Семейство ГИС-приложений включает целый комплекс зарубежных и отечественных программ, решающих задачи различной сложности и различающихся по своим функциональным возможностям.
В зависимости от выполняемых функций эти программы делятся на следующие основные категории.
· инструментальные (универсальные и специализированные);
· вьюеры;
· векторизаторы;
· средства пространственного моделирования;
· средства обработки данных дистанционного зондирования;
· справочно-картографические системы.
Универсальные (или полнофункциональные) инструментальные ГИС-приложения обеспечивают создание и управление базой данных, поддержку картографических проекций, ввод карт и их редактирование, геометрические измерения на карте, решение прикладных задач, пространственный анализ, создание элементов оформления карты, подготовку и вывод твердых копий и др. Наиболее известными представителями этого класса являются: ARC/INFO, ArcView GIS компании ESRI (США), Intergraph (США), AutoCAD Map компании Autodesk (США), MapInfo (США), MapGrafix фирмы ComGrafix (США), WINGIS, GeoDraw, Карта 2000 (Россия), CREDO (Беларусь) и др.
Специализированные инструментальные ГИС ориентированы на создание только одной группы карт. Например, ГИС «Панорама» (Россия) специализируется на работе с топографическими картами среднего масштаба.
Программы-вьюеры предназначены для просмотра введенной ранее и структурированной (сгруппированной по однородным элементам) информации и выполнения запросов к базам данных, в том числе и графическим, подготовленным в среде инструментальных ГИС. Эти программы позволяют вычертить карту, но имеют ограниченные возможности редактирования данных. Как правило, все разработчики полнофункциональных ГИС предлагают и ГИС-вьюеры.
Векторизаторы предназначены для реализации ввода картографических данных, обработки сканированных растровых картографических изображений, т. е. перевода их в векторный формат. Примерами могут служить Easy Trace PRO, MapEdit, SpotLight, AutoVEC, являющиеся российскими программными продуктами.
Специализированные средства пространственного моделирования предназначены для решения задач моделирования пространственно-распределенных данных: обработки результатов полевых измерений, построения трехмерной модели рельефа, построения моделей речной сети и определения участков затопления, расчета переноса загрязнения и др. Представителями этого семейства программ являются продукты американских фирм Eagle Point и SOFTDESK.
К средствам обработки и дешифрирования данных дистанционного зондирования относятся программы, обеспечивающие обработку цифровых изображений земной поверхности, полученных методами аэро - и космической съемок. Самые известные представители: ERDAS Imagine, ER Mapper, серия продуктов Intergraph, TNT Mips.
Справочно-картографические системы предназначены для обеспечения пользователей информацией на основании запросов и отображения. Как правило, пользователь лишен возможности редактирования данных. К этому классу ГИС-пакетов можно отнести электронные карты и атласы городов.
Многие программные пакеты по характеру выполняемых ими работ можно отнести к нескольким классам, другие предназначены для решения узкоспециальных задач (изысканий, экологии и др.).
Некоторые программы, входя в состав автоматизированных систем, выполняют вполне определенные функции. Например, электронная издательская система для картографии Mercator компании BARCO Graphics (Германия) предназначена для издания карт на основе цифровой информации. Программный продукт канадской фирмы AVENZA Systems Inc. MAPublisher позволяет на базе цифровой ГИС-информации различных форматов выполнять дизайн карт и обеспечить печать высококачественных копий.
11.2.6. Основные этапы компьютерного
создания карт
Основу автоматизированного производства картографической продукции, а также геоинформационных систем составляют автоматизированные картографические системы (АКС), представляющие комплекс технических, программных и информационных средств, предназначенный для создания, обновления и использования карт. Действующие и разрабатываемые АКС различаются по своей структуре, свойствам, целевому назначению, мощности, ведомственной принадлежности, но все они имеют в своем составе ряд подсистем, важнейшими из которых являются подсистемы ввода, обработки и вывода информации.
Информационным ядром АКС является банк цифровых картографических данных, состоящий из упорядоченных тематических массивов цифровой информации (баз данных) и средств их формирования, управления, доступа к ним, т. е. систем управления базами данных (СУБД).
В соответствии со своим назначением АКС решают три основные задачи, являющиеся последовательными этапами компьютерного создания карты: ввод информации, обработка и вывод изображения (рис. 11).
Как и в традиционной картографии, процесс создания карты начинается с редакционно-подготовительного этапа, который включает сбор картографических, съемочно-геодезических, литературных, статистических и других материалов, разработку редакционных указаний. Для компьютерных технологий характерно добавление новых специфических процессов: подготовка материалов для сканирования или цифрования; разработка макетов для составления на компьютере; изготовление или доработка имеющейся цифровой карты; составление, оформление и подготовка к изданию оригинала карты на экране компьютера; вывод цветоделенных позитивов.
Рис. 11. Схема основных этапов
компьютерного создания карты
Ввод картографической информации в ЭВМ предполагает перевод графического (аналогового) изображения в цифровой вид. Он представляет аналого-цифровое преобразование графических материа-лов – карт, планов, фотокарт и др. В соответствии с особенностями считывания данных различают несколько способов цифрования (дигитализации): ручной ввод точечных объектов; полуавтоматический – линейных объектов и автоматическое сканирование.
Ручное и полуавтоматическое цифрование осуществляется с использованием дигитайзеров путем обвода изображения на исходном картографическом материале. Результатом цифрования является векторная модель, в которой линейные и площадные объекты отображаются контурными линиями, а локализованные по пунктам объекты – отдельными точками. Такое изображение требует последующего графического перевода в соответствующие условные обозначения.
Цифрование сканированием обеспечивает автоматическое считывание картографического материала путем последовательного построчного перемещения считывающего устройства относительно снимаемого материала.
В результате сканирования создается растровое изображение, которое нуждается в дальнейшей векторизации, т. е. переводе растровой формы в векторную, поскольку растровое изображение обладает низким графическим качеством и не удовлетворяет необходимым требованиям полиграфического воспроизведения. Тем не менее автоматический способ ввода картографического изображения предпочтительнее ввиду высокой скорости считывания данных.
В настоящее время имеют право на существование оба подхода к цифрованию карт: с применением дигитайзеров и векторизация по растровой подложке.
Оцифровку малонасыщенных карт или выборочный ввод информации предпочтительнее выполнять с использованием дигитайзеров. Автоматическая векторизация более выгодна при работе с чертежами, планами, картами с большой графической нагрузкой.
Процесс компьютерной обработки картографического изображения осуществляется средствами настольных издательских систем, включающих комплекс аппаратных и программных средств на базе персональных компьютеров.
На этом этапе производится составление, оформление и подготовка карты к изданию. При этом используется два варианта технологии.
Первый вариант предусматривает векторизацию растровой основы, полученной сканированием исходного картографического материала на этапе ввода информации, в одной из программ графического дизайна (например, Adobe Illustrator, Macromedia FreeHand, CorelDraw) в интерактивном (диалоговом) режиме, когда оператор дает команды, а соответствующая программа выполняет их в режиме реального времени. Для этого после сканирования и предварительной обработки в программе Adobe Photoshop (масштабирование, поворот, обработка фильтрами и др.) растровое изображение «перебрасывается» в один из векторных редакторов, где производится построение картографического изображения по элементам содержания.
Формирование изображения в векторном формате осуществляется путем ручной обводки (обрисовки) растровой подложки (линейных и площадных объектов) или построения внемасштабных условных знаков точечных объектов с помощью инструментария программы.
Составление производится в цветах издания по слоям, на каждом из которых располагается один элемент содержания карты (гидрография, пути сообщения, населенные пункты и др.) или его часть. Количество слоев в каждом конкретном случае определяется сложностью картографического изображения. При необходимости некоторые элементы содержания одной группы могут быть размещены на нескольких слоях. Например, при построении гидрографии на один слой могут быть помещены реки, а на другой – озера. Такое распределение картографического изображения по слоям позволяет производить его редактирование на любой стадии компьютерного составления карты, изменять порядок наложения слоев друг на друга, отключать слои и т. д. Одновременно производятся редактирование, генерализация и корректура изображения. На рис. 13 приведен фрагмент основы учебной карты Гродненской области, построенный по слоям путем обводки растрового изображения в программе CorelDraw.
Рис. 13. Формирование картографического изображения по слоям:
а) исходный растр; б) гидрография; в) населенные
пункты; г) дорожная сеть; д) границы; е) совмещенное
изображение всех слоев
В результате компьютерной обработки картографического изображения в зависимости от целевого назначения создается либо тематическая карта, либо карта-основа, которую можно долговременно хранить, оперативно обновлять и многократно использовать для создания серии тематических карт, атласов. Карт-основ может быть создано несколько с различной степенью нагрузки для карт разных масштабов и тематики, например социально-экономических и карт природы.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
