Типы систем ввода данных

1 семестр лекции – 10 ч, лаб. – 20ч. зач.
Лекция 1. Теоретические основы географических и земельноинформационных систем
План:
1. Основные понятия
2. Функции ГИС
3. Классификация ГИС
4. Эволюция ГИС
5. Сферы применения ГИС
1.Основные понятия
Геоинформационные системы (ГИС) - это система сбора, обработки,
графического представления и анализа пространственно-распределенных
данных. Практически в любой сфере деятельности мы встречаемся с
информацией такого рода, представленной в виде карт, планов, схем,
диаграмм и пр. Это может быть план здания, карта экологического
мониторинга территории, атлас земельного кадастра или карта природных ресурсов и т.д. ГИС дает возможность накапливать и анализировать подобную
информацию, оперативно находить нужные сведения и отображать их в удобном
для использования виде.
Геоинформационные системы – цифровая модель реального
пространственного объекта местности в векторной, растровой и других формах.
ГИС это система аппаратно-программных средств и алгоритмических
процедур, созданная для цифровой поддержки, пополнения, управления,
манипулирования, анализа, математико-картографического моделирования и
образного отображения географически координированных данных.
Отличие ГИС от иных информационных систем проявляется в
следующем:
- обеспечивает взаимосвязь между любыми количественными и
качественными характеристиками географических объектов и явлений,
представленных в базе данных в виде точек, линий, площадей и равномерных
сеток;
- содержит алгоритмы анализа пространственно координированных
данных.
Геоинформатика - это современная научная дисциплина, которая изучает
природные и социально-экономические геосистемы различных иерархических
уровней посредством компьютерного моделирования на основе баз данных и баз
знаний.
Подобно другим дисциплинам, которые вбирают в себя основы нескольких наук, геоинформатика формируется на стыке географии, информатики,
теории информационных систем, картографии и других дисциплин с
привлечением системного подхода и новейших достижений в области
вычислительной техники
Связь ГИС с научными дисциплинами и технологиями:
1.
География
2.
Картография
3.
Дистанционное зондирование
4.
Топография и фотограмметрия
5.
Информатика
6.
Математика и статистика
Сегодня геоинформатика предстает в виде системы, охватывающей
науку, технику и производство. Геоинформатика -это не только научная
дисциплина, но и технология (ГИС-технология) сбора, хранения,
преобразования, отображения и распространения пространственнокоординированной информации, целью которой является решение задач
инвентаризации, оптимизации и управления геосистемами. Как производство
геоинформатика включает в себя изготовление программных и аппаратных
средств, создание баз данных, систем управления, стандартных и
коммерческих ГИС различного целевого назначения и проблемной
ориентации.
Взаимосвязи картографии и геоинформатики проявляются в
следующих аспектах:
1 тематические и картографические карты - главный источник
пространственно - временной информации;
2 системы географических и прямоугольных координат служат основой
для координатной привязки всей информации, поступающей и хранящейся в
ГИС;
3 карты - основное средство географической интерпретации и
организации данных дистанционного зондирования и другой используемой в
ГИС информации (статистической, аналитической и т.п.);
4 картографический анализ - один из наиболее эффективных способов
выявления географических закономерностей, связей, зависимостей при
формировании баз знаний, входящих в ГИС;
5 математико-картографическое и компьютерно-картографическое
моделирование - главное средство преобразования информации в процессе
принятия решений, управления проведения экспертиз, составление прогнозов
развития геосистем;
6 картографическое изображение - целесообразная форма представления
информации потребителям.
Информационная система ~ это хранилище информации, снабженное
процедурами ввода, поиска, размещения и выдачи информации. Наличие
таких процедур - главная особенность информационных систем, отличающих
их от простых скоплений информационных материалов.
Например, личная библиотека, в которой может ориентироваться только
ее владелец, информационной системой не является. В публичных же
библиотеках порядок размещения книг всегда строго определенный.
Благодаря этому, поиск и выдача книг, а также размещение новых
поступлений представляют собой стандартные процедуры, близкие к
алгоритмам.
Работа информационных систем заключается в обслуживании двух
встречных потоков информации: ввода новой информации и выдачи текущей
информации по запросам.
Поскольку главная задача информационной системы - обслуживание
клиентов, система должна быть устроена так, чтобы ответ на любой запрос
выдавался быстро и был достаточно полным.
Земельно-информационная система – географическая информационная
система земельно-ресурсной и земельно-кадастровой специализации.
Отличие ЗИС от других информационных систем обусловлено
особенностями их объекта – земли.
2. Функции ГИС
1 Сбор геоданных (или просто данных): приобретение готовых
электронных карт; конвертация из других форматов; непосредственная
оцифровка с твердой основы; сканирование с твердой основы с последующей
векторизацией; векторизация авиационных и космических снимков;
непосредственный ввод координат географического объекта.
2 Хранение данных. Существует две основных модели хранения
геоданных: векторная, которая хранит географические объекты на карте в виде
точек, линий и полигонов и растровая, сохраняющая географический объект в
виде множества ячеек, которые покрывают всю область его расположения.
3. Запросы. Существует два основных запроса: идентификация отдельных
объектов (определение точного местоположения существующего объекта): где
находится и какие атрибуты ему присвоены; идентификация объектов по
условию (определение местоположения объекта, который удовлетворяет определённому условию).
4. Анализ данных. Основные виды анализа геоданных: буферизация (какие
участки расположены на таком-то расстояние от такого-то объекта и другие
запросы такого типа); наложение (объединяются объекты двух слоев для
создания нового слоя, содержащего атрибуты обоих слоев, например, наложение
почвы и растительности); сеть (рассматривается, как соединены линейные
объекты и каким образом можно по ним передвигаться);
5.
Отображение (осуществляется в виде карт графиков и диаграмм);
6.
Вывод информации.
3. Способы классификации ГИС
Геоинформационные системы могут быть классифицированы по
следующим признакам:
- назначению (в зависимости от целевого использования и характера
решаемых
задач,
например:
мониторинговые,
инвентаризационные,
исследовательские, учебные ГИС и др.);
- проблемно-тематической ориентации (в зависимости от области
применения, например: экологические, природопользовательские, социальноэкономические, земельно-кадастровые, геологические, чрезвычайных ситуаций,
навигационные и др.);
- территориальному охвату (в зависимости от масштаба базы данных,
например: глобальные, общенациональные, региональные, локальные,
муниципальные);
- способу организации географических данных (в зависимости от
форматов ввода, хранения, обработки и представления картографической
информации).
4. Эволюция ГИС
История ГИС берет своё начало с конца пятидесятых годов прошлого
столетия. Основные достижения в ГИС были получены в США, Канаде и
Швеции. Россия и бывший СССР не участвовали в мировом процессе создания и
развития геоинформационных технологий до середины 1980-х годов. В истории
развития геоинформационных систем выделяют четыре периода:
1) Новаторский период (поздние 1950-е - ранние 1970-е гг.).
Исследование принципиальных возможностей, пограничных областей знаний и
технологий, наработка эмпирического опыта, первые крупные проекты и
теоретические работы.
2) Период государственных инициатив (начало 1970-х -начало 1980-х гг.).
Развитие
крупных
геоинформационных
проектов
поддерживаемых
государством, формирование государственных институтов в области ГИС,
снижение роли и влияния отдельных исследователей и небольших групп.
Государственная поддержка ГИС стимулировала развитие экспериментальных
работ в области ГИС, основанных на использовании баз данных по уличным
сетям: автоматизированные системы навигации; системы вывоза городских
отходов и мусора; движение транспортных средств в чрезвычайных ситуациях и
т.д.
3) Период коммерческого развития (ранние 1980-е - настоящее время).
Широкий рынок разнообразных программных средств, развитие настольных
ГИС, расширение области их применения за счет интеграции с базами
непространственных данных, появление сетевых приложений, появление
значительного числа непрофессиональных пользователей.
4) Пользовательский период (поздние 1980-е - настоящее время).
Повышенная
конкуренция
среди
коммерческих
производителей
геоинформационных технологий услуг дает преимущества пользователям ГИС,
доступность и "открытость" программных средств позволяет использовать и
даже модифициро вать программы, появление пользовательских "клубов", телеконференций, территориально разобщенных, но связанных единой тематикой
пользовательских групп, возросшая потребность в геоданных, начало
формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.
5. Сферы применения ГИС
Мониторинг и охрана природной среды. Комплексный контроль
загрязнений, оценка ущерба от природных и антропогенных бедствий,
планирование эвакуационных и восстановительных мероприятий.
Поиск и добыча минеральных ресурсов. От разведки до эксплуатации
месторождений и рекультивационных мероприятий.
Транспортные, инженерные и коммуникационные сети. Планирование,
прокладка и эксплуатация, анализ и оптимизация загрузки.
Городское хозяйство и региональное управление. Практически весь
комплекс вопросов - от работы городских служб и ведения кадастров (систем
учёта земельных и других видов ресурсов) до перспективного планирования.
Службы безопасности, правопорядка и спасения. Оперативный контроль,
диспетчеризация и маршрутизация, анализ и прогноз ситуации.
Военное дело. От ведения разведки, анализа местности, планирования и
управления боевыми и учебными операциями до учёта военного хозяйства.
Сфера бизнеса. Анализ пространственного распределения клиентов,
партнёров и конкурентов, оптимизация работы службы доставки,
взаимодействие с органами государственного управления и землепользования,
учёт демографических данных. Системы выборов. Оценка пространственного
распределения рейтинга, определение наиболее важных участков для агитации
с учётом действий конкурентов.
ГИС даёт высокоэффективный результат также и в следующих отраслях:
местное и государственное управление, нефтегазовую отрасль, банковское и
страховое дело, телекоммуникации, операции с недвижимостью, сельское
хозяйство, лесное и водное хозяйство, геодезия, навигация.
То, что необходимость в ГИС очень велика, показывают общемировые
продажи программного обеспечения для создания геоинформационных систем,
сумма которых в 1997 году превысила 1 млрд. долларов, а с учётом
сопутствующих программных и аппаратных средств достигла почти 10
миллиардов.
Лекция № 2. Аппаратные средства и программное обеспечение ГИС
План:
1. Базовые компоненты ГИС
2.Структура ГИС
3. Программное обеспечение ГИС
1. Базовые компоненты ГИС
Геоинформационные системы включают в себя пять ключевых
составляющих: аппаратные средства, программное обеспечение, данные,
исполнители и пользователи.
Аппаратные средства. Аппаратные средства представляют собой:
компьютеры (рабочие станции, ноутбуки, карманные ПК); средства хранения
данных (винчестеры, компакт-диски, дискеты, флэш-память); устройства ввода
информации (дигитайзеры, сканеры, цифровые камеры и фотоаппараты,
клавиатуры, компьютерные мыши); устройства вывода информации (принтеры,
плоттеры, проекторы, дисплеи).
Программное обеспечение ГИС содержит функции и инструменты,
необходимые для хранения, анализа и визуализации географической
информации. Они очень сильно различаются в цене и функциональности.
Выбор программного обеспечения зависит от решаемых пользователем задач.
Данные - это данные о пространственном положении и о состоянии
объектов. Они собираются и подготавливаются самим пользователем, либо
приобретаются у поставщиков. Источники геоданных для ГИС:
• Бумажные карты.
• Данные полевой съемки (геодезические и топографические работы).
• Всевозможные табличные и скалярные данные.
• Данные дистанционного зондирования Земли.
• Современные непрерывные технологии (GPS-трассирование, лазерное
сканирование).
Исполнители - это люди, которые работают с программными продуктами
и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач.
Пользователи ГИС - это технические специалисты, разрабатывающие и
поддерживающие систему, и обычные сотрудники (конечные пользователи),
которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.
2.Структура ГИС
Структура ГИС, как правило, включает четыре обязательные подсистемы:
1) Ввода
данных,
обеспечивающую
ввод
и/или
обработку
пространственных данных, полученных с карт, материалов дистанционного
зондирования и т.д.;
2) Хранения и поиска, позволяющие оперативно получать данные для
соответствующего анализа, актуализировать и корректировать их;
3) Обработки и анализа, которая дает возможность оценивать параметры,
решать расчетно-аналитические задачи;
4) Представления (выдачи) данных в различном виде (карты, таблицы,
изображения, блок-диаграммы, цифровые модели местности и т.д.).
Подсистема ввода информации - это программный или аппаратнопрограммный блок, отвечающий за получения данных. Например, дигитайзеры,
на котором осуществляется оцифровка карт, сканер, считывающий изображение
в виде растра, электронные геодезические приборы.
Ввод данных - процедура кодирования данных в компьютерночитаемую форму и их запись в базу данных GIS.
Ввод данных включает три главных шага:
 Сбор данных
 Их редактирование и очистка
 Геокодирование данных - это генерация геометрических данных на
основе табличных значений, представляющих собой почтовые адреса или
линейные координаты. Имеются следующие методы: StreetInfo (адресное
геокодирование), линейные координаты.
Последние два этапа называются также предобработкой данных.
Типы систем ввода данных:
1. Ввод с помощью клавиатуры
 Главным образом, для атрибутивных данных
 Редко используется для пространственных данных
 Может быть совмещен с ручным цифрованием
2. Координатная геометрия. Координатная геометрия - математические и
программные средства, используемые для автоматизации обработки данных
геодезических съемок.
 Очень высокий уровень точности, полученной, за счет полевых
геодезических измерений
 Очень дорогой
 Используемый для земельного кадастра
3. Цифрование - преобразование аналоговых графических и
картографических документов (оригиналов) в форму цифровых записей,
соответствующих векторным представлениям пространственных объектов. По
методу цифрование различают:

Цифрование с помощью дигитайзера с ручным обводом
Цифрование c использованием сканирующих устройств (сканеров) с
последующей векторизацией растровых копий оригиналов;
 ручное цифрование манипулятором типа "мышь" по растровой
картографической подложке (map background) или полуавтоматическое
видеоэкранное цифрование, а также гибридные методы:
 наиболее широко используется при вводе пространственных данных с
карт;
 эффективность метода зависит от качества сканируемого материала,
программного обеспечения цифрования и умения оператора;
 требует много времени и допускает наличие ошибок

4. Ввод существующих цифровых файлов. В данном случае под
цифровыми файлами понимаем наборы данных различных ведомств и
организаций.
Приобретение и использование существующих цифровых наборов
данных является наиболее эффективным способом заполнения ГИС.
Проблемы цифрования карт:
 Уровень ошибок в базе данных ГИС непосредственно связан с уровнем
ошибок исходных карт
 Карты не всегда адекватно отображают информацию и не всегда точно
передают данные о местоположении
Информация о качестве данных:
 Дата получения
 Точность позиционирования
 Точность
классификации (Классификация - автоматическое
разбиение изображений по заданному признаку или совокупности признаков
на однородные содержательно интерпретируемые области, т.е. выделение
объектов или классов объектов по их яркостным и/или геометрическим
свойствам и их последующая обработка или интерпретация различными
методами).
 Полнота
 Метод, использованный для получения и кодирования данных
2)Подсистема хранения информации представлена базой данных (БД),
куда поступает вся оцифрованная информация. Это упорядоченный массив
цифровой информации по какой-либо теме (например, базы данных по рельефу,
по растительности).
Система
ввода
Графические
базы данных
Тематические
базы данных
Система
визуализации
Система
управления
и обработки
Система
вывода
Рисунок 2 Обязательные компоненты ГИС
Подсистема обработки информации состоит из самого компьютера,
системы управления и программного обеспечения. Разнообразные
специализированные программы позволяют строить карты, совмещать их друг
с другом, визуализировать и выводить на печать. Программные комплексы
способны проводить анализ территории, дешифрировать снимки, классифицировать картографируемые объекты, моделировать процессы, оценивать
альтернативные варианты и выбирать оптимальный путь решения. Большая
часть подсистем обработки информации работает в диалоговом (интерактивном
режиме), в ходе которого идет непосредственный двусторонний обмен
информацией между картографом и компьютером.
Подсистема вывода (выдачи) информации - комплекс устройств для
визуализации обработанной информации в картографической форме. Это экраны
(дисплеи), печатающие устройства (принтеры) различной конструкции,
чертежные автоматы (плоттеры) и др. С их помощью быстро выводят
результаты картографирования и варианты решений в той форме, которая удобна
пользователю. Это могут быть не только карты, но и тексты, графики,
трехмерные модели, таблицы, однако если речь идет о пространственной
информации, то чаще всего она дается в картографической форме.
В состав картографических ГИС производственного назначения включают
еще и подсистему издания карт. Если тираж карт небольшой, что обычно при
выполнении
научных
исследований,
то
используют
настольные
картографические издательские системы.
ГИС, ориентированные на работу с аэрокосмической информацией,
включают специализированную подсистему обработки изображений. В этом
случае программное обеспечение позволяет выполнять различные операции со
снимками: проводить их коррекцию, преобразование, улучшение,
автоматическое распознавание и дешифрирование.
Особую подсистему в высокоразвитых ГИС может составлять база знаний,
т.е. совокупность формализованных знаний, логических правил и программных
средств для решения задач определенного типа (например, для проведения
границ или районирования территории). Базы знаний помогают ставить диагноз
состояния геосистем, предлагать варианты решения проблемных ситуаций,
давать прогноз развития.
3. Программное обеспечение ГИС
На рынке программных продуктов предлагаются различные ГИС,
отличающиеся по функциональным возможностям, требованиям к
аппаратным ресурсам и другим характеристикам. Одна из широко
распространенных в России ГИС - MapInfo Professional, разработанная
фирмой MapInfo Corporation (США). В наших исследованиях особое внимание
уделяется также одной из самых распространенных в мире и России ГИС ArcView GIS, разработанной фирмой ESRI (США).
Геоинформационные технологии - технологическая основа создания
географических информационных систем, позволяющая реализовать их
функциональные возможности.
Программные обеспечения ГИС делятся на пять основных
используемых классов.
Первый наиболее функционально полный класс программного
обеспечения - это инструментальные ГИС. Они могут быть предназначены для
самых разнообразных задач: для организации ввода информации (как
картографической, так и атрибутивной), ее хранения (в том числе и
распределенного, поддерживающего сетевую работу), отработки сложных
информационных запросов, решения пространственных аналитических задач
(коридоры, окружения, сетевые задачи и др.), построения производных карт и
схем (оверлейные операции), для подготовки к выводу на твердый носитель
оригинал-макетов картографической и схематической продукции.
Как правило, инструментальные ГИС поддерживают работу как с
растровыми, так и с векторными изображениями, имеют встроенную базу
данных для цифровой основы и атрибутивной информации или поддерживают
для хранения атрибутивной информации одну из распространенных баз
данных: Paradox, Access, Oracle и др. Наиболее развитые продукты имеют
системы
run
time,
позволяющие
оптимизировать
необходимые
функциональные возможности под конкретную задачу и удешевить
тиражирование созданных с их помощью справочных систем.
Второй важный класс – ГИС-вьюверы (просмотрщики), то есть
программные продукты, обеспечивающие пользование созданными с
помощью инструментальных ГИС базами данных. ГИС-вьюверы
предоставляют пользователю (если предоставляют вообще) крайне
ограниченные возможности пополнения баз данных. Во все ГИС-вьюверы
включается инструментарий запросов к базам данных, которые выполняют
операции позицирования и суммирования картографических изображений.
Вьюверы всегда входят составной частью в средние и крупные проекты,
позволяя сэкономить затраты на создание части рабочих мест, не наделенных
правами пополнения базы данных.
Третий класс – это справочные картографические системы (СКС).
Они сочетают в себе хранение и большинство возможных видов
визуализации пространственно-распределенной информации, содержат
механизмы запросов по картографической и атрибутивной информации, но
при этом существенно ограничивают возможности пользователя по
дополнению встроенных баз данных. Их обновление (актуализация) носит
цикличный характер и производится поставщиком СКС за дополнительную
плату.
Четвертый
класс
программного
обеспечения
–
средства
пространственного
моделирования.
Их
задача
–
моделировать
пространственное распределение различных параметров (рельефа, зон
экологического загрязнения, участков затопления при строительстве плотин и
др.). Они опираются на средства работы с матричными данными и снабжаются
развитыми средствами визуализации. Типичным является наличие
инструментария, позволяющего проводить самые разнообразные вычисления
над пространственными данными (сложение, умножение, вычисление
производных и другие операции).
Пятый класс – это специальные средства обработки и дешифрирования
данных зондирований Земли. Сюда относятся пакеты обработки изображений,
снабженные в зависимости от цены различным математическим аппаратом,
позволяющим проводить операции со сканированными или записанными в
цифровой форме снимками поверхности Земли. Это довольно широкий набор
операций, начиная со всех видов коррекций (оптической, геометрической)
через географическую привязку снимков вплоть до обработки стереопар с
выдачей результата в виде актуализированного топоплана. Кроме упомянутых
классов существует еще разнообразные программные средства,
манипулирующие с пространственной информацией. Это такие продукты, как
средства обработки полевых геодезических наблюдений (пакеты,
предусматривающие взаимодействие с GPS-приемниками, электронными
тахометрами, нивелирами и другим автоматизированным геодезическим
оборудованием), средства навигации и программного обеспечения для
решения еще более узких предметных задач (изыскания, экологии,
гидрогеологии и пр.).
Возможны и другие принципы классификации программного
обеспечения: по сферам применения, по стоимости, поддержке определенным
типом (или типами) операционных систем, по вычислительным платформам
(ПК, рабочие Unix-станции).
Если до середины 90-х годов основной рост рынка был связан лишь с
крупными проектами федерального уровня, то сегодня главный потенциал
перемещается в сторону массового рынка. Это мировая тенденция: по данным
исследовательской фирмы Daratech (США), мировой рынок ГИС для
персональных компьютеров в настоящий момент в 121,5 раза опережает
общий рост рынка ГИС-решений.
Массовость рынка и возникающая конкуренция приводят к тому, что
потребителю за ту же или меньшую цену предлагается все более качественный
товар. Для ведущих поставщиков инструментальных ГИС стала уже правилом
поставка вместе с системой и цифровой картографической основы того
региона, где распространяется товар. Два-три года назад функции
автоматизированной векторизации и справочных систем можно было
реализовать только с помощью развитых и дорогостоящих инструментальных
ГИС (Arc/Info, Intergraph).
Сегодня даже пакеты, обслуживающие какой-либо технологический
этап, например, векторизаторы, можно приобрести как в полном, так и в
сокращенном наборе модулей, библиотек символов.
Такие продукты, как GeoDraw/GeoGraph, Sinteks/Tri, GeoCAD,
EasyTrace обладают не только значительным количеством пользователей, но
и имеют уже все атрибуты рыночного оформления и поддержки. В
российской геоинформатике есть некая критичная цифра работающих
инсталляций – пятьдесят. Как только вы ее достигли, дальше есть только два
пути - или резко вверх, наращивая число своих пользователей, либо – уход с
рынка из-за невозможности обеспечить необходимую поддержку и развитие
своему продукту. Все упомянутые программы обслуживают нижний ценовой
уровень. Другими словами, в них найдено оптимальное соотношение между
ценой и напором функциональных возможностей именно для российского
рынка.
Лекция № 3. Информация в ГИС.
Виды информации в ГИС. Структурные особенности географической и картографической
информации. Способы представления и принципы организации данных в ГИС. Применения
идентификаторов, классификаторов, информационных языков и форматов данных. Экспорт
и импорт данных в ГИС. Стандартизация информационного, программного и иного
обеспечения.
1. Виды информации в ГИС
Геопространственные данные представляют собой информацию,
которая описывает географическое местоположение и свойства естественных
или искусственно созданных объектов и их границ на Земле. Любая ГИС
работает с 2 основными типами информации: пространственной и
атрибутивной.
Пространственная информация в ГИС находится в цифровой форме и
служит для визуализации изображения в той или мной модели данных.
Атрибутивная информация в ГИС - это данные, описывающие
качественные или количественные параметры пространственно соотнесенных
объектов. Например, жилая постройка на дисплее может быть представлена в
виде полигона, а атрибутивная информация будет содержать сведения об ее
площади, почтовом адресе, количестве этажей, материале стен и т.д.
Метаданные (дословно - «данные о данных»). Это сведения о
местонахождении данных, их качестве, составе, содержании, происхождении
(способах и условиях получения), формах представления, условиях доступа,
приобретения и использования, авторских правах и т.п.
2. Особенности организации данных в ГИС
ГИС использует разнообразные данные об объектах, характеристиках
земной поверхности, информацию о формах и связях между объектами,
различные описательные сведения.
Для того чтобы полностью отобразить геообъекты реального мира и все
их свойства, понадобилась бы бесконечно большая база данных. Поэтому,
используя приемы генерализации и абстракции, необходимо свести
множество данных к конечному объему, легко поддающемуся анализу и
управлению. Это достигается применением моделей, сохраняющих основные
свойства объектов исследования и не содержащих второстепенных свойств.
Поэтому первым этапом разработки ГИС или технологии ее применения
является обоснование выбора моделей данных для создания информационной
основы ГИС.
Выбор метода организации данных в геоинформационной системе, и, в
первую очередь, модели данных, т.е. способа цифрового описания
пространственных
объектов,
определяет
многие
функциональные
возможности создаваемой ГИС и применимость тех или иных технологий
ввода. От модели зависит как пространственная точность представления
визуальной части информации, так и возможность получения качественного
картографического материала и организации контроля цифровых карт. От
способа организации данных в ГИС очень сильно зависит производительность
системы, например, при выполнении запроса к базе данных или рендеринге
(визуализации) на экране монитора.
Модель данных
полигон, линия, дуга,
идентификатор
Структура данных
матрицы, списки, системы
ссылок, указатели
Структура файлов, форматы
Заголовок файла, организация
файла, типы чисел
Организация конкретной
структуры базы данных ГИС
слои, классификаторы
Рис. 1. Уровни организации данных
Более подробное рассмотрение организации данных часто называется
структурой данных. В структуре фигурируют математические и
программистские термины, такие как “матрица”, “список”, “система ссылок”,
“указатель”, “способ сжатия информации”. На следующем по детальности
уровне организации данных специалисты имеют дело со структурой файлов
данных и их непосредственными форматами. Уровень организации
конкретной БД является уникальным для каждого проекта.
ГИС, впрочем, как и любая другая информационная система, обладает
развитыми средствами обработки и анализа входящих данных с целью
дальнейшей их реализации в вещественной форме.
Рис.2 Схематическое представление процессов сбора, обработки,
анализа и вывода данных в ГИС
На первом этапе производится “коллекционирование” как
географической (цифровые карты, изображения), так и атрибутивной
информации. Собранные данные являются наполнением двух баз данных.
Первая БД хранит картографические данные, вторая же наполнена
информацией описательного характера.
На втором этапе система обработки пространственных данных
обращается к базам данных для проведения обработки и анализа
востребованной информации. При этом весь процесс контролируется
системой управления БД (СУБД), с помощью которой можно осуществлять
быстрый поиск табличной и статистической информации. Конечно, главным
результатом работы ГИС являются разнообразные карты.
3. Подходы организации связи между данными
Для организации связи между географической и атрибутивной
информацией используют четыре подхода взаимодействия:
1) Первый подход – геореляционный или, как его еще называют,
гибридный. При таком подходе географические и атрибутивные данные
организованы по-разному. Между двумя типами данных связь осуществляется
посредством идентификатора объекта. Как видно из рис. 3., географическая
информация хранится отдельно от атрибутивной в своей БД. Атрибутивная
информация организована в таблицы под управлением реляционной СУБД.
2) Интегрированный подход - предусматривается использование средств
реляционных СУБД для хранения как пространственной, так и атрибутивной
информации. В этом случае ГИС выступает в качестве надстройки над СУБД.
3) Третий подход называют объектным. Плюсы этого подхода в легкости
описания сложных структур данных и взаимоотношений между объектами.
Объектный подход позволяет выстраивать иерархические цепочки объектов и
решать многочисленные задачи моделирования.
4) В последнее время самое широкое распространение получил
объектно-реляционный подход, являющийся синтезом первого и третьего
подходов.
4. Формы представления объектов в ГИС:
В ГИС выделяют несколько форм представления объектов:
 В виде нерегулярной сети точек;
 В виде регулярной сети точек;
 В виде изолиний.
Представление в виде нерегулярной сети точек – это произвольно
расположенные точечные объекты, в качестве атрибутов имеющие какое-то
значение в данной точке поля.
Рис.
3.
Пример
формы
представления
объектов
в виде нерегулярной сети точек
Представление в виде регулярной сети точек – это равномерно
расположенные в пространстве точки достаточной густоты. Регулярную сеть
точек можно получать интерполяцией из нерегулярных либо путем проведения
измерений по регулярной сети.
Наиболее распространенной формой представления в картографии
является представление изолиниями. Недостатком данного представления
является то, что обычно нет никакой информации о поведении объектов,
находящихся между изолиниями. Данный способ представления является не
самым удобным для анализа. На рис. 5. приведен пример этой формы
представления.
Рис. 4. Пример формы представления объектов в виде изолиний
5. Модели организации пространственных данных в ГИС.
Самой распространенной моделью организации данных является слоевая
модель (называемая оверлеями, покрытиями или темами), рис. 5. Суть модели
в том, что осуществляется деление объектов на тематические слои и объекты,
принадлежащие одному слою. Получается так, что объекты отдельного слоя
сохраняются в отдельный файл, имеют свою систему идентификаторов, к
которой можно обращаться как к некоторому множеству. Как видно из рис., в
отдельные слои вынесены индустриальные районы, торговые центры,
автобусные маршруты, дороги, участки учета населения. Часто один
тематический слой делится еще и по горизонтали – по аналогии с отдельными
листами карт. Это делается для удобства администрирования БД и во избежание
работы с большими файлами данных.
Рис. 5. Пример слоевой организации данных
В рамках слоевой модели существует две конкретных реализации:
векторно-топологическая и векторно-нетопологическая модели.
Первая реализация – векторно-топологическая, рис. 6. В этой модели есть
ограничения: в один лист одного тематического слоя можно поместить объекты
не всех геометрических типов одновременно. К примеру, в системе ARC/INFO в
одном покрытии можно поместить или только точечные или только линейные,
или полигональные объекты, либо их комбинации, исключая случай “точечные
полигональные” и три типа объектов сразу.
Рис. 6. Векторно-топологическая модель организации данных
Векторно-нетопологическая модель организации данных – это более
гибкая модель, но часто в один слой помещаются только объекты одного
геометрического типа. Число слоев при слоевой организации данных может быть
весьма большим и зависит от конкретной реализации. При слоевой организации
данных удобно манипулировать большими группами объектов, представленных
слоями как единым целым. Например, можно включать и выключать слои для
визуализации, определять операции, основанные на взаимодействии слоев.
Следует отметить, что слоевая модель организации данных абсолютно
преобладает в растровой модели данных.
Наряду со слоевой моделью используют объектно-ориентированную
модель. В этой модели используется иерархическая сетка (топографический
классификатор), рис. 8.
Рис. 7. Пример топографического классификатора
В объектно-ориентированной модели акцент делается на положение
объектов в какой-либо сложной иерархической схеме классификации и на
взаимоотношения между объектами. Этот подход менее распространен, чем
слоевая модель по причине трудности организации всей системы взаимосвязей
между объектами.
Как говорилось выше, информация в ГИС хранится в географической и
атрибутивной базах данных. Рассмотрим принципы организации информации на
примере векторной модели представления пространственных данных.
Любой графический объект можно представить как семейство
геометрических примитивов с определенными координатами вершин, которые
могут исчисляться в любой системе координат. Геометрические примитивы в
разных ГИС различаются, но базовыми являются точка, линия, дуга, полигон.
Расположение точечного объекта, например, угольной шахты, можно описать
парой координат (x, y). Такие объекты, как река, водопровод, железная дорога
описываются набором координат (x1, y2; …; xn, yn), рис. 8. Площадные объекты
типа речных бассейнов, сельхоз угодий или избирательных участков
представляются в виде замкнутого набора координат (x1, y1; … xn, yn; x1, y1).
Векторная модель наиболее пригодна для описания отдельных объектов и менее
всего подходит для отражения непрерывно изменяющихся параметров.
Рис. 8.Пример использования векторной модели для описания геообъектов
Кроме координатной информации об объектах в географической БД может
храниться информация о внешнем оформлении этих объектов. Это может быть
толщина, цвет и тип линий, тип и цвет штриховки полигонального объекта,
толщина, цвет и тип его границ. Каждому геометрическому примитиву
сопоставляется атрибутивная информация, описывающая его количественные и
качественные характеристики. Она хранится в полях табличных баз данных,
которые предназначены для хранения информации разных типов: текстовая,
числовая, графическая, видео, аудио. Семейство геометрических примитивов и
его атрибутов (описаний) образует простой объект.
Взаимосвязь между изображением объекта и его атрибутивной
информацией возможна посредством уникальных идентификаторов. Они в явной
или неявной форме существуют в любой ГИС.
Во многих ГИС пространственная информация представляется в виде
отдельных прозрачных слоев с изображениями географических объектов.
Размещение объектов на слоях зависит в каждом отдельном случае от
особенностей конкретной ГИС, а также особенностей решаемых задач. В
большинстве ГИС информацию на отдельном слое составляют данные из одной
таблицы БД. Бывает, что слои образуются из объектов, составленных из
однородных геометрических примитивов. Это могут быть слои с точечными,
линейными или площадными географическими объектами. Иногда слои
создаются по определенным тематическим свойствам объектов, например, слои
железнодорожных линий, слои водоемов, слои природных ископаемых.
Практически любая ГИС позволяет пользователю управлять слоями. Основные
управляющие функции – это видимость/невидимость слоя, редактируемость,
доступность. Кроме всего, пользователь может увеличивать информативность
цифровой карты путем вывода на экран значений атрибутов пространственных.
Многие ГИС используют растровые изображения в качестве фундаментального
слоя для векторных слоев, что также повышает наглядность изображения.
Лекция № 4. Технологии создания и использования карт средствами ГИС
1.
2.
3.
ГИС-технология создания карт средствами ГИС
Форматы графических файлов.
Понятия о базах данных.
1. ГИС-технология создания карт средствами карт
Построение карты средствами ГИС может быть реализовано тремя
путями:
1. Создание новой карты на основе информации, которая вводится
оператором,
2. Создание новой карты на основе существующей векторной карты
путем ее модификации или обновления,
3. Создание новой карты на основе трассировки растровых изображений,
которые могут представлять собой сканированные снимки или карты.
Создание новой карты на основе информации вводимой оператором с
клавиатуры наименее производительно и на практике не применяется.
Технологически этот процесс совпадает с процессом редактирования карт и
будет рассмотрен в разделе, посвященному графическому редактированию.
В наиболее общем виде ГИС-технология создания карт следующая:
1. Подготовка исходных материалов и ввод данных заключается, в
подготовке исходной цифровой основы будущей карты посредством
цифрования картографических материалов и осуществляется:
а) с накопителей электронных тахеометров;
б) приемников GPS;
в) систем обработки изображений;
г) дигитализацией (цифрованием) материалов обследований, авторских
или составительских оригиналов, а также имеющихся плановокартографических материалов;
д) сканированием исходных материалов и трансформированием
полученного растрового изображения;
В MapInfo растровые изображения используются только для просмотра;
вносить изменения в само изображение нельзя. К нему нельзя "привязать"
никаких данных, в отличие от векторных карт. Обычно они используются как
подложки для векторных карт, т.к. степень детализации растрового
изображения гораздо выше, чем у векторных карт. Система читает такие
растровые форматы, как TIFF, JPEC и др.
Поскольку MapInfo не общается непосредственно со сканерами, а читает
уже подготовленные другими программами файлы изображений, необходимо
сформировать растровое изображение при помощи планшетного сканера и
имеющегося программного обеспечения. Для этого необходимо поместить
картографический источник на стекло сканера и запустить процесс
сканирования. Полученное растровое изображение необходимо сохранить со
своим уникальным именем.
Полученное растровое изображение необходимо зарегистрировать с
целью дальнейшей векторизации растра в выбранной картографической
проекции и системе координат.
Перед сканированием необходимо по возможности устранить физические
дефекты карты: разгладить складки, аккуратно подклеить (если на карте
имеются разрывы). Необходимо помнить что, чем меньше дефектов на карте,
тем точнее можно произвести привязку и векторизацию.
Для удовлетворительного качества изображения следует установить
разрешение не менее 300 точек на дюйм. Для получения качественного
изображения и для получения растровых изображений аэро- и космических
снимков следует сканировать с разрешением 600-800 dpi. Для хранения растра
рекомендуется использовать форматы GIF и Jpeg (с минимальной
компрессией), для векторизации их следует перевести в форматы TIFF или
BMP т.к. они гораздо быстрее обрабатываются компьютером. Если вы
сканировали в 24 - или 32 - битном режиме (цветном) и сохранили как TIFF,
то можно в 3 раза уменьшить объем растра (превратив его в 8 – битное)
сохранив в формате GIF, а потом перевести обратно в TIFF.
2. формирование и редактирование слоев создаваемой карты и
таблиц к ним, а также формирование базы данных;
Формирование слоев включает в себя векторизацию карты. Под
векторизацией понимается перевод растрового формата графических данных
в векторный. В Mapinfo векторизация происходит в ручном режиме. Вам
предстоит поверх растровых объектов нанести аналогичные векторные.
Векторизация линий производится ломаной линией (полилинией),
площадных объектов (озера, леса, болота т.е. таких у которых ширина
выражается в масштабе) многоугольником (полигоном), символьных
объектов (символами / simbol), текста – нанесением поверх растрового текста
аналогичного по шрифту, размеру и т.д. – векторного.
3 . ввод табличных и текстовых данных с характеристиками
объектов (атрибутов). Информация об объекте заносится в список (таблицу).
4. разработка знаковой системы (легенды карты); при создании
тематической карты одним из шагов является создание легенды карты. ГИС
позволяют выбрать цвет столбцов; расположение столбцов– горизонтальное и
вертикальное; размеры – высоту (высота равна заданному максимальному
значению, ширину, можно также установить ориентацию графика
относительно центра объекта и др. параметры.
5. совмещение слоев, формирование картографического изображения
тематической карты и его редактирование;
После векторизации объектов (т.е. создали графическую БД) и занесли
атрибутивную информацию об объектах в Список (создали тематическую БД)
можно приступить к созданию тематических карт с помощью модуля анализа.
Алгоритм построения тематических карт в Mapinfo во многом схож с
построением графиков в электронных таблицах Excel, т.е. выполняется
пошагово.
В окне выбрать Тип карты и Вид. Нажмите Далее>). Создать
Тематическую Карту – Шаг 2 из 3 в котором выбирается Таблица и Поля
по которым будет создаваться карта.
6. Компоновка карты и формирование макета печати;
7. Вывод карты на печать. Для вывода на печать карт, таблиц и графиков
используется Окно отчета, в котором вы можете указать размеры и
положение страницы, масштаб карты, произвести компоновку карты, вставив
легенду, графики и обрамив ее рамкой и т.п.
2. Понятия о базах данных. Графическая и атрибутивная базы
данных.
Основным ядром каждой информационной системы (и ГИС в том числе),
является база данных (БД). Под базой данных понимается поименованная
совокупность данных, отображающая состояние объекта, его свойства и
взаимоотношения с другими объектами, а также комплекс технических и
программных средств для ведения этих баз данных.
В самом общем смысле база данных (БД) - это набор записей и файлов,
организованных специальным образом. В базе данных любой ГИС можно
хранить, например, фамилии и адреса друзей или клиентов (текстовая
информация) и карту города с нанесенными домами (графическая
информация), координаты, значения площадей, другие количественные
характеристики (метрическая информация).
Базы данных делятся на иерархические, сетевые и реляционные.
1) Иерархические базы данных устанавливают строгую подчиненность
между записями.
Для хранения данных, имеющих такую структуру, была разработана
иерархическая модель данных, которую иллюстрирует рис. Входящие в состав
такой модели записи образуют древовидную структуру - каждая из них связана
с одной записью, находящейся на более высоком уровне иерархии. Доступ к
любой из записей осуществляется путем прохода по строго определенной
цепочке узлов дерева с последующим просмотром соответствующих этим
узлам записей. Для достаточно простых задач иерархическая система эффективна, но она практически непригодна для использования в сложных
системах с оперативной обработкой запросов и распределенной архитектурой.
Иерархическая организация трудно модифицируема и поэтому не может
обеспечить быстродействие, необходимое для работы в условиях
одновременного модифицирования файлов несколькими прикладными
системами.
Рисунок - Иерархическая база данных
2) Сетевые базы данных это база данных, в которой одна запись может
участвовать в нескольких отношениях предок-потомок. Фактически база
данных представляет собой не дерево, а произвольный граф. Все данные
считаются потенциально взаимосвязанными (рис).
Использовались в том случае, если структура данных оказывалась
сложнее, чем обычная иерархия, т.е. простота структуры иерархической базы
данных становилась её недостатком. Как сетевые, так и иерархические базы
данных были очень жесткими. Наборы отношений и структуру записей
приходилось задавать заранее.
Федеральный округ
Область
Район
Землепользование
Область
Район
Область
Район
Землепользование
Район
Землепользование
Райо
н
Изменение структуры базы данных обычно означало перестройку всей
базы данных, а для получения ответа на запрос приходилось писать
специальную программу поиска данных. Реализация пользовательских
запросов часто затягивалась на недели и месяцы, к моменту появления
программы информация, которую она предоставляла, часто оказывалась
бесполезной.
3)Реляционная модель была попыткой упростить структуру БД.
Реляционной считается такая база данных, в которой все данные представлены
в виде простых таблиц, разбитых на строки и столбцы, и все операции над базой
данных сводятся к манипуляциям с таблицами.
Особенности реляционной базы данных можно сформулировать
следующим образом:
1) Данные хранятся в таблицах, состоящих из столбцов ("атрибутов") и
строк ("записей", "кортежей").
2) На пересечении каждого столбца и строчки стоит в точности одно
значение.
3) У каждого столбца есть своё имя, которое служит его названием, и все
значения в одном столбце имеют один тип.
4) Запросы к базе данных возвращают результат в виде таблиц, которые
тоже могут выступать как объект запросов.
5) Строки в реляционной базе данных неупорядочены - упорядочивание
производится в момент формирования ответа на запрос.
Более наглядно структуру таблицы иллюстрирует рис.5.5.2 , на котором
изображена таблица РАЙОНЫ.
Каждая горизонтальная строка этой таблицы представляет отдельную
физическую сущность – один административный район. Она же представлена
на карте отдельным графическим объектом.
Все N строк таблицы вместе представляют все N районов одной области.
Все данные, содержащиеся в конкретной строке таблицы, относятся к району,
который описывается этой строкой.
Все значения, содержащиеся в одном и том же столбце, являются
данными одного типа. Например, в столбце Районный центр содержатся только
слова, в столбце Площадь содержатся десятичные числа, а в столбце ID
содержатся целые числа, представляющие коды объектов, установленные
пользователем. Связь между таблицами осуществляется по полям.
Каждая таблица имеет собственный, заранее определенный набор
поименованных столбцов (полей). Поля таблицы обычно соответствуют
атрибутам объектов, которые необходимо хранить в базе. Количество строк
(записей) в таблице не ограничено и каждая запись несет информацию о какомлибо объекте.
На сегодняшний день реляционные базы данных являются наиболее
популярной структурой для хранения данных, поскольку сочетают в себе
наглядность
представления
данных
с
относительной
простотой
манипулирования ими.
Общепринятым стандартом языка работы с реляционными базами
данных является язык SQL. К числу наиболее известных СУБД реляционного
типа относятся dBase, Clipper, FoxBASE, Paradox, ORACLE, Microsoft Access.
В реляционных БД содержатся два типа данных: графические и
атрибутивные (или семантические).
В графической базе данных хранится так называемая графическая или
метрическая основа карты в цифровом виде. Кроме метрической информации
объекты должны обладать временной и описательной информацией.
Атрибутивная база данных содержит в себе определенную смысловую
нагрузку карты и дополнительные сведения, которые относятся к
пространственным данным, но не могут быть прямо нанесены на карту- это
описание территории или информация, описывающая качественные
характеристики объектов (атрибуты). Таблица, содержащая атрибуты объектов,
называется таблицей атрибутов, например при сборе характеристик по городу
можно указать численность жителей, число театров и концертных залов,
протяженность автодорог и линий связи; по району - его общая площадь и число
землепользователей; по сотруднику предприятия - имя, фамилия, отчество, пол,
возраст, стаж работы, размер заработной платы и т. д. И для хранения всей этой
информации применяют атрибутные таблицы.
Каждая строка таблицы соответствует одному объекту; каждый столбец
– тематическому признаку; ячейка, находящаяся на пересечении строки и
столбца, отражает значение определенного признака выбранного объекта.
Важным атрибутом являются временные характеристики.
В ГИС обычно встроены не только средства отображения базы данных,
но и специальные программы- так называемые системы управления базами
данных (СУБД).
С использованием СУБД осуществляется поиск, сортировка, добавление
и исправление информации в базах данных. Этот модуль позволяет создать
новую атрибутивную таблицу, заполнить ее и привязать к карте.
Не следует понимать, что графические объекты живут сами по себе, а
атрибутика - сама по себе. Напротив, интеграция достигает порой той степени,
когда графический объект физически хранится как одно из полей атрибутивной
таблицы, несколько же других полей реально в таблице базы данных не
существуют, а отображают автоматически отслеживаемые географические
параметры объекта (длину, периметр, площадь.)
Атрибутивные базы данных не только помогают по-разному отобразить
объекты с различными свойствами. При выполнении пространственных
запросов атрибутика помогает более точно идентифицировать объект - в самом
простом случае мы можем указать объект на карте и получить о нем подробную
информацию (номер, имя, размер и т.д.) Можно, разумеется, организовывать
выбор объектов на карте посредством запросов к атрибутивной таблице, так как
мы знаем, что выделение объектов связано с выделением их атрибутивных
записей.
Все объекты и примитивы должны иметь свой номер или идентификатор,
при помощи которого можно поставить в соответствие к графической
информации атрибутивную (рис.5.5.3).
Использование идентификаторов открывает широкие возможности для
просмотра и анализа картографического изображения. Пользователь может
указать на объект, например курсором, и система определит его идентификатор,
по которому найдет относящиеся к объекту одну или несколько баз данных и,
наоборот, по информации в базе определит графический объект.
Однако набор записей (иногда несколько сот тысяч), содержащий
графическую (метрическую) и атрибутивную информацию о каком-либо
объекте хоть и очень похож, однако еще очень далек от того образа реального
мира, который мы называем картой. Пока можно говорить только о том, что
множество цифровых данных о пространственных объектах образует
цифровую модель объекта местности, содержащую сведения о его
местоположении (координаты) и набор свойств и характеристик (атрибутов).
Рассматривая вопрос о цифровых моделях, нельзя не отметить, что в
реальных ГИС мы имеем дело не с абстрактными линиями и точками, а с
объектами, занимающими пространственное положение и имеющими сложные
взаимосвязи между собой. Поэтому полная цифровая модель объекта в
цифровой карте в обязательном порядке включает в себя:
· геометрическую (метрическую) информацию;
· атрибуты-признаки, связанные с объектом и его характеризующие;
· неметрические (топологические) характеристики, которые объясняют
связи между объектами.
К топологическим характеристикам можно отнести: ориентацию (по
отношению одного объекта к другому); примыкание (наличие общей границы
и точек); включение (вложенность контуров), совпадение (наложение одного
объекта на другой) и т.п.
Топологические характеристики заносятся при кодировании данных в
виде дополнительных атрибутов. Этот процесс во многих ГИС осуществляется
автоматически при дигитализации данных.
2. Форматы графических файлов.
Файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи,
схемы). Метод сжатия LZW (Lempel-Ziv-Welch) действует гораздо лучше, чем
RLE при сжатии произвольных графических данных, но процесс кодирования
и распаковки происходит медленнее.
GIF позволяет записывать изображение «через строчку» (Interlaced),
благодаря чему, например, при отображении файла в Интернет можно увидеть
изображение целиком, но с меньшим разрешением, задолго до окончания
полной загрузки файла. В 1989 г. формат был модифицирован (GIF89a) за счёт
добавления поддержки прозрачности и анимации. В результате в GIF можно
установить один или более цветов прозрачными, эти цвета станут
невидимыми в программах просмотра Интернет и некоторых других. Кроме
того, файл GIF может содержать не одну, а несколько растровых картинок,
которые программа может подгружать одну за другой с указанной в файле
частотой. Так достигается иллюзия движения (GIF-анимация). Основное
ограничение формата GIF состоит в том, что цветное изображение может быть
записано только в режиме 256 цветов. Это ограничение обусловливает
применение данного формата в основном при создании электронных
публикаций для сети Интернет.
Формат JPEG (Joint Photographic Experts Group) был разработан группой
экспертов в области фотографии в рамках ISO (Международной организации
по стандартизации) специально для сжатия 24-битных изображений. Данный
формат представляет эффективный метод хранения изображений с большой
глубиной цвета. Главное отличие формата JPEG от других состоит в том, что
в JPEG используется алгоритм сжатия с потерями, который необратимо
искажает изображение. Это не сильно заметно при его простом просмотре, но
становится явным при детальной работе с изображением. Как правило, при
сохранении графического изображения в формате JPEG в специальном
диалоговом окне можно задать степень сжатия. При этом, чем выше уровень
сжатия, тем ниже качество. Но зато, используя JPEG, можно получить файлы
иногда в несколько сотен раз меньше по объему, чем в формате BMP. Формат
JPEG аппаратно независим, поддерживается на IBM PC и Apple Macintosh.
Существуют также различные версии JPEG: Baseline Optimized, Progressive.
Особенностью JPEG Progressive является поддержка чересстрочного вывода.
Формат JPEG идеально подходит для обычного пользователя, т.к. в данном
формате можно хранить полноцветные24-битовые изображения при малом
объеме без больших потерь качества. Однако, стоит заметить, что JPEG не
подходит для хранения «контурных» рисунков (карт), т.к. из-за особенностей
алгоритма сжатия контуры и текст становятся размытыми, т.к. из-за
особенностей алгоритма сжатия контуры и текст становятся размытыми.
Поскольку в «PEG отсутствует истинная информация о цвете, он практически
не пригоден для работы с ДДЗЗ (цветокоррекция и т.п.).
также включать информацию о номере версии формата или сведения об
авторских правах. Наиболее распространены такие растровые форматы, как
BMP, TIFF, PCX, GIF, JPEG.
Формат BMP (Windows Bitmap) используется ОС Windows (Microsoft
Corp.) для внутреннего хранения растровых изображений. Он является
форматом, который по умолчанию используется Windows-приложениями,
создающими растровые рисунки. К плюсам данного формата можно отнести
поддержку любыми Windows-совместимыми программами. В качестве
недостатка формата BMP можно указать слабые возможности сжатия. В
данном формате используется метод сжатия RLE, который применим только
к 4- и 8-битным изображениям. В общем, файлы BMP, как правило, занимают
больше места на диске, чем файлы других форматов. К тому же применение
файлов BMP ограничено платформами Windows и OS/2 и невозможно на
других (например, Macintosh).
Формат TIFF (Tagged Image File Format) является одним из самых
распространённых и надёжных и используется для хранения растровых
изображений высокого качества. Формат TIFF - аппаратно независимый, т.е.
его поддерживают практически все графические программы на IBM PC и
Apple Macintosh. Ему доступен весь диапазон цветового охвата от черно- ;
белого до моделей RGB и CMYK. Кроме того, данный формат может
сохранять разнообразные дополнительные сведения о растре, включая:
кривую коррекции для изображения с оттеками серого; поля детальной
информации об изображении (название программы, автора, дату создания и
комментарии); размер изображения и разрешающую способность; детальную
информацию о цвете оригинала (Основы..., 1998). Для формата TIFF
доступны разнообразные схемы сжатия (например, встроенный алгоритм
LZW). Благодаря хорошей цветопередаче и наличию эффективного
механизма сжатия, формат TIFF идеально подходит для хранения
сканированных аэрофото- и космических снимков (с глубиной цвета до 48
бит), а также топокарт (с индексированными цветами 4 или 8 бит на пиксел)
[16].
Формат PCX (PC PaintBrush File Format) является одним из наиболее
распространённых и был разработан фирмой Z-Soft для программы PC
PaintBrush. Открывать или импортировать файлы PCX могут почти все
графические приложения для персональных компьютеров. Применяется
сжатие RLE. Однако PCX не поддерживает модель CMYK или другие
модели, отличные от RGB. Неудобная схема сжатия может даже увеличивать
размеры некоторых файлов. В настоящее время данный формат считается
устаревшим.
Независящий от аппаратного обеспечения формат GIF (Graphics
Interchange Format) был разработан в 1987 г. фирмой CompuServe специально
для передачи растровых изображений по сетям (GIF 87а). Поэтому этот
формат отличается очень эффективным механизмом сжатия и некоторыми
функциями, ускоряющими загрузку изображения с Web- страниц. GIF
использует LZW-компрессию, что позволяет неплохо сжимать наоборот. AI
несколько уступает CDR по иллюстративным возможностям: в одном файле
может содержаться только одна страница, маленькое рабочее поле— всего 3x3
м. Тем не менее, он отличается наибольшей стабильностью и совместимостью
с языком PostScript фирмы Adobe, на который ориентируются практически
все издательско-полиграфические приложения.
EPS (Encapsulated PostScript) - формат описания как векторных, так и
растровых изображений на языке PostScript. Главным достоинством этого
формата является его универсальность. Едва ли не все программы,
работающие с графикой, могут писать и читать файлы в этом формате. В
файле EPS могут одновременно храниться векторная и растровая графика,
шрифты, параметры калибровки оборудования, цветовые профили. Кроме
этого, формат EPS позволяет записать векторный контур, ограничивающий
растровое изображение. Так, например, можно получить не прямоугольную
фотографию, а круглую, овальную или любой другой формы. Для
отображения на экране векторного содержимого файла EPS используется
формат WMF, а растрового - TIFF. Но экранная копия лишь в общих чертах
отображает реальное изображение, что является существенным недостатком
EPS. Действительное изображение можно увидеть лишь на выходе выводного
устройства с помощью специальных программ просмотра или после
преобразования файла в формат PDF в приложениях Adobe Acrobat Reader и
Acrobat Exchange. Одним из недостатков формата EPS также является то, что
EPS-файлы, созданные различными программами, открываются по-разному, а
порой и вовсе не открываются. Это происходит в основном из-за наличия
нескольких версий языка PostScript.
Формат PDF (Portable Document Format) предложен фирмой Adobe как
независимый от платформы формат, в котором могут быть сохранены и
графические изображения (векторные и растровые), и текст с множеством
шрифтов и гипертекстовых ссылок. Так как шрифты содержатся
непосредственно в документе PDF, то документ всегда будет выглядеть так,
как задумал его автор, на любом компьютере, независимо от используемого на
нём программного обеспечения. Данный формат отличается очень
компактным хранением информации. Для достижения минимального размера
файла при высоком качестве иллюстраций в PDF используется мощный
алгоритм сжатия, причём каждый вид объектов в документе сжимается по
наиболее выгодному для него алгоритму (например, растровые изображения
записываются в формате JPEG). Просматривать документы в формате PDF и
распечатывать их на принтере можно с помощью бесплатной программы
Adobe Acrobat leader. Однако эта программа не даёт возможности создавать
или изменять PDF-файлы. Многие графические пакеты (Adobe PageMaker,
CorelDRAW, FreeHand) имеют функции экспорта документов в PDF. Исходя
из практического отсутствия программного обеспечения для редактирования
PDF-файлов, обычно в этом формате хранят документы, предназначенные
только для чтения, но не для редактирования.
2.3.2 Векторные форматы
В отличие от растровых форматов, в сфере векторной графики
практически отсутствуют стандартные форматы, которые могли бы
использоваться различными программами и на разных платформах. Почти все
векторные графические программы имеют свои собственные форматы, что
связано, скорее всего, со спецификой алгоритмов формирования векторного
изображения. Файлы векторных форматов содержат описания изображения в
виде набора команд для построения графических примитивов, а такте
некоторую дополнительную информацию. Различные векторные форматы
отличается набором команд и способом их кодирования. Но так как в
векторной графике иногда существует необходимость переноса файлов между
различными приложениями, то своего рода стандартом стали файловые
форматы WMF, CDR, AI. Также получили популярность некоторые
универсальные форматы, поддерживающие как векторные, так и растровые
изображения: EPS, PDF
Лекция 5. Картографирование средствами Maplnfo Professional
План:
1. Возможности Maplnfo Professional
2. Создание тематических карт средствами ГИС Mapinfo
1. Возможности Maplnfo Professional
Наиболее важным является этап формирования тематических слоев.
Отличительная особенность MapInfo - ее универсальность, т.е. система
позволяет:
— просматривать и обрабатывать графические изображения;
— осуществлять поиск по запросу и редактирование карт;
—производить построения картографических символов, диаграмм,
работать с базами данных;
— производить подготовку к печати и печать карт.
Система имеет три возможных типа окна для просмотра данных:
текстовое, картографическое и графическое соответственно. На экране
монитора одновременно могут присутствовать окна различного типа.
Например, пользователь может наблюдать картографическое окно,
показывающее изображение улиц города, и одновременно просматривать
табличные данные, относящиеся к ним, в текстовом окне. Окно, имеющееся на
экране, является активным. Если окон больше одного, они объявляются
связанными, так называемыми "горячими окнами". Это означает, что
графический объект, соответствующая табличная запись которого выбрана в
текстовом окне, будет подсвечен в картографическом и наоборот.
Текстовое окно имеет вид таблицы, подобной электронной, со строками
и столбцами. Каждая строка представляет из себя запись и каждая колонка
определяет поле записи. Система позволяет добавлять, редактировать и
уничтожать записи. Пользователь может отбирать нужные столбцы для
просмотра в окне и менять их размер. Картографическое окно при показе
использует послойное изображение, как это принято во многих других ГИС.
Характеристики каждого слоя могут быть показаны выборочно,
отредактированы, показаны в порядке, устраивающем пользователя. Внешне
картографическое окно оформляется так же, как и текстовое, оно снабжено
возможностями горизонтального и вертикального прокручиваний для показа
соседних областей. Графическое окно используется для работы с объектами
типа точка, линия, полигон и т.п.
MapInfo имеет развитые средства генерации отчетов, построения
графиков и диаграмм, составления статистических карт.
Система позволяет создавать иллюстративные тематические карты, имеет
библиотеку условных знаков, шрифтов и заполнений, допускает
использование шкал для отображения качественных и количественных
зависимостей, описанных в полях базы данных (величина ступени шкалы
задается пользователем), а также позволяет формировать легенду карты,
снабжать ее подписями, редактировать изображение.
MapInfo - векторная система, использующая для ввода наиболее
распространенные типы интерфейсов, что позволяет использовать множество
современных устройств ввода (дигитайзеров или сканеров). В системе
предусмотрена корректировка графических данных в интерактивном режиме,
условные знаки выбираются из соответствующей библиотеки. Имеется
библиотека шрифтов и заполнений.
MapInfo является классической настольной ГИС информационносправочного типа.
2. Создание тематических карт средствами ГИС MapInfo.
До начала составления карты необходимо определить конечный вид
получаемой продукции (определить назначение карты, ее масштаб,
характеристики картируемой территории, перечень элементов содержания,
определить источники информации).
Составлению
карты
предшествует
тщательная
редакционноподготовительная работа, которую проводит редактор карты. Именно он
изучает и разрабатывает все вышеперечисленные вопросы и фиксирует их в
специальном документе, который получил название программы карты или
редакционного плана.
Подготовка исходных данных.
Подготовка исходных материалов при составлении карты с помощью
ГИС-технологий заключается, как мы уже знаем, в подготовке исходной
цифровой основы будущей карты посредством цифрования картографических
материалов. Цифрование может осуществляться двумя способами:
дигитализацией картографических материалов при помощи специальных
устройств с получением изображения в векторном виде или путем
сканирования материалов с дальнейшей векторизацией растровых данных.
Растровое изображение.
В MapInfo растровые изображения используются только для просмотра;
вносить изменения в само изображение нельзя. К нему нельзя "привязать"
никаких данных, в отличие от векторных карт. Обычно они используются как
подложки для векторных карт, т.к. степень детализации растрового
изображения гораздо выше, чем у векторных карт. Система читает такие
растровые форматы, как TIFF, JPEC и др.
Поскольку MapInfo не общается непосредственно со сканерами, а читает
уже подготовленные другими программами файлы изображений, необходимо
сформировать растровое изображение при помощи планшетного сканера и
имеющегося программного обеспечения. Для этого необходимо поместить
картографический источник на стекло сканера и запустить процесс
сканирования. Полученное растровое изображение необходимо сохранить со
своим уникальным именем.
Полученное растровое изображение необходимо зарегистрировать с
целью дальнейшей векторизации растра в выбранной картографической
проекции и системе координат.
Запуск программы MapInfo и начало работы.
Чтобы запустить программу MapInfo, дважды укажите на иконку MapInfo
в Диспетчере файлов (Рис. 6.2.1).
Через несколько секунд появится диалог начала сеанса. В нем можно
указать, с чего следует начать сеанс работы
Если Вы уже работали ранее с MapInfo, то можно восстановить то
состояние, которое было на экране в конце последнего сеанса работы, выбрав
"Восстановить прошлый сеанс", или открыть последний использовавшийся
"Предыдущий рабочий набор", или открыть другой "Рабочий набор". При
запуске программы в первый раз, выберите "Таблицу".
Работа с растровым изображением. Открытие растра.
После диалога начала сеанса появится диалог "Открыть таблицу" (Рис.
6.2.3). В зависимости от полученного задания необходимо обратиться к папке,
в которой хранится растровое изображение, и ввести имя файла.
В диалоге указываем "Тип файлов – Растр" и "Представление — В
активной карте". После нажатия клавиши "Открыть", на экране монитора
появится соответствующее растровое изображение.
Открывая файл растрового изображения, необходимо иметь
представление о процедуре, называемой регистрацией изображения.
Незарегистрированное изображение служит только для просмотра растра
в условной системе координат, поэтому в данном пособии рассматриваться не
будет.
После того как выбран растровый файл и нажата кнопка "Открыть",
появляется запрос, в котором необходимо ответить "Регистрировать" (Рис.).
Регистрация растра проводится в диалоге "Регистрация изображения",
в котором указываются географические координаты предварительно
определенных опорных точек (в терминологии MapInfo – контрольных точек),
или прямоугольные координаты поворотных точек границ землепользования,
для чего необходимо нажать кнопку "Проекция" и выбрать соответствующий
тип проекции (Рис. 6.2.5, Рис.6.2.6).
Выбор опорных точек
Укажите на выбранную опорную точку регистрируемого изображения
(обычно пересечение линий картографической сетки, поворотные точки
границ населенных пунктов, обозначенные точечным условным знаком).
Появится диалог "Добавить контрольную точку". Задайте в этом
диалоге координаты, полученные одним из изложенных выше способов.
Контрольные точки на изображении нумеруются. Нажмите OK. Повторите
процедуру для следующей точки.
Необходимо указать не менее трех опорных точек (Рис.6.2.7, Рис.
6.2.8).
Замечание: Масштаб показа изображения в окне просмотра меняется
кнопками “+” и “–“ снизу от изображения. Увеличивая масштаб, можно
добиться большей точности определения положения точек привязки.
Передвигать растр можно при помощи линейки прокрутки.
Если надо внести изменения в координаты опорных точек (как правило,
по причине слишком большой погрешности регистрации), выберите запись о
точке в верхней части диалога "Регистрация изображения" и задайте другое
расположение точки на растре или повторите заново процедуру определения
географических координат опорных точек на исходной карте. Контрольные
точки можно удалять, нажимая кнопку "Удалить".
При регистрации растрового изображения по четырем опорным точкам, в
диалоге "Регистрация изображения" появится сообщение об ошибках в
пикселях, которые возникают в результате грубого определения координат
опорных точек на исходном материале или из-за погрешности наведения
курсора и фиксации координат точек на растре.
Если опорные точки размещены аккуратно, MapInfo будет показывать
растровое изображение без искажений и поворотов. При наложении
векторных данных MapInfo трансформирует векторную информацию, чтобы
добиться правильного взаимного расположения растра и векторных слоев.
Растровые изображения необходимо регистрировать однажды. Каждый
последующий раз файл с растровым изображением открывается так же, как
любая другая таблица MapInfo.
Формирование и редактирование слоев карты
При использовании ГИС-технологии оператор на первом этапе получает
отсканированное изображение исходного картографического материала,
визуализированное на экране монитора, которое необходимо "оцифровать",
т.е. преобразовать растровое изображение в векторное и сформировать слои
цифровой карты, полученные в результате цифрования (дигитализации).
Процесс картографической генерализации в этом случае выполняется
одновременно с дигитализацией. Программные средства генерализации
изображения, имеющиеся в данном пакете, будут рассмотрены в отдельном
разделе данного пособия.
ГИС-технология составления карт предполагает на этом этапе не только
формирование, но и редактирование слоев. Слои в упрощенном виде, как уже
было сказано выше, можно представить себе в виде набора листов прозрачного
пластика, на каждом из которых по отдельности изображены как элементы
географической основы (гидрография, населенные пункты, административные
границы, дорожная сеть и т.д.), так и элементы специального (тематического)
содержания (в виде заливок, штриховок).
Листы этого пластика, наложенные друг на друга, и создают
картографическое изображение. Точно так же, как и при составлении карт по
традиционной технологии, в первую очередь создаются слои с элементами
географической основы (гидрография, дорожная сеть, населенные пункты,
границы и т.д.), а затем — тематические.
Цифрование слоев содержит некоторые особенности. Так, цифруя
исходные картографические материалы по элементам содержания,
необходимо различать внутри каждого элемента следующие подуровни:
а) полигон (объекты, представляющие собой полигон);
б) дуга (объекты, представляющие собой дуги);
в) точка (точечные объекты), например, из элементов гидрографии:
полигон - озёра, водохранилища; дуга — реки; точка — источники
минеральных вод и т.д.
MapInfo позволяет на одном слое содержать несколько различных типов
элементов (в том числе и текст).
В ГИС MapInfo имеются следующие стандартные инструменты для
цифрования (панель "Пенал"):
В ГИС MapInfo имеются следующие стандартные инструменты для
цифрования(панель «Пенал»):
Добавить узел - инструмент, с помощью которого можно добавлять узлы
в режиме Форма;
Дуга -инструмент, который позволяет Рисовать дуги с угловым размером
в четверть эллипса;
Эллипс - инструмент, с помощью которого можно Рисовать эллипсы и
круги;
Линия - инструмент, Рисующий прямые линии;
Стиль линии - Открывает диалог "Стиль линии", в котором можно
выбрать стиль, цвет и толщину для линейных объектов;
Полигон (Многоугольник) - инструмент, позволяющий создавать
замкнутые области, ограниченные прямыми линиями;
Полилиния (Ломаная) - инструмент, позволяющий создавать ломаные
(незамкнутые) линии;
Прямоугольник - инструмент, позволяющий создавать прямоугольники и
квадраты;
Стиль области - Открывает диалог "Стиль области", в котором можно
выбрать штриховку, цвет и стиль контура замкнутой области;
Форма - Включает и выключает режим Форма, в котором можно
перемещать, добавлять и удалять узлы объектов;
Скругленный прямоугольник - инструмент, позволяющий создавать
прямоугольники и квадраты со скругленными углами;__
Символ (Булавка) - инструмент, который позволяет помещать на Карту
точечные объекты;
Стиль символа - Открывает диалог "Стиль символа", в котором можно
выбрать размер, стиль и цвет символа, представляющего точечный объект;
Текст - инструмент, с помощью которого на Карты или Отчеты
помещаются тексты и подписи;
Стиль текста - Открывает диалог "Стиль текста", в котором можно
выбрать гарнитуру, размер, стиль и цвет фона для текстового объекта.
Например, для оцифровки линейного объект выбирают следующие
инструменты:( Рис. 6.2.9, Рис. 6.2.10).
1.Выберите линейный объект, для этого нажмите кнопку "ЛИНИЯ"
2. Выберите стиль линейного объекта, для этого нажмите кнопку "СТИЛЬ
ЛИНИИ"
Используйте клавиши прокрутки для выбора стиля, цвета и толщины
линии
Рис. 6.2.10. Диалог "СТИЛЬ ЛИНИИ"
3. Управление слоями.
Для управления слоями и элементами на них используется диалог
"Управление слоями" панели инструментов "Операции" (Рис. 6.3.1).
Для запуска диалога "УПРАВЛЕНИЕ СЛОЯМИ" нажмите эту клавишу,
или запустите этот диалог из главного меню "КАРТА".
Видимость слоя Возможность редактирования
Возможность привязки к узлам объектов
Подписи объектов
Поставьте флажок в данном окне для активизации косметического Слоя
После нажатия данной иконки появится представленный выше диалог (Рис.
6.3.2).
Наличие или отсутствие в соответствующей ячейке напротив названия
слоя флажка означает возможность или невозможность выполнения действия.
Выставляя флажки в соответствующем окошке можно манипулировать
слоями изображения и отключать растровую подложку, т.е. делать ее
невидимой, можно поочередно просматривать каждый оцифрованный слой с
целью проверки правильности выполнения действий и т.д.
Косметический слой.
Каждое окно Карты содержит косметический слой. Косметический слой
можно представить себе как чистую, на начальном этапе, прозрачную пленку.
Каждый слой представляет различные коллекции географических объектов.
Косметический слой - это пустой слой, лежащий поверх всех прочих слоев. Он
используется для оцифровки, проектирования и т.д. В него помещаются
подписи, заголовки карт, разные графические объекты. Косметический слой
всегда является самым верхним слоем Карты. Его нельзя удалить из окна
Карты. Нельзя изменить также и его положение по отношению к остальным
слоям.
Выбрать вид штриховки, тип линий, символов _______и шрифтов для
Косметического слоя можно также с помощью меню "Настройки" и
соответствующих команд СТИЛЬ... (Рис. 6.3.3).
Содержимое косметического слоя изменяется при изменении размера
изображения в окне. За исключением символов, все объекты и текст на
косметическом слое увеличиваются или уменьшаются при изменении размера
изображения в окне.
Для выбора стилей воспользуйтесь клавишей прокрутки Создание слоев.
Создание слоев выполняется на косметическом слое, который
предварительно в диалоге "Управление слоями" активируем, т.е. ставим
флажок в окне "Редактирование" (Рис. 6.3.2). Создание слоев выполняется
поверх нижнего слоя, которым является растровая подложка с
отсканированным изображением Административной карты.
Административные границы.
Слой "Административные границы", хотя это линейные объекты,
лучше оцифровать как площадные объекты с тем, чтобы можно было в
дальнейшем определять площади полигонов.
Выбрав в панели инструментов команду "Полигон", задаем командой
"СТИЛЬ ПОЛИГОНА" толщину, цвет и форму границы района, области,
республики и т.д. из появившейся таблицы стилей линий. После этого
подводим курсор к поворотной точке границы района, нажимаем левую
кнопку мыши, и продвигаемся к соседней точке излома границы, при этом
нажимая на левую клавишу мыши в следующей поворотной точке (точке
излома границы). При наведении курсора на конечную точку проведенной
линии появляется перекрестие (предварительно должна быть нажата клавиша
"S" (при англ. раскладке клавиатуры) сочетание) и при нажатии левой кнопки
мыши происходит замыкание границы. Таким же образом оцифровываются
остальные границы районов до тех пор, пока все границы не будут замкнуты.
Замечание: Для оцифровки смежных границ полигонов удобно
пользоваться следующим приемом: удерживая нажатой клавишу Shift,
указываем левой кнопкой мышки (при активированном инструменте
цифрования "Многоугольник") в начальную точку общей границы полигонов и
затем в последнюю точку. MapInfo автоматически оцифрует всю смежную
границу. (Для обхода полигона по противоположной стороне необходимо
удерживать "Ctrl")..
Для просмотра параметров полигона (площади, координат рабочего
пространства и центра тяжести фигуры), стиля линий и способа заливки
необходимо произвести двойной щелчок левой кнопкой мыши внутри
полигона.
Таким образом, получаем набор полигонов, которые соответствуют
границам районов. Затем в меню "КАРТА" выбираем команду
"СОХРАНИТЬ КОСМЕТИКУ" и далее для первого слоя указать имя файла,
а для всех последующих слоев "Создать новый" и "Сохранить" (Рис. 6.3.4).
В диалоге указываем имя файла и адрес сохраняемого файла, при этом
сохраняем созданный слой как: "Тип файла" "ТАБЛИЦА" (Рис. 6.3.5).
После сохранения слой "Административные границы" автоматически
добавится к списку слоев, которые мы видим в "Управлении слоями"
(Рис. 6.3.6).
Аналогичным образом создаются слои: "Города", "Дороги",
"Гидрография", как полигональные, точечные и линейные объекты с
соответствующим типом значков и стилем линий. (Рис.6.3.7).
6.4. Создание базы данных.
Переходим к следующему шагу создания электронной карты в ГИС
MapInfo. Это создание базы данных и присвоение атрибутивной или
семантической информации объектам цифровой карты.
MapInfo содержит всю графическую, текстовую и другую информацию,
как мы уже говорили выше, в так называемых таблицах. Одной таблице
MapInfo соответствует один слой карты. Каждая таблица представляет собой
набор файлов-компонентов:
<имя файла>.TAB: этот файл содержит описание структуры данных
таблицы.
Он представляет собой небольшой текстовый файл, описывающий
формат того файла, который содержит данные;
· <имяфайла>.DAT или <имяфайла>.WKS, .DBF, .XLS: этот файл
содержит табличные данные. Кроме того, таблицы, содержащие растровые
изображения, хранят данные в файлах форматов BMP, TIF или GIF;
· <имяфайла>.MAP: этот файл описывает графические объекты.
·<имяфайла>.ID:
этот
файл
содержит
список
указателей
(идентификаторов) на графические объекты, позволяющий MapInfo быстро
находить объекты на карте.
Таблица может содержать также и индексный файл. Индексный файл
позволяет проводить поиск объектов на карте с помощью команды НАЙТИ.
Если необходимо найти улицы, города или области с использованием команды
НАЙТИ, соответствующие поля таблицы должны быть проиндексированы.
Индекс хранится в файле: · <имяфайла>.IND.
На экране монитора MapInfo позволяет отображать таблицу в виде
“Карты”, “Списка” или “Графика”. Каждое представление показывает
данные в специальном окне, выбрать которое можно в меню “Окно”.
Рис.6.4.1. Окно "Карты" в MapInfo
Окно Карты представляет информацию в графическом виде, не являясь,
по сути, картой в общепринятом виде, позволяя видеть взаимное
расположение данных, анализировать их и выявлять закономерности (Рис.
6.4.1).
В окнах Карт показываются географические объекты, относящиеся к
таблице.
Окно Карты может содержать информацию сразу из нескольких таблиц,
при этом каждая таблица представляется отдельным слоем.
Окно Списка представляет записи из базы данных в формате
электронной таблицы, позволяя применять привычные приемы работы с
базами данных (Рис. 6.4.2).
Рис. 6.4.2. Окна "Список" и "Карта" в MapInfo.
В окнах Списков можно просматривать и обрабатывать данные в
традиционной форме строк и колонок, которая обычно используется в
системах баз данных и электронных таблицах. Каждая колонка содержит
определенный тип информации (например, поле фамилии, адреса, номера
телефона или суммы счета).
В окне Списка можно изменять, копировать, удалять и добавлять записи.
Замечание: Окна "Списка" и "Карты" взаимосвязаны. Вектору на
"Карте" соответствует строка в "Списке" и наоборот. Удаление записи
повлечет за собой удаление и изображения на карте. Выделение мышкой
объекта в "Списке" подсвечивает объект на "Карте". При оцифровке
растра в "Списке" создаются пустые строки (без информации) и только
одна колонка (при выполнении оцифровки в косметическом слое).
Для заполнения базы данных и создания тематической карты необходимо
изменить структуру "Списка" в соответствии с тематикой создаваемой карты,
например, для слоя "Границы" необходимо выделить поля и ввести: название
района, состав пашни по каждому административному району, состав
сельскохозяйственных земель, распаханность (т.е. долю пашни в общей
площади сельскохозяйственных угодий района), долю сельскохозяйственных
земель в районе и пр. Для слоя "Населенные пункты" - названия населенных
пунктов, число жителей в них. Для слоя "Потребность почв в фосфорных
удобрениях" - индекс записи, дозу внесения удобрения, номер поля
севооборота, площадь поля и т.п. Изменение структуры представлено на
Рис.6.4.3.
Рис.6.4.3
Диалог вызывается из меню Таблица — Изменить — Перестроить.
Далее выбирается имя таблицы, структура которой изменяется. Добавление
полей осуществляется кнопками Добавить – Удалить поле. Параметры поля
вводятся в диалоге Описание поля (Имя, Тип данных) которые будут
содержаться в поле и пр.). В поле Индекс необходимо установить флажки (для
осуществления запросов и др. логических операций с объектами). В верхней
части рис. 46 показано окно списка после изменения структуры таблицы.
Замечание: Описание типов данных полей можно найти в "Справочнике"
MapInfо.
После нажатия ОК окно со "Списком" и "Картой", содержащее эту
таблицу, будет закрыто. Пугаться этого не надо, таким образом, MapInfo
обновляет структуру таблицы. Для того, чтобы таблица вновь отобразилась,
необходимо войти в диалог Управление слоями — Добавить и в перечне
выбрать имя необходимой таблицы. Она отобразится в окне Управления
слоями.
Замечание: Расположение слоев в окне Управления слоями и
соответственно в окне "Карты" должно соответствовать принципу
"Слоеного пирога" – самым нижним должен быть растр (за исключением
прозрачных растров), выше - границы, далее гидрография, дороги, населенные
пункты, подписи (если они выносятся на отдельный слой). Расположение
тематических слоев необходимо определять исходя из поставленной задачи.
Ввод информации в таблицу можно осуществить несколькими
способами:
экспорт из внешних источников БД, автоматический метод (ввод
площадей, длин линий, координат), непосредственно ручной ввод. Мы
рассмотрим автоматический и ручной ввод информации.
Ручной ввод. а) Данные вводят непосредственно в табличном виде
(ячейки как в EXCEL), для чего необходимо в окне Списка. б) Перейдя в окно
"Карта", необходимо выбрать на панели инструментов Таблицу показать
кнопку "Информация" (i) и указать курсором в объект на карте, информация
по которому вводится. (Рис.6.4.4)
Рис.6.4.4
Автоматический ввод. Данный метод обычно применяется в тех
случаях, когда необходимо получить данные по большому количеству
объектов карты (площади участков, длины дорог, координаты углов поворота
землепользований и т.п.), а также ответ на ряд нестандартных вопросов,
например о количестве полей, содержащих дерново-подзолистые почвы;
общей площади трансформируемых угодий и т.д. Для этого используется
специальный язык запросов (SQL), который в данном пособии не
рассматривается.