Содержание к диссертации
Введение
1. Проблемы социально-экономического геоинформационного картографирования 14
1.1. Основные тенденции развития современных инструментальных средств тематического картографирования 14
1.2. Основные особенности социально-экономического картографирования России 19
1.3. Современное состояние инструментальных средств тематического картографирования 22
1.3.1. Способы картографического изображения и их реализация инструментальными средствами ГИС 22
1.3.2. Взаимодействие специалистов при построении тематических карт в инструментальной ГИС 25
1.3.3. Легенда тематической карты 29
1.3.4. Генерализация данных 33
1.3.5. Основные отличия электронных карт и атласов от их бумажных аналогов 36
1.4. Методы предоставления доступа к картографическим ресурсам в сети Internet 42
1.5. Хранение данных в инструментальных ГИС 49
1.6. Стандарты и свободно распространяемое ПО с открытым кодом 53
Выводы к главе 1 56
2. Исследование и разработка методов автоматизации моделирования тематических карт 58
2.1. Взаимодействие специалистов при построении тематических карт в автоматизированной системе тематического картографирования 59
2.2. Исследование методов автоматизации способов картографического изображения 63
2.2.1. Представление графических данных 63
2.2.2. Выбор карты и ее проекции 64
2.2.3. Выбор тематических показателей из баз данных 68
2.2.4. Выбор способа тематического картографирования 70
2.2.5. Характеристики способов тематического картографирования 74
2.2.6. Разработка конечного вида тематической карты 76
2.3. Классификация способов картографического изображения по степени изменения картографической основы 78
2.4. Алгоритм картографической генерализации полигональных объектов на основе коэффициента масштабирования 80
2.4.1. Этап сегментации 87
2.4.2. Этап обобщения 89
2.4.3. Этап сглаживания 92
Выводы к главе 2 97
3. Разработка модели распределенной автоматизированной системы тематического картографирования 99
3.1. Два класса данных ГИС 99
3.1.1. Пространственные (графические) данные 99
3.1.2. Тематические (атрибутивные) данные 101
3.2. Модифицирование традиционной модели данных ГИС 106
3.3. Модель распределенной системы 110
3.3.1. Модели частных систем 115
3.3.2. Настройка системы под нужды групп пользователей 117
3.4. Функциональная схема системы 121
Выводы к главе 3 126
4. Практическое использование разработанных компонент подсистем 127
4.1. Интеграция разработанной подсистемы тематического картографирования в Web-систему трудоустройства 127
4.2. Разработанный модуль построения тематических карт в виде блок-диаграмм 134
4.3. Разработка Web-формы для создания тематических карт по атрибутивным данным пользователя 142
4.4. Объектно-ориентированный подход к созданию подсистемы тематического картографирования 150
4.5. Автоматизированное рабочее место анализа данных статистики образования 156
4.6. Реализация шаблонов тематических карт 158
Выводы к главе 4 163
Заключение 164
Список использованных источников 166
Приложение 1. Описание формата L-файла 176
- Способы картографического изображения и их реализация инструментальными средствами ГИС
- Взаимодействие специалистов при построении тематических карт в автоматизированной системе тематического картографирования
- Алгоритм картографической генерализации полигональных объектов на основе коэффициента масштабирования
- Разработка Web-формы для создания тематических карт по атрибутивным данным пользователя
Введение к работе
Актуальность темы
В последние годы в нашей стране успешно реализуются федеральные, межведомственные, отраслевые и региональные программы, направленные на решение актуальных задач развития образования Эффективность проводимых мероприятий в рамках данных программ отражается в систематически собираемых чистовых показатетях и индикаторах оценивающих состояние множества объектов, явлений и процессов сферы образования в субъектах Российской федерации Количество собираемых данных велико и дія их анатиза необходимо испоаьзование аналитических систем Существующие аналитические системы можно подразделить, по типу проводимого анализа, на системы, преимущественно использующие статистические методы анализа и представляющие информацию с помощью графиков различного типа, и геоинформационные системы (ГИС), использующие методы пространственного (картографического) анализа и визуатизирующие информацию на тематических картах
Если первый тип систем фактически явтяется профессиональным инструментом таких специалистов как социологи и экономисты, то специалистов одновременно владеющими знаниями в обтасги ГИС-технотогий и в обтасти образовательной сферы (тибо любой другой социально-экономической сферы) фактически нет Современная ГИС - это стожная дтя изучения система (требующая знания многих тонкостей для получения качественного результата), встедствие чею прикладному пользователю требуется помощь в анализе данных еі о проблематики При обращении его к соо гветствующим специалистам требует от последних изучения проблематики данных прикладного специатиста При взаимодействии специалистов из несмежных областей знании часто приводит к возникновению проблемы взаимопонимания Поэтому процесс выработки решения усложнен и требует значительного времени, затрачиваемого на него
Поэтом) актуальным становится решение о создании таких методов, средств и технологий которые поівопят упростить взаимодействие между прикладным потьзователем и информационно-аналитической системой, тем самым снизив информационную нагрузку па человека Другими словами требуется разработка гсоинормационного интерфейса между информационно-аналитической системой и
прикладным пользователем, целью которого является повышение эффективности анализа, проектирования, прогнозирования и управления в социально-экономических сферах (включая сферы транспорта, природопотьзованич, образования, политики, производства и т д) Отметим, что управление и проектирование в таких сферах, как транспорт, связано с необходимостью построения, анализа и оптимизации социально-экономических моделей, как самой сферы, так и ее инфраструктуры
Область исследования-
Геоинформационное картографирование и другие виды геомоделирования, анализ многоуровневой и разнородной геоинформации
Цель работы состоит в разработке информационной технологии, включающей новые модели, методы и средства, повышающих эффективность обработки, анализа и управления социально-экономическими процессами пользователями различных прикладных областей науки
Задачи исследования Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих основных задач
анализ эффективности использования существующих методов и средств построения визуальных моделей в геоинформатике (включая тематические карты),
анализ и разработка способов визуального представления социально-экономических явлений,
разработка методов и алгоритмов, снижающих информационную нагрузку на специалиста при геоинформационном анализе социально-экономических явлений
создание, апробация и оптимизация программно-технологических средств, реализующих разработанные методы и алгоритмы
Методы исследования основываются на методах геоинформатики, цифрового моделирования, цифровой картографии, автоматизированного проектирования, теории множеств, геоинформационною пространственного анализа, объектно-ориентированного программирования
Научная новизна и положения, выносимые па защиту.
алгоритм генерализации полигоначьных объектов стоя карты, основанный на использования коэффициента упрощения, повышающий оперативность анализа,
модеть данных неоднородной распределенной автоматизированной системы социально-экономического тематического картографирования, повышающая оперативность анализа и снижающая информационную нагрузку на пользовагетя,
модель модульной неоднородной распределенной автоматизированной системы социально-экономического тематического картографирования повышающая широту анализа и снижающая информационную нагрузку на пользователя,
методика распределения вычислительной нагрузки модучыюй неоднородной распределенной автоматизированной системы социально-экономического тематического картографирования, повышающая оперативность анализа, а также опредетения ее состава отвечающей потребностям конечных пользователей, на основе формачьного подхода на базе теории множеств, снижающая требования к вычислительным ресурсам,
» методика формирования специализированного геоинформационного интерфейса пользователя для визуального отображения социально-экономических явлений, снижающего информационную нагрузку и повышающего оперативность получения результата работы системы и дальнейшего его использования
Практическая значимость и внедрение пезучьтатов
Практическая значимость представленных в работе результатов заключаются в создании комплекса методов и средств, поіволяющиє непрофессиональным почьзователям в области информационных технологий создавать визуальные геоипформационные модели, в том числе тематические карты, отображающие пространственную составтяющую показателей социально-экономических явлений, высокого качества
Результаты работы использовались при реализации ряда проектов в рамках межвузовских программ "Разработка научных основ создания геоинформационных систем" (проект «Разработка атласа социально-образовательной сферы регионов России», 1998), "Геоинформационные системы" (проект «Разработка атласа информационно-образовательных и научных ресурсов регионов Российской Федерации», 2000), «Научное, научно-методическое, материально-техническое и
информационное обеспечение системы образования» (проекты «Создание компчекта научно-образовательных атласов федеральных округов России», 2001, и «Информационное и технологическое сопровождение геоинформаиионного сервера «Образовательные ресурсы России», 2002), в рамках программы «Развитие единой образоватечьной информационной среды (2001-2005 годы)» (проекты «Разработка программных средств сбора и анализа статистических данных обшего среднего и высшего профессионального образования», 2001-2002, «Организация комплексного сопровождения реализации мероприятий ФЦП РЕОИС в субъектах Российской Федерации», 2004, «Разработка научно-методических основ создания единой системы информационно-коммуникационного обеспечения, сопровождения и поддержки развития образования», 2005), в рамках «Федеральной программы развития образования» (проект «Разработка автоматизированного рабочего места для анализа данных статистики образования в государственных и муниципальных органах управпения образованием», 2005), в рамках Федеральной цетевой программы развития образования на 2006-2010 годы (проект "Разработка и создание геоинформационной системы "Образовательные учреждения" в целях оптимизации их сети", 2006)
Коллективу специалистов, под руководством дтн, профессора, Кулагина В П, членом которого был автор диссертации, была присуждена премил Президента Российской Федерации в обласги образования за 2002 год за инновационную работу для учебных заведений высшего профессионального образования и органов управления субъектов Российской Федерации «Разработка и внедрение информационно-образовательного комтекса по геоинформатике и геоинформационным технологиям»
Проделанная работа была нацечена па удовлетворение спроса в области управления образованием, но изложенные в работе методы и средства охватывают сферу социально-экономических явлении в целом
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МГИЭМ, Москва, 1999, второй международной конференции "Интернет Общество Личность - ИОЛ-2000", Санкт- Петербург, 2000, научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МИИГАиК, Москва, 2001, Всероссийской научно-технической конференции «Телематика», Санкт-
Петербург, 2002-2004, Всероссийской научно-технической конференции «ТиПВСИТ», Улан-Уде, 2003, Научный сервис в сеги Интернет технологии распределенных вычислений, Новосибирск, 2005
Результаты работы были представлены на выставках «Первый Московский международный салон инноваций и инвестиций» (разработка Информационно-аналитического ГИС комплекса «Образование России» была отмечена дипломом и серебряной медалью), 2001, «Современная образовательная среда», Москва ВВЦ, 2002-2004, «Российский образовательный форум», Москва Сокольники, 2004-2005 и были отмечены дипломами, а автор золотой медалью «Лауреат ВВЦ» (удостоверение № 390, постановление №24 от 26 03 2001)
Публикации. По теме диссертации опубликованы 11 работ Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и 3 приложений Работа содержит 182 страниц текста. 58 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 103 наименований, 7 страниц причожений
Способы картографического изображения и их реализация инструментальными средствами ГИС
Нужно также отметить, что в условиях России географическая масштабность социально-экономических явлений значительно варьируется от концентрации в крупных городских и промышленных агломерациях до крайней рассредоточенности в районах севера и востока страны.
Автор работы участвовал в ряде научных работ связанных с анализом информации (в том числе и пространственным анализом) о сфере образования. Так, в течение 1998-2000 гг. в рамках межвузовских научно-технических программ "Разработка научных основ создания геоинформационных систем" и "Геоинформационные системы" специалистами ГосНИИ ИТТ и ряда региональных центров новых информационных технологий были созданы печатные атласы [37, 38]: "Социально-образовательная сфера регионов России" и "Образовательные ресурсы Росси". С 2000 г. в рамках межвузовской программы "Информационные технологии в образовании" функционирует информационно-аналитический комплекс "Образование России". Основной целью данных работ заключается в предоставлении развернутой тематической картографической характеристики системы образования Российской Федерации для использования в задачах планирования и управления. В них молено найти картографические материалы (тематические карты), с помощью которых можно анализировать показатели образовательной и социальной сферы как по России в целом, так и по отдельным субъектам федерации. Также автор участвовал во множестве других проектах, связанных не только с анализом, но и сбором статистических показателей: в рамках программы «Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005 годы)» (проекты «Разработка программных средств сбора и анализа статистических данных общего среднего и высшего профессионального образования», 2001-2002, «Организация комплексного сопровождения реализации мероприятий ФЦП РЕОИС в субъектах Российской Федерации», 2004, «Разработка научно-методических основ создания единой системы информационно-коммуникационного обеспечения, сопровождения и поддержки развития образования», 2005); в рамках «Федеральной программы развития образования» (проект «Разработка автоматизированного рабочего места для анализа данных статистики образования в государственных и муниципальных органах управления образованием», 2005); в рамках Федеральной целевой программы развития образования на 2006-2010 годы (проект "Разработка и создание геоинформационной системы "Образовательные учреждения" в целях оптимизации их сети", 2006). А также в ряде НИР [67-69, 88 и др.].
Проведенные работы показали [39], что для повышения эффективности использования пространственных географических данных в условиях планирования развития и управления образовательными ресурсами различных территорий нужно вести работы по созданию интегрированной и территориально распределенной отраслевой структуры информационного обеспечения, основанной на эффективной технологии сбора, хранения, обработки и использования комплексной информации об объектах учебно-образовательной инфраструктуры в сочетании с пространственными географическими данными о территории. Речь идет о создании геоинформационной системы и геоинформационной инфраструктуры, призванной по мере своего развития во все большем объеме осуществлять функции поддержки процессов принятия решений, вырабатываемых в рамках новых технологий планирования и управления образованием.
На примере только одной сферы деятельности человека (сферы образования) видна сложность возникающих задач в области социально-экономического пространственного анализа.
Классификации способов, сложившиеся в разных странах и картографических школах, не вполне совпадают, а иногда противоречат друг другу. Выделяется англосаксонская школа, развитая в Великобритании и США, которой следуют также в ряде других стран - преимущественно англоязычных, а также Японии. С другой стороны, существуют австро-германская школа, к которой примыкают Швейцария, Нидерланды, скандинавские страны, и французская школа, распространившая влияние на Бельгию и ряд франкоязычных стран 23 прежних колоний Франции. Наряду с ними самостоятельно сформировалась отечественная школа [29].
Суть отечественной картографической школы наиболее полно и последовательно выражена в трудах К.А. Салищева [71-74]. Ее характеризует представление глубокой связи способов изображения с сущностью отображаемых объектов и явлений и особенностью их географического распространения. В сфере социально-экономического картографирования основополагающее значение для развития способов изображения имели труды Н.Н. Баранского, начиная с 30-х годов нашего столетия, продолженные и развитые далее А.И. Преображенским, И.В. Никольским, М.И. Никишовым, В.П. Коровицыным, П.Е. Терлецким, ЯМ. Жупанским, Г.Н. Озеровой, П.А. Чепкасовым и многими другими учеными [29]. Разработка методики социально-экономического картографирования оказала существенное влияние на общую теорию и практические приложения способов изображения в картографии в целом. Ряд способов изображения зародился именно в сфере социально-экономической картографии и через нее вошел в арсенал общей картографии: картограмма и картодиаграмма, точечный способ, в значительной мере - способ значков (рис. 1.1). В свою очередь, социально-экономическая картография освоила и развивает в своей сфере такие общекартографические способы изображения, как изолинии, качественный фон, количественный фон, линейные знаки. Однако, в большинстве настольных ГИС данные способы еще не имеют своей реализации и пользователям приходиться либо покупать дополнительные модули написанные сторонними разработчиками, либо самим разрабатывать данные инструменты.
Взаимодействие специалистов при построении тематических карт в автоматизированной системе тематического картографирования
В рамках данной работы был проведен эксперимент по подсчету дублирующих вершин полигонов слоя федеральных округов, в результате которого было установлено, что изначально слой содержал 28434 вершин, а для отображения слоя на мониторе компьютера как на рис. 1.8а потребовалось всего 12226 вершин, что более чем в 2 раза меньше. При дальнейшем упрощении границ, с помощью специальных алгоритмов, можно уменьшить количество используемых вершин еще в несколько раз, причем, границы упрощенных географических объектов будут незначительно отличаться от границ исходных объектов, что не приведет к ухудшению общего восприятия карты и ее анализа, как в случае с картой, приведенной на рис. 1.8Ь. Примером такого алгоритма может послужить разработанный алгоритм упрощения на основе коэффициента масштабирования, который рассматривается во второй главе.
Детальность представления географических объектов сказывается на быстродействии системы, в которой используется картографическая основа с той или иной детализацией географических объектов. Чем больше детальность карты, тем больше требований система предъявляет к объему ресурсов и быстродействию аппаратных средств, что особенно важно, при использовании средств ГИС, к которым обеспечивается публичный Internet-доступ. Поэтому картографу нужно прийти к взвешенному решению: с одной стороны, нужно упростить картографическую основу как можно больше, чтобы инструментальное средство требовало как можно меньше ресурсов и работало быстро, с другой стороны, нужно упростить картографическую основу так, чтобы это не повлияло на качество проводимого анализа тематической карты.
В картографии генерализация проявляется обычно дважды: при разработке содержания карты и в процессе ее составления [72,74]. Однако в социально-экономическом картографировании она в основном осуществляется на первом этапе. Это обусловлено характером исходной информации (преимущественно учетно-статистической) и связанными с ним особенностями разработки карт. Уже в самом статистическом учете заложено весьма существенное обобщение, как содержательной, так и особенно пространственной характеристик [29].
Определенные проявления обобщения можно также видеть и в применении тех или иных способов картографического изображения (особенно статистических: картограммы и картодиаграммы), на что обращает внимание Н.Н. Баранский [7].
Генерализация не всегда связана с утратой информации. В некоторых случаях, во время проектирования и непосредственного составления карт, проведение генерализации направлено на приращение информации в географическом отношении. Этот процесс проявляется, например, в географическом уточнении картограммы, схематического качественного фона и т.д.[29]
Тематические карты на бумажном носителе и электронные карты на экране монитора компьютера конечного пользователя имеют ряд принципиальных различий. Разработчики тематических карт должны учитывать данные различия, чтобы результат их труда был наивысшего качества и, следовательно, наилучшим образом отвечал его назначению. Электронные карты многое позаимствовали от своих предшественников, поэтому нужно проследить, как менялось представление о самой карте на протяжении последнего времени и каково оно сейчас.
В 1996 году в журнале "Cartographica" было опубликовано исследование Дж. Эндрюса [89], рассмотревшего с лексикографических позиций понятие и определение "карта". Пользуясь словарями, энциклопедиями, глоссариями, учебниками, монографиями и статьями, помещенными в географических и картографических периодических изданиях, выходивших с 1649 по 1996 года, он собрал и проанализировал 321 определение карты. Результатом стало то, что ключевым словом в определениях чаще всего используется "изображение" (205 определений; с уточнением того, что это изображение части или всей земной поверхности - 144), а потом "чертеж" или "план" (150). 10-я Генеральная ассамблея Международной картографической ассоциации (МКА) приняла следующее рабочее определение карты: "Карта -знаковое изображение географической реальности, отображающее отдельные ее особенности или характеристики как результат творческого авторского отбора и предназначенное для использования в тех случаях, когда пространственные отношения имеют первостепенное значение" [89]. Данное определение является обобщением разных мнений и многих концептуальных и лексических компромиссов.
Определение МКА зафиксировало устоявшийся традиционный взгляд на карту, характерный для докомпьютерного этапа развития картографии. В этом есть определенный резон: пусть техника и технология меняются, а сущность карты остается неизменной. Поэтому оправдано поставить вопрос о том, изменила ли компьютеризация картографическое изображение, а если изменила, то в чем и насколько существенно? Данный вопрос поставлен A.M. Берлянтом [8] и в той же работе он пытается найти ответ на данный вопрос. Он условно разделил развитие компьютеризированного картографирования на пять этапов: 1. Упростить и ускорить: автоматизировать трудоемкие работы картосоставления; упросить и ускорить передачу информации. 2. Имитирование традиционных карт: подражание бумажным картам и атласам. 3. Интеграция опыта: понимание того, что геоинформационное картографирование не исчерпывается одной технологией — нужны знания и опыт проектирования и составления карт. 4. Сделать лучше: изготовление произведений более высокого качества, т.е. карты стали точнее в геометрическом отношении, более разнообразны по цветовому, штриховому, полутоновому оформлению. 5. Сделать по-другому: выход геоинформационного картографирования на новый уровень — создание произведений, отличающихся от традиционных карт и атласов. Сегодня вопросы о том должна ли электронная карта подражать бумажной? следует ли копировать традиционные средства изображения? должна ли карта всегда оставаться плоской? должна ли она воспроизводить лишь статичные временные срезы? стали риторическими. Понятно, что с помощью геоинформационного картографирования можно создать бумажную карту высокого качества, но можно использовать и сами электронные изображения, которые дают намного больше возможностей для представления картографической информации. Например, электронная карта с анимацией, на которой в сжатом виде (в другом временном масштабе) отображается изменения каких-либо параметров явлений, меняющихся во времени. В некоторых случаях пользователи путают понятия "цифровая карта" и "электронная карта". Согласно ГОСТ можно найти следующие определения: ? Цифровая карта - цифровая модель земной поверхности, сформированная с учетом законов картографической генерализации, в принятых для карт проекции, разграфке, системе координат и высот [22]. ? Электронная карта - векторная или растровая карта, сформированная на машинном носителе (например, на оптическом диске) с использованием программных и технических средств в принятой проекции, системе координат и высот, условных знаков, предназначенная для отображения анализа и моделирования, а также решения информационных задач по данным о местности и обстановке [23].
Алгоритм картографической генерализации полигональных объектов на основе коэффициента масштабирования
Задача автоматизированного задания характеристик способов тематического картографирования не настолько проста, как кажется с первого взгляда. Основными параметрами способов тематического картографирования являются цвет и размер. Рассмотрим каждый из них более подробно.
Как правило, в современных ГИС для каждого реализованного способа картографирования предлагается своя палитра цветов, которую пользователь может пополнить своими вариантами. Одним из главных принципов, которым руководствуются в создании своей палитры — это ощутимое различие между соседними цветами в способе картографирования. Вторым принципом служит не перекрывание цветов одно способа тематического картографирования с другим, одновременно используемым на тематической карте, и не перекрытие цветовой гаммы с условным обозначением географических объектов (например, будет неудачным использование синего цвета в картограмме, если на карте изображены водные объекты). В противовес подготовленным цветовым палитрам можно предложить генерируемые палитры со случайной составляющей. В таком подходе есть свои плюсы и минусы. Достоинством может служить то, что каждая карта будет различаться - для разных показателей различные цвета. Одновременно это служит и недостатком, например, тогда, когда нужно сравнить две карты различных картографируемых регионов с одинаковыми темами (с одинаковыми способами тематического картографирования одних и тех же показателей). Поэтому не всегда генерируемые палитры можно использовать. Компромиссным вариантом может служить вариант с сохранением подходящей сгенерированной палитры в списке доступных палитр, с одной стороны, чтобы вручную не подбирать цвета, с другой стороны, чтобы не было тематических карт в одинаковой цветовой палитре, но с разными тематическими показателями. Для диаметра диаграммы (высоты столбца гистограммы) имеется две важные характеристики: 1. Значение максимального диаметра диаграммы (максимальной высоты столбца гистограммы) для заданного (обычно также максимального) значения тематического показателя. 2. Закон, по которому градуируются значения диаметра диаграммы (высоты столбца гистограммы) для соответствующих значений тематических показателей.
Первую характеристику легко можно задавать автоматически, например, записав в систему какое-либо значение диаметра, которое будет соответствовать максимальному значению тематического показателя. В некоторых ГИС (например, Maplnfo) можно задать диаметр диаграммы или высоту столбца гистограммы для любого значения тематического показателя, даже такого, которого реально нет в наборе, но именно такого размера диаграмма/гистограмма будет в легенде, что не удобно, т.к. пользователя лишают быстрейшего прочтения максимального значения показателя.
Вторая характеристика обычно применяется для достижения компромисса между увеличением максимального значения диаметра/высоты и различием между соседними диаграммами/гистограммами построенных для заданного набора тематических показателей (см. рис. 1.4). В идеале значение величины диаметра/высоты должно линейно (прямопропорционально) зависеть от значения показателя, т.к. в этом случае пользователю легче проводить визуальный анализ. В случае зависимости отличающейся от линейной зависимости, в легенде должна быть соответствующая отметка, например, как на рисунке 2.2, где размер значков находится в квадратичной зависимости от значения показателей, стоит значок квадратного корня (д/-).
Пользователь, который хочет построить ТК не должен думать о том, как на этой карте будут отображены географические объекты: города, дороги, реки и т.д. Это главная цель автоматизированной системы построения ТК - пользователь не должен думать о вещах отличных от темы карты. Естественным шагом в данном случае - это разработать набор шаблонов территорий, по которым данные тематические карты могут быть построены.
Разрабатываемая система рассчитывается для создания тем социально-экономических явлений. Специфика данных явлений позволяет выделить набор таких территорий, который строится по иерархическому принципу, для России это «страна (Российская Федерация) - федеральный округ РФ - регион РФ - район региона РФ». Именно по этим уровням обобщается информация государственными структурами. На уровне страны какое-либо значение показателя России сравнивается со значениями показателя других стран, т.е. на данном уровне на карте фактически изображается политическая карта мира. На уровне района региона РФ значения сравниваются с районами того же региона РФ, т.е. на карте изображается регион РФ с административным делением на районы.
Главным концептуальным решением, продвигаемым при разработке автоматизированной системы, является работа пользователя целиком со всей территорией, по которой строится ТК. Другими словами пользователю не даются в руки инструменты изменения масштаба изображения. Это делается с той целью, чтобы пользователь мог охватить взглядом всю картографируемую территорию целиком, включая легенду. Размер экрана монитора компьютера и его разрешение не достаточно велико и это накладывает соответствующие ограничения на размеры электронного изображения карты. Поэтому создание шаблона является сложной творческой работой специалиста по картографии. Печатные аналоги имеют меньшие ограничения, как по размеру, так и по разрешающей способности. Например, очень сложно будет создать шаблон карты, по которому пользователь смог бы построить ТК по регионам РФ, не говоря уже о шаблоне карты всей территории России с районным делением регионов.
Добавляет сложности и сама территория Российской Федерации - на востоке страны большие территории с малым количеством населения страны, а центральная часть сильно населена, и территория дробиться на более маленькие по площади, по сравнению с восточной частью, административные единицы.
Разработка Web-формы для создания тематических карт по атрибутивным данным пользователя
Рассмотренные выше модули подсистемы тематического картографирования имеют разную функциональность и назначение. Разработка этих модулей основывалось на использовании объектно-ориентированного подхода (ООП), что позволило с достаточной быстротой модифицировать разработанные модули подсистемы так и приступать к разработке новых.
Известно, что в ООП основной единицей является класс, который определяет структуру, состоящую из полей (fields), Memodoe(methods) и ceoucme(properties), а экземпляры класса называются o6beKmaMu(objects). Поля, методы и свойства класса называются его компопентами(сотропепі8) или элементами(тетЬег$): ? Поля класса - это фактически переменные, как и поля любого структурированного типа. Поля класса отображают элементы данных, которые существуют в каждом экземпляре класса. ? Методы - это процедуры или функции, ассоциированные с классом. Большинство методов оперируют объектом, т.е. экземпляром класса. ? Свойства - это интерфейс для ассоциации данных с объектом (данные запоминаются в полях). Свойства имеют спецификаторы доступа (access specifiers), которые определяют, каким образом данные могут считываться и модифицироваться. Все компоненты класса могут быть: ? внутренними компонентами (private), не видимыми в других модулях программы; ? защищенными компонентами (protected), доступными классам потомкам; ? опубликованными компонентами (public), доступными в программе для модификации объектов класса. Компоненты подсистемы тематического картографирования создавались с использованием визуальной среды программирования Borland Delphi. Поэтому все названия классов, их экземпляров, переменных, используемые в дальнейшем описании присущи стилю программирования на языке Delphi. В описании также будут использованы синтаксические конструкции, которые присущи этому языку программирования. В подсистеме используется послойное отображение карты, поэтому главными классами в разработанных модулях подсистемы являются классы ТМар (карта), TLayer (слой) и несколько классов для отображения легенды темы (для гистограмм, диаграмм, картограмм, блок-диаграмм). (Легенды границ субъектов РФ, рек, дорожной сети и т.п. задаются только в шаблонах карт, т.к. пользователь не имеет доступа к изменению картографической основы (цвета, толщины линий и т.д.) легенда для географических объектов остается постоянной — программно ее не нужно генерировать.) Экземпляры класса ТМар могут производить различные действия над группами слоев. Но данный класс используется не во всех модулях. Например, в модуле построения блок диаграмм он не используется по причине того, что данный модуль работает только с одним слоем. Причем вместо класса TLayer в данном модуле используется другой класс - TLayer3D, основанный на классе TLayer, но не являющийся его потомком из-за слишком больших изменений. Класс TLayer позволяет отображать полигональные, полилинейные и точечные графические объекты слоев карты, причем, строить тематическую карту с использованием способа картограмм для полигональных графических объектов и легенду для данной темы (с использованием объекта класса TFillLegend). Следуя негласным правилам «хорошего тона» программирования на Delphi, говорящим, что поля при использовании объекта нельзя изменять напрямую. Т.е. поля должны быть всегда внутренними (private) компонентами класса. Даже если это свойство описывается следующим образом: property Name: string read FName write FName; Т.е. при считывании и изменении названия слоя ведет к считыванию или изменению, непосредственно, без использования методов, внутреннего поля FName (по тем же правилам названия полей класса начитаются с буквы "F"). "Read" и "write" являются спецификаторами доступа к полю, причем, один из них может отсутствовать. Так как поля класса являются фактически скрытыми для программиста, который в дальнейшем использует сам класс (доступны только часть методов и свойств, но не поля), то описывать внутренние поля подробно здесь не будем, а опишем лишь их группы для класса TLayer: ? поля для работы с файлом L-формата (название файла, размер и т.п.); ? массив идентификаторов географических объектов; ? массивы координат; ? поля характеристик отображения (цвет, толщина линий и т.п.); ? ссылку на экземпляр класса TFillLegend, ? другие поля и флаги для правильной работы методов класса. Примерами свойств объекта класса TLayer может служить следующие основные свойства: ? название (TLayer.Name - строка), например, «границы регионов Российской Федерации»; ? видимость (TLayer.Visible - логический тип) - задает видимость элементов слоя на карте; ? цвет пера (TLayer.PenColor - тип TColor) - задает цвет линий или границ полигонов; ? цвет кисти (TLayer.BrushColor - тип TColor) - задает цвет закраски полигонов; ? размер в пикселях по ширине и высоте (TLayer.MaxX и TLayer.MaxY - тип longint); ? и т.п. Наиболее интересными с точки зрения программирования являются методы класса. В них задается поведение объекта в зависимости от внешнего управления. Далее будут рассмотрены основные методы классов TLayer и TLayer3D.
