Операции над графикой
ГРАФИЧЕСКИЕ СТАНДАРТЫ
В настоящее время в графических системах используются различные
форматы и стандарты, такие как Initial Graphics Exchenge Specification
(IGES), AutoCAD Drawing Exchenge Format (DXF), PEX, U.S. Bureau of the
Census GBF/DIME и TIGER/Line файлы, ETAK MapBase файлы, USGS DLG-3
файлы и U.S. Departament of the Interior MOSS файлы данных. Все эти
форматы широко применяются. В данной работе остановимся на рассмотре-
нии форматов DXF и PEX.
Формат файла AUTOCAD DXF
Общая структура файла
1. Текстовый файл в кодах ASCII.
2. Раздел Заголовка (HEADER). Общая информация о чертеже. Каждый
параметр содержит имя переменной и соответствующее значение.
3. Раздел таблиц (TABLES). Содержит определения именованных эле-
ментов таблица типов линий (LTYPE):
таблица слоев
таблица типов шрифтов
таблица видов.
4. Раздел блоков (BLOCKS). Содержит графические примитивы опреде-
лений блоков, которые описывают примитивы, входящие в состав каждого
блока изображения.
5. Раздел примитивов (ENTITIES). Содержит графические примитивы
чертежа, включая любые ссылки на блоки.
6. Конец файла.
7. Если используется опция ENTITIES команды DXFOUT, выходной
DXF-файл будет содержать только секции Примитивы и Конец файла, раздел
Примитивы будет отражать только выбранные для вывода примитивы.
8. DXF-файл состоит из множества групп, каждая из которых занима-
ет 2 строки в файле. В 1 строке - код группы - положительное ненулевое
целое число формата I3 языка фортран, (выровненное вправо число, за-
полненное пробелами в 3-символьном поле) 2-я строка группы - значение
группы. Формат зависит от кода группы.
Присвоение кодов групп зависит от того, какой элемент описывается
в файле. Тип значения, которое дает эта группа, определяется из кода
группы следующим образом:
0-9 - строковое;
10-59 - с плавающей запятой;
60-79 - целое.
Форма представления значений в DXF-файле не зависит от установки
параметров в команде UNITS: координаты всегда представляются в виде
10-х чисел (или, если они очень большие, то в виде научных обозначе-
ний), а углы представляются в виде 10-х градусов, причем отсчет ведет-
ся от направления на восток от начала координат.
Переменные, точки входа в элементы таблиц и графические примитиве
описываются с помощью группы, которая представляет элемент, задавая
его тип и/или имя, после чего следуют многочисленные группы, которые
представляют собой значения, связанные с этим элементом. Кроме того,
для разделителей файлов, таких как метки конца и начала разделов, таб-
лиц и самих файлов, используются специальные группы.
Графические примитивы, точки входа в таблицы и разделители файлов
всегда вводятся с помощью группы 0, за которой следует имя, описываю-
щие элемент.
Коды групп
Коды групп используются для указания типа значения группы и ука-
зания общего назначения группы. Специальная функция кода группы зави-
сит от фактической переменной, элемента таблицы или описания графичес-
кого примитива. В данном разделе указано общее назначение групп, при-
чем те, которые всегда выполняют одну и ту же функцию, отмечены словом
"(фиксированный)".
0 │Устанавливает начало графического примитива, входа в таблицу,
│или же разделителя файлов. О чем именно идет речь, указывает
│следующее за ним текстовое значение.
1 │Первичное текстовое значение для графического примитива.
2 │Имя; описатель атрибута, имя блока и т.д.
3-5 │Другие текстовые или именованные значения.
6 │Имя типа линий (фикс.).
7 │Имя типа текстового шрифта (фикс.).
8 │Имя слоя (фикс.).
9 │Идентификатор имени переменной (используется только в разделе
│Заголовок файла).
10 │Первичная координата Х (начальная точка линии или текстового
│графического примитива, центр окружности и т.д.).
11-18│Другие координаты Х.
20 │Первичная координата Y. Значения второй координаты всегда
│соответствуют значениям первой координаты и следуют непосред-
│ственно за ним в файле.
21-28│Другие координаты Y.
30 │Первичная координата Z. Значения третьей координаты всегда
│соответствует значениям первой и второй координат и следуют
│непосредственно за ними в файле.
31-36│Другие координаты Z (в будущем).
38 │Если ненулевое значение, то это таблица графического
│примитива (фикс.).
39 │Значение с плавающей запятой (высота текста, масштабные
│коэффициенты и т.д.).
40-48│Повторное значение - многократные группы 49 могут попадаться
│в одном графическом примитиве для таблиц переменной длины.
49 │Для задания длины таблицы перед первой группой 49 всегда
│предусматривается группа 7х.
50-58│Углы.
62 │Номер цвета (фикс.).
66 │Флажок "Далее идут графические примитивы" (фикс.).
70-78│Целочисленные значение, такие как количество повторений, биты
│флажков, или режимы.
Раздел Заголовок
Раздел Заголовок (HEADER) файла DXF содержит установочные значе-
ния для переменных, которые непосредственно связаны с чертежем. Эти
переменные устанавливаются с помощью различных команд и относятся к
такому виду информации, который отображается на дисплее с помощью ко-
манды STATUS. Каждая переменная указывается в разделе заголовка с по-
мощью группы 9, задающей ее имя, после чего следуют группы, определяю-
щие ее значения. Переменные заголовка, последующие группы и их значе-
ния приведены в данной таблице:
$ACADVER │ 1(номер версии системы AutoCAD)
$ANGBASE │ 50(угол направления 0)
$ANGDIR │ 70(1=углы по часовой, 0=против часовой)
$ATTMODE │ 70(видимость атрибута: 0=нет, 1=нормальная, 2=все)
$AUNITS │ 70(формат UNITS для углов)
$AUPREC │ 70(точность UNITS для углов)
$AXISMODE │ 70(если значение не равно 0, то оси включены)
$AXISUNIT │ 10 и 20(разметка осей X и Y)
$BLIPMODE │ 70(если значение не равно 0, то "включение" режима
│ отметки на экране)
$CECOLOR │ 62(N цвета примитива: 0=BYBLOCK, 256=BYLAYER)
$CELTYPE │ 6(имя типа линии примитива, или BYBLOCK или BYLAYER)
$CHAMFERA │ 40(1 параметр фаски)
$CHAMFERB │ 40(2 параметр фаски)
$CLAYER │ 8(имя текущего слоя)
$COORDS │ 70(0=статическое отображение координат, 1=непрерывное
│ обновление, 2="d<a" формат)
$DIMALT │ 70(если не 0, размерность в альтернативных единицах)
$DIMALTD │ 70(число десятичных знаков для альтернативных единиц)
$DIMALTF │ 40(масштабный коэффициент альтернативных единиц)
$DIMASZ │ 40(величина размерной стрелки)
$DIMBLK │ 2(имя блока стрелки)
$DIMCEN │ 40(размер центровых меток/линий)
$DIMDLE │ 40(продолжение линии размерности)
$DIMDLT │ 40(увеличение размерной выносной линии)
$DIMEXE │ 40(продолжение выносной линии)
$DIMEXO │ 40(смещение выносной линии)
$DIMLFAC │ 40(масштабный коэффициент линейных размеров)
$DIMLIM │ 70(если не равно 0, то вырабатываются пределы размеров)
$DIMRND │ 40(значение округления для расстояний размера)
$DIMSCALE │ 70(масштабный коэффициент габаритных размеров)
$DIMSE1 │ 70(если не равно 0, то 1 выносная линия подавляется)
$DIMSE2 │ 70(если не равно 0,то вторая выносная линия подавляется)
$DIMTAD │ 70(если не равно 0, то текст располагается над размерной
│ линией)
$DIMTIH │ 70(если не равно 0, то текст располагается под горизон-
│ талью)
$DIMTM │ 40(отрицательный допуск)
$DIMTON │ 70(если не равно 0, то текст располагается над горизон-
│ талью)
$DIMTOL │ 70(если не равно 0, то вырабатываются допуски размеров)
$DIMTP │ 40(положительный допуск)
$DIMTSZ │ 40(задание размеров штриховой разметки: 0=разметки нет)
$DIMTXT │ 40(задание высоты размерностей текста)
$DIMZIN │ 70(если не 0, включать 0-вые дюймы в тексте)
$DRAGMODE │ 70(0=включено, 1=включено, 2=автоматическое)
$DRAGP1 │ 70(скорость съема ввода для трансформации с регенера-
│ цией)
$DRAGP2 │ 70(скорость съема ввода для быстрой трансформации)
$ELEVATION │ 40(установка текущего подъема с помощью команды ELEV)
$EXTMAX │ 10 и 20(правый верхний угол пределов чертежа)
$EXTMIN │ 10 и 20(левый нижний угол пределов чертежа)
$FASTZOOM │ 70(0=выключено, 1=включено)
$FILLETRAD │ 40(радиус сопряжения)
$FILLMODE │ 70(если не равно 0, то "включение" режима FILL)
$GRIDMODE │ 70(если не равно 0, то "включение" режима GRID)
$GRIDUNIT │ 10 и 20(размещение координатной сетки по осям X и Y)
$HIGHLIGHT │ 70(1=подсвечивать выбранные объекты, 2=не подсвечивать)
$INSBASE │ 10 и 20(установка базы вставки с помощью команды BASE)
$LIMCSECK │ 70(не равно 0, если "включена проверка пределов)
$LIMMAX │ 10 и 20(правый верхний угол границ чертежа)
$LIMMIN │ 10 и 20(левый нижний угол границ чертежа)
$LTSCALE │ 40(глобальный масштаб типа линии)
$LINITS │ 70(формат команды UNITS для координат и расстояний)
$LUPREC │ 70(точность команды UNITS для координат и расстояний)
$MENU │ 1(имя файла меню)
$MIRRTEXT │ 70(если не 0, текст MIRROR)
$ORTHOMODE │ 70(если неравно 0, то "включение" режима ORTHO)
$OSMODE │ 70(действующий режим привязки объекта)
$PDMODE │ 70(режим отображения точек)
$PDSIZE │ 40(размер отображения точек)
$PLINEWID │ 40(ширина ломанной по умолчанию)
$QTEXTMODE │ 70(если не равно 0, то "включение" режима "быстрого
│ текста")
$REGENMODE │ 70(если не равно 0, то "включение" режима REGENAUTO)
$SKETCHINC │ 40(инкремент эскизной записи)
$SKOLY │ 70(0=эскиз линиями, 1=эскиз ломаными)
$SNAPANG │ 50(угол вращения сетки привязки)
$SNAPBASE │ 10 и 20(начало отсчета сетки привязки)
$SNAPISOPAIR│ 70(изометрическая плоскость: 0=слева, 1=сверху,
│ 2=справа)
$SNAPMODE │ 70(если не равно 0, то"включение" режима привязки)
$SNAPSTYLE │ 70(тип привязки: 0=стандартный, 1=изометрический)
$SNAPUNIT │ 10 и 20(размеры сетки по X и Y)
$TDCREATE │ 40(дата/время создания чертежа)
$TDINDWG │ 40(накопленное время редактирования для данного
│ чертежа)
$TDUPDATE │ 40(дата/время последнего обновления чертежа)
$TDUSRTIMER │ 40(таймер прошедшего времени пользователя)
$TEXTSIZE │ 40(высота текста по умолчанию)
$TEXTSTYLE │ 7(имя текущего типа шрифта)
Графическая система PEX
Успехи, достигаемые сегодня в области аппаратных средств машинной
графики, часто омрачаются ограничениями программного обеспечения, воз-
можности которого либо в полной мере не соответствуют потенциалу аппа-
ратуры, либо не обеспечивают реальной переносимости прикладного прог-
раммного обеспечения.
Обычно, наряду с описанием аппаратных возможностей новых графи-
ческих платформ, в каталогах фирм-производителей указывается перечень
соответствующего системного программного обеспечения. Сегодня общей
частью этих перечней являются X11/R5, PEX, OpenGL, а в зависимости от
производителя, и библиотеки GLX, Starbase или GKS. Если обратить вни-
мание на показатели производительности, достигаемые при использовании
различных графических систем, можно обнаружить достаточно заметные
расхождения. Далеко не всегда явное превышение показателей производи-
тельности может быть определяющим фактором при выборе программной гра-
фический платформы, стандартизация и распространенность может оказать-
ся важнее. Графическая система OpenGL достаточно полно совмещает тре-
бование максимального использования современных возможностей аппарату-
ры и распространенности на многих платформах, что фактически выводит
OpenGL в ранг стандарта дефакто. Еще одной системой, которая уже давно
имеет статус стандарта, является PEX.
Краткая генеалогия
Историческая аббревиатура PEX означала PHIGS Extensions to X, од-
нако, начиная с версии 6, PHIGS (Programmer`s Hierarchical Interactive
Graphics System - Иерархическая Интерактивная Графическая Система
Программиста) утратила преобладающую роль. Теперь PEX скорее всего
можно назвать протоколом, регламентирующим порядок формирования и рас-
шифровки запросов, передаваемых по сети и инициирующих выполнение гра-
фических операций. Являясь расширением ядра X-протокола, PEX обеспечи-
вает функционирование прикладных задач, работающих с трехмерной графи-
кой, в среде X Windows, сервер которой вместе с обычными операциями X,
поддерживает также все функциональные возможности PEX Protocol
Extensions. Распространение философии клиент-сервер на PHIGS позволяет
быстро изменить атрибуты сложных объектов без обращения непосредствен-
но к исходному объекту, расположенному на сервере.
Для получения доступа к возможностям PEX прикладная задача может
либо самостоятельно формировать поток управляющих байтов, или работать
через прикладной интерфейс. Для PEX таким интерфейсом является графи-
ческий стандарт PHIGS 3D (ANSI X3.144-1988 и ISO 9592), внутренние
сервисные программы поддержки которого позволяют генерировать протокол
PEX, обеспечивающий функционирование задачи в среде X Windows. Вместе
с KGS (Graphical Kernal System) и CGM (Computer Graphics Metafiles)
PHIGS представляет собой графический стандарт работы с трехмерной гра-
фикой, унифицирующий операции работы с освещением, затенением, а также
другими атрибутами примитивов. Есть строгие стандарты и на расширение
языков программирования, используемых для работы с PHIGS, например,
ANSI X3.144.1, ISO 9593-1 для FORTAN или ANSI X3.144.4, ISO 9593-4 для
языка Си. Вместе с преимуществами PHIGS обладающим статусом междуна-
родного стандарта, используемого сегодня во многих приложениях, имеют-
ся определенные сложности, которые делают PEX излишне тяжеловесным для
некоторых применений.
PEX не содержит спецификаций на интерфейс с прикладными програм-
мами. Его основная задача - поддержка связи с PHIGS, поэтому для орга-
низации взаимодействия с внешним окружением предусмотрены библиотеки
PEXIM и PEXlib. Ядро самого PHIGS образовано из PEXIM, однако в PHIGS
отсутствует интерактивная графика и, как следствие из этого, требуется
PIXlib, который более гибко организует взаимодействие с X Windows. Од-
нако включение такой естественной возможности сразу нарушает единооб-
разие стандарта и может привести к расхождениям между разными реализа-
циями и версиями PEXlib; правда, эти расхождения обычно распространя-
ются не на все графические примитивы, а только на подмножества, свя-
занные с буферизацией и некоторыми особыми алгоритмами визуализации.
Основные функциональные возможности PEX
Не вдаваясь в подробности, перечислим основные возможности, отли-
чающие PEX от других аналогичных систем, в частности, от OpenGL. В PEX
имеется полный комплект векторных шрифтов, которые могут быть доступны
в любой момент. От PHIGS система PEX унаследовала все его структуры
описания графический элементов, позволяющие достаточно гибко осущест-
влять редактирование путем замены, удаления и добавления примитивов.
Возможность копирования структур, организации поиска и иерархическая
организация примитивов придают PEX некоторую стройность и универсаль-
ность. Однако, сознательный отказ от операций, сильно зависящих от ап-
паратуры, может несколько разочаровать разработчиков, создающих прило-
жения, максимально использующие возможности аппаратуры. Например, нет
стандартных средств устранения эффекта чередования, отсутствуют опера-
ции работы на уровне пикселей, что бывает необходимо при обработке
изображений, нет также средств работы с текстурами. Булевы операции
над твердотельными объектами, реализованные, например, в OpenGL, в PEX
отсутствуют; кроме этого, нет реализации эффекта размывания изображе-
ния, полезного при выводе движущихся объектов. Не получила свое отра-
жение в PEX реализация удаления невидимых линий и поверхностей с ис-
пользованием Z-буфера, что объясняется значительной зависимостью от
особенностей конкретной аппаратуры. Однако в следующих версиях плани-
руется программно проводить удаление невидимых линий по принципу Z-бу-
фера.
Для хранения графических примитивов в PEX используются свои собс-
твенные структуры. Так, многоугольник описывается множеством вершин,
каждая из которых задана тройкой вещественных координат. При организа-
ции интерактивной работы каждый раз необходимо преобразовывать данные
из структуры PEX в формат конкретного интерфейса пользователя, что
требует дополнительного времени процессора, занимает кэш-память и пе-
регружает системную шину.
Инструментарий разработчика
Для разработки прикладных программ, использующих возможности
PHIGS и PEX, применяется специальный инструментарий PHIGS toolkit, ра-
ботающий на платформах DEC, HP, IBM и Sun. В состав инструментария
входят библиотеки программ геометрических преобразований и моделей
цветовых шаблонов, подсистема автоматического формирования диаграммы
иерархической структуры сети, интерактивный редактор, отладчик и ин-
терпретатор.
PHIGS Toolkit состоит из инструментария программиста, представля-
ющего собой традиционный набор процедур обращения к функциям PHIGS и
средств работы на более высоком уровне, обеспечивающих расширенные
возможности по отладке и визуализации сетевых структур. Инструментарий
программиста содержит средства конструирования и выполнения координат-
ных преобразований, сервисную библиотеку, обеспечивающую выполнение
таких операций, как "copy element", отсутствующих в PHIGS, а также
последовательности из нескольких отдельных операций. Библиотека для
работы с меню, использующая структуры и конструкции PHIGS, библиотека
Windows Library, позволяющая выводить топологию структур, а также от-
ладчик образуют слой высокого уровня для инструментария.
Для определения состава комплекса возможностей используется меха-
низм опроса, согласно которому прикладная задача запрашивает у сервера
перечень имеющихся в наличии возможностей и при их отсутствии требует
включать соответствующий код непосредственно в программу. Некоторые
проблемы возникли у PEX с появлением альтернативных оконных систем.
Традиционно он очень близко соприкасался с системой X Window: семанти-
ка ресурсов X, дисциплина запросов и организация событий били доста-
точно глубоко интегрированы в PEX. В отличии от OpenGL, только отдель-
ный модуль которого отвечает за организацию оконной техники, после за-
мены некоторых процедур он может использоваться для работы с накоплен-
ными приложениями в среде MS Windows.
ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГИС
В данном разделе реферата рассматриваются программы с помощью ко-
торых разрабатываются многофункциональные геоинформационные системы.
Набор программных средств рассмотрим на примере INTERGRAF и ARC/INFO.
Создание ГИС при помощи технологии корпорации INTERGRAF
Фирма INTERGRAF предлагает информационную технологию на базе мно-
гофункциональной графической оболочки MicroStation и модульной геоин-
формационной среды MGE, которые применяются в мировой практике при ре-
шении широкого круга задач цифровой картографии и геоинформатики. Ис-
торически первые версии функционировали только на рабочих станциях
этой фирмы под управлением операционной системы UNIX.
В ГИС-технологии INTERGRAF имеется ряд специальных программно-
технических решений, в результате которых:
- сокращается время на этапе подготовки карт к изданию за счет
исключения фотопроцессов;
- сокращается количество издательских позитивов с 8 до 6 за счет
триадного издания фоновых элементов карты;
- возможно наладить процесс быстрой корректировки содержания карт;
- возможно провести комплекс составительско-редакторских работ по
подготовке к изданию карт больших форматов и сложного содержания.
На рис.1 представлена схема ГИС-технологии intergraf Co. В верх-
ней части некоторых прямоугольников указаны названия программных про-
дуктов, с помощью которых проводилась конкретная процедура. Сканирова-
ние производилось на специальном картографическом сканере. Полученное
изображение деформировалось с помощью программ I/RASB (бинарные изоб-
ражения) и I/RASC (полутоновые). Вывод издательских позитивов осущест-
вляется на устройствах высокого разрешения: Optronics 5040, 4040;
MapSetter 2000, 4000, 5000, 6000 или Scitex RS-280, RS-300.
ARC/INFO 3.4D
Революционный программный продукт для создания геоинформационных
систем, обеспечивающий ввод, обработку, анализ данных и составление
профессиональных карт с использованием персонального компьютера.
Простота обучения и использования, возможность работы независимо
или в сети с большими системами - несомненные достоинства ARC/INFO.
Серия интегрированных модулей, составляющих PC ARC/INFO, обеспе-
чивает:
1) цифрирование карт;
2) обмен данными в различных форматах;
3) работу с реляционной базой данных;
4) наложение карт;
5) их показ на экране;
6) разного рода запросы;
7) интерактивное графическое редактирование;
8) поиск объектов по их адресам и анализ линейных сетей типа ком-
муникационных с решением оптимизационных задач.
Пользователями ARC/INFO являются специалисты, которым требуется
интеграция пространственной информации в среде реляционной базы данных
для картирования кадастра земель и собственности, расчета налогов,
планирование мероприятий по землепользованию, оценки природных ресур-
сов, сооружении дорог, анализа преступности или демографических проб-
лем, оптимизации прокладки транспортных путей, строительства сервисных
центров, районирования территорий и др.
PC ARC/INFO - очень гибкий программный продукт. Он включает широ-
кий набор драйверов и позволяет использовать большой выбор стандартных
мониторов, дигитайзеров и плоттеров. PC ARC/INFO позволяет Вам посте-
пенно расширять сферы его применения в Вашей организации по мере роста
потребностей и финансовых возможностей.
PC ARC/INFO является высокопроизводительным программным обеспече-
нием, которое может решающим образом изменить Ваш стиль работы с геог-
рафической информацией.
ARC/INFO STARTER KIT
Специально спроектированное программное обеспечение для превраще-
ния персонального компьютера в геоинформационную станцию, включающую
средства:
1) цифрирование и составление карт;
2) топологического структурирования данных, создания таблиц соп-
ряженных характеристик, вывода карт в виде твердых копий и соединения
компьютеров в локальные сети.
Серия программных модулей PC ARC/INFO начинается с модуля STARTER
KIT, который содержит себе все необходимые средства, чтобы начать
превращение Вашего компьютера в геоинформационную станцию. STARTER KIT
содержит в себе средства конфигурирования Вашего компьютера и графи-
ческого оборудования, коммуникации и обмена данными с другими компь-
ютерами, создания картографических покрытий, составления и редактиро-
вания таблиц сопряженных характеристик, а также средств вывода прос-
тейших карт на экран. STARTER KIT включает в себя Систему Цифрирования
(ADS - Arc Digitizing System) для быстрого создания и редактирования
карт, команды CLEAN и BUILD для создание точечных, линейных и площад-
ных объектов по данным координатного ввода, команды для создания таб-
лиц сопряженных характеристик, и систему TABLES для создания и работы
с базами данных. STARTER KIT содержит также ESPI Plot System для выво-
да карт на экран, плоттеры и графические принтеры.
PC ARC/INFO STARTER KIT позволяет Вашему компьютеру связываться с
другими платформами, работающими в среде ARC/INFO ( например с рабочи-
ми станциями или миникомпьютерами, работающими под операционной систе-
мой UNIX) для обмена данными. Например, покрытия, созданные на персо-
нальном компьютере, могут быть переданы на рабочую станцию, обработаны
там и затем возвращены обратно или переданы на другой персональный
компьютер. В этом модуле содержится простая в использовании программа
эмуляции терминала для доступа к другим компьютерным платформам. Воз-
можность обмена данными между разными компьютерными платформами уже
сейчас обеспечивает Вас возможностями распределенной компьютерной сети.
ADS обеспечивает полным набором средств цифрования для создания
новых карт и редактирования имеющихся с помощью персонального компь-
ютера. При цифровании с использованием дигитайзера данные отображаются
на графическом мониторе. Вы можете интерактивно редактировать элементы
покрытий, выбирая курсором на экране. Для удобства редактирования мож-
но увеличивать отдельные фрагменты покрытий. Интеграция ADS в STARTER
KIT обеспечивает тот же пользовательский интерфейс (ту же систему ме-
ню), что и системы ADS на других платформах ARC/INFO.
Команды CLEAN и BUILD в модуле PC ARC/INFO STARTER KIT использу-
ются для создания точечных, линейных и площадных объектов, а также
таблиц сопряженных характеристик. Последние могут использоваться для
интеграции тематических данных и графических объектов. Помимо создания
новых объектов, команда CLEAN обеспечивает геометрический анализ пок-
рытий, позволяющий автоматически устранять разные типы ошибок (висящие
дуги, незамкнутые полигоны и т.д.), возникающие при цифровании. Кроме
того, BUILD и CLEAN автоматически определяют пространственные взаимос-
вязи между различными объектами. Например, CLEAN и BUILD идентифициру-
ют площадные объекты, примыкающие друг к другу, или соединяющиеся ли-
нейные объекты. Такие взаимосвязи обеспечивают большое разнообразие
новых аналитических возможностей, таких как нахождение оптимальных
маршрутов при движении по линейной сети, независимо от того, улицы
это, водотоки или телефонные линии.
Поскольку STARTER KIT является базовым модулем для решения всех
последующих прикладных задач геоинформационных систем (ГИС), он должен
устанавливаться на каждый компьютер, работающий в среде PC ARC/INFO.
ARCEDIT
Высокопрофессиональное средство интерактивного редактирования для
геоинформационных систем, обеспечивающее создание, обновление баз дан-
ных и вывод этих данных на графические устройства. Позволяет одновре-
менно обрабатывать и редактировать графические/картографические и соп-
ряженные характеристики. PC ARCEDIT обладает всеми преимуществами объ-
ектно-ориентированного редактора. Вы можете передвигать, копировать,
добавлять, удалять или менять очертания точечных, линейных, площадных
объектов или надписи на карте. Каждый отдельный узел ломаной может
быть передвинут, удален, или добавлен. Очертания линий можно менять
или округлять. Надписи на картах с использованием пропорциональных
шрифтов можно масштабировать, направлять под любым углом или вдоль ли-
нейного объекта с любым отступом от заданной точки.
Для каждого объекта в PC ARCEDIT могут быть созданы или изменены
сопряженные табличные характеристики. Вы можете обобщать эти характе-
ристики, рассчитывать их новые значения или вводить и уточнять задан-
ные с использованием удобных форм.
PC ARCEDIT обладает эффективными средствами создания картографи-
ческих покрытий, проверки и корректировки ошибок. PC ARCEDIT может
применяться для создания дополнительных графических элементов с целью
составления карт высокого качества с использованием модуля PC ARCPLOT.
PC ARCEDIT соединяет все удобства системы ADS модуля PC ARC/INFO
STARTER KIT по цифрованию покрытий с более широким набором средств
графического редактирования. Имеется возможность редактировать сопря-
женные характеристики, добавлять надписи высококачественными шрифтами,
использовать другие слои из базы данных в качестве фона, а также легко
диагностировать и исправлять ошибки ввода.
В среде PC ARCEDIT можно работать с использованием только графи-
ческого монитора и клавиатуры, либо применять мышь и дигитайзер для
цифрования/указания точек на карте. Кроме того, можно ввести команду
или последовательность команд выбором графического меню, установленно-
го на дигитайзере. PC ARCEDIT - это уникальный графический редактор и
редактор базы данных. Он соединяет возможности САПР с мощной геоинфор-
мационной базой. Такая комбинация важна не только для создания высоко-
качественных карт, но и для организации географического банка данных,
с которым могут работать все прочие модули PC ARC/INFO.
ARCPLOT
Новое высокопрофессиональное средство для интерактивной графики,
создания и вывода на дисплей и периферийные устройства высококачест-
венных карт. Мощное средство работы с географическими базами данных.
PC ARCPLOT - это модуль графического отображения информационных
запросов в среде PC ARC/INFO. PC ARCPLOT обеспечивает полный набор
средств вывода картографической информации от простых экранных изобра-
жений до высококачественных географических карт для докладов и презен-
таций. Он обеспечивает средства интерактивного составления и предвари-
тельного просмотра карт на экране, их печати на принтере или плоттере,
а также запросов баз данных по выведенной на дисплей карте.
В ГИС карты используются для "просмотра" географической базы дан-
ных. Поскольку информационные запросы могут сильно отличаться друг от
друга, необходимы различные средства графического представления баз
данных общего назначения. PC ARCPLOT обеспечивает необходимую гибкость
для создания множества графических представлений, основываясь на том,
что каждый графический объект может быть описан множеством сопряженных
характеристик, и что любая из этих характеристик может быть использо-
вана для выделения объекта или выбора символа для его отображения. На
экране можно выделить курсором графический объект, и все характеристи-
ки данного объекта, содержащиеся в базе данных, моментально будут вы-
ведены на экран. Также просто могут быть выделены объекты, отвечающие
определенным критериям. PC ARCPLOT имеет средство масштабирования и
компоновки карт; выбора символов; выделения и написания названий; сос-
тавления легенд, масштабных знаков, логотипов, рамок и т.п.
Используя компоновщик карт модуля PC ARCPLOT, можно составлять
карты, перемещая и масштабируя их компоненты: символы, легенду, рамки.
Создав карту на экране, можно сохранить ее в качестве графического
файла или распечатать на принтере или плоттере.
В модуле PC ARCPLOT можно использовать простой макроязык (SML -
Simple Macro Language) система PC ARC/INFO. С помощью SML можно соз-
дать пользовательский интерфейс PC ARCPLOT, то есть создать систему
простых в использовании меню прикладных задач. Можно также автоматизи-
ровать картографическое производство, управляя процессом создания карт
с помощью файлов пакетной обработки.
DATA CONVERSION
PC DATA CONVERSION позволяет преобразовывать данные формата PC
ARC/INFO во множество других форматов географических данных и обратно.
Векторные формы данных, поддерживаемые PC DATA CONVERSION, включают
в себя Initial Graphics Exchenge Specification (IGES), AutoCAD Drawing
Exchenge Format (DXF), U.S. Bureau of the Census GBF/DIME и TIGER/Line
файлы, ETAK MapBase файлы, USGS DLG-3 файлы и U.S. Departament of the
Interior MOSS файлы данных.
Точечные, линейные и полигональные покрытия PC ARC/INFO могут
быть преобразованы в сеточные форматы совместимые с GRID/GRIDTOPO
программными модулями ERSI (работающими в среде версии ARC/INFO для
миникомпьютеров и рабочих станций), системой обработки изображений
ERDAS и системой EPPL-7. PC DATA CONVERSION также поддерживает преоб-
разования из одного растрового формата в другой. Таким образом, дан-
ные, полученные в одной растровой системе, могут быть непосредственно
преобразованы в форматы, совместимые с другой растровой системой.
Если в процессе работы необходимо переходить с PC ARC/INFO на
другие программные средства и обратно, PC DATA CONVERSION обеспечит
такую возможность.
NETWORK
Мощное аналитическое средство для моделирования реальных сетей, таких
как улицы, водотоки, телефонные линии и линии электросвязи, для поиска
объекта по его адресу(например, привязка табличных данных к географи-
ческим объектам с использованием файлов формата TIGER).
PC NETWORK обеспечивает выполнение двух основных категорий функ-
ций: анализ географических сетей и поиск объекта по его адресу (адрес-
ное геокодирование). PC NETWORK позволяет рассчитывать оптимальные
маршруты движения транспорта, места размещения объектов, оптимизиро-
вать районирование. Точность моделирования реальных сетей при исполь-
зовании PC NETWORK очень высока, так как различная информация, типа
направления и стоимости передвижения грузов, может храниться в табли-
цах сопряженных характеристик для каждой линии в сети.
Анализ сетей включает в себя три функции: поиск путей, аллокацию
и районирование. Поиск путей обеспечивает оптимизацию перемещения ре-
сурсов по сети. Например, поиск путей может использоваться для выбора
альтернативных маршрутов движения машин аварийных служб в периоды мак-
симальной загруженности транспортных магистралей. Аллокация позволяет
отыскать ближайшие центры (минимальную стоимость перемещения) для каж-
дой точки сети с целью оптимизации функционирования последней. Напри-
мер, аллокация может использоваться при поиске ближайшей станции по-
жарной охраны для каждой улицы. Районирование включает в себя группи-
ровку участков, ограниченных элементами сети, например городских квар-
талов, ограниченных улицами. Это средство неоценимо при планировании.
Так, районирование может использоваться для определения границ участ-
ков доставки газет.
Система геокодировки позволяет соединять табличные данные адрес-
ных файлов с географическим положением объектов в форматах ETAK, TIGER
или PC ARC/INFO. При использовании покрытий с адресацией все данные
могут анализироваться и наноситься на карту любым набором программных
средств PC ARC/INFO. PC NETWORK полностью поддерживает выполнение та-
ких прикладных задач, как маркетинговые исследования, направление ма-
шин аварийных служб, картографирование мест совершения преступлений и
др.
Успешный анализ сетей возможен только при наличии качественных
обобщенных моделей сетей и движения потоков по ним. Структура данных
PC ARC/INFO, средства анализа и отображения, содержащиеся в PC
NETWORK, обеспечивают такую возможность.
OVERLAY
Обеспечивает высокопрофессиональные средства анализа и использо-
вания географической информации, включая взаимоналожение полигональ-
ных, точечных и линейных покрытий, создание буферных зон, объединение
полигонов и ряд других функций, основывающихся на пространственной и
топологической взаимосвязи данных. PC OVERLAY предоставляет практичес-
ки неограниченные средства обработки и анализа географических данных.
Шесть оверлейных команд, каждая из которых выполняет определенную
функцию, обеспечивают максимальную гибкость пространственного анализа.
Это команды: CLIP, ERASE, IDENTITY, INTERSECT, UNION и UPDATE.
При наложении картографических покрытий в результате пересечения
границ полигонов образуется новый набор объектов покрытия. Характерис-
тики новых полигонов определяются характеристиками исходных, что соз-
дает новые пространственные и признаковые взаимосвязи данных.
Для табличного анализа данных, полученных с использованием функ-
ций PC OVERLAY, можно использовать dBASE-совместимую систему хранения
и анализа данных. Например, можно классифицировать участки территории
для выбора оптимальных мест строительства объектов жилых домов, осно-
вываясь на таких критериях, как характеристики грунтов, уклоны, бли-
зость к зонам затопления и т.п. В PC OVERLAY содержится команда BUFFER
для создания буферных зон, то есть зон, границы которых удалены на из-
вестное расстояние от любого объекта на карте. Буферные зоны различ-
ной ширины могут быть созданы вокруг выбранных объектов на базе таблиц
сопряженных характеристик. PC OVERLAY позволяет автоматически объеди-
нять друг с другом буферные зоны, удаляя лишние внутренние границы.
PC OVERLAY обеспечивает профессиональными средствами обработки
разноплановых источников информации. В PC OVERLAY содержатся команды
MAPJOIN для соединения смежных листов карты в единое картографическое
покрытие и команда SPLIT для разбиения большого покрытия на более мел-
кие. С помощью команд DISSOLVE и ELIMINATE можно объединять выбранные
полигоны в одном картографическом покрытии для создания новых полиго-
нальных объектов. Команда RESELECT позволяет выбирать объекты картог-
рафических покрытий в соответствии с пространственными или логическими
критериями, заданными пользователем. Например, для изучения влияния
кислотных дождей можно выбрать только те водоемы, которые характеризу-
ются высоким значением рН.
Мощные средства PC OVERLAY достаточно посты в использовании, так
как названия команд в английском написании в точности описывают функ-
ции, которые они выполняют.
dBASE
Полная реляционная база данных и язык программирования четвертого
поколения для обработки табличной информации. Функции базы данных
включают в себя ввод, обработку и анализ данных, включая арифметичес-
кие и логические операции, и подготовку итоговых документов. Табличные
данные, характеризующие объекты покрытий в PC ARC/INFO хранятся в фор-
мате dBASE, PC ARC/INFO контролирует и обновляет таблицы сопряженных
характеристик в dBASE-совместимых форматах. PC ARC/INFO поддерживает
соответствие между каждым объектом картографического покрытия и таб-
личными данными. Можно использовать dBASE для обработки и обновления
любых характеристик объектов в процессе выполнения арифметических и
логических операций над строками и колонками таблиц. Одновременно мо-
жет быть связано между собой до десяти таблиц сопряженных признаков,
что дает возможность использовать до 4000 знаков для описания каждого
картографического объекта. Для создания объектов картографических пок-
рытий используются средства PC ARC/INFO, для анализа табличных сопря-
женных данных - dBASE. В качестве сопряженных характеристик объектов
могут быть использованы данные самых разных типов: целые и дробные
числа, буквенные и цифровые символы, даты.
Средства пространственного и логического анализа PC ARC/INFO поз-
воляют dBASE решать различные прикладные задачи типа идентификации
всех частных владений в 500 м от данного участка и распечатки почтовых
наклеек всем владельцам выбранных объектов.
dBASE обеспечивает возможность задания формата и использования
существующих файлов данных, ввода, корректировки, сортировки, и анали-
за информации. dBASE может импортировать данные широкого набора форма-
тов. dBASE - мощное средство составления итоговых документов с разви-
тым языком программирования. Документы могут включать расчет общих
итоговых сумм и пяти уровней расчета промежуточных итогов, заголовков
документов и столбцов таблиц длиной до пяти строчек, автоматическую
разбивку на страницы и др. Язык программирования включает условные и
логические переходы, циклы, ветвления и допускает использование ло-
кальных переменных.
Поскольку PC ARC/INFO хранит табличные сопряженные данные вdBASE-сов-
местимом формате, любая dBASE-совместимая система хранения данных сов-
местима с PC ARC/INFO.
HARDWARE
Рабочая станция PC ARC/INFO - геоинформационная станция, работаю-
щая на 286, 386 или 486 процессорах в среде DOS. Это определяет тип
персонального компьютера и периферийного оборудования, работающего
с программным обеспечением PC ARC/INFO. Персональный компьютер исполь-
зуется для создания рабочего пространства, работы с файлами и директо-
риями, выполнения команд, создания, преобразования и обновления файлов
сопряженных характеристик, создания и обновления топологии, проведения
географического анализа, преобразования растровых файлов и выполнения
макрокоманд.
Требования к персональному компьютеру: 286, 386 или 486 процес-
сор, сопроцессор, ОС DOS 3.1 или выше, ОЗУ 640 кб и более, жесткий
диск объемом 40 Мб (минимум), 1,2 или 1,44 Мб дисковод, последователь-
ный порт(желательно два) для дигитайзера, плоттера и локальных сетей.
Параллельный порт для жесткого электронного ключа. Графическая карта и
монитор обеспечивают интерактивную графику, воспроизведение и редакти-
рование карт, вывод карт на экран из графических метафайлов, ввод дан-
ных курсором с экрана для простейшего цифрования и редактирования. Для
экранной графики используется графический стандарт VDI/CGI мониторы
EGA/VGA или совместимые с ними.
Плоттеры и графические принтеры обеспечивают вывод карт в виде
"твердых" копий. Используется графический стандарт VDI/CGI и/или ESRI
Plot System. Соединение через кабель к параллельному или к последова-
тельному порту (в зависимости от устройства). Поддерживается совмести-
мость только с определенными типами оборудования: с плоттерами серии
Hewlett Packard HGPL, цветными плоттерами IBM 7371 и 7372, плоттерами
CalComp серий 1040, 1050 и 1070 и с плоттерами серии Bruning Zeta 8.
Дигитайзеры. PC ARC/INFO может работать практически с любым диги-
тайзером. Условия совместимости дигитайзера: соединение с любым из
последовательных портов персонального компьютера через разъем RS-232C;
двенадцати- и более кнопочный курсор (при меньшем числе кнопок трудо-
емкость цифрования карт возрастает); способность возврата фиксирован-
ных координат; конфигурирование под стандарт передачи данных, 8 бит на
данные, 1 бит пауза и отсутствие контроля на четность. PC ARC/INFO
предоставляет интерфейсы для большого числа дигитайзеров, включая
Altec AC30 и AC40; CalComp серий 2000, 2500, 9000, 9100 и 9500; GTCO
DIGI-PAD 5; Houston Instruments HIPAD; Summagraphics Bit Pad-Two.
Модемы обеспечивают доступ к сетям, обмен файлами и картографи-
ческими покрытиями между компьютерами, работающими в среде ARC/INFO.
Для соединения с соседним компьютером, содержащим базу данных
ARC/INFO требуется модем или прямая линия. Дополнительно требуется
программное обеспечение эмуляции графического терминала типа Tektronix
(программный продукт TGRAF). В качестве альтернативы может использо-
ваться программа KERMIT, входящая в модуль STARTER KIT.
ПЕрсональный компьютер может использоваться в качестве удаленного
терминала сервера, что позволит использовать версию ARC/INFO, уста-
новленную на сервере, а также использовать базу данных сервера для
графического представления данных, выполнения различных запросов и вы-
вода полученных карт на периферийные устройства. В этом случае соеди-
нение персонального компьютера с сервером осуществляется через после-
довательный порт, отличный от того, к которому подсоединен дигитайзер.
Для подключения к серверу требуется программное обеспечение эмуляции
терминала TGRAF-07 (TGRAF поддерживает графическую карту и монитор),
последовательный порт и модем или прямая линия подключения к серверу.
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ И КАДАСТРОВЫЕ СИСТЕМЫ
В данном разделе реферата рассмотрены основные функции и возмож-
ности геоинформационных и кадастровых систем. Также, рассмотрены дос-
тижения в этой области на сегодняшний день и перспективы развития.
Географические Информационные системы. Теория и практика
В последнее время проводится большое число конференций посвещен-
ных Геоинформационным системам. Дискуссионных тем всего две, причем
они остаются ключевыми на всех ГИС-мероприятиях. Это "положение о ли-
цензировании топографо-геодезической и картографической деятельнос-
ти..." и ситуация с производством цифровых карт предприятиями Феде-
ральной службы со всеми вытекающими проблемами и, прежде всего, -
проблемой разработки форматов и стандартизации в цифровой картографии
и ГИС.
По результатам обсуждений за круглым столом, можно сформулировать
позиции, требующие разъяснения со стороны Федеральной службы. Прежде
всего, недоумение вызывает необходимость лицензирования научно-иссле-
довательских работ, создания геоинформационных систем широкого профи-
ля, разнообразных тематических карт, и работ, лишь частично относящих-
ся к ведению Федеральной службы геодезии и картографии. Возможно,
здесь играет роль неопределенность понятия "Геоинформационная система"
и различная его трактовка в "Положении..." и географами-практиками. Не
определены критерии качества цифровой картографической продукции, а
если и определены, то с этими требованиями невозможно познакомится.
Отдельная тема - авторское право и возможность копирования карт. За
рубежом, например, можно свободно использовать достаточно подробные
топографические карты, наполняя их своим тематическим содержанием.
Предполагаемая стоимость цифровых карт, а также темпы их производства
и ожидаемое качество вызывают беспокойство будущих пользователей. Го-
сударственным форматом цифровых карт принят F1M, именно в нем выпуска-
ют сейчас продукцию предприятия Росгеоинформа. И хотя формат был одоб-
рен большинством министерств, создается впечатление, что специалисты
сомневающейся стороны не были выслушаны и решение, утверждающее F1M,
было принято поспешно. Прозвучало интересное предложение в качестве
государственного формата цифровых карт принять зарубежный аналог, в
частности, американский формат SDTS.
Искать ответы на поставленные вопросы нужно вместе. На конферен-
циях проходят демонстрации программных продуктов и, помимо традицион-
ных конкурентов, появляются новинки. Это прежде всего "ГорГИС", разра-
ботанная и внедренная в Новосибирске специалистами Сибгеоинформа и на-
бор прикладных модулей "ВМар" Центра гидроэкологических исследований,
расположенного в п. Ильичево Ленинградской области. Эти программы,
разрабатывавшиеся под нужды конкретных пользователей со своими задача-
ми, обещают после некоторой доработки выйти на рынок законченных паке-
тов ГИС. Среди остальных экспонентов следует отметить технологию "Ин-
терграф", представленную Трест ГРИИ, "Дата+" с линией продуктов ESRI и
ERDAS, "Георесурс" демонстрировал SPANS GIS и SPANS MAP, и другие.
Результатом поведения конференций явилось предложение обратится в
Федеральную службу геодезии и картографии с вопросом о разработке
справочных и учебных материалов в области геоинформационных технологий.
Альтернативы разработки ГИС
Традиционная геоинформационная система (ГИС) может потребовать
годы на разработку. В целом, большинство организаций рассчитывают
только через 5-10 лет достигнуть первой стадии более или менее полного
использования всех функциональных возможностей.
Мы больше не можем разрабатывать ГИС по старинке. Пользователь и
его потребности постоянно меняются, окружающая среда становится более
конкурентной. В то же время возникающие новые возможности: новые ис-
точники данных для ГИС, процессы разработки баз данных, технологии -
стали более доступны за прошедшие несколько лет и постоянно продолжают
обновляться.
Ресурсные ограничения совместно с потребностью в немедленных ре-
зультатах, появлением новых технологий и данных изменили модель ГИС.
Большинство организаций, внедряющих ГИС сегодня, выберут подход, от-
личный от опробованных за последние два десятилетия.
Ключ для разработки жизнеспособных альтернатив - оценка реализо-
ванных проектов. Один из очевидных выводов ведет к тому, что требуется
жертвовать точностью во имя полезности системы. "Успешный" проект ГИС
предполагает создание детальной базовой карты в качестве основы. Точ-
ная и детальная базовая карта позволяет интегрировать любые задачи,
данные и процессы, которые могут и должны возникать в будущем, но тре-
буется много времени и денег, чтобы ее создать - обычно то трех до пя-
ти лет и несколько миллионов долларов. Это означает, что Вы можете те-
оретически делать все с такой детальной картой, но не раньше, чем че-
рез пять лет, в течение которых от системы будет мало пользы.
Альтернативные подходы предлагают разработку приложений на базе
уже готовых данных и технологий. Таким образом, достигается современ-
ный результат, отвечающий текущим потребностям пользователя, нуждам
управления, требованию окупаемости расходов и максимизации полезности
системы. Преимущество, прежде всего, заключается в краткосрочности. В
развитии все запланированные цели и требования точности могут быть
достигнуты, но вы извлечете значительные выгоды уже в начале внедрения.
Процесс создания ГИС
Традиционный процесс разработки ГИС предполагает последовательные
стадии планирования, анализа требований пользователя и данных, проек-
тирования компонентов системы, приобретения и адаптации программного
обеспечения, заполнения баз данных, непосредственного использования.
Этот устоявшийся подход необходим, чтобы разработать систему, отвечаю-
щую требованиям пользователей. Метод обеспечивает структуру, цели,
предписанные шаги и процессы, оценку ключевых этапов. Им не стоит пре-
небрегать.
Описанный подход, однако, является часто источником проблем, осо-
бенно, когда те или иные аспекты ситуации меняются. Будучи интерпрети-
руем как строгий последовательный процесс, этот метод не обладает дос-
таточной гибкостью, предполагая, что система не используется до окон-
чания создания базовой карты и что приложения будут разработаны взаи-
мозависимо. Когда ключевые аспекты, такие как финансирование, состав
сотрудников или задачи изменяются, процесс часто останавливается ввиду
того, что проектировщики предполагали, что состояние дел будет оста-
ваться неизменным. В случае остановки процесса страдают все приложе-
ния. Некоторые организации сосредотачиваются на одном шаге, наладке
или перепроектировании отдельных аспектов системы. Большинство органи-
заций останавливается между этапами, столкнувшись с необходимостью пе-
рейти к следующему виду деятельности.
Конечно, было бы идеалом полностью закончить каждый шаг перед пе-
реходом к следующему, но мы живем не в идеальном мире. В реальной си-
туации необходимо импровизировать, придерживаясь основного подхода и
сосредоточившись на фундаментальных компонентах. Тогда каждый шаг не
будет абсолютно закончен перед переходом к следующему. Важно представ-
лять общую картину характеристик и роли ГИС так, чтобы детали могли
рассматриваться, разрабатываться отдельно, и затем вписываться в це-
лое. Подход неотъемлемо итерационный. Каждый шаг планирования, анали-
за, проектирования и реализации должен быть выполнен для каждого набо-
ра данных и области применения, но совсем не обязательно все сразу и
подробно.
Другой важный момент - необходимо трезво оценить потребности и не
изобретать велосипед. Например, известно, что в муниципальной ГИС
участок имеет первостепенную важность. Не стоит проводить обширный
анализ и расходовать ресурсы чтобы "обнаружить" этот факт для вашей
организации.
Ключом к ускорению процесса, раскрывающим преимущества его силь-
ных сторон, является внимание к его основам. Существенные компоненты
остаются прежними:
-данные и их характеристики, которые будут требоваться и в дли-
тельном и в краткосрочном проекте;
-функциональные возможности программного обеспечения;
-приложения, которые нужно поддерживать;
-люди, которые будут их использовать и управлять системой.
Тщательно отработав ключевые моменты для каждой из существенных
компонент, вы выиграете в гибкости при решении вопросов проектирования
и реализации. Кроме того, исследование компонентов может показать аль-
тернативные возможности.
Возможности и альтернативы
В то время как недостатки традиционного процесса разработки ГИС
становятся очевидными, появившееся разнообразие возможностей логически
приводит к необходимости импровизации.
В области источников данных и разработки БД появляются новые, ме-
нее дорогостоящие альтернативы. Они включают базы данных коммерческого
и общественного сектора, файлы уличной сети, данные по собственности и
недвижимости, населению и рынку, окружающей среде, цифровые ортофото,
спутниковые снимки, сканированные карты и данные, полученные с приме-
нением глобальной системы позиционирования (GPS), а также большое ко-
личество информации из других источников коммерческого и общественного
сектора. Покупка данных у других организаций или совместное их исполь-
зование представляет дополнительные возможности. В процессе ежедневной
деятельности организации могут также появиться данные для ГИС. В этой
ситуации стоимость сбора данных стремится к нулю. Данные собираются в
процессе нормальной работы и добавляются к ГИС-совместимой базе данных.
Простое, удобное для разработки приложений программное обеспече-
ние становится доступным на ряде платформ. Продавцы ГИС стремятся об-
легчить разработку и адаптацию прикладных программ и сделать их дос-
тупными пониманию среднего пользователя. Также поставляется упрощенное
программное обеспечение для просмотра и простой обработки данных. Но-
вые технологии, такие как более мощное программное обеспечение ГИС на
более дешевых платформах, объединение растра и векторного представле-
ния, интегрированное изображение и видео, GPS-данные, телевидение и
сети расширяют возможности внедрения ГИС.
Опираясь на простое в использовании программное обеспечение,
средний пользователь становится более ГИС-СПОСОБНЫМ. Действия, тради-
ционно выполняющиеся системными специалистами, теперь выполняют поль-
зователи. Кроме того, средний пользователь становится более грамотным
и образованным в компьютерной науке в целом. В результате, он может
извлечь больше выгод от использования ГИС, чем прежде
Оценка альтернатив
Альтернативы должны быть оценены в динамичном окружении, включая
недостатки традиционных подходов и появление новых возможностей. Расс-
мотрим проблему карты-основы и точности, требуемой для поддержания ти-
пичных приложений в сравнении со стоимостью высокой точности ввода.
Технически, программные продукты способны обеспечить очень высокую
точность, но на практике редко требуется вводить всю карту с точностью
более 1,5 метра ( в первоисточнике данные указаны в футах).
Данные сравнительно низкой точности позиционирования достаточны
для большинства сфер применения на городском уровне. Поддержка налого-
вых служб, планирования, подготовка обзоров развития, оценка состояния
окружающей среды, многочисленные транспортные задачи и административ-
ные функции - все это не требует точности более 3-6 метров. Решение
проблемы становится очевидным, когда оценивается стоимость достижения
повышенной точности. Увеличение стоимости от 3-6 до 1,5 метров ведет к
десятикратному росту стоимости за счет перехода от обычных данных к
данным фотограмметрии или координатной геометрии (COGO). Улучшение
точности до 0,5 метра увеличивает стоимость еще на порядок, также как
и последующее приближение к точности в 0,3 метра. Когда вы видите из-
менение затрат от нескольких тысяч к сотням тысяч, миллионам и десят-
кам миллионов, стоит спросить себя, оправдает ли возможный результат
такие вложения?
Другой аспект альтернативного подхода: стоит ли первоначально
разрабатывать большую сложную интегрированную ГИС для многих пользова-
телей или сконцентрироваться на отдельном приложении. Проблемы органи-
зации и управления комплексной ГИС могут остановить или затормозить
проект, концентрация на одной задаче будет способствовать быстрому
окончанию разработки.
Выбор одной альтернативы не обязательно отвергает достижение ос-
тальных целей в другое время. В вышеупомянутом примере низкая точность
используется немедленно, позволяя решать многие задачи. Более точные
данные могут быть наращены впоследствии, насколько позволят ресурсы и
возможности.
Немедленная выгода за непосредственные затраты
Общим для рассмотренных альтернатив является стремление улучшить
соотношение затрат и прибыли или "поднять кривую на графике затрат
окупаемости". Традиционно затраты превышают отдачу в течении пяти и
более лет до точки "окупаемости" - когда финансовая ситуация указыва-
ет, что прибыль достигнута. В течение первых лет, расходы вызваны не-
обходимостью геодезического контроля, разработки и покупки программного
обеспечения, обучения персонала.
Для бизнеса и правительственных структур становится все труднее
жить с потерями в течение нескольких лет, необходимых, чтобы довести
прибыль от использования ГИС до точки "окупаемости". Альтернативные
подходы делают возможным получать немедленные выгоды за инкрементные
затраты. В вышеупомянутом примере простые базовые карты и программное
обеспечение могут быть куплены за несколько тысяч долларов, что позво-
лит тут же начать выполнение аналитических, административных, марке-
тинговых задач. В результате одна кривая финансовой прибыли, которая
выдает окупаемость за долгий срок будет преобразована в ряд меньших
кривых, которые показывают краткосрочную окупаемость последовательно
проведенных вложений.
Концепция разработки быстрых приложений с целью обеспечить немед-
ленные выгоды с низкими затратами, слабой деталировкой данных и при
минимальных усилиях не нова и применялась ранее. Впоследствии, однако,
несколько факторов заставили практиков сосредоточиться на высокой точ-
ности подготовки базового картографического материала для ГИС. то был
шаг вперед, но ошибкой было бы думать, что ничто не может быть выпол-
нено до окончания ввода карты с высокой точностью. Напротив, нужно
подчеркнуть выгоды тактики получения быстрого результата, основанного
на данных с более низкой точностью.
Разработка параллельными путями
Концепция ранней окупаемости затрат может быть развита в процессе
разработки системы, основанной на параллельном выполнении нескольких
действий. И снова концепция не нова. Даже в традиционном процессе раз-
работки системы выполняются несколько параллельных действий, включая
проектирование базы данных, сбор данных, приобретение программного
обеспечения, прикладную разработку и организацию проекта. Многие орга-
низации, не приемлют этой концепции, сосредотачиваясь на одном аспекте
- обычно выборе программного обеспечения или сборе данных.
В концепции "параллельных действий" долгосрочная подготовка высо-
коточной карты может проходить одновременно с быстрым исполнением карт
низкой точности. Аналогично, нужды отдельного пользователя могут быть
удовлетворены сразу, в то время как остальные потребуют проведения и
разработки приложений. Смысл в том, что параллельные пути должны сой-
тись в перспективе. Этот подход усложняет процесс, но выгоден.
Помните, что возможности, полученные в результате реализации
краткосрочного проекта, не являются конечным результатом. Менеджер ГИС
и его команда не допустят, вероятно, эту ошибку, но руководство может
спросить "Зачем тратить миллионы на новые данные и дальнейшее развитие
системы, когда приложения сейчас работают и за тысячи?" Решение состо-
ит в тщательном руководстве проектом, грамотно интерпретирующем проек-
тные цели, собственно разработку и реализацию.
Проживание с двусмысленностью
Даже когда подход кажется логичным и очевидным, реализация может
потерпеть поражение, если в пределах организации витает дух двусмыс-
ленности или неуверенности. Принимая это в жизни, мы не хотим этого в
разработке системы. Некоторые организации встречаются с трудностями,
если не закартографировано все до последнего дерева. Часто это следс-
твие традиционного внимания, которое уделяется процессам утверждения,
измерения и процедурам оценки. Самый лучший путь исправить ситуацию
состоит в том, чтобы описать и количественно определить процесс разра-
ботки ГИС и соответственно привязать его к традиционным методам управ-
ления организацией и бюджету. Следует упомянуть несколько ключевых ас-
пектов.
База данных ГИС со смешанной точностью - важный фактор в достиже-
нии выгоды посредством реализации "ранней ГИС". Точность может варь-
ироваться в зависимости от типов данных или слоев, объектом исследова-
ния, местоположения организации, приложений, программного обеспечения
и времени, имеющегося в распоряжении. Например, вы можете достичь точ-
ности 3-6 метров, вводя бумажные карты и одновременно планируя улуч-
шить ее, базируясь на других данных. Или можно повысить точность для
территорий отдельных строительных площадок. В результате, пользователи
столкнутся с ситуацией, когда проектная территория содержит данные
различной точности. Ключ к решению проблемы - это отработка процедуры
управления данными и использование тщательно проработанных проектных и
технических планов.
Смешанная степень автоматизации - другой важный аспект. В любой
момент времени некоторые данные и приложения автоматизированы, а дру-
гие нет. Автоматизация и создание базы данных могут быть запланированы
в соответствии с типом данных, территорией, типом приложения, потреб-
ностями проекта, интерфейсом и периферией. В случаях, когда база дан-
ных построена в связи с проектными задачами или в ходе выполнения пов-
седневных операций, самые новые данные могут быть в ГИС, а исходные -
отсутствовать.
Определенным приложениям могут требоваться данные, содержащиеся в
БД, другим - информация в неэлектронной форме. Часть конкретного при-
ложения может выполняться средствами ГИС, остальное - традиционными
инструментами. Эта ситуация может смутить пользователя, а неудовлетво-
ренность ведет к ослаблению усилий по поддержке ГИС- проекта. Расчет-
ливое управление, а также участие пользователя, может сделать разра-
ботку более успешной.
Даже когда автоматизация любого приложения завершена окончатель-
но, общим подходом остается функционирование параллельных систем в те-
чение короткого времени. Это особенно важно, когда затронута ключевая
для организации эксплуатационная функция.
Координация корпоративных целей
В идеале лучше всего проектировать корпоративные стратегии в ко-
торые затем впишутся индивидуальные приложения. Этот подход "свер-
ху-вниз" минимизировал бы риск и гарантировал совместимость.
В действительности, отдельные эксплуатационные отделы могут ока-
заться впереди целой организации в их потребности осуществить проект
ГИС. В таком случае, применяются те же самые принципы - корпоративная
стратегия может быстро быть откорректирована и спланирована, принимая
во внимание возможности, потребности и ограничения, диктуемые индиви-
дуальными линиями развития. Обладая пониманием всего процесса и одоб-
ренным планом, индивидуальные действия можно вписать, в конечном сче-
те, в общую концепцию. В некоторых организациях предполагают, что воз-
можность создать единую ГИС потеряна, как только индивидуальные отделы
начинают свои разработки прежде выработки корпоративной стратегии. По-
лагая единственным решением руководство сверху этой активностью, они
даже не пробуют разработать корпоративный план. Даже в наихудшем слу-
чае, действия, предпринятые индивидуально, могут быть вправлены в кор-
поративную структуру с некоторыми переделками и компромиссом. Опять
таки, новые технологии делают это возможным.
Управление переходом к следующему шагу
Даже в традиционном процессе разработки ГИС управление переходами
между последовательными этапами труднее управления внутри этапа. Боль-
шинство организаций спотыкаются именно на этом. Если в течение процесса
разработки большое количество действий имеет место одновременно, то
потенциально количество проблем умножается. Управление сложным окруже-
нием - ключ к извлечению выгоды. Концепция переходного развития и пос-
тепенного наращивания центральной системы является основной при разра-
ботке "ранних" приложений.
Разработка стратегии
Разработка стратегии развития ГИС включает первоначальную оценку
ситуации, с учетом всех потребностей организации, ее возможностей и
ограничений. Определенные факторы типа требований немедленного исполь-
зования, доступных данных и технологий, координации корпоративных и
подразделенческих интересов, могут способствовать разработке альтерна-
тивных подходов.
В эксплуатационной деятельности сегодня стратегическое планирова-
ние - эволюционный процесс. Относительно разработки ГИС большое коли-
чество организаций пробовали раздвинуть рамки процесса до пяти-десяти
лет. В условиях меняющегося мира, вряд ли можно подробно предугадать
как будут обстоять дела через пять лет. Стремительно меняются техноло-
гии и потребности организаций. Чтобы разработать успешную стратегию
разработки ГИС, лучше твердо придерживаться сути стратегического пла-
нирования, не ставя себе временные рамки.
Edgar Horwood, основатель URISA, указывал, что самые лучшие дан-
ные - те, которые у вас есть. То же самое можно сказать относительно
ГИС в целом. Самая лучшая система - та, что дает вам выгоды сегодня.
Если у вас есть большой план, но нет никакой ГИС, ваша эффективность
равна нулю. Не требуется постоянно перерабатывать долгосрочный план,
однако стратегически осуществление технологии часто требует перерасп-
ределения ресурсов, чтобы обеспечить краткосрочные выгоды. Это реаль-
ность - то, к чему пришли менеджеры ГИС в ответ на бедствия 1992-1993
годов, и это применимо также к наибольшему количеству организаций,
осуществляющих ГИС-проекты. Практичностью определяется результат.
Проект геоинформационной технологии для создания
отраслевых кадастровых систем
В настоящее время "кадастр" становится неотъемлемой частью систе-
мы управления любой территорией. Это вызвано тем, что на первый план
все настоятельнее выдвигаются вопросы налогообложения физических и
юридических лиц, использующих те или иные виды территориальных ресур-
сов. Происходит возврат к первоначальному пониманию "кадастра" как
описи имущества и, прежде всего, земель, подлежащих налоговому обложе-
нию и оценке.
Понятие о кадастре
Использование института КАДАСТРА как системы учета взаимоотноше-
ний "государство-собственник-объект собственности" является общеприня-
той мировой практикой. В настоящее время в России наиболее распростра-
нена трактовка термина "КАДАСТР" как упорядоченной информационной сис-
темы о правовом, природном, хозяйственном, экономическом и пространс-
твенном положении объектов, подлежащих учету в системе соответствующе-
го уровня управления. Тем самым кадастровые системы, как основное
средство государственного учета различных ресурсов ( земли, недвижи-
мости, коммуникаций, социальных и экологических условий и т.п.) регио-
на, приобретают в настоящее время все более важное значение и для ор-
ганов муниципального и регионального управления.
Любой кадастр должен включать следующие структурные части, отли-
чающие данные системы от прочих информационных систем:
-система регистрации владельцев объектов собственности;
-механизмы определения количественных и качественных характерис-
тик объектов кадастра;
-методы экономической оценки объектов кадастра.
Следует также отметить и упоминание о пространственной привязке
объектов, что делает необходимым использование в качестве инструментов
реализации кадастровых систем комплексы по обработке графической и ко-
ординатной информации.
Новые информационные технологии
За последние несколько лет возникли следующие новые приложения
для работы с объединенными массивами пространственной и содержательной
тематической информации:
-системы автоматизированного оценивания объектов собственнос-
ти(САО);
-системы автоматизированного картографирования (АК);
-системы для интегрирования баз данных, автоматизированного про-
ектирования, моделирования и графического программного обеспече-
ния - т.е. Географические информационные системы (ГИС).
Системы автоматизированного оценивания представляют собой класс
автоматизированных средств регистрации и вычисления стоимости соот-
ветствующих объектов собственности. Данные системы представляют собой
начальный этап автоматизации кадастровых проблем и функционируют, как
правило, без учета координатно-пространственной информации об объек-
тах, используя в качестве идентификаторов местоположения юридические и
адресные сведения, а в качестве основных данных - параметрические ха-
рактеристики различных существующих рутинных бумажных описей и реест-
ров.
Системы автоматизированной картографии позволяют уже с помощью
компьютера получать географическую информацию, но не анализировать ее.
К сожалению, при использовании цифровых моделей, полученных средствами
систем АК, в различных кадастровых системах зачастую требуется изме-
нить масштаб, точность, вид представления информации (векторный/раст-
ровый) и модифицировать методы описания и классификации содержательной
информации.
Кроме того, системы АК используют свой специфический картографи-
ческий язык для структурирования исходной информации по объектно-приз-
наковому типу. Данный принцип структурирования исходной информации,
как правило, не совпадает с языковой ситуацией при структурировании
тематических объектов соответствующего кадастра. Это связано с тем,
что в рамках любого кадастра приходиться классифицировать не только
картографические изображения, а определенную часть реальной действи-
тельности, для которой графическое изображение является не доминантой,
но определенным равноправным типом информации наряду с собственно те-
матическим и кадастровым типами информации. Даже если добавить в язы-
ковые средства системы АК наборы тематических параметров, то и в этом
случае мы получим на выходе лишь систему класса тематической картогра-
фии, основывающуюся лишь на картографическом объектном составе.
Такое положение не позволяет полностью адаптировать известные ме-
тоды автоматизированной картографии к созданию планово-картографичес-
ких материалов кадастра и требует разработки других специальных подхо-
дов.
Географические информационные системы полностью интегрируют геог-
рафические и содержательные данные и являются оптимальным средством
многоцелевого использования в системах учета и управления объектами
собственности и ресурсами на различных территориях.
Географические информационные системы - это средство для предс-
тавления и интегрального анализа всей имеющейся информации о террито-
рии, как заведенной в систему на этапе создания, так и получаемой в
процессе ее эксплуатации.
Основное отличие ГИС от традиционных автоматизированных информа-
ционных систем заключается в том, что вся информация, обрабатываемая
системой, имеет определенную и соответствующую пространственную лока-
лизацию по выбранной территории.
С помощью данного подхода достигается не только наглядность и
ориентируемость для пользователя в процессе обработки и представления
информации, но и получение необходимых пространственных данных с необ-
ходимой степенью точности и достоверности. Одновременно с этим появля-
ется возможность согласования, систематизации и расширение состава ин-
формации, представляемой пользователю для анализа.
Немаловажным является и тот факт, что область применения кадаст-
ров, использование пространственностей и другой связанной с ними ин-
формации продолжает расширяться с ростом увеличения степени доступ-
ность и упрощения методов увязки пространственных и обычных баз данных.
Для полного использования этих возможностей необходимо на базе
существующих систем регистрации объектов собственности и учета различ-
ных ресурсов территорий (реестров и бумажных списков) создавать мощные
и полноценные географические информационные системы.
Использование ГИС-технологий как инструмента реализации кадастро-
вых систем позволит подкреплять решения, принимаемые Администрациями
различных уровней, географическим анализом территории, а географичес-
кая среда и информация о ней являются одним из важных и ценных компо-
нентов той инфраструктуры, которую создают и поддерживают региональные
органы власти.
Большое разнообразие прикладных задач, решаемых с помощью ГИС,
может быть представлено в обобщенном виде рядом приоритетных задач об-
щего характера, таких как:
-оценка ресурсов и экологического состояния региона;
-оптимизация природопользования;
-информационное обеспечение функций управления регионом.
Технические решения, используемые в проекте
1.Принципы моделирования предметной области
1.1.Объектно-ориентированный подход на основе трех концептов -
"объект - свойство - отношение";
1.2.Представление информации о предметной области - семантическая
сеть
1.3.Два уровня представления предметной информации:
-концептуальный
-фактуальный
2.Модель представления информации
2.1.Тип кодирования метрической информации - цепочно-узловой;
2.2.Тип кодирования семантической информации - внутренний формат
с произвольным количеством полей (атрибутов);
2.3.Типы отношений объектов - произвольные;
2.4.Возможность расширения классов объектов, характеристик и от-
ношений.
3.Обеспечение процедур формирования баз данных
3.1.Обеспечение технологии ввода планово-картографической основы
- сканерная технология, поддержанная, автоматическим векторизатором и
интерактивным метрическим редактором;
3.2.Вид хранения информации - одна база данных с сетевой моделью
для хранения объектов, их свойств и отношений между объектами.
3.3.Обеспечение технологии ввода семантической информации - по-
объектный диалоговый режим, загрузка из стандартных файлов DBF, ис-
пользование формируемых шаблонов;
3.4.Средства контроля ввода метрической информации - создание
контрольно-метрической копии на графопостроителе, выявление сегментов
не имеющих выход на узел.
4.Пользовательский интерфейс
4.1.Вид интерфейса - многооконное отображение графической и се-
мантической информации с возможностями масштабирования изображения,
текстового и пиктографического меню;
4.2.Визуализация информации - по стандартам и формируемым запро-
сам;
4.3.Адаптация под пользователя - использование терминологии пред-
метной области для обработки семантической информации в процессе фор-
мирования БД и поиска информации;
4.4.Документирование информации - по заранее определенным формам
и формам, формируемым пользователем.
5.Импорт-экспорт информации
5.1.Импорт-экспорт метрической информации - DXF;
5.2.Импорт-экспорт семантической информации - DBF;
6.Общесистемная программно-техническая платформа
6.1.Технические средства - ПЭВМ типа IBM PC 386/387, 486;
6.2.Операционная среда - MS WINDOWS v.3.1;
6.3.Язык программирования - Borland C++.
Внедрение ГИС в области создания кадастров недвижимости
В настоящее время область применения геоинформационных систем
постоянно расширяется. При этом первостепенное значение имеет исполь-
зование ГИС в области создания автоматизированых кадастров недвижимос-
ти - земельных ресурсов, инженерных коммуникаций зданий и сооружений.
Исходя из этого положения излагается подход к внедрению ГИС, начиная
от геодезических основ вплоть до воплощения в конкретной аппаратуре и
программном обеспечении. Общепринято следующее определение: ГИС - это
комбинация интерактивной графической системы с банком данных, в кото-
ром хранятся как геометрические, так и предметные данные геометричес-
ких объектов, являющихся моделью реальных пространственных отношений.
Источниками этих данных служат карты, результаты измерений, фотоснимки
и разного рода алфавитно-цифровые документы.
Учитывая потребности государственных коммунальных ведомств и под-
чиненных им служб в четком определении отношений собственности на зем-
лю в Российской Федерации назрела задача по созданию кадастра недвижи-
мости. Кадастр служит в первую очередь для для удостоверения существо-
вания и развития всех земельных участков страны. Он состоит из книги о
земельных участках и кадастровых карт, дающих достаточно полное описа-
ние участков, которое должно обеспечивать гарантию собственности на
определенный земельный участок и всякого рода операции над этими
участками. Разумеется, все эти положения о кадастре должны быть зафик-
сированы в некотором государственном законе об измерениях, дополненным
указами о ведении книги о земельных участках (поземельной книги) и ка-
дастровых картах. В таком законе об измерениях должны быть в целом оп-
ределены измерительные задания, правовая ответственность и правила
доступа к кадастровой информации. Главными измерительными заданиями
являются государственные геодезические работы по созданию сети съемоч-
ных точек, топографическая съемка страны, кадастровые измерения и ве-
дение кадастра недвижимости. Таким образом, создание кадастра - явля-
ется задачей государственной. Органом, выполняющим работы по созданию
кадастра являются ведомство по измерениям страны и подчиненные ему ре-
гиональные, а также, по конкретному запросу, коммунальные ведомства по
измерениям.
Отличительной чертой кадастра недвижимости от других форм топог-
рафо-картографической информации являются высокие требования к точнос-
ти. Требования точности для сети съемочных точек и для кадастровых из-
мерений также должны быть зафиксированы в виде указа.
В кадастре недвижимости содержатся только основные топографичес-
кие данные определенной территории такие, как границы, расположение
участков, и основные ее характеристики - например, состав застройки и
вид использования земельных участков. Для выполнения задач, стоящих
перед разными коммунальными ведомствами, службами и частными предприя-
тиями, необходима дополнительная картографическая информация из таких
областей как, например, энергоснабжение, водоснабжение, газоснабжение
и канализация. Кроме того для создания крупномасштабной городской ос-
новно карты нужны топографические данные, например, по расположению
деревьев и прочей "городской меблировки". За создание такого рода до-
полнительной инвентарной документации уже полностью отвечают муници-
пальные ведомства по измерениям, коммунальные службы и предприятия.
Автоматизация работ с кадастром недвижимости и картографической
информацией возможна только путем создания систем на базе цифровых
карт, объединяющих в себе признаки ГИС. Прежде чем приступить к аппа-
ратному и программному воплощению ГИС необходимо решить ряд организа-
ционных вопросов, таких как разработка региональной и муниципальной
концепции работы с ГИС, пути финансирования системы, выявление объема
создаваемого набора карт, привязка к государственной системе геодези-
ческих точек, определение пространственных уровней отсчета (масштаб-
ность карт) и вопросы межведомственного координирования работ.
В техническом проекте по внедрению ГИС должны быть решены такие
проблемы как, например, создание единого каталога условных знаков то-
пографических объектов, определение и разработка однозначных единых
процедур обработки информации о топографических объектах и определение
структуры слоев графики. Важным также является вопрос о топографичес-
ком и предметно-техническом моделировании объектов цифровой карты, ку-
да входят определение геометрической модели объектов, модели предмет-
ных данных и связи между геометрией и предметными данными. Должны быть
определены способы съемки объектов и данных, единый интерфейс обраще-
ния к базе данных, способы вывода планов и технология ведения (обнов-
ления) цифровых карт.
Главным преимуществом работы с цифровыми картами является исполь-
зование только одной базовой карты, например, цифровой кадастровой
карты как пространственной основы для всех дополнительных топографи-
ческих и любых картографических данных. Этим обеспечивается высокая
точность карт, необходимая, например, для карт подземных коммуникаций.
Только в цифровых картах можно интегрировать векторные и предметные
данные с растровыми данными и получать непрерывный поток данных на
всех этапах работы с геоинформацией.
Съемка данных является трудоемким процессом при внедрении и веде-
нии ГИС. Поэтому с самого начала, еще в проектной стадии, этот процесс
надо хорошо продумать. Многое зависит от того, какой исходной информа-
цией располагает данное ведомство. Несомненно, наиболее подходящим ис-
точником информации для цифрового кадастра являются крупномасштабные
бумажные карты. Поскольку, далеко не всегда ведомство располагает та-
кими картами, необходимо подумать о других источниках, таких как, нап-
ример, аэрофотоснимки. Пригодность такого материала зависит от таких
факторов, как требуемая точность, наличие фиксированных точек и др.
При всей сложности предварительных этапов по внедрению ГИС нельзя
забыть о том, что создаваемая ГИС, а, прежде всего, накопленная со
временем база данных, являются крупным капиталом, имеющим значение на
десятилетия. Чтобы обеспечить максимально длительный срок приемлемого
использования геоданных, необходимо выбрать ГИС, построенную на основе
открытой аппаратной и программной платформы.
Семейство программ немецкой фирмы Сименс-Никсдорф (SNI) под наз-
ванием SICAD отлично зарекомендовало себя в качестве такой платформы в
практике ведения кадастров в Германии. SICAD/open - это ГИС, работаю-
щая под UNIX и использующая такие международные стандарты как
X-Windows, OSF/Motif, SQL, INFORMIX (ORACLE), TCP/IP, архитектуру
"клиент-сервер" и Post Script.
Этот продукт предназначен прежде всего, для сетевых и муниципаль-
ных информационных систем, в том числе для цифрового кадастра недвижи-
мости. Вторая составляющая семейства SICAD, SICAD-CARIS, - работает
под UNIX и MS Windows и предназначен для ведения задач по анализу и
дополнительной обработки геоинформации.
Наконец, SICAD/WinCAT, работающий под Windows, используется как
автономная ГИС или как информационно справочное рабочее место в систе-
мах на основе SICAD/open.
Характерной чертой всего семейства SICAD является использование
единой базы данных под названием SICAD-GDBX. Таким образом, вокруг
центрального сервера геоданных группируется ряд гео-клиентов с опреде-
ленной, специализированной функциональностью. Возможна, таковой будет
общепринятая архитектура всех ГИС в будущем. Поскольку в качестве ос-
новы в SICAD-GDBX используется стандартная реляционная база данных
INFORMIX или ORACLE клиенте GDBX могут использовать язык SQL. Кроме
того, есть возможность построить системы с распределенной на несколько
станций базой данных. При обработке геоинформации важную роль играет
непротиворечивость между геометрией и предметными данными, что в GDBX
обеспечивается хранением и тех и других данных в одной единой базе
данных.
Для разработки пользовательских приложений в состав SICAD/open
входит модуль, обеспечивающий адаптацию интерфейса. Используя такие
элементы, как меню, группы кнопок и маски, пользователь в состоянии
разработать в короткий срок свой интерфейс, привязанный к процедурам,
созданным с помощью процедурного языка SICAD/open и реализующим прик-
ладные функции по обработке геоинформации.
Для дальнейшего облегчения разработки и компоновки специальных
применений SICAD/open обладает модульной структурой. Так, например,
существуют специальные модули для картографических применений, для те-
матической картографии, для сетевых и канальных информационных систем,
для цифрового кадастра недвижимости и топографо-картографических ин-
формационных систем. Фирма Сименс-Никсдорф развернула в ФРГ широкую
сеть партнерских отношений. В течение многолетнего плодотворного сот-
рудничества разработан целый ряд программ, дополняющих функциональ-
ность SICAD/open в таких областях, как исследование цифровой модели
рельефа, геодезические измерения и вычисления, обработка растровой ин-
формации, градостроительное и территориальное планирование, мониторинг
окружающей среды, сетевые вычисления, привязка к архитектурным прог-
раммам, диспетчерским и управляющим системам.
Общие сведения о ГИС-технологии
Независимо от предметной ориентации кадастровой системы (земель-
ный кадастр, кадастр недвижимости и имущества, лесной кадастр, общего-
родской кадастр и пр.), в ее составе должны присутствовать следующие
программно-информационные функциональные компоненты геоинформационной
технологии:
-обработка планово-картографических документов;
-создание баз данных;
-прикладные задачи;
-информационные задачи.
Использование единой ГИС-технологии делает кадастры совместимыми
между собой для решения комплексных проблем, среди которых можно выде-
лить особо - рациональная организация и управление территорией, мони-
торинг, управление антропогенно-природными системами.
Этого требуют и проблемы оперативного переналаживания средств мо-
делирования, что связано с постоянными изменениями нашей действитель-
ности, особенно в сфере отношений, основанных на праве собственности.
В рамках ГИС-технологии обеспечивается:
-сканерный ввод в ЭВМ планово-картографических материалов различ-
ного тематического содержания и назначения;
-создание цифровых моделей планово-координатной информации, пред-
полагающее дальнейшее универсальное их использование для реализации
различных кадастровых проектов выбранной территории;
-создание универсальных баз данных, содержащих полную информацию
об объектах создаваемого кадастра;
-обновление всех видов информации (планово-картографической, со-
держательно-тематической, кадастровой);
-получение различных отчетных и справочных материалов с выводом
на печатающее устройство путем избирательного поиска информации в ба-
зах данных;
-обмен графической и тематической информацией (экспорт-импорт) с
внешними информационными системами;
-решение прикладных тематических задач по заказу пользователей.
Обработка планово-картографических документов
Под обработкой здесь понимается преобразование исходных докумен-
тов в цифровую форму и получение необходимой координатной кадастровой
информации в процессе ввода документов, в данном случае - это автома-
тическое вычисление площади обрабатываемого объекта (участка земли,
городского кадастрового участка и пр.) в требуемых единицах измерения,
поскольку именно площадь является одним из важнейших показателей для
определения цены и налога на землю и прочие объекты собственности.
Обработка графических данных в условиях необозримых просторов
России связана со значительными вычислительными и трудовыми затратами,
которые определяются размерами наблюдаемых территорий и масштабами об-
рабатываемых документов.
Значительное количество графических документов, реально существу-
ющих и использующихся сейчас в работе, их качество и размеры предъяв-
ляют специальные требования к техническим средствам ввода и обработки
на первоначальном этапе технологического цикла. В качестве технических
средств необходимо использовать скоростные, большеформатные сканеры,
удобные в работе и обслуживании, обладающие системами настройки под
графическое качество документа, большой шкалой точности ввода, а также
выдающие информацию в стандартных и известных графических форматах.
В общем виде цепочка процедур по цифрованию документов выглядит
так:
а) автоматический ввод планово-картографических документов
б) автоматический векторизатор (программа - фирменная разработка)
в) интерактивное редактирование координатной графической информа-
ции для доводки документа (программа - фирменная разработка)
Наряду с автоматическим вводом со сканеров предусмотрен импорт
информации из форматов TIFF и PCX. Выходная графическая информация мо-
жет быть представлена в формате HPGL для отрисовки на соответствующих
устройствах или выдана в файлы в формате DXF.
О качестве автоматических алгоритмов векторизации свидетельствует
тот факт, что на исходном землеустроительном планшете М 1:10000 про-
цент автоматически распознаваемых графических элементов превышает 80%.
Кроме того, в данный блок входит т.н. процедура автоматической
"сшивки" отдельных графических документов в непрерывное поле, необхо-
димое для полноценного и целостного представления кадастрового объекта.
Специфический требования нормативно-правового обеспечения в об-
ласти, например, землепользования и учета кадастровых участков в целом
потребовали разработки оригинальной модели представления данных, поз-
воляющей в любой ситуации однозначно трактовать границу соседних объ-
ектов собственности.
Создание баз данных
Базы данных могут формироваться для разного уровня регионов - об-
ласть, район, графический документ, город, поселок, конкретный объект
кадастра.
Кроме того предусмотрены два способа формирования баз данных: ин-
терактивный - через диалог, и автоматический - путем импорта информа-
ции из внешних файлов формата DBF с согласованными полями.
Данный блок поддерживается двумя модулями:
- создание и ведение Классификатора исходной предметной области;
- ввод, хранение и поиск информации не основе СУБД с сетевой мо-
делью данных.
Наличие системы автоматизированного Классификатора позволяет ди-
намично и оперативно реагировать на все изменения (юридические, право-
вые, в видах собственности). Эти изменения неизбежны, так как основные
кадастровые отношения, основанные на учете прав собственности, нахо-
дятся в стадии становления и постоянно перераспределяются. В системе
предусмотрена возможность менять представления о предметной области
без изменения ее основных базовых элементов.
Модуль хранения и поиска информации использует оригинальную мо-
дель данных, которая позволила добиться хороших, качественных и вре-
менных показателей работы данного блока в составе технологии.
Прикладные задачи
В этом блоке собраны самые разнообразные модули, реализующие ре-
шение задач, интересующих конкретных пользователей в рамках выбранной
ими системы кадастра.
Наиболее общими являются задачи отбора информации по различным
критериям и реализация многочисленных расчетных алгоритмов на выбран-
ных множествах объектов (статистика, процентное соотношение, разнооб-
разные вычисления по стандартам и создаваемые в процессе работы форму-
лами и т.д.).
Среди специфических задач хотелось бы выделить решение геодези-
ческих задач, позволяющее в автоматизированном режиме выполнить проце-
дуру отвода нового земельного участка на основе применяемых традицион-
ных геодезических методов. Решение данной задачи позволяет повысить
достоверность информации об отводимых земельных участках, что положи-
тельно сказывается на уровне правового обеспечения земельных соотноше-
ний, так как границы новых и старых участков фиксируются в этом случае
в реальной координатной системе. Данная информация затем используется
для выдачи документов, оформляющих права на владение землей в той или
иной форме собственности с точной координатной фиксации границ и смеж-
ных землепользователей (свидетельства, акты на владение землей).
В рамках кадастра имущества обращает на себя внимание класс прик-
ладных задач, регистрирующий распределение права владения объектом
собственности между несколькими совладельцами - т.н. задача "АКЦИОНИ-
РОВАНИЕ", решение которой позволяет вести реестр акционеров, совместно
владеющих определенным объектом собственности.
Информационные задачи
В данном блоке осуществляется обобщение информации для формирова-
ния разнообразных справочных и отчетных документов любой структуры и
любого уровня, таких как справки, экспликации, ведомости, акты и про-
чие отчетные документы. При этом обеспечивается возможность формирова-
ния документов стандартной формы и запоминания структуры таких доку-
ментов для дальнейшего многоканального использования, а также произ-
вольных форм, создаваемых пользователем в процессе эксплуатации систе-
мы. Входная информация в виде файлов может также экспортироваться в
формате DBF с согласованными полями в любые другие информационные сис-
темы.
Данный блок в системе ведения земельного кадастра обеспечивает
подготовку ряда официальных документов: экспликация земель по террито-
риальному признаку и, особенно, свидетельство на право собственности
на землю, формируемое на основе кадастровой информации, содержащейся в
базе данных. Возможность получения такого свидетельства с помощью
средства ведения кадастра резко повышает качество учета и контроля за
состоянием дел в сфере распределения и использования объектов земель-
ной собственности.
Заключение
Возможность работать с информацией о недвижимости в среде автома-
тизированных кадастров различного назначения является мощным инстру-
ментом, способствующим развитию рациональных рынков недвижимости, так
как для развития таких рынков их участники должны иметь информацию об
экономических тенденциях и о текущих ценах пакетов прав на недвижи-
мость.
Возможность выдавать в таких системах официальные графические и
текстовые документы, отражающие изменение экономических тенденций,
связанных с населением и доходами, позволяет эффективно и оперативно
прослеживать сделки по операциям с любыми объектами собственности и
ресурсами (земля, недвижимость и пр.). Подход к ведению кадастров с
помощью ГИС позволяет ускорить процесс формирования разумных рынков
земли и недвижимости и является более предпочтительным, чем тривиаль-
ные способы регистрации и оповещения о ситуации на этих рынках.
Данные, полученные с помощью автоматизированных кадастров, должны
стать важным источником новой информации для застройщиков, покупателей
и продавцов существующей недвижимости.
РЕЗЮМЕ
Подводя итог, можно отметить, что современные тенденции развития
графических систем направлены на использование векторного представле-
ния графической информации. Кроме того, современные графические систе-
мы имеют свой внутренний язык программирования. При использовании гра-
фических данных в различных системах, встает проблема конвертации гра-
фических данных из одной системы в другую. Исходя из выше написанного,
напрашивается вывод, что проблема разработки трансляторов, как для
внутренних языков, так и для конвертации графических данных, очень ак-
туальна и заслуживает внимания разработчиков программного обеспечения.