Description:

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Красноярский государственный университет Исследовательская кафедра биофизики Институт вычислительного моделирования СО РАН Красноярский Межвузовский центр информационных технологий в экологическом образовании С.С. Замай, О.Э. Якубайлик ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Красноярск 1998 УДК ББК С.С. Замай, О.Э. Якубайлик. Программное обеспечение и технологии геоинформационных систем: Учеб. пособие Краснояр. гос. ун-т. Красноярск, 1998. 110 с. Учебное пособие посвящено программному обеспечению и технологиям геоинформационных систем (ГИС). Рассмотрены области применения ГИС, вопросы их практического использования для решения различных прикладных задач. В обзоре технологий ввода и обработки пространственной информации изложены общие принципы и требования к наборам данных программного обеспечения ГИС, проанализированы распространенные обменные форматы пространственных данных. Дана оценка ГИС конечного пользователя, инструментальных программных средств разработки. На примере библиотеки классов GeoConstructor™ обозначены основные проблемы возникающие при создании ГИС-приложений. Рассмотрены способы построения многопользовательских геоинформационных систем. Учебное пособие подготовлено в рамках работ по проекту ФЦП «Интеграция» № 162 и апробировалось на занятиях со студентами в рамках деятельности Межвузовского ГИС-центра, поддержанной проектом ФЦП «Интеграция» № 68. Рис. 21 табл. 1 библ. 20 назв. Рецензенты: д.ф.-м.н., профессор А.Н. Горбань, зав. лаб. Института вычислительного моделирования СО РАН; к.ф.-м.н., профессор Г.М. Рудакова, зав. кафедрой информационных технологий СибГТУ Редактор О.Ф. Александрова Корректор Т.Е. Быстригина ISBN © С.С. Замай 1998 О.Э. Якубайлик 1998 2 Содержание ПРЕДИСЛОВИЕ 6 1 ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО С ГИС 8 1.1 Что такое ГИС? 8 1.2 Области применения ГИС 10 Местные администрации Коммунальное хозяйство Охрана окружающей среды Здравоохранение Транспорт Розничная торговля Финансовые услуги 14 1.3 Как это делается 14 1.4 Тенденции программного обеспечения ГИС 16 1.5 Что есть что 17 1.6 А как она устроена? 18 2 ИСТОЧНИКИ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И ИХ ТИПЫ 19 2.1 Общегеографические карты 20 2.2 Карты природы 21 2.3 Карты народонаселения 23 2.4 Карты экономики 24 2.5 Карты науки подготовки кадров обслуживания населения 26 2.6 Политические административные и исторические карты комплексные атласы 27 2.7 Материалы дистанционного зондирования 28 3 ТЕХНОЛОГИИ ВВОДА И ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ 29 3.1 Сбор и систематизация данных 29 3.2 Подготовка и преобразование данных 31 3.3 Обработка и анализ данных при эксплуатации ГИС 35 3.4 Описание обменных форматов ГИС VEC (ГИС IDRISI) MOSS (Map Overlay and Statistic System) GEN (ARC INFO GENERATE FORMAT – ГИС ARCI NFO) MIF (MapInfo Interchange Format – ГИС MAPINFO) 38 4 РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ В ГИС КОНЕЧНОГО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 45 4.1 Классификация программных средств ГИС 45 4.2 Оценка инструментальных средств ГИС Поддержка моделей пространственных данных Функции пространственного анализа Средства ввода вывода пространственной информации Средства преобразования форматов 47 5 ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ ГИС-ПРИЛОЖЕНИЙ GEOCONSTRUCTOR™ 52 5.1 GeoConstructor™ как инструмент для создания ГИС-приложений 53 5.2 Внедрение GeoConstructor в среду разработки 54 5.3 Создание картографических композиций 57 5.4 Управление набором слоев и изображением карты 59 5.5 Работа с объектами навигация поиск выборка 62 5.6 Привязка внешних баз данных 65 5.7 Тематическое картографирование 66 5.8 Обработка ошибок и управление мышью 67 4 Класс gisMap 69 6 ОБЗОР НЕКОТОРЫХ ГИС Программные продукты ESRI Модули расширения системы ARC INFO 70 GeoGraph GeoDraw для Windows GeoGraph для Windows GeoDraw для Windows Программное обеспечение Panorama Назначение программы Структура программного обеспечения Возможности программного обеспечения Векторная карта 83 7 СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИХ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ Структура программного обеспечения Программное обеспечение системы Panorama для Windows имеет модульную многозадачную структуру. Все модули вызываются из общей управляющей оболочки. В состав программного обеспечения входят система управления электронными картами управляющая оболочка сервисные модули Управляющая оболочка реализована в виде выполняемого файла EXE Она отвечает за пользовательский интерфейс работы оператора по управлению электронными картами Система управления электронными картами реализована в виде динамической библиотеки Она реализует функции специализированной СУБД по управлению базами данных электронных карт Cервисные модули конверторы редактор векторного и растрового изображения модуль вывода на внешние устройства модуль расчетов и статистического анализа модуль взаимодействия с внешними СУБД и другие реализованы в виде динамических библиотек DLL Такая структура программного обеспечения позволяет пользователям разрабатывать собственные задачи путем замены управляющей оболочки графической среды на программу пользователя и вызова соответствующих функций из динамических библиотек через интерфейс прикладного программирования среды электронных карт Возможности программного обеспечения Pan97 это программный компонент выполняющий функции управления базой данных электронных карт Panorama Применение данного компонента позволяет быстро разрабатывать прикладные системы решающие различные геоинформационные задачи Основные функции программного компонента Pan97 создание иерархической структуры базы данных электронных карт имеющей уровни район работ листы карт слои объектов объекты местности редактирование содержимого базы данных с использованием графического интерфейса пользователя создание нового уровня удаление обновление копирование восстановление поддержка различных проекций и систем координат визуализация содержимого базы данных в условных знаках принятых для топографических обзорно-географических кадастровых и других видов карт быстрый скроллинг изображения изменение состава отображаемых объектов вывод на внешние устройства печати изображения электронной карты в принятых условных знаках поддержка векторных и растровых устройств печати цветных и черно-белых состав объектов и масштаб карты могут изменяться выводимое на печать изображение может отображаться в режиме WYSIWYG поддержка стандартных систем классификации и кодирования объектов и их характеристик в соответствии с требованиями Роскартографии ВТС МО РФ и других федеральных служб поддержка пользовательских условных знаков слоев объектов и их характеристик для отображения условных знаков могут применяться графические примитивы не поддерживаемые в GDI системы Windows пунктирные линии произвольной толщины и длины заполнение площадного объекта точечными условными знаками размером больше 8 на 8 и тд обеспечивается корректный вывод этих условных знаков на печатающие устройства с высокой скоростью вывода выполнение запросов на поиск объектов с заданными характеристиками выполнение расчетных операций определение площади длины периметра направления и тд выполнение справочных запросов по топологии объектов поиск точек пересечения примыкания поиск объектов расположенных внутри или вне заданного объекта на заданном расстоянии от объекта построение зон вокруг объектов построение пересечений объектов отображение результатов выполнения запросов на фоне электронной карты представление иерархической структуры базы данных электронных карт в виде псевдореляционной структуры включающей набор взаимосвязанных таблиц с ключевыми полями в записях целью обеспечения возможности логической привязки внешних реляционных баз данных в том числе с использованием архитектуры клиент-сервер SQL запросов и тп как записью таблиц БД электронных карт может выступать лист слой объект характеристика объекта и так далее совместная обработка векторных растровых и матричных данных о местности создание отображение вывод на печать растрово-векторных электронных карт трансформированные фрагменты растра имеющие произвольную границу для каждого из них отображаются и обрабатываются как единое целое с постепенным наполнением векторными объектами поддержка программного интерфейса как для объектно-ориентированных языков С плюс плюс так и для языков программирования C Pascal Basic поддержка интерфейса программирования в СУБД Visual FoxPro 30 на уровне ее команд применение компонента в качестве локального OLE сервера Программный компонент Pan97 поставляется в виде набора динамических библиотек DLL предназначенных для выполнения в системах Windows 95 и Windows NT Библиотеки поставляются в двух видах собранные с помощью транслятора Borland C++ 452 и собранные с помощью Visual C++ 40 Возможен перенос библиотек на другие платформы Вместе с библиотеками поставляются полные исходные тексты оболочки Panorama иллюстрирующие применение библиотек при программировании в среде Borland C++ исходные тексты интерфейса для СУБД Visual FoxPro 30 подготовленные в среде Visual C++ 40 техническая документация подробно описывающая структуру библиотек классов методику их применения структуру баз данных форматы данных исходные тексты программ конвертирования и тп Базовым обменным форматом является формат SXF в двоичном и текстовом виде Поддерживаются форматы Роскартографии ВТС МО РФ а также DXF и MIF MID Компонент Pan97 является ядром системы Panorama для Windows версии 50 Векторная карта Цифровая векторная картографическая информация содержит описание заданного участка местности в определенном масштабе проекции системе координат как совокупности описаний метрических Ключевые слова: функция, управление, объект карта, конкретный модель, замай, работа, система координата, район, качество, географический, образ, масштаб изображение, предел карта, множество, многопользовательский, модуль, пользовательский, внешний база, картография, зона видимость, среда, внешний субд, расположение объект, модель, реляционный, состав, технология, формат, точка, графический объект, возможный, многопользовательский система, среда гис, время, способ, анализ, область, результат, идентификатор, центр, геоинформатика, инструментальный средство, многопользовательский режим, практический использование, координата, масштаб карта, версия, представление, окно, обеспечение, производственный режим, масштаб, сервер, помощь, гис, база атрибутивный, связь, цифровой карта, применение, пространственный информация, растровый, пространственный, значение, мощный система, территория, набор, геоинформационный, атрибутивный, тематический карта, генерация, электронный, электронный карта, непосредственный, внешний, лист, характеристика, возможность, паспортный информация, действие, количество пользователь, случай, тип, значительный, цифровая карта, доступ, слои, определение, изображение, несколький, динамический библиотека, программный, информация, геоинформационный система, фильтрация объект, гис используемый, рабочий станция, растровый подложка, процесс, следующий, управление карта, цифровой, векторный формат, стандарт, программный продукт, векторный карта, реляционный база, следующий последний, система, режим, ресурс, решение, пособие технология, многий, встроенный обработка, отображение, разработчик, пользователь, операция, организация, матричный картинка, дистанционный зондирование, нужный, приложение, поиск объект, карта, специальный, построение, дальнейший, должный, отображение результат, инструментальный, класс, преобразование, слой, создание, печатающий устройство, комплект файл, карта народонаселение, кадастровый система, изображение карта, объект, действие пользователь, информационный, единый целый, устройство, данный, индекс, обработка, векторный, путь, пользовательский запрос, разработка, объект слой, полигон, выбранный объект, картографический информация, картографический, ввод, количество точка, композиция, простой, рис, местность, средство, материал, поиск, моделирование, тематический, вопрос, задача, компонент, активный, исходный, вывод, привязка, инструмент, данный момент, условный знак, космический, достаточный, таблица, прикладной, программа, программирование, система карта, пример, программный обеспечение, графический, активный слой, запись, информационный технология, продукт, структура, цвет, форма, пространственный база, проблема, источник, атрибутивный тематический, сеть, прикладной задача, вид, библиотека, файл, число, локальный сеть, эксплуатация гис, географический координата, дальнейший использование, база, использование, поддержка, свойство, ручной оцифровка, устройство вывод, запрос