Реестра АТЕ и ТЕ содержит следующие сведения об административно-территориальных и территориальных единицах: код СОАТО, наименование, категорию, административно-территориальное расположение, подчинённость, площадь, административный центр, границы, реквизиты документов, на основании которых произведена регистрация, дата регистрации.Доступ к базе данных Реестра АТЕ и ТЕ обеспечивается через сайт nca.by, специальное программное обеспечение дистанционного доступа NKA_UATE, WEB-сервисы НКА.
Пользователи Реестра АТЕ и ТЕ
Министерство внутренних дел Республики Беларусь,Министерство по налогам и сборам Республики Беларусь,Министерство юстиции Республики Беларусь, Министерство статистики и анализа Республики Беларусь
Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь, Департамент по ликвидации последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС,Государственная инспекция охраны животного и растительного мира при Президенте Республики Беларусь,GFK GeoMarketing GmbH, Германия
Водные ресурсы.
-Государственный водный кадастр - данные о режиме и ресурсах поверхностных вод
Содержит: Базы данных наблюдений за состоянием поверхностных вод по гидрохимическим показателям в Республике Беларусь
База данных по химическому составу атмосферных осадков и снежного покрова в Республике Беларусь
-Государственный водный кадастр - раздел "Использование вод" - база данных государственной статотчетности водопользователей
Содержит данные: о заборе воды из водных объектов и получения воды от других водопользователей; об использовании воды, включая использование на различные нужды; о передаче воды другим потребителям, потерь при транспортировке; об отведении воды в водные объекты и за пределы водных объектов (поля фильтрации, накопители и др.); о лимитах забора (получения) и отведения воды; о расходах в системах оборотного о повторного водоснабжения; о сбросе загрязняющих веществ в составе сточных вод. Источником формирования БД является отчет об использовании воды, форма 2-ос (вода), утвержденная Постановлением Минстата
-Государственный водный кадастр - раздел "Использование вод" - база данных разрешений на специальное водопользование
-Государственный водный кадастр - раздел "Использование вод" - база данных разрешений на специальное водопользование
-Государственный водный кадастр - подземные воды Республики Беларусь- база данных "Подземные воды Республики Беларусь"Включает данные о ресурсах и эксплуатационных запасах подземных вод по областям, речным и артезианским бассейнам и водохозяйственным участкам; учетные карточки водозаборов; данные об отборе подземных вод на действующих водозаборах с утвержденными запасами; паспорта месторождений подземных вод; паспорта эксплуатационных и наблюдательных скважин; данные об уровнях и качестве подземных вод в естественных и нарушенных гидрогеологических условиях; разрезы и схемы гидрогеологических постов; карты-схемы водозаборов.