Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ первичной геоинформации, описывающей арктические территории 11
1.1 Общая географическая характеристика арктических территорий Земли 12
1.2 Особенности космического мониторинга арктических территорий 18
1.3. Современное состояние топографического картографирования Арктики 25
1.4 Цель и задачи диссертационного исследования 32
2. Космический топографический мониторинг Арктики 34
2.1 Концепция космического топографического мониторинга арктических территорий 34
2.2 Технологическая схема космического топографического мониторинга арктических территорий 44
2.3 Теоретические аспекты дешифрирования космических изображений арктических территорий 50
3. Геоинформационное обеспечение космического топографического мониторинга арктических территорий 57
3.1 Содержание геоинформационного обеспечения космического топографического мониторинга арктических территорий 57
3.2 Блок предварительной обработки и анализа данных 62
3.3 Блок специальной обработки данных 65
3.4 Блок тематической обработки мониторинговых данных и анализа результатов 70
3.5 Блок организации хранения данных топографического мониторинга 74
3.6 ГИС обеспечение системы топографического мониторинга 80
3.7 Требования, предъявляемые к обрабатываемым, к архивным и мониторинговым данным 82
4. Экспериментальные исследования топографических изменений территории архипелага Земля Франца-Иосифа 97
4.1 Постановка задачи исследования. Описание исходной информации 97
4.2 Структура базы пространственных данных (БПД) топографического мониторинга Земли Франца-Иосифа 105
4.3 Результаты исследования изменений площадных характеристик островов архипелага Земля Франца-Иосифа по материалам космических съемок 120
Заключение 129
Список литературы 131
Приложения
- Особенности космического мониторинга арктических территорий
- Технологическая схема космического топографического мониторинга арктических территорий
- Блок предварительной обработки и анализа данных
- Структура базы пространственных данных (БПД) топографического мониторинга Земли Франца-Иосифа
Введение к работе
Актуальность темы. Современная геоинформатика основана на интеграции многих наук. Это создает возможности для междисциплинарного переноса знаний. Согласно международному стандарту ISO OSI/TC 211: Geographic Information/ Geomatics, International Draft Standart геоинформатика направлена на развитие и приложение методов и концепций информатики для исследования пространственных объектов и явлений. Связующим элементом в геоинформатике являются пространственные отношения.
Интеграция, как направление развития геоинформатики, обусловила создание геоинформационного мониторинга как комплексного инструмента исследования.
Сложность экологической ситуации на арктических территориях России обусловлена слабой восстановительной способностью природных компонентов на фоне постоянно растущего техногенного пресса со стороны горнодобывающей, нефтедобывающей и горноперерабатывающей промышленности, частых аварий на нефте- и газопроводах, буровых платформах и установках, промышленных выбросов в атмосферу и сбросов сточных вод в реки и моря.
Современные технические средства дистанционного зондирования земных
покровов позволяют получать цифровые изображения практически любых
участков земной поверхности с высоким пространственным разрешением и в
широком диапазоне спектра электромагнитных волн. Кроме того, значительное
развитие получили автоматизированные методы обработки цифровых
изображений (пространственно-спектральный анализ, вейвлет анализ,
мультифрактальный анализ, радарная интерферометрия), которые при
соответствующей адаптации алгоритмической базы могут быть с успехом
применены для обработки цифровых изображений ледового покрова и других
элементов рельефа северных территорий.
Таким образом, в настоящее время появились реальные возможности для
разработки научно-обоснованной концепции и методологии космического
мониторинга арктических территорий и реализации на основе этой концепции
космического географического метода изучения топографических изменений на
земной поверхности в северных регионах России. Поэтому задача создания
спутникового топографического мониторинга арктических территорий
несомненно актуальна и требует немедленного решения.
Исследования, проведенные автором настоящей работы, позволили ввести
еще ряд функций в систему мониторинга арктических территорий. Это функции
картографического представления, визуального моделирования,
ретроспективного моделирования и анализа, когнитивного анализа, объективизации.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка содержания и технологии геоинформационного обеспечения космического топографического мониторинга арктических территорий и экспериментальное апробирование предложенной технологии на примере архипелага островов Земли Франца-Иосифа (ЗФИ).
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
-
Анализ методов геоинформатики, применяемых при исследовании арктических территорий.
-
Разработка технологической схемы космического топографического мониторинга арктических территорий, состава и содержания ее базовых блоков.
-
Разработка содержания геоинформационного обеспечения космического топографического мониторинга арктических территорий.
-
Разработка и адаптация существующих технологий обработки материалов космических съемок с целью создания геоинформационного обеспечения топографического мониторинга на территорию ЗФИ.
-
Разработка геоинформационных моделей для анализа и прогноза топографических изменений объектов арктических территорий.
Объектом диссертационного исследования являются элементы арктической топографии и их сочетания.
Предметом диссертационного исследования является разработка геоинформационного обеспечения космического топографического мониторинга арктических территорий.
Методы исследования. В основу исследований положены опыт и методы проведения космического мониторинга окружающей среды, достижения в области геоинформатики, методы цифровой обработки космических изображений, разработки баз пространственных данных и систем спутникового дистанционного зондирования.
Автором были изучены труды известных ученых в области картографии, геоинформатики, дистанционного зондирования и географических исследований арктических территорий: Берлянда А.М., Бондура В.Г., Бровко Е.А., Верещаки Т.В., Зверева А.Т., Касимова Н.С., Книжникова Ю.Ф., Котлякова В.М., Кравцовой В.И., Кронберга П., Малинникова В.А., Ракунова С.В., Савиных В.П., Сладкопевцева С.А., Потапова И.И., Цветкова В.Я., Шарова А.И. и многих других.
Достоверность результатов подтверждается корректным применением методов, составляющих научную базу исследований, полевыми и камеральными экспериментальными исследованиями, а также практической апробацией разработанной методики.
Научная новизна результатов научных исследований, полученных в ходе выполнения диссертационной работы, заключается в следующем:
-
-
Разработано содержание геоинформационного обеспечения космического топографического мониторинга арктических территорий.
-
Разработана технология создания геоинформационного обеспечения космического топографического мониторинга арктических территорий, базирующаяся на современных интерферометрических методах и алгоритмах обработки цифровых изображений.
-
Впервые разработаны и предложены геоинформационные модели для анализа и прогноза топографических изменений объектов.
-
Впервые выполнена оценка изменения площадных характеристик 191 острова архипелага Земля Франца-Иосифа на основе разработанных геоинформационных моделей.
Практическая ценность работы. Практическая ценность научных результатов состоит в том, что разработанное содержание геоинформационного обеспечения, методика его получения, включая технологию обработки данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), могут быть использованы для обработки данных космического мониторинга и научных исследований, направленных на изучение динамики изменения элементов топографии и организацию рационального природопользования Арктики. Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры» по теме «Географические исследования северных территорий России по материалам космических съемок», № 02.740.11.00.38.
Основные результаты диссертации, выносимые на защиту:
-
-
-
Содержание геоинформационного обеспечения космического топографического мониторинга арктических территорий.
-
Технология создания геоинформационного обеспечения космического топографического мониторинга арктических территорий.
-
Результаты экспериментальных исследований топографических изменений, произошедших на островах архипелага ЗФИ за последние десятилетия на основе разработанных геоинформационных моделей.
Личный вклад автора. Лично принимала участие в разработке содержания
геоинформационного обеспечения космического топографического мониторинга
Арктики. Проводила сбор материалов на исследуемую территорию и экспериментальные исследования по оценке изменения топографических характеристик островов Земли Франца-Иосифа. В сотрудничестве с учеными МИИГАиК реализовывала технологическую схему обработки данных ДЗЗ для создания геоинформационного обеспечения космического топографического мониторинга ЗФИ.
Апробация работы. Положения диссертационной работы обсуждались на научных заседаниях кафедры прикладной экологии и химии МИИГАиК, на 3-ем Международном студенческом форуме «Образование, наука, производство» (2006г., Белгород), на 23 конференции Международной Картографической Ассоциации (2007г.), на 62-й, 64-й научно - технических конференциях аспирантов и молодых ученых МИИГАиК.
Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 4 статьях, в научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Материал изложен на 159 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц, 34 рисунка. Список использованной литературы состоит из 117 наименования, в числе которых 45 иностранных.
Особенности космического мониторинга арктических территорий
Огромные размеры и труднодоступность, особенности природно-географических условий и развития инфраструктуры арктических территорий побуждают рассматривать дистанционные, и в особенности космические методы в качестве одного из приоритетных источников информации об их состоянии и динамики. Космические методы мониторинга в настоящее время представляют источник основополагающей информации при проведении мониторинговых исследований. Эффективность космических технологий и их вклад в решение научных и прикладных задач в этой области непрерывно растет, что связано с более высокими темпами их развития по сравнению с другими средствами, благодаря использованию системной методологии и возможностей более полной ее реализации по космическим данным. Их совершенствование обусловлено достижениями фундаментальных исследований, которые определяют возможности улучшения параметров зондирующих систем, уровень создаваемых методов обработки космических изображений и содержательной географической интерпретации результатов обработки.
В настоящее время особая роль отводится интеграции космической информации и геоинформационных систем (ГИС), где результаты дистанционного зондирования являются регулярно обновляемым источником данных, необходимых для формирования различного рода тематических карт и других приложений, охватывая широкий спектр масштабов (от 1:10 000 до 1:10000000). При этом информация дистанционного зондирования позволяет оперативно оценивать и, в случае необходимости, проводить обновление используемых графических слоев [75].
Появление космических аппаратов, осуществляющих зондирование поверхности Земли на регулярной основе, дает возможность проведения, как оперативной съемки, так и накопления обширных архивов данных дистанционного зондирования. Пространственное разрешение современных сенсоров достигает десятков сантиметров, что позволяет решать задачи, выполняемые ранее только методами аэрофотосъемки, или полевыми исследованиями. Оперативность получения данных по заданному региону может достигать нескольких часов, что позволяет на принципиально новом уровне оптимизировать процессы принятия решений.
Следует упомянуть о возможности проведения специальной (заказной съемки) заданной территории, если данные по исследуемому региону отсутствуют в архивах, или по тем, или иным причинам не удовлетворяют условиям поставленной задачи.
Эффективность применения данных дистанционного зондирования определяется следующими факторами (но не исчерпывается ими) [58,84]: большая обзорность, позволяющая анализировать обширные территории; возможность работы в любых труднодоступных районах суши и океанов; возможность получать информацию, практически в любом масштабе, с различным пространственным и временным разрешением; широкий спектр регистрируемых параметров; цифровая форма представления данных; высокая достоверность получаемых данных; оперативность получаемой информации; возможность многократного и даже непрерывного наблюдения заданных регионов; экстерриториальность (районы съёмки никак не привязаны к государственным или административным границам); возможность работы при частичном, или полном отсутствии топографической основы; полная стоимость работ на 2-3 порядка ниже, чем при традиционных методах. Возросшая в последнее время доступность и полнота данных дистанционного зондирования, а также современные вычислительные и информационные технологии открывают новые возможности проведения мониторинговых исследований арктических территорий. Это касается также возможностей создания геоинформационного обеспечения мониторинговых исследований, позволяющего осуществить построение оценочных и прогностических пространственных моделей территорий на основе математического аппарата пространственного анализа данных и геопространственного моделирования. Полярноорбитальные средства космического дистанционного зондирования обеспечивает большие потенциальные возможности для изучения природы высокоширотных районов Российской Арктики, включая и самые труднодоступные. Весь вопрос заключается в том, насколько оперативно и полно может быть использован этот потенциал для целей оптимального использования природных ресурсов Крайнего Севера в общечеловеческих интересах без нанесения непоправимого ущерба природе и, в конечном счете, самому человеку. Большое значение в этой связи приобретает теоретическое обоснование, разработка и совершенствование методов сбора и обработки периодической информации о состоянии и изменениях топографических объектов в системе космического мониторинга высокоширотной Арктики. В силу своего экстремального положения и природных условий огромные, практически неосвоенные территории Крайнего Севера редко пользуются повышенным вниманием экономических и политических кругов современного общества и, как результат исторического развития, являются, пожалуй, одним из наименее изученных регионов России. Из-за малочисленности, кратковременности и фрагментарности детальных наблюдений многие представления о природных особенностях Заполярья основываются главным образом на более или менее удачных гипотезах, требующих фактического обоснования и достоверного подтверждения. Крайне мало известно о динамике физико-географических условий, о природе и уровне геофизических воздействий и характере природных изменений, происходящих в Заполярье. В силу традиционного мнения об Арктическом бассейне, как о природном «холодильнике» с замедленным ходом всех естественных процессов и минимальным темпом изменений окружающей среды вопрос о необходимости контроля состояния природной среды на Крайнем Севере воспринимается, зачастую, как чисто риторический [46].
Однако имеются некоторые принципиальные проблемы для космического дистанционного зондирования в высокоширотных зонах внутри пояса 75—90 северной широты. Не все автоматические спутники, управляемые космические корабли и станции проходят над высокоширотной Арктикой из-за ограниченного наклона орбиты. Спутники, которые достигают достаточно высоких широт, часто оборудованы только системами с низким пространственным разрешением.
Стереоскопическая обработка подобных изображений является предельно утомительным и сложным процессом, особенно для горных, ледниковых и неосвоенных зон.
В связи с этим космические стереофотографические изображения высокого (до нескольких метров) разрешения, получаемые с помощью современных съемочных камер, привлекают большое внимание. До недавнего времени использование этих изображений было значительно ограничено следующими факторами: сложностью точного аналого-цифрового трансформирования и геометрического трансформирования оригинальных изображений, недостаточной стандартизацией данных. Благодаря существенному улучшению геометрического качества, пространственного разрешения и стандартизации параметров современных съемочных систем, космические цифровые съемочные системы превратились из чисто исследовательских приборов в совершенный инструмент получения данных для трехмерного моделирования местности и крупномасштабного цифрового картографирования.
Технологическая схема космического топографического мониторинга арктических территорий
Осуществление контроля над изменениями топографических объектов предусматривает и предполагает слежение за изменениями ряда характеристик-индикаторов, отражающих их состояние. При обнаружении опасных тенденций возникает задача определения основных источников — причин этих тенденций как по характеру их воздействия на исследуемые объекты, так и по их пространственно-временной локализации. Общепринятая методология в проведении такого рода исследований состоит из нескольких этапов: - изучение территории и определение природно-климатологических характеристик-индикаторов, подлежащих мониторингу; - определение методов и характера проведения экспериментальных измерений данных индикаторов; определение репрезентативных полигонов на интересующей территории; - поиск и анализ ретроспективных данных, позволяющих проследить за динамикой изменения данных индикаторов.
Кроме того, общепринятая методология стимулирует использование данных и методов дистанционного зондирования (ДЗ). Эти методы позволяют выделять и классифицировать на снимках определенные виды топографических объектов (ледники, ледовые поля, айсберги и др.), а также особенности рельефа. Все это в совокупности позволяет улучшить качество работы по подбору полигонов — репрезентативных участков для осуществления мониторинга.
Однако привлечение и применение методов ДЗ при исследовании в современных условиях приводит к появлению целого ряда проблем. Дело в том, что современные методы ДЗ, связанные как с получением исходных данных, так и с их обработкой, сильно взаимосвязаны с современными информационными, особенно — геоинформационными технологиями, включающими: - сканирование или цифровую съемку поверхности земли с передачей данных в память компьютера; - цифровую фотограмметрию, автоматизирующую работы по точному позиционированию снимков на. поверхности земли и трехмерному моделированию рельефа и антропогенных объектов; - современное программное обеспечение, позволившее использовать для решения задач ДЗ новые информационные технологии, базирующиеся на нейронных классификаторах; - системы управления пространственно-распределенными данными — геоинформационные системы как среды управления для выполнения комплекса задач (для привлечения различных пространственных данных, таких как карты землепользования, цифровые модели рельефа (ЦМР), карты уклонов и экспозиций и другой картографический материал для наложения с исходным снимком; для экранной полуавтоматической векторизации объектов на исходном снимке на основе экспертной оценки; для включения внешних процедур дистанционного зондирования (ДЗ) с целью автоматической классификации объектов на снимке и использования внутренних процедур, облегчающих управление процессами исследований; для наделения классифицированных объектов атрибутивными данными и построения географических баз данных, являющихся пространственно-атрибутивным информационным образов предметной области; для создания графиков, таблиц, тематических карт и других наглядных материалов, необходимых как в исследовательских процессах, так и в представлении результатов исследований).
Технологическая схема космического топографического мониторинга арктических территорий В соответствии с вышеизложенным, предложена технологическая схема космического топографического мониторинга арктических территорий (рис.2.2.1), позволяющая на современном уровне выполнять различные виды обработки мониторинговой информации [85]. Кратко опишем ее основные блоки.
Блок сбора исходных данных. Для выявления изменений топографических объектов используется разнородная информация об исследуемой территории: материалы ДЗЗ, тематические карты, а также базовая пространственная основа - цифровые топографические карты различных масштабов, при этом изображения земной поверхности используются в качестве основного источника информации о состоянии объектов в фиксированные моменты времени.
Блок предварительной обработки и анализа данных в целях обеспечения метричности и сопоставимости данных. Исходные разновременные аэрокосмические снимки могут иметь разный масштаб и быть представлены в различных проекциях. Поэтому должна осуществляется геометрическая коррекция, геопривязка и трансформирование исходных аэрокосмических снимков временного ряда с целью их представления в определенной единой проекции, системе координат и масштабе.
Обнаружение, измерения и определения характера изменений заключается в сравнении изображений идентичных объектов, в фиксации изменений топографических объектов и установлении их качественных и количественных характеристик. Качественные характеристики изменений определяются путем сопоставления морфологических признаков идентичных объектов, а также тона и рисунка изображения на космоснимках. Установление иных дешифровочных признаков свидетельствует о наличии изменения. Количественные характеристики изменений могут быть получены непосредственно путем сравнения размеров объектов, зафиксированных на снимках разных лет. Анализ динамики топографических объектов по одноразовым космоснимкам заключается в фиксации дешифровочных признаков стадий их развития, сопоставления с идентичными объектами в пределах исследуемого участка, в установлении общей тенденции развития объектов и далее классификации их по динамическому состоянию.
Построение геоинформационных моделей - крупномасштабное совместное представление исходных или базовых и актуальных мониторинговых данных, необходимо для визуального анализа изменений элементов топографии, определения локализации изменений, типов объектов, оперативного получения результатов мониторинга. Необходимость таких моделей также определяется тем, что на мелкокомасштабных картах и снимках, появившиеся изменения элементов топографии трудно различимы, и их рекогносцировка требует специальных методов обработки. Проблему визуализации полностью решают геоинформационные модели, которые в свою очередь более информативны в отличие от отдельных геоинформационных слоев, по которым изменения элементов топографии визуально определить невозможно.
Блок предварительной обработки и анализа данных
Предварительная обработка данных заключается в импорте цифровых пространственных данных в стандартные форматы, переводе фотографических изображений в цифровой вид, сканировании и геокодировании топографических и тематических карт, предварительной геопривязки космических изображений (если ее не было), импорте альтиметрических и других дополнительных данных и визуализации исходных пространственных данных.
Анализ пространственных данных включает анализ технических характеристик и покрытий различных пространственных данных, на основании, результатов которого производится приобретение дополнительных архивных данных и заказ новой съемки.
Анализ описательных данных заключается в систематизации и анализе описательных данных, общем анализе исходных данных с целью выбора временного интервала, выбора базовых масштабов и предварительной оценки необходимости проведения полевых исследований. Структурная схема данного блока предусматривает, по крайней мере, два шага (две итерации) предварительной обработки: первый шаг - обработка имеющихся данных, и второй - обработка приобретаемых архивных снимков и данных новой съемки, а также других видов данных. Основная цель первого шага предварительной обработки - получить полный набор имеющихся пространственных данных (т.е. космические и аэроснимки, различные картматериалы и др. данные) в цифровом виде с предварительной геопривязкой, для того чтобы визуализировать эти данные и
провести анализ их покрытия и технических характеристик с целью формирования требований к выполнению новой съемки, а также дополнительному приобретению данных из имеющихся архивов (речь идет как о дистанционных данных, так и о картографических материалах, и о других видах данных). Под требованиями к данным дистанционного зондирования Земли в первую очередь принимаются основные характеристики (положение, пространственное разрешение, геометрия съемки), а также временные промежутки выполнения космических съемок. Второй шаг предусматривает завершение формирования полной картины исходных данных, которые будут в дальнейшем- использованы для обработки и интерпретации в последующих блоках.
На основании общего набора данных, которые переведены в цифровой вид, совместно с систематизированными описательными данными проводится общий анализ исходных данных, ключевыми целями которого являются: выбор временного интервала исследований; выбор базовых масштабов, в которых будет выполняться дальнейшая работа и создаваться конечные продукты; а также в предварительная оценка необходимости проведения полевых исследований.
Описанные выше две итерации позволяют выполнить топографический анализ исследуемых районов на текущий момент времени, и провести анализ тех изменений, которые произошли за конкретный выбранный период времени, но две итерации - это минимум, при выполнении регулярного мониторинга количество итераций будет напрямую зависеть от периодичности мониторинга. Предварительная обработка большинства данных выполняется с использованием стандартных программно аппаратных средств, позволяющих работать с пространственными данными. Могут использоваться следующие программные пакеты: ENVI, ERDAS Imagine, PCI Geomatica, PhotoMod,SARSCAPE и др.[12,19,72].
Обработка картографических материалов охватывает работы по оцифровке топографических и тематических карт с созданием цифровых векторных карт, контуров и изолиний, создание цифровых моделей рельефа (ЦМР) по топографическим картам. Результаты обработки затем используются как самостоятельные продукты мониторинга, так и при фотограмметрической обработке данных. Фотограмметрическая обработка данных включает следующие последовательно выполняемые виды работ: обработка стерео данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), создание цифровой модели рельефа (ЦМР) по актуальным стерео данным и по историческим данным, создание актуализированной цифровой модели местности (ЦММ), с использованием результатов интерферометрической обработки данных, результатов обработки картографических материалов, альтиметрических данных и сторонних ЦМР. После чего на основе актуализированной ЦММ выполненяется ортотрансформирование данных, цветокоррекция и синтезирование цветных снимков, создание бесшовных мозаик и мультивременных композитных изображений. Результатом фотограмметрической обработки космических материалов являются ортотрансформированные данные, синтезированные космические снимки, мультивременные композитные изображения, бесшовные мозаики данных и др.
Структура базы пространственных данных (БПД) топографического мониторинга Земли Франца-Иосифа
Основу базы данных топографического мониторинга архипелага Земля Франца-Иосифа составляют базы справочно-информационного фонда (рис.4.2.1). Структурно база представляет комплект одномерных массивов, каждый из которых определен как конечный упорядоченный набор однородных элементов. Под «конечным» здесь понимается наличие в массиве конкретного числа элементов (количества кадров, сцен и т.д.). Под «упорядоченным» - что все элементы массива упорядочены таким образом, что имеется первый элемент (номер кадра, сцены), второй элемент и т.д. Все элементы массива принадлежат к одному и тому же типу данных, т.е. массив является «однородным».
В целях повышения оптимизации решения поисковых задач БПД было выполнено систематизирование по следующим критериям: -тип файла (определяется характерными особенностями содержащейся в нем информации); -показатели, содержащие информационные характеристики данных. Например, в запросе, адресованном на Сервер БД информационной системы введен показатель, характеризующий метод съемки (фотографический, оптико-электронный, инфракрасный, радиолокационный и др.), а в качестве дополнительной информации - номер кадра, номер витка (трассы), номер сцены (фрагмента) и др. Информационные показатели характеризуют, в основном, технические характеристики орбиты спутника и съемочной аппаратуры, установленной на нем. Остальные из них носят служебный характер, т.е. обеспечивают работу соответствующих программ. -период съемки, обеспечивающий поиск информации по заданной дате (год, месяц, число); -код типа съемочной системы, обеспечивающий поиск информации по типу съемочной аппаратуры или масштабу съемки; -положение кадра во времени и пространстве во время съемки; -качество изображения на оригинальном изображении; -место хранения оригинального изображения; -наличие цифровых записей их характеристики; -технические условия съемки; -структура покадровой (посценовой) нумерации; -служебные показатели. Описание объектов структуры базы данных Информационное обеспечение БПД включает в себя: -логическую структуру БПД; -систему классификации и кодирования данных; -объекты для обработки данных; -перечень запросов пользователей к БД.
Логическая структура БПД определяется двумя факторами - перечнем задач, для решения которых предназначена БПД, и возможностями конкретной СУБД, под управлением которой БПД реализована.
Несмотря на разницу в назначении и программных средствах реализации информационное обеспечение и БД-1, и БД-2 в общем случае имеет одинаковую логическую структуру, включающую таблицы хранилища данных и объекты, обеспечивающие обработку данных, в том числе и реализацию запросов пользователей.
Логическая структура БПД представляет собой комплекс взаимосвязанных объектов, хранимых в файле БД и обеспечивающих полный доступ к данным, их запись, чтение и обновление под управлением СУБД Oracle. Логическая структура БПД показана на рис. 4.2.5. Таблицы администратора БД представляют собой журналы для регистрации тех или иных действий пользователей - соединение с БД, чтение данных таблиц или их редактирование и т.п.
Базовые информационно-справочные таблицы содержат некоторую общую информацию, которая используется в таблицах данных так же, как и информация словарей (см. ниже), но в силу своей «глобальности» выделена в отдельный тип таблиц.
Словари для таблиц данных предназначены для хранения той или иной информации, выделенной и классифицированной по некоторому общему признаку, главным образом для хранения возможного диапазона значений для некоторой конкретной характеристики данных. Использование словарей позволяет вводить в таблицы данных не сами значения, а их числовые индексы из словаря, что значительно сокращает физические размеры таблиц данных (особенно в случае строковых значений) и, при использовании механизма внешних ключей, обеспечивает правильность ввода значений на уровне сервера СУБД. Таблицы данных - собственно хранилища данных. Отдельная таблица предназначена для хранения информации по тому или иному виду продукции.
Примечание - структура всех таблиц упорядочена следующим образом -первая колонка является первичным ключом, последняя колонка с именем MDF и типом данных MB MDF предназначена для служебных целей, является невидимой и недоступной ни для администратора, ни для пользователя и далее в описании таблиц не упоминается. Кроме того, все таблицы содержат колонку NOTE с типом данных MB NOTE для ввода тех или
Программное обеспечение: ArcGIS 9.0, Maplnfo Professional, ESRI. При создании базы данных для проведения топографических исследований Земли Франца-Иосифа (ЗФИ) использовались следующие информационные материалы: топографические и тематические карты: описательные данные об объектах исследования; метеорологические данные; данные космических съемок в оптическом и радиолокационном диапазонах, как архивные, так и за последние пять лет; цифровые модели рельефа и местности; альтиметрические и другие специализированные данные; результаты полевых измерений; координаты опорных точек, определяемые средствами ГЛОНАСС/GPS навигации.
Для создания новых информационных и картографических слоев ГИС, были использованы космические снимки, которые прошли предварительную обработку для создания мозаики космических снимков среднего разрешения на архипелаг ЗФИ. Для создания мозаики использовались обработанные снимки с КА Terra, полученные сенсором ASTER. Данные были подобраны и получены посредством сервиса USGS Global Visualization Viewer (данные из коллекции Terralook: TL ASTER = 2000). Данные были выбраны по двум причинам: хорошее покрытие качественными снимками с разрешением 15 м; хорошая актуальность данных 2000-2005 г. (в настоящее время доступны отдельные снимки 2009-2011 г.). Недостатком этого типа данных является тот факт, что данные, распространяемые свободно через сервис Global Visualization Viewer доступны только в формате jpg, то есть содержат только преобразованную спектральную информацию, полученную на основе исходных данных. Данные поставляются только в синтезированном виде в естественных цветах, с выполненной геометрической коррекцией и геопривязанные в системе координат WGS84.
Похожие диссертации на Разработка содержания и технологии геоинформационного обеспечения космического топографического мониторинга арктических территорий
-
-
-
