Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ форм организации данных в ГИС. Основные этапы и современные тенденции развития ГИС 12
1.1. Организация геопространственных данных в ГИС 12
1.2. Основные понятия и аспекты рассмотрения структуры данных .. 14
1.3. Структура данных в связи с архитектурой СУБД 17
1.4. Этапы и виды моделирования в БД 19
1.5. Особенности разработки структуры БД для ГИС 21
Позиционная и содержательная компоненты ГИС 22
Модели представления графической информации 24
Проблемы и задачи ГИС 26
Функциональность ГИС и ее подсистем 29
1.6. Специфика представления информации о местности на основе моделирования 32
Индивидуализированные объекты ГИС и объекты карт 35
1.7. Аспекты взаимоотношений атрибутивной и пространственной составляющих БД 36
Модели организации пространственных объектов (послойный и объектно-ориентированный подходы) 37
Модели организации атрибутивных данных 38
Модели построения взаимоотношений между атрибутивной и пространственной графической информацией 39
1.8. Пространственная размерность моделей в ГИС 41
1.9. Моделирование как средство анализа 42
1.10. Эволюция структур БД в свете истории развития ГИС 43
Выводы по главе 1 51
ГЛАВА 2. Разработка концепции и метода объектно-картографической организации данных региональной ГИС 54
2.1. Установление основных признаков региональной ГИС 54
2.2. Описание структуры данных при использовании объектно- картографического метода организации 56
Выбор моделей для пространственного (геометрического, топологического) описания объектов 56
Общие подходы к организации геопространственных данных... 58
Преобразование данных в БД региональной ГИС в связи с ее многоуровенной архитектурой 63
Специфика структуры при объектно-картографической организации данных в сравнении с традиционной 68
2.3. Технологические аспекты разработки проекта структуры картографических данных региональной ГИС 16
Этапы формирования состава и структуры картографических баз данных 81
2.4. Специфика функционирования БД при объектно- картографическом принципе организации 84
Топологические аспекты функционирования БД 84
Вопросы целостности данных в связи с требованиями открытости БД 85
Выводы по главе 2 89
ГЛАВА 3. Проектирование картографической БД региональной ГИС на основе метода объектно-картографической структуризации 90
3.1. Технология проектирования картографических покрытий 90
3.2. Реализация объектно-картографической структуры на макете БД ГИС «Регион» 93
Структура данных картографического блока 96
Структура данных блока характеристик 99
3.3. Формирование связей объектов карт с атрибутивными таблицами 103
3.4. Обеспечение совместной работы с картографическим покрытием и внешней базой данных 105
Выводы по главе 3 109
ГЛАВА 4. Адаптация объектно-картографической структуры данных региональной ГИС к функционированию в программной среде ГИС «Панорама» ПО
4.1. Этапы внедрения технологии ГИС «Панорама» 111
4.2. Некоторые проблемы применения технологии ГИС «Панорама» в региональной ГИС и пути их преодоления 119
4.3. Примеры и результаты функционирования объектно- картографической БД региональной ГИС с цифровыми картами ГИС «Панорама», используемыми в качестве ее архива 120
Выводы по главе 4 124
Заключение 125
Список литературы
- Основные понятия и аспекты рассмотрения структуры данных
- Описание структуры данных при использовании объектно- картографического метода организации
- Реализация объектно-картографической структуры на макете БД ГИС «Регион»
- Примеры и результаты функционирования объектно- картографической БД региональной ГИС с цифровыми картами ГИС «Панорама», используемыми в качестве ее архива
Введение к работе
В диссертационной работе рассматриваются результаты разработки метода объектно-картографической организации геопространственных данных, на основе которого решалась актуальная задача повышения эффективности проектирования структуры картографических баз данных для региональных ГИС. Потребность в разработке определяется общей тенденцией к оптимизации структур БД для ГИС, прослеживающейся в последние годы в связи с совершенствованием компьютерных технологий.
В современный период на фоне общего совершенствования и возрастания роли компьютерных технологий во всех областях научной и практической деятельности, геоинформационные системы (ГИС) претерпевают наиболее значительные изменения. В условиях функционального совершенствования и наращивания мощностей программно-аппаратных средств (в частности, увеличения быстродействия машин и роста ресурсов памяти) в настоящее время возможна концентрация больших объемов многоаспектной информации о местности и явлениях окружающего мира в базах данных ГИС, зачастую строящихся как пространственно распределенные системы. Единое управление этими данными обеспечивает широкие возможности комплексного использования различных видов информации, что в отсутствие ГИС было бы сопряжено с организационными, технологическими и техническими трудностями и значительными затратами.
Внедрение в ГИС новых мультимедийных приложений (объемных изображений, объектов объективной реальности и пр.) приводит к появлению ГИС с новыми возможностями визуализации информации, что зачастую обогащает и упрощает представление и восприятие получаемой информации и, в целом, приводит к упрощению и доступности ГИС-технологий. Интенсивное внедрение в ГИС навигационных систем, основанных на принципах GPS, и современных коммуникативных средств (Интернет, WWW и пр.) обеспечивает ГИС функцией обратной связи как с источниками формирования данных для самой ГИС, позволяя обновлять в реальном времени меняющуюся ситуацию о геопространственных объектах, так и связью с пользователями, которые могут
запрашивать информацию из ГИС в соответствии со своим пространственным положением, а также личными интересами и требованиями. Все это превращает современную ГИС из узко специализированного средства ограниченного пользования, являющегося в недалеком прошлом уделом специалистов ограниченного круга, в продукт массового потребления общественными, коммерческими организациями и частными пользователями. Все это приводит к превращению ГИС из корпоративного продукта общего государственного назначения, наделенного, в основном, функциями управления, в продукт массового спроса всего общества.
В связи с этим, в условиях использования различных источников и значительных объемов геопространственной информации современной ГИС, а также разнообразия запросов из нее, только разработка оптимально организованных структур БД обеспечивает поддержание и ведение этих баз и функциональную гибкость ГИС в целом, что делает последние эффективными в эксплуатации.
Целью диссертационной работы является разработка объектно-картографического метода организации геопространственных данных при создании БД региональной ГИС, направленного на повышение эффективности комплексного использования разнородных информационных массивов о пространственных объектах местности и связанных с ними свойствах и явлениях на территории региона. Объектно-картографический метод организации геопространственных данных подразумевает такое их представление, при котором выбор, классификация, определение и соподчиненность данных основаны на превалирующем описании их сущности как объектов местности с указанием особенностей их традиционного картографического восприятия. Картографический аспект является подчиненным при объектно-картографическом описании и предполагает учет облика условного знака объекта на карте, его содержательной сущности и заключенных в нем характеристик объекта.
В соответствии с целью решались следующие задачи:
1. Анализ существующих методов представления объектов местности в базах данных ГИС и обоснование выбора метода объектно-картографической
7 организации.
Разработка метода объектно-картографической организации данных для целей проектирования баз данных региональной ГИС.
Разработка концепции и технологии проектирования картографической БД региональной ГИС на основе метода объектно-картографической организации данных.
Создание по разработанной технологии базы данных региональной ГИС и ее адаптация к инструментально-программной отечественной оболочке ГИС «Панорама», принятой в качестве базовой в организациях Роскартографии и ВТУГШ.
5. Апробирование БД региональной ГИС в условиях использования
массивов данных цифровых карт в качестве архива.
Объектом исследования являлись различные массивы исходных данных о территории - аналоговые топографические и тематические карты (на бумаге или в растровом виде), цифровые векторные карты и их классификаторы, а также каталоги, описания и пр.
Предметом исследования являлось изучение принципов организации данных в исходных информационных массивах, характеризующих пространственное положение и свойства объектов и явлений местности. Структура организации данных, получаемых из различных источников, явилась основным предметом исследования. Исследование сопровождалось также изучением нормативных документов - стандартов, положений и инструкций по составлению и формированию содержания карт различной тематики, таблиц статистической отчетности, что также определяет структуру данных о территории. Предметом особого изучения являлась разрабатываемая структура картографических баз данных региональной ГИС.
Основным методом исследования являлся сравнительный анализ комплекса геопространственных объектов, распространенных в пределах территории региона на основе анализа комплексных знаний об этих объектах, включая их классификацию, ареалы распространения, взаимосвязь друг с другом, условные обозначения и возможность отображения на картах различного содержания.
8 Достоверность выполненной работы подтверждается при экспериментальной проверке разработанного метода на реальной модели -сформированной БД, что показало ее эффективность в условиях эксплуатации ГИС и выразилось в повышении доступности к информационным ресурсам, оперативности и точности формулирования информационных запросов.
Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, трех приложений и списка литературы. Разработка темы осуществлялась на базе теоретических знаний общей геоинформатики. С этой целью в первой главе работы освещены теоретические сведения, касающиеся форм представления данных о геопространственных объектах и структур ГИС, рассмотрены основные геоинформационные модели, применяющиеся в условиях различных функциональных задач и предназначения существующих ГИС, и определены основные требования к моделям и формам представления данных, возникающие в связи с разработкой БД региональной ГИС. Отмечены основные этапы эволюции структур БД ГИС и вскрыты основные проблемы их развития на современном этапе.
Вторая глава посвящена рассмотрению концепции и методов объектно-картографической организации геопространственных данных, предлагаемых для проектирования картографических баз данных региональных ГИС. Содержание данных региональной ГИС, принимаемое автором при осуществлении разработки, приоритетно было ориентировано на решение комплекса перспективных задач ГИС, связанных со всесторонней оценкой территории в целях обеспечения на этой основе эффективного управления территорией. Организация данных по объектно-картографическому принципу может рассматриваться как эффективная и простая при осуществлении манипулирования данными различных групп объектов, поскольку она наделена традиционными - картографическими свойствами, удобными и понятными для восприятия информации большинству пользователей и обеспечивает возможность оперирования объектами ГИС по принципам, принятым в картографии. С другой стороны, объектная составляющая в структуре БД позволяет воспринимать объекты ГИС как реальные объекты местности.
9 Рассмотрены вопросы поддержания целостности данных и гибкости разработанной структуры при изменении характера данных и при добавлении новых их типов.
В рамках концепции объектно-картографической организации данных была разработана оригинальная методика и технология проектирования БД, направленная на объединение и унификацию множества первичных данных и моделей в единой системе. В третьей главе изложены результаты практической реализации этой технологии при проектировании и разработке структуры БД для типовой региональной ГИС. Поскольку разработка осуществлялась в общем аспекте, не касаясь частных требований к структуре данных той или иной конкретной программной среды, были разработаны методические приемы адаптации созданной БД к функционированию в конкретной программной среде - ГИС «Панорама».
В четвертой главе показаны результаты опытной апробации работоспособности разработанной БД региональной ГИС в условиях программной среды ГИС «Панорама». Показана возможность использования массивов данных цифровых карт, представленных в исходных форматах ГИС «Панорама», для формирования объектов региональной ГИС.
В таблицах приложений приведены результаты проведенного специального анализа исходных данных, положенного в основу разработки структуры БД региональной ГИС.
В заключении приведены общие выводы о возможности осуществления проектирования и разработки реальных БД региональных ГИС различных территорий на основе объектно-картографической организации геопространственных данных. Намечены пути практического использования полученных в результате исследования материалов и программных разработок.
Положения, выносимые на защиту:
Объектно-картографический метод организации геопространственных данных о территории для целей проектирования баз данных;
Предложения по концепции и технология проектирования базы данных региональной ГИС, строящейся с использованием объектно-картографического метода;
Программная реализация базы данных региональной ГИС на основе применения метода объектно-картографической организации данных;
Методы использования геопространственных данных существующих цифровых карт для формирования региональной ГИС.
Теоретические и экспериментальные работы по теме диссертации производились на кафедре вычислительной техники и автоматизированной обработки аэрокосмической информации Московского Государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК) и в отделе ГИС-Н Государственного научно-исследовательского и производственного центра «Природа».
В основу исследования было положено изучение различных исходных информационных массивов данных о различных территориях. Такая информация, представленная в виде карт, атласов, таблиц, кадастровых материалов и пр., явилась основой проведенного исследования. Исследование сопровождалось также изучением и анализом материалов о составе, характере и свойствах объектов, участвующих в описании региона - каталогов, нормативных документов (стандартов, положений и инструкций по составлению и формированию содержания карт различной тематики и содержания), материалов статистической отчетности, а также текстовых описаний территории. Предметом особого внимания являлись также цифровые карты и их классификаторы.
При написании работы автор пользовался консультациями, любезно представляемыми сотрудниками Госцентра «Природа», которым автор выражает благодарность:
начальнику отдела ГИС-Н, кандидату географических наук С.С. Карпухину за консультации по вопросам информативности карт и других материалов тематического содержания;
- старшему научному сотруднику, кандидату технических наук B.C. Грузинову за консультации в области программного и информационного обеспечения геоинформационных и картосоставительских систем, СУБД и цифровых карт.
Особую благодарность автор приносит начальнику отделения электронных карт вычислительного центра в/ч № 63208 А.В. Щетинину за
большую практическую помощь в освоении программного средства ГИС «Панорама», постановке экспериментов и решения задач в рамках ГИС-технологий и работы с базами данных.
В процессе исследований было использовано программное и аппаратное оборудование отдела ГИС-Н Госцентра «Природа», любезно предоставленное начальником отдела С.С. Карпухиным для осуществления экспериментов, связанных с ГИС-технологиями и создания БД региональной ГИС, а также для последующего оформления работы.
Автор приносит особую благодарность руководителю работы, профессору, заведующему кафедрой ВТ и АОАКИ факультета прикладной космонавтики Московского университета геодезии и картографии (МИИГАиК), доктору технических наук, профессору И.Г. Журкину за чуткое руководство при подготовке и проведении исследований по теме диссертации, а также за помощь при написании и редактировании диссертационной работы.
Основные понятия и аспекты рассмотрения структуры данных
Основная терминология, связанная с рассмотрением структуры, требует уточнения. Так, например, внешне близкие в обыденной речи понятия данные и информация в геоинформатике обычно различают по сути.
Данные - «совокупность фактов, представленных в ... формализованном виде (в количественном или качественном выражении)», по которым может быть получена «информация о реальном мире» [21, (с. 16)].
Информация - «одно из свойств предметов, явлений, процессов объективной действительности; ... это смысл, вкладываемый человеком в данные», в то время как «данные» понимают как «атрибут информации, факты, понятия, инструкции, представленные в условной форме для обработки человеком или автоматизированными средствами» [35]. Информация является отражением реального мира в виде сведений об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах, состоянии, которые уменьшают имеющиеся о них степень неопределенности, неполноту знаний [26].
Вне ГИС данные отождествляются с фактами и сведениями, из которых могут делаться заключения или быть получены другие сведения, в концепции БД - с набором признаков и наблюдений (конкретных значений, параметров, характеризующих объект, процесс или явление в предметной области), которые не используются, а только хранятся в БД, но при их использовании (запросе) превращаются в информацию [35], т.е. данные являются как бы строительным элементом для создания информации. С.Н. Сербенюк отмечал, что без структурной организации под конкретную цель «сведения любой формы и содержания ... не являются информацией, поскольку не находят потребителя» [33]. Данные становятся информацией тогда, когда пользователь задает им определенную структуру, т.е. осознает их смысловое содержание [16]. Таким образом, предметом хранения БД ГИС является совокупность геопространственных данных об объектах реального мира, структурированных (организованных) определенным образом с конечной целью обеспечить доступ к информационным ресурсам при операциях ввода, хранения, модификации, поиска и предоставления необходимой информации, что и определяется самим понятием геоинформационная система [16]. Данные, подлежащие хранению в БД определяются понятиям общие или постоянные данные, [11] в отличие от входных и выходных данных, не являющихся частью БД.
Хранимые в БД данные распространяются на информационные объекты, определяемые как описание сущности реального объекта, процесса, события [26] Состав данных, о каждом информационном объекте БД находится в зависимости от требований к качеству формируемой из них информации, предъявляемых ГИС. Спектр оценки качества информации современных ГИС широк и включает: репрезентативность или адекватность, содержательность, достаточность, доступность, актуальность, своевременность, точность, достоверность и устойчивость информации [26]. В конкретных ГИС допустимые уровни параметров качества информации определяются оптимальным соотношением функциональных и эксплуатационных требований, предъявляемых к системе, возможностями программно-аппаратных средств, а также объемами перерабатываемой информации, оцениваемыми в различных мерах информации: синтаксической, семантической и прагматической.
Процесс извлечения информации из данных осуществляется использованием внешних «дополнительных» данных структурного плана: систематики и классификаций, связей, привлечения мышления или интуиции -т.е. всего того, что базируется на знаниях о предмете реального мира. Понятие знание, тесно связанное с понятием информации, в философском понимании есть «отражение семантических аспектов географической реальности в мозгу человека» [21]. Знания предполагают системность, структурированность информации и. отражают выявленные закономерности предметной области (принципы, связи, законы), представляя собой, по сути, хорошо структурированные данные или данные о данных (метаданные) [26]. Знания формируются в форме базы знаний (БЗ), понимаемой в качестве хранилища прагматических сведений о проблемной области в виде формальной структуры, содержащей факты и правила [42], которые позволяют решать задачи в этой области базы знаний.
Основные аспекты рассмотрения структуры данных исходят из всеобъемлющего понятия геоинформатики. Так по определению A.M. Берлянта «Под геоинформатикой понимают научно-технический комплекс научного знания, технологии и прикладной деятельности. Геоинформатика - дисциплина, изучающая геосистемы (структуру, связи, динамику в пространстве и времени, посредством компьютерного моделирования на основе БД и географических знаний. С другой стороны - это технология (сбор, хранение, преобразование, отображение, распределение пространственной информации) в целях задач инвентаризации, оптимизации, управления геосистемами» [2, стр. 18-19]. Исходя из изложенного, структура БД может рассматриваться одновременно в нескольких аспектах: пространственном, в связи со спецификой представления геопространственных данных), - прикладном, определяющем способы решения проблем и задач ГИС, - функциональном, рассматривая ГИС как совокупность подсистем, обеспечивающих сбор, хранение, преобразование, отображение, распределение информации, - системном, в связи с особенностями технологий, интегрированных в ГИС.
Разрабатываемая с учетом приведенных аспектов структура БД должна ориентироваться на конечные задачи и условия реализации ГИС, что подтверждает определение ГИС как «динамически организованное множество данных, соединенное с множеством моделей ... для расчетных, графических и картографических преобразований данных в пространственную информацию в целях удовлетворения потребностей пользователей в пределах структуры точно определенных концепций и технологий » [51].
Описание структуры данных при использовании объектно- картографического метода организации
Необходимость отображения в БД позиционных данных, формирующих графические образы пространственных объектов в среде ГИС, и ведущая роль картографических материалов в качестве их первичных источников, обуславливают выбор векторной модели представления данных в качестве основной для разрабатываемой БД региональной ГИС. Векторная модель обуславливает ее эффективность как на этапах сбора и хранения информации, так и при непосредственном осуществлении широкого комплекса пространственно - аналитических задач, решаемых в ГИС. Частичное использование данных ДЗЗ обуславливает присутствие в БД региональной ГИС и растровых моделей, обособляемых в отдельных файлах (файлах данных ДЗЗ), либо в виде их растровых слоев, пространственно увязанных со слоями картографических покрытий (векторно-растровое представление). Это позволяет совместно использовать графику (картографические изображения) и растр (трансформированные фотографические изображения), что особенно актуально при автоматизации составления карт, их обновлении, а также при создании различных производных карт и карт динамики, синтезирующих данные нескольких исходных карт, а также разновременных материалов ДЗЗ.
Требования по соблюдению геометрической точности отображения геопространственных объектов и наличие многочисленных связей между их различными группами обуславливает необходимость применения в БД полной векторной топологической модели, предусматривающей обеспечение как геометрической, так и топологической точности картографического покрытия. Именно такая модель обеспечивает решение с помощью ГИС измерительных и пространственно-аналитических задач, которые большей частью базируются на разнообразных отношениях между объектами: относительно объектов-соседей, расстояния вдоль линий, удаленности (от линейных и пр. объектов), включения одних объектов в другой (по имени, типу, номенклатурному листу, принадлежности к территории и пр.). Учитывая многообразие топологических связей, существующих не только в пределах одного картографического покрытия, но и между объектами разных тематических блоков, создание таких векторных топологических моделей потребует тщательной разработки технологии оцифровки комплекса картографических материалов в целом и обеспечения согласования границ различных объектов. Для обеспечения этого каждому виду объектов указывается все его потенциальные связи с другими объектами, а также средства топологии при их создании в векторном топологическом покрытии (например, использование конечных или узловых точек, замкнутости полигона, включения объекта в качестве подобъекта в другой и пр.). Использование в качестве источников внешних данных для региональной ГИС расчлененных картографических изображений технологически упрощает создание полных (т.е. топологически и картографически точных) векторных покрытий.
Общие подходы к организации геопространственных данных Практика показывает, что в ГИС правомерны слоевой и объектно-ориентированный подходы организации геопространственных данных, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки, описанные в гл. 1.
Разрабатываемая на объектно-картографических принципах БД региональной ГИС предусматривает, в первую очередь, организацию позиционных (геометрических, топологических) данных методом их группирования в различных слоях картографических покрытий различной тематики. Выбор слоевого подхода наиболее близок к объединению в единой геоинформационной (инфологической) модели разнородных семантических данных, прежде содержавшихся в наборе исходных картографических материалов различной тематики. Все другие характеристики объектов региональной ГИС (семантические, атрибутивные) предлагается хранить отдельно, в атрибутивной БД, рассматриваемой в качестве неотъемлемой части БД региональной ГИС и именуемой в дальнейшем атрибутивной составляющей БД. Поэтому, по типу взаимоотношения пространственной (графической) и атрибутивной информации предлагаемая структура является геореляционной (синонимы гибридная, смешанная), и характеризуется раздельным хранением пространственных и атрибутивных данных.
Практической реализацией такой модели и является БД региональной ГИС, описывающая местность на концептуальном уровне, в терминах предметной области моделируемых объектов, их свойств и отношений. В структуре разрабатываемой БД была предпринята попытка унифицировать концептуальное представление семантически разнородных данных об объектах в соответствии с содержанием карт и, в первую очередь, их легенд, наглядно отражающих предметную область во всем разнообразии и иерархии объектов местности [3]. Именно это делает легенду карты прообразом (квинтэссенцией) базы знаний, формируемой при чтении картографических произведений. Такая унификация обеспечит корректность и эффективность обмена данными между различными автоматизированными системами и приблизит региональную ГИС к разряду открытых ГИС, оперирующих категориями независимо от языкового содержания и, в конечном итоге, к базе знаний о местности. Идеальным воплощением базы знаний в ГИС по мнению Ю.А. Кравченко [22] является совокупность унифицированных представлений семантических данных о земной поверхности, доведенных до категории стандартов.
Реализация объектно-картографической структуры на макете БД ГИС «Регион»
Предложенные разделы и темы желательны в любой региональной ГИС, однако применительно к конкретным регионам данная структура должна быть адаптирована. В качестве исходных материалов для формирования отдельных тем картографических покрытий предпочтение отдавалось картам, масштаб которых позволяет отобразить всю территорию региона или с достаточно необходимой детальностью отдельные его участки.
Объектный состав предложенных для региональной ГИС картографических покрытий формируется, исходя из содержания исходных карт, а также корректируется и дополняется применительно к условиям конкретной ГИС [30]. Учитывая, что многие объекты присутствуют в разных сочетаниях на картах различного назначения и тематики, каждому объекту был определен: 1) основной источник формирования данных о нем (исходная карта), 2) оптимальное положение в общей структуре данных (или файлов) картографических покрытий.
Основными источниками для региональной ГИС являются топографическая карта, претендующая на роль базовой, и ряд специализированных карт: геологических (собственно геологическая карта и карта полезных ископаемых), почвенных, ландшафтных, климатических, карт растительности и пр. В результате разработки объектного состава основных картографических покрытий региональной ГИС были сформированы наборы вероятных в любом регионе картографических объектов, вводимых в БД. Это осуществлялось в ходе анализа таблиц условных обозначений выбранных картографических источников.
Для топографических объектов для этой цели использовались условные обозначения топографических карт [39], на основании чего были определены объекты типовой региональной ГИС. Анализ содержания топографических карт показывает, что они составляют значительную часть информации, которая необходима для формирования региональной ГИС. Информация топографической карты, помимо позиционных данных (сведений о размещении объектов и форме контуров), содержит данные об их графическом и цветовом оформлении на карте, а также комплексы атрибутивных характеристик объектов, зафиксированных в начертании картографических знаков и сопроводительных подписях на карте.
Чисто топографические объекты, являющиеся прерогативой исключительно топографической карты, чрезвычайно редки. Как правило, такие объекты нашли свое место в разделе «Положение и географическая характеристика» предложенной выше общей структуры данных региональной ГИС. В большинстве случаев топографические объекты несут в себе тематический характер, хотя и выполняют роль естественных или искусственных ориентиров местности в качестве объектов топографии. Как пример такого двойственного характера объектов можно рассматривать данные о растительном покрове, получаемые с топографических карт и нашедшие свое место в природно-ресурсном тематическом разделе общей структуры (тема «Растительность»). В результате этого объекты топографической карты оказываются распределенными по различным тематическим разделам, что нельзя сказать, например, об объектах геологической карты или карты полезных ископаемых, обычно приуроченных к какой-то определенной теме картографического покрытия.
Перечень топографических объектов, рекомендуемых для помещения в БД типовой региональной ГИС, приведен в Приложении 2. Их структурное положение в БД определялось предложенными разделами и темами, разработанными с учетом классификаций всего комплекса объектов региональной ГИС, в том числе и топографических. В случаях, когда топографические объекты претендуют на преимущественное использование в качестве тематических объектов, в предлагаемом перечне указывалась рекомендуемая тема (см. графу 3 Прил. 2), в которой оптимально разместить данные об этих объектах.
Разработка объектного состава для картографических покрытий, не нашедших отражения в топографических картах, осуществлялась на основе условных обозначений специализированных тематических карт. С этой целью анализировались Единые условные обозначения Государственной геологической карты СССР и карты полезных ископаемых [15], ГОСТы [6, 7, 9], а также Типовые легенды карт КИКПР, разработанные в Госцентре «Природа». Результаты такого обобщения использовались непосредственно при формировании структуры и наполнении данными отдельных тематических разделов БД региональной ГИС, в первую очередь разделов «Геологическое строение», «Полезные ископаемые», «Почвы» и «Ландшафты».
Предложенная структура данных была реализована в виде действующего образца (макета) региональной ГИС. В концептуальной схеме такой БД прослеживаются два основных блока, организующих данные по картографическому (блок типов объектов) и характеристическому принципам (см. рис. 3.1).
Примеры и результаты функционирования объектно- картографической БД региональной ГИС с цифровыми картами ГИС «Панорама», используемыми в качестве ее архива
Рассмотренная выше (см. гл. 3) БД региональной ГИС ориентирована на универсальное применение вне зависимости от применяемой ГИС-оболочки. Для обеспечения ее функционирования в программной среде ГИС «Панорама» необходимо провести несколько подготовительных этапов: - подготовка картографического покрытия; - подготовка внешней БД (файла Ms. Access); - обеспечение совместного функционирования внешней и внутренней БД в программной среде ГИС «Панорама».
Подготовка картографического покрытия является одним из самых трудоемких этапов и предполагает осуществление следующей последовательности мероприятий:
Ввод (открытие в программе ГИС «Панорама») имеющихся в распоряжении цифровых топографических карт с целью анализа их объектов на пригодность использования в региональной ГИС.
Создание единого классификатора региональной ГИС. Для этой цели наиболее оптимально воспользоваться редактированием классификатора цифровой топографической карты (200T99g.RSC), добавив в него новые слои и объекты других цифровых карт, использование которых предусмотрено региональной ГИС (карта растительности, карта полезных ископаемых, почвенная карта и др.). Это предусматривает формирование новых объектов классификатора (слоев, типов объектов, семантик и значений семантик в словаре кодов классификатора). Для лучшего отображения расширенного комплекса объектов, представляемых региональной ГИС, возможно редактирование существующих и формирование новых знаков с целью оптимального и наглядного отображения объектов региональной ГИС. Полученный единый классификатор должен включать в себя все объекты классификаторов задействованных в региональной ГИС цифровых карт, а также объекты, отсутствующие на цифровых картах, но которые планируется вводить в БД вручную путем оцифровки растровых изображений карт, изготовленных на бумажной основе.
Создание файла района работ, в который должны быть включены все задействованные в региональной ГИС цифровые карты (карты могут перекрывать одни и те же территории).
Открытие проекта региональной ГИС в программную среду ГИС «Панорама» (загрузка всех цифровых карт, используемых в проекте), в качестве ресурсного файла при загрузке используется файл обобщенного единого классификатора.
Подключение к проекту растровых изображений карт, подлежащих выборочной оцифровке в качестве дополнительных источников для формирования региональной ГИС.
Осуществление векторизации недостающих объектов картографических покрытий региональной ГИС.
Проведение редактирования и контроля качества созданных/ отредактированных карт. Осуществление выгрузки данных района работ в формат DBF (файл 99DBFAllNov). Полученный файл будет обеспечивать связь внешней БД (созданной в Ms. Access) с данными карты файла района работ1.
Подготовка внешней БД региональной ГИС к функционированию в среде ГИС «Панорама» предусматривает проведение следующих операций: Создание в БД региональной ГИС дополнительной таблицы «Классификатор Панорамы», являющейся, по существу, копией единого классификатора региональной ГИС (93KsfkReg_GIS), созданного ранее в программной среде ГИС «Панорама». Данная таблица обеспечит связь объектов региональной ГИС с задействованными объектами набора цифровых карт, прописанных в файле «Район работ».
В полученную таблицу следует добавить поле для связи с таблицей «Объект карт» (поле ID_Obj_Map), а также связующие поля (поля «Kurz_Name» и «Kurz_Layer») для связи с таблицей формата Dbf, содержащей необходимый набор данных об объектах картографических покрытий.
Прописывание в поле «ID_Obj_Map» таблицы «Классификатор Панорамы» значений ID объектов региональной ГИС (согласно табл. 920bject_Map) для всех тех объектов, которые находят свой аналог на цифровых картах (все прописанные объекты картографического покрытия следует рассматривать в качестве объектов региональной ГИС).
В БД региональной ГИС в качестве связанной таблицы вводится выгруженная ранее в формат Dbf таблица «Dbf (99DBFAllNov)», которая содержит данные обо всех объектах всей совокупности картографических покрытий региональной ГИС.
