Презентация на тему Базовые функции программных средств ГИС

представлении ГИС- оболочки как системы отдельных, но связанных между

собой программных блоков, обеспечивающих реализацию ГИС-технологии.

Такой подход отражает структурность и модульность программного обеспечения ГИС, в котором отдельные программные компоненты реализуют отдельные укрупненные технологические процессы ГИС, которые могут выполняться раздельно во времени

(интерфейс);
• сбор пространственных данных;
• создание и управление базами пространственных

данных;
• экспорт/импорт данных;
• преобразование данных;
• пространственный анализ;
• картографическое отображение информации;
• формирование конечного ГИС - продукта;
• обеспечение разработки ГИС-приложений;
• администрирование ГИС

для обеспечения взаимодействия
пользователя с программным обеспечением ГИС (ПО ГИС)

посредством
интерфейса.

При этом функции интерфейса составляют две группы:

• функции служебного интерфейса для осуществления действий системного администратора ГИС по обеспечению работоспособности системы;

• функции интерфейса конечного пользователя

терминов предметной области ГИС;
• настройка элементов интерфейса под требования

конкретного пользователя;
• разграничение доступа к операциям в зависимости от прав пользователя, доступ по паролю;
• использование ниспадающих и всплывающих меню, горячих клавиш;
• выбор команд с подсказками или без подсказок;
• получение ответов по умолчанию;
• выдача сообщений о состоянии выполнения операций (выполнение, длительность операции, сбой, завершение и др.);

защита от некорректного использования операций;
• отмена выполняемой команды с

сохранением предыдущего состояния;
• возврат после выполнения команды к исходному состоянию до выполнения этой команды;
• выдача пользователю дружественных сообщений об ошибках;
• восстановление после программной ошибки;
• доступ к контекстной гипертекстовой справочной системе (Help-системе);
• доступ к машинному руководству пользователя.

получение данных
картографическим методом либо отбором из отраслевых баз данных
нужной

для формирования моделей и решения задач геоинформации.
Пространственное определение отраслевых данных выполняется как
координатным методом, так и привязкой к контурам топографической или
географической карты.

Функции этой группы образуют 5 функциональных подгрупп, объединяющих однотипные функции с разными режимами выполнения.

1.Векторизация по растру:
• ручная оцифровка точек и контуров;
• полуавтоматическая оцифровка точек и контуров;
• автоматическая оцифровка точек и контуров.

их характеристическому свойству вводом с клавиатуры;
• выбор кодов объектов

по их характеристическому свойству из меню текстовых значений;
• задание кодов по умолчанию и дублированию предыдущих значений;
• присвоение объектам идентификаторов вручную;
• автоматическое присвоение идентификаторов объектам.

дуг (ребер) автоматически или вручную;
• задание полигонов из дуг

автоматически или вручную;
• автоматическое замыкание полигонов;
• притягивание конечных точек линий с узлами автоматически или вручную;
• связывание сложных полигонов с одним или более внутренними
вырезанными областями автоматически или вручную;
• определение центроида полигона автоматически или вручную.

по идентификатору или центроиду;
• ввод атрибутов в интерактивном режиме

с клавиатуры или из меню;
• ввод атрибутов в пакетном режиме с привязкой по идентификатору или центроиду.

качества растра (деформация оригинала, разрешение, наличие случайных изображений) и

его исправление;
• контроль качества векторизации (перехлест или недоведение линии при примыкании к пересекаемой линии, замыкание полигонов) и коррекция геометрической модели в интерактивном или автоматическом режимах;
• контроль формата и корректности координат точек в интерактивном или автоматическом режимах;
• контроль корректности топологии и коррекция геометрической модели в интерактивном или автоматическом режимах;
• перемещение, изменение, добавление векторных объектов в интерактивном режиме;
• контроль корректности, изменение и добавление идентификаторов объектов в интерактивном режиме;
• контроль правильности и полноты задания, изменение и добавление кодов объектов в интерактивном режиме.

этой группы проявляется в организации данных позиционирования с учетом

координатных систем, пространственных моделей и масштабов картографирования территорий. Наиболее важными являются следующие функции:
• задание внутренней для ГИС модели данных, обеспечивающей описание объектов произвольного типа;
• обеспечение многоуровневого (по масштабам) представления территории с согласованием координатных систем;
• введение данных о качестве информации, включающих происхождение, точность данных, детальность и полноту (в том числе пообъектно);
• ввод и организация растровых данных (фильтрация, сшивка) по листам или по участкам территории;
• ввод и организация векторных данных (сводка, сверка, сшивка –интерактивное или автоматическое соединение геометрически смежных объектов, перекрывающихся или разделенных, клиппирование, добавление и/или удаление точек) по листам или по участкам территории;

объединение кодов);
• обеспечение организации массивов данных по типу локализации,

теме, классам объектов;
• поддержка проектов баз данных (совокупности данных на определенную территорию для решения конкретной пространственной задачи);
• поддержка последовательного, прямого и по ключу доступа к данным;
• управление связями атрибутивных данных и данных позиционирования;
• обеспечение обновления данных (добавления, удаления, модификации);
• возможность отслеживания транзакций баз данных;
• возможность устанавливать полномочия на чтение/запись в базах данных;
• просмотр баз данных;
• возможность восстановления баз данных после аварийных ситуаций

обеспечить взаимодействие ГИС с другими информационными системами.

Практически эта группа

содержит три базовых функции:

• конвертация из ряда внешних данных в форматах других систем во внутренний формат ГИС (экспорт данных);

• конвертация данных из внутреннего формата ГИС в данные в форматах других систем (импорт данных);

• поддержка распространенных (практически стандартных по факту) международных обменных форматов.

из баз данных и преобразование пространственных данных с целью

их подготовки для пространственного анализа и картографического отображения. В их совокупности можно выделить несколько подгрупп функций.

1. Поиск и отбор данных:
• отбор пространственных данных (атрибутивных, позиционирования) по заданной области в виде прямоугольника, круга или многоугольника на экране монитора;
• отбор пространственных данных (атрибутивных, позиционирования) по заданной области, соответствующей пространственному объекту площадного типа;
• отбор пространственных данных (атрибутивных, позиционирования) по указанию курсором на графическом изображении;
• отбор пространственных данных (атрибутивных, позиционирования) по идентификатору или совокупности идентификаторов объектов;
• отбор пространственных данных позиционирования по заданным атрибутам.

растровое (растеризация);
• сжатие (архивация) или разархивация растровых данных;
• изменение

размера растровой ячейки (разрешения растра);
• исключение лишних точек прямолинейных контуров;
• сглаживание контуров с сохранением кривизны и формы

3.Трансформация данных:

• преобразование данных из одних систем координат в другие (ротация, сдвиг, масштабирование);
• математическое согласование векторных и растровых данных методами трансформации (с применением эластичных
преобразований);
• трансформация карт из одних проекций в другие при известных параметрах проекций;
• трансформация карт из одних проекций в другие при неизвестных параметрах проекций;
• согласование данных разных проектов на одну территорию при интегрировании данных из разных источников с разной математической основой

и моделирующую область функционирования ГИС и обеспечивают решение пространственных

специфических задач, т. е. те действия, ради которых
собственно и создаются ГИС.

Это наиболее важные функции ГИС, и от их эффективности напрямую зависит эффективность и полезность самих ГИС.
Все множество базовых функций пространственного анализа можно представить в виде совокупности 8 подгрупп.

Определение геометрических характеристик геопространства (измерительные операции):

1) длины прямой или ломаной между двумя заданными точками;
2) длины кривой между двумя заданными точками;
3) периметра полигона;
4) площади полигона;
5) кратчайшего расстояния от заданной точки до линии или полигона;
6) кратчайшего расстояния между линиями и полигонами.

включение (объект В включен в объект А);
2) содержание(объект А

содержит объект В);
3) пересечение (объект А пересекает объект В);
4) примыкание (объект А примыкает к объекту В);
5) соседство(объект А - сосед объекта В).

А и В (А U В) – множество элементов,

которые принадлежат хотя бы одному из множеств А, В.
2) Пересечение множеств А и В (А ∩ В) - множество элементов, которые принадлежат множествам А и В.
3) Разность множеств А и В (А\ В) - множество элементов А, которые не содержатся в В.

4. Построение буферных зон

Буферная зона - область, ограниченная эквидистантными линиями

Строится вокруг объектов разной пространственной локализации (точек, линий, полигонов) в двух вариантах:
• при постоянном значении влияния различных факторов – (буферизация без взвешивания),
• в зависимости от влияния какого-либо фактора – (буферизация со взвешиванием).

на друга двух и более слоев, в результате которой

образуются:

• графическая композиция исходных слоев (графический оверлей);
• один производный слой, содержащий композицию пространственных объектов исходных слоев, топологию этой композиции, атрибуты, арифметические или логические производные от значений атрибутов исходных объектов.

В зависимости от пространственной локализации объектов различают 9 типов оверлея:
1) Точки – на точки, на линии, на полигоны:
2) Линии – на точки, на линии, на полигоны:
3) Полигоны – на точки, на линии, на полигоны:

пространственно-аналитических операций над линейными объектами, образующими сетевые структуры
1) поиск

кратчайшего пути между двумя точками сети (по какому-то фактору – например, по расстоянию, по времени, по затраченным ресурсам);
2) выбор оптимального (по разным факторам) маршрута на множестве точек сети (задача коммивояжера)
3) распределение ресурсов и размещение центров сети;
4) поиск ближайшего соседа) по какому то фактору).

стока;
2) определение экспозиции склонов;
3) построение изолиний и генерация профилей

заданных сечений;
4) интерполяция высот;
5) определение границ зон видимости/невидимости;
6) моделирование сети тальвегов и водоразделов;
7) вычисление объемов относительно заданной плоскости по модели рельефа;
8) оконтуривание водосборных бассейнов;
9) генерация трехмерных изображений;
10) совмещение трехмерных и двухмерных изображений

8. Анализ распределения объектов в пространстве:
• Расстановка (равномерная, неравномерная);
• упорядоченность;
• концентрация или рассредоточенность;
• связность или бессвязность.

условных обозначений (графических атрибутов);
• назначение, построение и редактирование условных

обозначений к классам объектов для всех типов локализации (точечных, линейных, площадных);
• построение условных обозначений в растровом и/или векторном форматах;
• поддержка стандартных картографических условных обозначений;
• создание, редактирование, ведение и использование библиотеки тематических слоев;
• наложение, комбинирование, исключение и добавление классов объектов в тематических слоях в произвольном порядке;
• наложение, комбинирование, исключение и добавление тематических слоев в произвольном порядке и в заданном режиме отображения (с закраской фона, с просвечиванием фона);
• масштабирование изображения (выделенного участка, всей территории) произвольно или с заданным коэффициентом масштабирования;

перемещения по горизонтали и вертикали, центровки изображения по указанию

курсором его центра или по заданию объекта атрибутами;
• возврат к предыдущим изображениям;
• совместное использование растровой подложки и векторного изображения;
• установление и снятие условия невидимости или видимости объектов;
• вывод надписей к заданному классу объектов, снятие невидимости и показ ранее невидимых надписей;
• вывод зарамочного оформления и легенды листа ЦКИ;
• выделение одного или нескольких объектов на ЦКИ (указанием курсора, заданием семантики, по запросу на отбор объектов по территории, по топологическим характеристикам, по логическим условиям на атрибутивные данные);
• вывод разных картографических изображений на один участок территории в нескольких окнах и осуществление их взаимного согласования при перемещениях;
• отображение вложенных графических (карт, фотографий, схем, рисунков) и текстовых файлов к отдельным объектам ЦКИ;
• получение картограмм по статистическим показателям и их отображение.

на создание выходных документов по результатам ГИС-обработки:

• формирование текстовых

отчетов (в том числе таблиц) в соответствии с заданной структурой и формой представления;

• формирование и вывод графических изображений на графические терминальные устройства (плоттеры, принтеры);

• формирование и вывод ЦКИ, размер которых превышает размер рабочего поля терминального устройства;

• формирование и вывод картограмм;

• формирование цифровых и электронных карт, атласов);

• формирование цифровой справочно-картографической мультимедийной продукции (справочно-
картографических ГИС).

разработки ГИС-приложений, отражающих специфические задачи и содержание конкретной предметной

области, и включает следующие функции:

• использование специализированного встроенного языка программирования и среды разработки;

• использование макроязыка функций и операций системы для разработки приложений на встроенном языке программирования;

• использование библиотек процедур и функций системы для внешнего языка программирования;

• создание и расширение библиотек функций и операций системы;

• использование технологий динамического обмена данными между оболочкой и приложением

управление системой и ее работоспособность:
• использование инсталляционной программы установки

системы с контрольным примером;
• регистрация пользователей и их прав доступа; • настройка системы на конкретный проект ГИС;
• защита системы от несанкционированного доступа и аварийных ситуаций;
• восстановление работоспособности системы после аварийных ситуаций;
• использование руководства пользователя, системы помощи и обучающей программы;
• ведение статистики работы системы