Привет студент

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра городского кадастра

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Методические основы формирования картографических материалов для целей городского кадастра средствами ГИС

Аннотация

Пояснительная записка содержит 120 страниц, в том числе 20 источников, 7 приложений.

В данном проекте изложены методические основы формирования картографических материалов для целей городского кадастра и произведен сравнительный анализ геоинформационных систем.

Проектом предусмотрено выполнения мною процесса векторизации картографической основы с помощью пяти наиболее распространенных геоинформационных систем. Это мне позволило сравнить геоинформационные системы и сделать вывод о наиболее успешной, мой выбор так же основался на экономических и практических результатах.

Введение

1 Основные понятия геоинформационных систем

1.1 История возникновения геоинформационных систем

1.2 Состав геоинформационных систем

1.3 Возможности геоинформационные системы

1.4 Модели данных геоинформационных систем

1.3 Атрибутивные данные геоинформационных систем

1.4 Модели визуального представления информации в геоинформационных системах

2 Процесс векторизации топографической основы

3 Инструментальные средства геоинформационных систем

3.1 Современное состояние взаимодействия геоинформационных систем и интернет технологий

3.2 Интеграция геоинформационных систем и Интернет технологий

3.3 Технологические стратегии Web-ГИС серверов

3.4 Интерактивный картографический интернет сервис

3.5 Интеграция картографического сервиса в интернет порталы

4 Безопасность труда

4.1 Анализ и обеспечение безопасности условий труда

4.2 Расчёт категории тяжести труда

4.3 Возможные чрезвычайные ситуации

5 Экономический расчет стоимости выполнения векторизации картографической основы

5.1 Технико-экономическое обоснование выбора варианта инженерного решения

5.2 Варианты ГИС для оцифровки топографической основы

5.3 Расчёт плановой калькуляции

Заключение

Список используемых источников

Приложения А Топографическая основа для векторизации в геоинформационных системах

Приложения Б Цены на программные продукты ArcGIS, версия 10

Приложения В Цены на программные продукты ГИС Zulu 7.0

Приложения Г Цены на программные продукты ГИС Карта 2011)

Приложения Д Цены на программные продукты ГИС MapInfo Profession 11.5

Приложения Е Цены на программные продукты ГИС Credo Topoplan

Приложения И Зависимость категории тяжести труда от интегральной оценки условий труда

Введение

Развитие вычислительной техники и геоинформатики, оснащение государственных органов более новыми и мощными компьютерами, различными устройствами , средствами цифровой картографии и появление систем автоматизированного ведения Государственного кадастра недвижимости существенно изменили содержание и технологию кадастровых работ.

Для решения большинства задач в области кадастра объектов недвижимости создание единого информационного пространства, которое включает в себя данные по обработке полевых измерений, графические компоненты для ведения дежурных карт, создание электронной базы объектам недвижимости. Именно для таких целей применяют различные программные обеспечения, к которым относят комплекс программ Credo, ГИС MapInfo, ГИСZulu, ArcGIS, ГИС Карта 2011. Эти программы позволяют автоматизировать процесс сбора и обработки информации, повысить скорость обработки исходных данных любой сложности и упростить задачу контроля. Это все несомненные плюсы применения этого программного комплекса. Но есть и минусы:

- Высокие цены для покупки ПО;

- Низкая квалификация персонала работающие в данном ПО;

- Сроки обучения персонала;

- Специфика каждой из программ и их унифицированность;

- Отсутствие регламентов по скорости выполнения различных видов работ для каждого из ПО.

Последний пункт особенно важен, так как от сроков выполнения работ напрямую будет завесить цена их выполнения

Что бы решить перечисленные проблемы нужно:

- увеличить финансирование затрат для данной отрасли;

- повысить качество обучения для каждого ПО в отдельности, так как каждое из ПО имеет свои особенности, специализацию и нюансы;

- Создание временных нормативов для выполнения работ в ПО.

1 Основные понятия геоинформационных систем

1.1 История возникновения геоинформационных систем

В истории развития геоинформационных систем выделяются четыре периода:

1. Пионерный период (конец 1950-х - начало 1970-х);

Это время исследования принципиальных возможностей создания ГИС, накопление знаний, наработка эмпирического опыта, создание первых крупных проектов.

2. Период государственных инициатив (начало 1970 - начало 1980 гг.);

Развитие крупных ГИС-проектов, поддерживаемых государствами, формирование государственных программ по развитию и использованию ГИС.

3. Период коммерческого развития ГИС (начало 1980 -конец 1990 гг.);

Создание широкого рынка программных средств ГИС, создание настольных ГИС, расширение области их применения за счет интеграции их с базами непространственных данных, появление непрофессиональных пользователей ГИС, появление распределенных баз геоданных.

4. Пользовательский период (1990 - настоящее время).

Повышение конкуренции среди коммерческих производителей ГИС-оболочек, «открытие» программных систем, позволившее пользователям адаптировать и модернизировать оболочку к своим задачам, начало формирования мировой геоинформационной инфраструктуры.

Следы самой первой ГИС, созданной в середине 60-х, теряются в недрах Министерства обороны США, о ее мирных применениях ничего не известно. Цель этой разработки: попытка решить военную задачу точного наведения ракет на цель.

Первая ГИС, о которой появилось сообщение в печати, была ГИС, созданная в бюро переписи США.

В 1968 г. в США в интересах военно-медицинской службы был разработан проект системы автоматизированного картографирования инфекционных болезней MOD (Mapping of disease project). Эта система была рассчитана на глобальный масштаб и учитывала кроме данных о заболеваемости разнообразные факторы окружающей среды (этнический состав и плотность населения, температуру и влажность воздуха, характер почв, резервуары и переносчики возбудителей болезней и т.д.). Функционирование системы обеспечивали 15 человек, основной объем работы которых (до 90%) занимал извлечение данных из источников информации.

Начало 70-х. В это время появилось такое явление, как растровое компьютерное картографирование. Точки, линии и площадные объекты на карте были представлены множеством символов (рис. 1.3). Эти данные можно было выводить на плоттер в различных шкалах и проекциях. Все внимание и усилия в то время были сосредоточены собственно на карте, тогда и были заложены основы современной ГИС-технологии.

В течение 70-х годов карты в формате GBF-DIME были созданы для всех городов США. Эту технологию и по сей день использует множество современных геоинформационных систем.

В 80-е годы были заложены основы современной компьютерной картографии. В это время внимание и усилия исследователей в основном были сосредоточены на создании качественной цифровой карты с использованием графических объектов (точек, линий и полигонов), представленных множеством координат. Очевидным преимуществом электронной картографии стала возможность выбирать участок на карте, изменять масштаб, выводить ее на плоттер в различных шкалах и проекциях. Однако стоимость техники и программного обеспечения были доступными не для всех специалистов. В связи с этим, высказывались мнения даже о неперспективности и нецелесообразности развития ГИС-технологии из-за очень высокой цены конечной продукции.

Наибольший вклад в развитие ГИС и ГИС технологий внесла компания ESR. Их бизнес начался с $1100 личных сбережений. Позже ESRI сфокусировалась на развитии фундаментальных идей ГИС и на их применении в реальных проектах, таких, например, как разработка плана перестройки Балтимора или помощь компании Mobil Oil в выборе участка в городе Рестоне.

Во второе десятилетие своего существования ESRI решила начать выпуск собственных продуктов и инструментов. Данжермонд понял, что появился спрос на коммерческие ГИС, которые могут использовать многие фирмы для реализации своих проектов. Компания наняла нескольких программистов, и они засели за работу.

Первый коммерческий продукт ESRI - ArcInfo - появился в 1981 г. В том же году была проведена первая пользовательская конференция ESRI, на которую собралось 18 человек. По мере появления новых операционных систем и нового аппаратного обеспечения ArcInfo оперативно переходила на новые платформы.

Вопросы создания ГИС рассматривались и в нашей стране (правда, гораздо позже и практически без реализации). Например, на пятом научном совещании по медицинской географии обсуждался доклад «Эпидемиологический атлас. Проект автоматизированного картографирования». Ряд работ белорусских авторов был связан с управлением инфекционной заболеваемостью на территории республики на основе использования EC ЭВМ 1022, которая оперативно выдавала информацию об инфекционной заболеваемости, прогнозе и рекомендациях в виде карт и таблиц. Это направление картографирования инфекционных болезней является наиболее проработанным и со временем привело к созданию «абсолютных» эпидемиологических карт, синхронно отражающих обстановку на дисплеях (или воспроизводя ее ретроспективно), оставив обращение к печатанию карт лишь на случай необходимости.

По мере совершенствования технических средств увеличивалось количество картографических произведений. В разных странах мира появились компьютерные карты распределения болезней, местонахождения лечебных объектов и многих факторов, характеризующих население, природу и хозяйство. Был опубликован атлас смертности от рака в США, содержащий более 65 цветных слоев.

В 80-е годы появились и системы управления пространственными данными. Их суть заключалась в объединении картографической информации и традиционных баз данных. Это был значительный шаг вперед, так как с этого момента пользователи получили возможность отображать на карте не только собственно географическую информацию, но и вообще любые материалы, имеющие пространственную характеристику.

«Эпоха зрелости» ГИС совпала по времени с интенсивным развитием компьютерных сетей, что сыграло свою положительную роль для насыщения геоинформационных систем самыми разнообразными сведениями. В это время спрос на тематическую информацию заставил обратить внимание на проблему сбора данных. Формировалось представление об интегрированной информационной среде, когда данные космических и аэрофотоснимков мирно уживались в одной системе с цифровой топографической основой, разнообразными таблицами баз данных, графиками и т.п.

И, наконец, в 90-е годы появились интеллектуальные информационные системы, использующие одновременно визуальные и звуковые образы, разнообразные мультимедийные возможности.

Одно из последних достижений в области ГИС построений виртуальных миров, при этом ГИС система обеспечивает трехмерную визуализацию.

В настоящее время ГИС - это многомиллионная индустрия, в которую вовлечены миллионы людей во всем мире. Так, по данным 1997 года общие продажи программного ГИС-обеспечения только в США превысили 1 млрд. долл., а с учетом сопутствующих программных и аппаратных средств рынок ГИС приближается к 10 млрд. долларов. ГИС изучают в школах, колледжах и университетах. ГИС технологию применяют практически во всех сферах человеческой деятельности: будь то анализ таких глобальных проблем, как перенаселение, загрязнение территории, голод и перепроизводство сельскохозяйственной продукции, сокращение лесных угодий, природные катастрофы, так и решение частных задач, таких как поиск наилучшего маршрута движения между пунктами, подбор оптимального расположения нового офиса, поиск дома по его адресу, прокладка трубопровода или линии электропередачи на местности, различные муниципальные задачи, типа регистрации земельной собственности.

В Российской Федерации сегодня с применением ГИС выполняется множество медико-экологических исследований и экспертиз, реализуются технологии управления окружающей средой и здоровьем населения путем интеграции соответствующих информационных банков с территориальными автоматизированными информационными системами.

1.2 Состав геоинформационных систем

- Геоинформационные системы включают в себя пять ключевых составляющих:

- аппаратные средства;

- программное обеспечение;

- данные;

- исполнителей;

- методы.

Аппаратные средства - это компьютер, на котором функционирует ГИС, и все периферийные устройства, которые используются для получения информации, ввода ее в ЭВМ и предоставление пользователю ГИС результатов. В настоящее время ГИС работают на различных типах компьютерных платформ, от централизованных серверов до отдельных или связанных сетью настольных компьютеров.

Программное обеспечение ГИС содержит инструменты, необходимые для хранения, анализа и визуализации географической (пространственной) информации. Ключевыми компонентами программных продуктов являются: средства ввода и оперирования географической информацией; система управления базой данных; инструменты поддержки пространственных запросов, анализа и визуализации (отображения); графический пользовательский интерфейс для легкого доступа к инструментам и функциям.

Данные - это наиболее важный компонент ГИС. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные или атрибутивные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. В процессе обработки данных ГИС интегрирует пространственные данные с другими типами и источниками данных, а также может использовать СУБД, применяемые многими организациями для упорядочивания и поддержки имеющихся в их распоряжении данных.

Исполнители. Широкое применение технологии ГИС невозможно без людей, которые работают с программными продуктами и разрабатывают планы их использования при решении реальных задач. Пользователями ГИС могут быть как технические специалисты, разрабатывающие и поддерживающие систему, так и обычные сотрудники (конечные пользователи), которым ГИС помогает решать текущие каждодневные дела и проблемы.

Существующие и разрабатываемые ГИС могут значительно отличаться друг от друга по возможностям, основным технологиям обработки информации, по требуемой технической конфигурации, по вычислительным ресурсам и др. Кроме того, не всегда разработчик автоматизированной информационной системы может дать ответ на вопрос: «Относится ли его информационная система к классу ГИС?». Поэтому актуальным является выявление перечня типичных признаков принадлежности информационной системы к классу ГИС и описание ее основных особенностей, которое можно получить на основе системного анализа систем.

1.3 Возможности геоинформационные системы

ГИС общего назначения обычно выполняет четыре типа задач с данными: ввод, манипулирование, управление, запрос, анализ и визуализацию.

Ввод данных. Данные для использования их в геоинформационных системах должны быть преобразованы в подходящий цифровой формат. Процесс преобразования данных с бумажных карт в компьютерные файлы называется оцифровкой. В современных ГИС этот процесс может быть автоматизирован с применением сканерной технологии, что особенно важно при выполнении крупных проектов, либо, при сравнительно небольшом объеме работ, данные можно вводить с помощью дигитайзера. Некоторые ГИС имеют встроенные векторизаторы, автоматизирующие процесс оцифровки растровых изображений.

Управление. В небольших проектах географическая информация может храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления данными эффективнее применять системы управления базами данных, специальные компьютерные средства для работы с интегрированными наборами данных. В ГИС наиболее удобно использовать реляционную структуру, при которой данные хранятся в табличной форме.

Запрос и анализ. При наличии геоинформационной системы и географической информации можно получать ответы как на простые вопросы, так и на более сложные. Запросы можно задавать как простым щелчком мыши на определенном объекте, так и посредством развитых аналитических средств. В большинстве случаев в геоинформационных системах используется язык запросов SQL.

Визуализация. Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта - это очень эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи географической информации. Раньше карты создавались на столетия. ГИС предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие и развивающие искусство и научные основы картографии. С ее помощью визуализация самих карт может быть легко дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками, таблицами, диаграммами, фотографиями и другими средствами, например, мультимедийными.

ГИС - это не только инструмент для выдачи решений, ГИС - это средство, помогающее ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений. Она позволяет дать ответы на запросы и представление результатов анализа в наглядном и удобном для восприятия виде.

Топографическим материалам в ГИС отведено особое место. Процесс создания топографических материалов в ГИС намного более прост и гибок, чем в традиционных методах ручного или автоматического картографирования. Процесс начинается с создания базы данных. В качестве источника получения исходных часто пользуются оцифровкой обычных бумажных карт. Основанные на ГИС картографические базы данных могут быть непрерывными (без деления на отдельные листы и регионы) и не связанными с конкретным масштабом или картографической проекцией. На основе таких баз данных можно создавать карты (в электронном виде или твердые копии) на любую территорию, любого масштаба, с нужной тематической нагрузкой, с выделением и отображением требуемых символов. В любое время база данных может пополняться новыми данными, а имеющиеся в ней данные можно корректировать и тут же отображать на экране по мере необходимости.

1.4 Модели данных геоинформационных систем

ГИС использует разнообразные данные об объектах, характеристиках земной поверхности, информацию о формах и связях между объектами, различные описательные сведения.

Для того чтобы полностью отобразить геообъекты реального мира и все их свойства, понадобилась бы бесконечно большая база данных. Поэтому, используя приемы генерализации и абстракции, необходимо свести множество данных к конечному объему, легко поддающемуся анализу и управлению. Это достигается применением моделей, сохраняющих основные свойства объектов исследования и не содержащих второстепенных свойств. Поэтому первым этапом разработки ГИС или технологии ее применения является обоснование выбора моделей данных для создания информационной основы ГИС.

В существующих ГИС используются различные способы для организации реальности посредством модели данных. Каждая модель более пригодна для определенных типов данных и областей применения, поэтому при необходимости решения большого числа задач следует использовать совокупность разных моделей. Модели геообъектов, применяемые в ГИС, многочисленны и разнообразны, что обусловливается многообразием данных и задач, решаемых при помощи ГИС.

В процессе функционирования ГИС все многообразие входных данных информации об объектах, их характеристиках, о формах и связи между объектами, различные описательные сведения преобразуется в единую общую модель (набор моделей), хранимую в базе данных. В совокупности эти данные образуют разнообразные модели объектов, которые задают информационную основу базы данных и определяют методы обмена данными в процессе эксплуатации ГИС.

Интегрированная информационная основа базы данных не является просто суммой информационных моделей частей объекта, Она, как правило, имеет меньший объем физической памяти при сохранении информационной емкости по сравнению с информационными моделями, ее составляющими, хотя включает данные о связях и дополнительную служебную информацию.

Целостность, непротиворечивость и оптимальность этой общей модели ГИС обусловливается обоснованным выбором составляющих частей модели.

Модели объектов ГИС, хранящихся в базах данных, состоят из более простых частей, которые принято называть моделями данных. В свою очередь, модели данных в ГИС имеют сложную многоуровневую структуру, в которой нижние уровни состоят из элементарных моделей данных. Из элементарных моделей конструируются более сложные. Конструирование, или проектирование сложных моделей на основе более простых, зависит от выбора структуры сложной модели, от типа связей в сложной модели и от качественных характеристик элементарных моделей.

Проблема организации базы данных в ГИС сводится к решению ряда задач, первой из которых является организация моделей объектов. Это определяет необходимость предварительного анализа свойств элементарных моделей данных, составляющих более сложные модели в БД, и выбора базовых теоретических моделей с учетом конкретной предметной области задач ГИС. Такой подход позволяет оптимизировать создание информационной основы и процессы обработки данных в базу данных.

Оптимизация информационной основы и функционирования ГИС начинается с анализа базовых моделей данных, определяющих структуру связей в моделях и образующих более сложные модели для описания реальных объектов.

Иерархическая модель данных, первая и наиболее простая модель данных, используемая в ГИС - это иерархическая модель данных. В этой модели данных связи между ее частями являются жесткими, а ее структурная диаграмма должна быть упорядоченным деревом.

Одно из важных понятий для этой модели — уровень. Для описания разных уровней применяют понятия: корень, ствол, ветви, листья и лес, что подчеркивает сходство структуры модели со структурой дерева.

Граф иерархической модели включает два типа элементов: дуги и узлы.

Дуги соединяют разные узлы между собой. Дуги, соответствующие функциональным связям, должны быть всегда направлены от корня в листья дерева, т.е. они являются ориентированным графом. Такая структурная схема называется иерархическим деревом определения или деревом определения.

Дуга дерева определения, соответствующая функциональному типу связи, называется связью исходный-лорожденный. Между двумя типами записей в иерархической модели может быть не более одной такой связи. Дуга исходит из типа родительской (порождающей) записи и заходит в тип дочерней (порожденной) записи.

В простейшем случае иерархическая модель представляет собой описание процесса или системы, состоящей из совокупности уровней, связанных одной дугой (рис. 1.4.1).

Рисунок 1.4.1 - Иерархическая модель проектирования геоинформационных систем

Рассматривая последовательность связей "исходный-порожденный", можно естественным образом идентифицировать типы родительской и порожденной записей.

Первую порождающую запись называют корневой (реже стволом), промежуточные записи — ветвями, записи самого нижнего уровня иерархической модели — листьями.

Понятия корневой, ствол, ветви, листья определяют тип записи в иерархической модели.

Иерархический путь, или маршрутизация, — это последовательность типов записей, начинающаяся с типа корневой записи, в которой типы записей выступают переменно в ролях исходного и порожденного.

Известная программистам последовательность "диск — корневой каталог — подкаталог — программа" — характерный пример иерархической модели. Уровень типа записи относительно типа корневой записи определяется как длина пути от корневой записи, выраженная в числе дуг. Так, тип корневой записи "диск" находится на нулевом уровне, "корневой каталог" — на первом, "подкаталог" — на втором, имя файла — на третьем и т.д. Расширение дерева определения иерархической модели может быть отражено в виде таблиц для записей, а расширение каждой связи "исходный-порожденный" — множеством соединений между таблицами.

Альтернативным способом представления расширения дерева определения является " лес ”, или совокупность отдельных деревьев, состоящих из одной корневой записи и всех ее зависимых записей. Такое дерево называется деревом базы данных. Оно конструируется в соответствии с деревом определения.

Иерархическим моделям данных присущи два внутренних ограничения. Первое ограничение — все типы связей должны быть функциональными, второе — структура связей должна быть древовидной. Следствием этих ограничений является необходимость соответствующей структуризации данных. В силу функциональности связей запись может иметь не более одной исходной записи любого типа, т.е. связь должна иметь жесткий вид - один ко многим. Очевидный недостаток иерархических моделей — снижение времени доступа при большом числе уровней, поэтому в ГИС не используют модели при большом числе уровней. В то же время иерархические модели довольно устойчиво применяются для составления различного рода классификаторов.

Иерархическая структура данных, известная как квадратомическое дерево, используется для накопления и хранения географической информации. В этой структуре двухмерная геометрическая область рекурсивно подразделяется на квадранты, что определило название данной модели.

На рисунке 1.4.2 показан фрагмент двухмерной области QT, состоящей из 16 пикселей. Каждый пиксель обозначен цифрой. Вся область разбивается на четыре квадранта: А, В, С, О. Каждый из четырех квадрантов является узлом квадратомического дерева. Большой квадрант QT становится узлом более высокого иерархического уровня квадратомического дерева, а меньшие квадранты появляются на более низких уровнях.

Рисунок 1.4.2 - Фрагмент растра, квантованный для построения квадратомического дерева

Технология построения квадратомического дерева основана на рекурсивном разделении квадрата на квадранты и подквадранты до тех пор, пока все подквадранты не станут однородными по отношению к значению изображения (цвета) или пока не будет достигнут предопределенный заранее наименьший уровень разрешения.

Если регион состоит из 2n х 2n пикселей, то он полностью представлен на уровне n, а единичные пиксели находятся на нулевом уровне.

Квадрант уровня 1 содержит 21 на 21 пикселей, всего корок один. На рис. 1.4.3 показано квадратомическое дерево, построенное по данным рис. 1.4.2. Как видно, эта структура являет собой классический пример Е-дерева. Преимущество такой структуры состоит в том, что регулярное разделение обеспечивает накопление, восстановление и обработку данных простым и эффективным способом. Простота проистекает из геометрической регулярности разбиения, а эффективность достигается за счет хранения только узлов с данными, которые представляют интерес.

Поскольку квадратомическое дерево известно как пространственно-рациональный способ представления сгруппированных однородных или сопряженных изображений, их преимущество над векторной репрезентацией многих (но не всех) пространственных алгоритмов относительно затрат машинного времени весьма существенно.

Первоначально большинство приложений моделей квадратомических деревьев было сделано для обработки изображений. Из этой области данная модель была перенесена в ГИС.

Модели, основанные на квадратомических деревьях, обеспечивают расчеты площадей, центроидные определения, распознавание образов, выявление связанных компонентов, определение соседства, преобразование расстояний, разделение изображений, сглаживание данных и усиление краевых эффектов. Вследствие этого появилась возможность использовать квадратомические деревья для хранения географических данных. Однако при этом требуется развитие процедур для превращения растровых данных в формат квадратомического дерева и усовершенствование техники линейного кодирования.

Все узловые точки дерева, за исключением корневой, имеют одного родителя. В то же время все они, за исключением листьев, вязаны с четырьмя дочерними узловыми точками.

Преимущество представления, основанного на указателях, заключается в том, что оно выражает только значимую часть полного квадратомического дерева.

Рисунок. 1.4.3 - Квадратомическое дерево в виде Е-структуры

Последние исследования показали, что для больших квадратомических деревьев наиболее подходящей структурой является линейное квадродерево. В нем каждый листовой узел представлен линейным числовым кодом, который базируется на упорядоченном списке узловых точек прародителей. Последующее преобразование дерева в код достигается использованием битового уровня или модулярной арифметики. Система линейных кодов обеспечивает эффективную связь между структурами пространственных данных и алгоритмами, применяемыми в вычислительной геометрии для решения проблем восстановления прямоугольников и определения ближайшего "соседа".

Рядом исследователей была рассмотрена возможность использования искусственного интеллекта для совершенствования очень больших географических информационных систем, основанных на квадратомических деревьях.

Иерархические модели, как и прочие, могут описывать системы, данные и схемы процессов обработки данных. Следует, однако, подчеркнуть, что правильно составленная иерархическая схема должна содержать в качестве записей (вершин) атрибуты или агрегаты атрибутов либо типы сущностей. Атрибуты или агрегаты атрибутов соответствуют множествам или расширенным множествам. Дуги могут использоваться для представления агрегации двух атрибутов в тип сущности или двух типов сущности в тип связи. На практике часто в запись вставляют не только сущности базы данных, но и связи. Такая схема описывается моделью "сущность-связь" и будет рассмотрена ниже.

Анализ иерархических моделей (связей между их частями) с "неправильным" описанием необходимо проводить, выделяя типы сущностей.

В современных информационных системах и базах данных наиболее широко представлены реляционные модели.

Реляционная модель данных, разработанная Коддом еще в 1969—1970гг. на основе математической теории отношений, опирается на систему понятий, важнейшие из которых — таблица, отношение, строка, столбец, первичный ключ, внешний ключ, домен (domain). Доменом называется совокупность значений, не повторяющихся в одном столбце. Такая модель положена в основу так называемых электронных таблиц— специализированных баз данных.

Сущности, атрибуты и связи хранятся в таблицах как данные определенной структуры. Структура данных обусловливается используемыми моделями данных.

Таблица состоит из строк и столбцов и имеет имя, уникальное внутри базы данных, Таблица отражает тип объекта реального мира (сущность), а каждая ее строка — конкретный объект.

Основным средством структурирования данных в реляционной модели является отношение. Понятия отношения в реляционной модели и математике близки, хотя и не совпадают. Можно определить отношение, как декартово произведение доменов.

Таблица имеет столбцы и записи (строки). Каждая запись имеет набор атрибутов. Записи каждого типа образуют таблицу или отношение. Каждая строка — это запись или кортеж. Каждый столбец — это атрибут. Диапазон допустимых значений (домен) определяется для каждого атрибута. Степень отношения — число атрибутов в таблице: один атрибут — унарное отношение, два атрибута — бинарное отношение, n атрибутов — n-арное отношение.

Ключ отношения — это подмножество атрибутов, имеющее следующие свойства:

- уникальную идентификацию;

- не избыточность;

- ни один из атрибутов ключа нельзя удалить, не нарушив его уникальности.

Первичный атрибут отношения — это атрибут, присутствующий, по крайней мере, в одном ключе, все другие атрибуты непервичные.

В реляционной модели данных схема отношения может быть использована для представления типа сущности.

Реляционная модель является табличной моделью, некоторые типы связей между отношениями могут представляться в схеме неявно. В этих моделях не предусматривается поддержание логической упорядоченности, однако, кортежи помещаются в физическую память в соответствии с некоторым порядком. Физическая упорядоченность используется для выборки.

Рассмотренная выше иерархическая модель данных может быть сведена к реляционной с помощью "нормализации" — пошагового процесса приведения к табличной форме с полным сохранением информации.

Рисунок 1.4.4 - Реляционная модель данных из ГИС MapInfo

Так как строки в таблице не упорядочены, невозможно выбрать строку по ее позиции — среди них не существует "первой", "второй", "последней". Любая таблица имеет один или несколько столбцов, значения в которых однозначно идентифицируют каждую ее строку. Такой столбец (или комбинация столбцов) называется первичным ключом (primary key).

Для обработки данных, размещенных в таблицах, нужны дополнительные данные о данных, например описатели таблиц, столбцов и т.д. Их называют обычно метаданными. Метаданные также представлены в табличной форме и хранятся в словаре данных.

Помимо таблиц в ГИС могут храниться и другие объекты, такие, как экранные формы, отчеты, представления и даже прикладные программы, работающие с информацией, размещенной в реляционной модели.

Данные информационной системы должны быть однозначными и непротиворечивыми. В таком случае говорят, что реляционная модель удовлетворяет условию целостности, При этом на реляционную модель накладываются некоторые ограничения, которые называют ограничениями целостности.

Существует несколько типов ограничений целостности, Например, требуется, чтобы значения в столбце таблицы выбирались только из соответствующего домена. На практике учитывают и более сложные ограничения целостности, в частности, целостность по ссылкам. Ее суть заключается в том, что внешний ключ не может быть указателем на несуществующую строку в таблице.

Существуют различные технологические стратегии, с помощью которых геоинформационные функции встраиваются в Web-технологии. Например, так называемые "серверосторонние" стратегии позволяют пользователям посылать запросы, касающиеся геоданных, их анализа и представления на Web-сервер. Сервер обрабатывает запросы и возвращает результаты их выполнения удаленному клиенту. В этом случае клиент считается "тонким".

"Клиентносторонние" стратегии позволяют пользователям выполнять некоторое манипулирование геоданными и их анализ "на месте", т.е. на собственном компьютере, при этом сам клиент считается "толстым".

Возможности сервера и клиента могут комбинироваться в гибридных стратегиях, которые оптимизируют функциональные возможности конкретных технологических решений и отвечают каким-либо особым потребностям пользователя. При этом разработчики либо сами разрабатывают геоинформационные модули (ядра), используя собственные или коммерческие ГИС оболочки, и существующие программные библиотеки и языки программирования, которые затем интегрируются в Web-сервер, либо (что встречается все чаще) приобретают специализированные модули у производителей программного обеспечения ГИС. В любом случае до настоящего времени нетривиальной задачей остается проектирование и программная реализация образного (графического) интерфейса Web ГИС сервера, обеспечивающего эффективное выполнение им различных геоинформационных функций.

Эти стратегии ориентируются на предоставлении геоданных или результатов их анализа в режиме "по требованию" от специализированного сервера, имеющего, в свою очередь, доступ к базам геоданных и программным средствам их обработки. Такая стратегия в значительной мере напоминает традиционные модели, используемые для обеспечения работы ГИС в локальной сети. В этом случае клиенту необходимы незначительные мощности собственного компьютера. От клиентского компьютера требуется только обеспечить возможность составить запрос и представить ответ. Для такой стратегии характерна следующая последовательность процедур:

- пользователь составляет запрос с помощью окна Web-браузера;

- запрос посылается по сети Интернет на сервер;

- сервер обрабатывает запрос;

- ответ возвращается по сети Интернет пользователю и визуализируется с помощью Web-браузера.

К такому виду серверной конфигурации часто применяется термин "картографический сервер": запросы пользователя на ту или иную карту "обслуживаются" головным компьютером. Программы, которые обслуживают запросы клиента, могут быть написаны на различных языках программирования и с помощью различных инструментальных сред, включая Perl, Visual Basic, C ++, Delphi. Для того, чтобы Web-сервер мог взаимодействовать с ГИС приложениями, используются различные интерфейсные стандарты, такие как CGI, Java, ISAPI или NSAPI.

К преимуществам "серверосторонней" стратегии организации сервера можно отнести то, что:

- при условии использования быстродействующего сервера клиент может получить доступ к большим и комплексным базам геоданных, которые трудно передать в сети Интернет и обрабатывать на месте из-за их существенных объемов;

- при условии использования быстродействующего сервера даже клиентами, у которых нет доступа к мощным компьютерным системам, могут эффективно использоваться сложные аналитические процедуры обработки геоданных;

- возможно обеспечение надлежащего контроля за тем, как соблюдается режим доступа к геоданным, а главное, корректно и методически правильно ли использует клиент эти геоданные.

К недостаткам этой стратегии можно отнести следующее:

- согласно организации работы клиента каждый его запрос, независимо от того, насколько он мал и даже незначителен - должен обязательно быть передан серверу и обработан, а результаты обработки обязательно возвращены клиенту по сети Интернет;

- эффективность работы зависит от пропускной способности и уровня траффика сети Интернет между клиентом и сервером, что становится особенно критичным, когда ответы на запрос содержат большие по объему файлы;

- прикладные программы сервера не предоставляют преимущества в работе тем клиентам, которые имеют мощное техническое оснащение своего локального компьютера и не используют его для повышения эффективности работы сервера.

Таким образом, при работке с Web GIS-сервером мощный компьютер клиента используется не эффективно.

Такая стратегия лучше всего подходит для решения задач, когда требуется реализовать ограниченный перечень геоинформационных функций Web GIS-сервера одновременно для очень широкого круга пользователей.

Приложения, реализующие эти стратегии, пытаются "нагрузить" часть обрабатываемых запросов на компьютер пользователя, сделать его "толстым клиентом".

Вместо того, чтобы постоянно заставлять сервер выполнять большинство работы, некоторые программно реализованные геоинформационные процедуры передаются на компьютер клиента по сети Интернет при каждом сеансе с сервером или постоянно находятся на клиентском рабочем месте. Они управляются через Web-браузер клиента и обрабатывают геоданные на месте, т.е. локально.

К преимуществам "клиентосторонней" стратегии организации Web GIS- сервера можно отнести то, что:

- прикладные программы сервера используют при обработке геоданных преимущества мощного технического оснащения локального компьютера клиента;

- пользователь получает больший контроль над процессом анализа данных;

- после получения от сервера ответа на свой запрос, клиент может работать с данными без необходимости вновь посылать и получать информацию по сети Интернет.

К недостаткам этой стратегии можно отнести следующее:

- ответ сервера может включать пересылку на клиентский компьютер большого количества геоданных, а также файлов программных приложений, вызывая задержки продуктивной работы;

- при условии наличия у клиента недостаточно мощного компьютера обработка больших и комплексных наборов данных будет значительно затруднена;

- сложные аналитические геоинформационные процедуры на недостаточно мощном компьютере клиента могут выполняться чересчур медленно;

- клиенты могут не обладать навыками и знаниями, которые необходимы для эффективного и корректного применения процедур и функций работы с геоданными и их обработки.

Соответственно, такие стратегии представляются наиболее удобными для организации работы служб, состоящих из относительно небольшого числа хорошо подготовленных в геоинформационном отношении пользователей и могут применяться, например в сетях Интернет.

Можно выделить две разновидности "клиентосторонней" стратегии:

- Использование ГИС апплетов, поставляемых клиенту по его требованию. При этом геоинформационные процедуры реализуются в виде относительно небольших по размеру программ, или апплетов, которые запускаются и выполняются на компьютере клиента. Апплеты передаются клиентскому компьютеру по его требованию, когда необходимо выполнение тех или иных процедур или поддержка определенных ГИС функций.

После того, как геоданные и апплеты были переданы с сервера на компьютер клиента, последний получает возможность работать с ними независимо от сервера, а файлы запросов и ответов не передаются по сети Интернет.

Апплеты могут реализовываться на языках Java, javascript или ActiveX. Java и javascript представляют собой языки, разработанные корпорациями Sun Microsystems и Netscape Communications. Трансляторы для программ Java и javascript запускаются внутри Web-браузеров и обрабатывают апплеты по мере необходимости. ActiveX был разработан корпорацией Microsoft. Приложения, написанные на ActiveX, допускают их совместное использование клиентами совместно с другими программами, функционирующими в среде Windows.

- Использование ГИС апплетов и приложений типа Plug-in, постоянно размещаемых на компьютере клиента. Как уже отмечалось выше, " клиентносторонние" стратегии основаны на подключении дополнительных геоинформационных функций к Web-браузерам, которые передаются им от сервера.

Пересылка необходимых геоданных и апплетов по сети Интернет может потребовать очень много времени, в особенности, если приложения используются часто. Поэтому в качестве альтернативы существует стратегия, по которой ГИС апплеты передаются и физически устанавливаются на компьютер клиента на постоянной основе, в результате чего отпадает необходимость их пересылки с сервера каждый раз, когда они могут понадобиться для обработки геоданных.

Так называемые геоинформационные "Plug-in" приложения могут быть инсталлированы в среде Web-браузера, расширяя возможности последнего. С другой стороны, уже "Plug-in" приложения, реализующие функции Web-браузера, могут быть инсталлированы в программной среде ГИС, также расширяя возможности последней. В настоящее время для любого программного пакета ГИС, который имеет встроенный язык прикладного программирования или библиотеку программных модулей с возможностью формирования обращений к внешним файлам или их структурам, могут быть созданы приложения, осуществляющие загрузку геоданных с сервера на компьютер клиента по сети Интернет.

Таким образом, используя такую стратегию, пользователи могут выбрать (и программно обеспечить) те сетевые связи, которые им могут потребоваться для доступа к источникам геоданных, размещенных в Интернет. Серверы же будут востребованы клиентами лишь для того, чтобы передать геоданные, необходимые для выполнения конкретной процедуры. При этом клиент осуществляет полный контроль за геоданными, которые он использует и анализирует.

Отметим, что на использовании "клиентносторонней" стратегии в настоящее время разрабатываются ГИС, которые должны обрабатывать геоданные в режиме реального времени, т.е. поступающие непосредственно от постоянно действующих датчиков или от служб, обеспечивающих оперативное обновление информации. К ним относятся системы мониторинга местонахождения транспортных средств или интенсивности транспортных потоков, мониторинга погодных или гидрологических условий, миграции животных и т.д. Привлекательность создания подобных систем на основе WebGIS-технологий заключается в том, что геоданные из многих источников могут передаваться по открытым сетям Интернет, без необходимости создания специальных каналов связи, а пользоваться информацией с подобных серверов могут практически все пользователи Интернет.

Выше уже отмечалось, что и "серверосторонняя", и "клиентосторонняя" стратегии имеют свои преимущества и недостатки. На практике обе стратегии, как правило, комбинируются в т. н. гибридные технологические решения, "настраиваемые" на определенный круг геоинформационных задач, которые должен уметь решать Web GIS-сервер. Разумеется, гибридные решения должны опираться на учет и анализ различных сторон функционирования WebGIS-сервера, включая возможную аудиторию пользователей, уровень оснащения их клиентских мест, типовые запросы, и проч.

В зависимости от используемых технологических стратегий и платформ все существующие Web GIS-серверы можно разделить на несколько групп.

1) Серверы, передающие исходные данные на компьютер клиента. Это наиболее простой тип организации взаимодействия клиента и сервера. Он подразумевает организацию на сервере архива файлов в форматах, поддерживаемых различными ГИС-оболочками. Как правило, эти файлы размешаются на FTP или на HTTP серверах, а для того, чтобы они были видны клиенту "извне" организуется какая-либо навигация по этим файловым структурам. Лучший результат в этом случае достигается с использованием обоих типов серверов - HTTP - для навигации по архиву и описания карт, и FTP (как более быстрый протокол передачи данных) - для их передачи по сети Интернет.

Далее эти файлы обрабатываются ГИС-приложением, имеющимся на компьютере клиента. В данном случае сетевое программное обеспечение позволяет только пересылать файлы данных, главным образом, цифровых карт, с сервера на компьютер клиента. Данный тип Web GIS сервера обходится лишь стандартными FTP и Web программными средствами.

2) Серверы, передающие статичные географические изображения в растровом и, реже, в векторном формате. Для растровых обычно используются GIF или JPEG, для векторных - CGM, DXF или Shockwave форматы. В последнем случае на компьютере клиента должны быть установлены соответствующие "Plug- in" приложения-визуализаторы. Технология изготовления подобных систем мало чем отличается от обычного Web-проектирования. В первую очередь с помощью какой-либо ГИС-оболочки подготавливается набор карт, который затем сохраняется в графическом файле. После этого формируются Web-страницы, в которые эти файлы встраиваются. Такие серверы не обрабатывают запросы к географическим или метаданным. В них иногда применяется псевдомасштабирование, при котором растровое изображение растягивается за счет повторения пикселов.

3) Серверы, обрабатывающие запросы к метаданным, используя картографическое изображение. Эта технология в чем-то похожа на предыдущую, поскольку карты, предоставляемые пользователю, также находятся в статичном (растровом) формате и обрабатываются технологией imagemaps. Отличие состоит в том, что после выбора определенного региона, запрос на картографическое изображение пересылается серверному приложению, которое связывается с базой метаданных (она может физически располагаться совершенно в другом месте, нежели сервер) и в качестве ответа передает клиенту, как правило, адреса Интернета, где может быть найдена интересующая его информация.

4) Серверы, формирующие карты в интерактивном режиме. Это - самый популярный способ передачи геоизображений. Карта, приходящая к клиенту, создается "на лету" в процессе формирования HTML-страницы в результате работы на специального программного обеспечения, имеющегося на сервере. Формирование HTML-страницы и карты происходит в зависимости от параметров запроса, таких как масштаб, местоположение, тематика и т.д. Карты могут формироваться как стандартными программными средствами ГИС (ArcView, MapInfo и др.) посредством небольших управляющих специализированных программ сервера, так и специально созданными для этой задачи приложениями. В любом случае карты формируются на основе одной или более баз геоданных. Сервер "на лету" формирует растровое изображение, которое затем передается на компьютер пользователя и показывается ему с помощью Web-браузера. Когда пользователь хочет что-либо изменить (сместить карту, увеличить или уменьшить масштаб, включить/выключить тематическую раскраску и т. д.), на сервер передается новый запрос, по которому немедленно формируется новая карта с новыми параметрами. Она также передается пользователю, замыкая цикл.

При использовании подобной технологии карты получаются полностью интерактивными, отвечающими любым запросам пользователя в рамках предоставляемых ему возможностей. Однако, в этом случае на сервер ложится большая нагрузка, поскольку он должен иногда формировать много карт для разных пользователей одновременно. Поэтому на Web GIS-серверах данной группы могут использоваться специализированные Web-браузеры (или специализированные "Plug- in" приложения для широко распространенных Web-браузеров), которые сами формируют карты на компьютере клиента по геоданным, переданным сервером.

5) Серверы, использующие конверторы данных "на лету". Подобные системы мало распространены в сети Интернет. Многие настольные ГИС-оболочки не имеют развитых возможностей конвертирования баз геоданных из других форматов в тот, с которым они способны работать, и именно для пользователей подобных ГИС эта технология очень полезна. Функция подобных серверов похожа на функцию серверов первой группы, т.е. они так же доставляют картографические данные клиенту, и эти данные затем обрабатываются ГИС-приложением на компьютере пользователя.

Отличие их состоит в том, что пользователь может выбрать удобный (или необходимый) для него формат представления данных, нужную проекцию и ряд других параметров. Далее серверное приложение "на лету" делает нужные изменения, конвертирует данные и передает их пользователю в виде, соответствующем запросу.

6) Удаленные аналитические Web GIS-серверы. Это - один из самых сложных в исполнении и использовании типов Web GIS-систем. C другой стороны, серверы этой группы предоставляют пользователю самые широкие возможности. Последний может получать картографические изображения, сформированные "на лету" по результатам его запроса, текстовую информацию по объектам на карте, включать и выключать слои. Может проводить тематическое картографирование, строить буферные зоны, находить кратчайший путь и многое другое, вплоть до редактирования картографических и атрибутивных данных.

Пользователь осуществляет полный контроль над всеми операциями визуализации геоданных - так же, как будто эти данные находятся на его локальном диске. Нередко подобные серверы предоставляют пользовательский интерфейс в виде Java-апплетов, что довольно сильно "утяжеляет" клиента, но дает большую гибкость и удобство в управлении запросами и визуализацией полученных геоданных.

Вывод: для эффективной работы ГИС необходимы обоснованный выбор базовых моделей данных и создание интегрированной информационной основы. Выбор моделей данных осуществляется при анализе области применения ГИС. Организация моделей данных ГИС для управления позволяет решать задачи, которые прежде входили в сферу деятельности автоматизированной системы управления, ГИС является системой более широкого применения по сравнению с автоматизированной системы управления.

1.3 Атрибутивные данные геоинформационных систем

Объекты реального мира, рассматриваемые в геоинформатике, отличаются пространственными, временными и тематическими характеристиками. Пространственные характеристики определяют положение объекта в заранее определенной системе координат, основное требование к таким данным – точность.

Временные характеристики фиксируют время исследования объекта и важны для оценки изменений свойств объекта с течением времени. Основное требование к таким данным – актуальность, что означает возможность их использования для обработки, неактуальные данные – это устаревшие данные.

Тематические характеристики описывают разные свойства объекта, включая экономические, статистические, технические и другие свойства, основное требование – полнота.

Для представления пространственных объектов в ГИС используют пространственные и атрибутивные типы данных.

Пространственные данные – сведения, которые характеризуют местоположение объектов в пространстве относительно друг друга и их геометрию.

Пространственные объекты представляют с помощью следующих графических объектов: точки, линии, области и поверхности.

Описание объектов осуществляется путем указания координат объектов и составляющих их частей.

Точечные объекты – это такие объекты, каждый из которых расположен только в одной точке пространства, представленной парой координат X, Y. В зависимости от масштаба картографирования, в качестве таких объектов могут рассматриваться дерево, дом или город.

Линейные объекты, представлены как одномерные, имеющие одну размерность – длину, ширина объекта не выражается в данном масштабе или не существенна. Примеры таких объектов: реки, границы муниципальных округов, горизонтали рельефа.

Области (полигоны) – площадные объекты, представляются набором пар координат (Х, У) или набором объектов типа линия, представляющих собой замкнутый контур. Такими объектами могут быть представлены территории, занимаемые определенным ландшафтом, городом или целым континентом.

Поверхность - при ее описании требуется добавление к площадным объектам значений высоты. Восстановление поверхностей осуществляется с помощью использования математических алгоритмов (интерполяции и аппроксимации) по исходному набору координат X, Y, Z.

Дополнительные непространственные данные об объектах образуют набор атрибутов.

Атрибутивные данные - это качественные или количественные характеристики пространственных объектов, выражающиеся, как правило, в алфавитно-цифровом виде. Примеры таких данных: географическое название, видовой состав растительности, характеристики почв и т.п.

Природа пространственных и атрибутивных данных различна, соответственно различны и методы манипулирования (хранения, ввода, редактирования, поиска и анализа) для двух этих составляющих геоинформационной системы. Одна из основных идей, воплощенных в традиционных ГИС - это сохранение связи между пространственными и атрибутивными данными, при раздельном их хранении и, частично, раздельной обработке.

Общее цифровое описание пространственного объекта включает: наименование; указание местоположения; набор свойств; отношения с другими объектами. Наименованием объекта служит его географическое название (если оно есть), его условный код или идентификатор, присваиваемый пользователем или системой.

Однотипные объекты по пространственному и тематическому признакам объединяются в слои цифровой карты, которые рассматриваются как отдельные информационные единицы, при этом существует возможность совмещения всей имеющейся информации

1.4 Модели визуального представления информации в геоинформационных системах

Наиболее универсальными и чаще используемыми моделями пространственных данных в ГИС являются следующие:

- векторное представление (точки, линии, полигоны);

- растровое представление (ячейки, сетки).

Векторный метод представления данных позволяет создавать точные пространственные координаты явным образом. Это достигается приписыванием точкам пары координат (ХУ) координатного пространства, линиям – связной последовательности пар координат их вершин, полигонам – замкнутой последовательности соединенных линий, начальная и конечная точка которых совпадают.

Рисунок 1.4.1 – Виды векторных объектов

Векторные объекты представляются в географическом пространстве точками, линиями, полигонами, либо в виде аннотаций. Существуют и более сложные виды геометрии векторных объектов – 3D Мультипатчи, предназначенные для представления 3х мерных объектов.

Векторная модель данных основана на векторах (направленных отрезках прямых). Базовым примитивом является точка. Векторные линейные объекты создаются путем соединения точек прямыми линиями или дугами. Для описания дуги необходимо хотя бы 2 точки- начальную и конечную, для описания местоположения линейного объекта в пространстве. Если линия является кривой или ломанной, то необходимы дополнительные точки – точки перегиба (вертексы). Чем сложнее линия, тем больше точек требуется для ее описания.

Рисунок 1.4.2 – Векторная модель данных

Площадные объекты определяются набором линий. Для набора линий необходимо указывать форму и ориентацию, а также величину площади, которую занимает описываемая площадь.

Рисунок 1.4.2 – Векторная модель данных

Векторная модель показывает геометрию картографических объектов. Чтобы придать свойства объектам, последние связывают с атрибутивными данными, хранящиеся в отдельном файле или в базе данных. В этом случае графические примитивы связываются с атрибутами посредством идентификаторов. Идентификаторы в большинстве случаев недоступны для пользователей и являются одним из ключевых элементов в различных форматах пространственных данных.

Рисунок 1.4.3 – Связь приметивов с атрибутами

Типы векторных моделей данных. Существует несколько способов объединения векторных структур данных в векторную модель данных. Все способы относятся к одному из двух основных типов векторных моделей данных: топологические векторные модели данных и нетопологические векторные модели данных. Топология – это такой математический аппарат, который описывает пространственные отношения между объектами.

Простые векторные модели, как правило, не используют топологию и хорошо подходят для систем компьютерной картографии. Более продвинутые векторные модели, как правило, основаны на топологии и предназначены для выполнения аналитических операций.

Растровый метод использует принципиально другой способ представления географического пространства - разбиение пространства на множество элементов, каждый из которых представляет собой малую, но вполне определенную часть земной поверхности. Такой метод создает растровое изображение. Чаще всего использую квадраты, или ячейки, которые в растровых моделях одинаковы по размеру. Векторная модель представляет объекты дискретными, границы которых в пространстве четко определены, то растровый способ представляет географическое пространство в виде непрерывной поверхности, равномерно поделенной на равные ячейки.

Рисунок 1.4.4 - Растровая модель данных

Растры могут содержать информацию трех видов: тематические данные (тип растительности, ориентация или уклон склона и тд); данные дистанционного зондирования (аэрофо- и космосъемка); обычные цветные изображения (сканированные карты или фотографии). Растры используются для представления непрерывной информации: высоты местности, уклонов склонов, растительного покрова.

Рисунок 1.4.5 – Растровая модель данных

Растровое изображение – это обычная двумерная матрица, в ячейках которой находится информация о цвете. Для каждой ячейки существует уникальный адрес, состоящий из номера строки и номера столбца.

Рисунок 1.4.6 – Растровая модель данных

Характеризовать ячейку растра (или пиксела «picture element») можно двумя параметрами:

- размер ячейки;

- количество цветов на ячейку - одна из важных характеристик изображения, которая сказывается на размере растра.

Пиксел имеет как значение, так и пространственное расположение.

В растровых системах есть два способа добавления атрибутивной информации об объектах. Простейшим является присвоение значения атрибута каждой ячейке растра (например, индекс растительности). Но в таком варианте каждая ячейка имеет только одно значение атрибута. Второй подход – связывание каждой ячейки растра с базой данных, так что любое число атрибутов может быть присвоено каждой ячейке растра.

Рисунок 1.4.7 – Растровая модель данных

Ячейки растра примыкают друг к другу для покрытия всей области. Поэтому мы можем использовать номера ячеек по вертикали и по горизонтали в качестве координат. Для определения местоположения прямоугольного растра в географическом пространства необходимо знать пару координат x, y хотя бы одного угла. В то же время, ячейки или пикселы результатов дистанционного зондирования сразу создаются в некоторой проекции, и для измерения на растр может быть помещена более точная координатная сетка.

Рисунок 1.4.8 – Растровая модель данных (продолжение)

Сравнивая растровую и векторную модель данных можно сделать вывод о том, что растровая модель имеет значительный «минус»: растровые структуры не обеспечивают точной информации о местоположении, поскольку пространство поделено на дискретные ячейки конечного размера. Вместо точных координат точек мы имеем отдельные ячейки растра, в которых эти точки находятся. В этом случае точка, объект, не имеющий измерений, изображается с помощью квадратной ячейки, имеющей длину и ширину; линии – как цепочки ячеек. Эта структура данных изображает линии ступенчатым образом. Таким же образом отображаются полигоны.

Местоположение точки на растре указать точнее, чем положений ячейки - нельзя. Чем больше размер ячейки, тем большую площадь земли она покрывает, тем меньше точность положений пространственных объектов.

Увеличить точность можно увеличивая разрешение растра, но при этом размер самого растрового файла будет резко увеличиваться.

2 Процесс векторизации топографической основы

Развитие вычислительной техники и геоинформатики, оснащение государственных органов более новыми и мощными компьютерами, различными устройствами, средствами цифровой картографии и появление систем автоматизированного ведения Государственного кадастра недвижимости существенно изменили содержание и технологию кадастровых работ.

Для решения минусов нужно решить вопрос с финансирование или удешевление приобретения программного комплекса, создать нормативные акты, которые позволять получить скидки на приобретение данного комплекса и обеспечить должное образование в пользовании и работы в программном комплексе «Credo»

Для решения большинства задач в области кадастра объектов недвижимости создание единого информационного пространства, которое включает в себя данные по обработке полевых измерений, графические компоненты для ведения дежурных карт, создание электронной базы объектам недвижимости. Именно для таких целей применяют различные программные обеспечения, к которым относят комплекс программ Credo, ГИС MapInfo, ГИСZulu, ArcGIS, ГИС Карта 2011. Эти программы позволяют автоматизировать процесс сбора и обработки информации, повысить скорость обработки исходных данных любой сложности и упростить задачу контроля. Это все несомненные плюсы применения этого программного комплекса. Но есть и минусы:

- Высокие цены для покупки ПО;

- Низкая квалификация персонала работающие в данном ПО;

- Сроки обучения персонала;

- Специфика каждой из программ и их унифицированность;

- Отсутствие регламентов по скорости выполнения различных видов работ для каждого из ПО.

Последний пункт особенно важен, так как от сроков выполнения работ напрямую будет завесить цена их выполнения

Что бы решить перечисленные проблемы нужно:

- повысить качество обучения для каждого ПО в отдельности, так как каждое из ПО имеет свои особенности, специализацию и нюансы;

- создание временных нормативов для выполнения работ в ПО.

Проведенный анализ современных ГИС-систем показал, что используемые в России и за рубежом системы можно разделить на три группы:

- наиболее распространенные геоинформационные системы, образующие основную массу существующих в мире программных средств (Arclnfo, Intergraph, Maplnfo, SPANS GIS и др.);

- системы, использующие последние достижения информационных и компьютерных технологий (SmallWorld, SICAD Open и др.);

- отечественные ГИС, которые по большинству параметров отстают не только от ведущих западных систем, но и далеко не все могут быть охарактеризованы как законченные программные продукты. Исключение составляют системы «Панорама», «Фотомод» и GeoDraw/ГеоГраф, которые уже получили широкое распространение не только в России, но и за рубежом.

Описание процесса векторизации в программных средствах.

Перед процессом векторизации необходимо сначала открыть, а в некоторых случаях импортировать данные непосредственно в программу.

Рассмотрим процесс векторизации топографической основы приведенной в приложении А, в различных ГИС.

MapInfo Professional version 10.5.2. После запуска программы мы можем увидеть простой, информативный и не перегруженный интерфейс программы

Рисунок 2.1 – Интерфейс ГИС MapInfo

Далее для того что бы открыть нужный файл, в нашем случаи это растровое изображение в формате .tif надо выбрать ФайлàОткрытьà выбрать нужный нам растр

Рисунок 2.2 – Диалоговое окно открытия растра

Рисунок 2.3 – Диалоговое окно выбора растра

После загрузки растра в программу можно сразу переходить к оцифровке изображения при помощи панели «Пенал»

Рисунок 2.4 – Расположение панели «Пенал»

Далее достаточно создать\выбрать редактируемый слой и задать параметры редактирования.

Рисунок 2.5 – Выбор параметров редактирования

Остаются воспользоваться кнопкой «полигон» и приступить к векторизации объектов

Рисунок 2.6 – Панель управления «Пенал»

Итог работы:

Рисунок 2.7 –Пример оцифровки одного площадного объекта

На выполнение вышеуказанных действий я затратил одну минуты и десять секунд.

Для векторизации всей карты затратил один час и пять минут

Рисунок 2.8 – Интерфейс программы вместе с оцифрованной картой

Повторим аналогичные действия в ГИС Zulu version 7.0. Интерфейс программы во многом идентичен интерфейсу MapInfo, вследствие чего имеет те же самые плюсы: простой, информативный и не перегруженный панелями инструментов.

Рисунок 2.9 – Интерфейс в ГИС Zulu version 7.0

Главным минусом данной ГИС является возможность работы с ограниченным числом форматов файлов, т.е. всегда необходимо производить импорт файлов в форматах .dxf или .mif. Данный минус влечет к обязательному наличию ГИС MapInfo или комплекса программ Autodesk.

Рисунок 2.10 – Варианты форматов файлов для импорта

Рисунок 2.11 – Поддерживаемые форматы файлов

После импорта файла необходимо создать\выбрать слой для редактирования

Рисунок 2.12 – Панель управления слоями

Затем указать параметры редактирования, выбранные пользователем, настройки сохраняются не только в изменяемом слое, но и при желании экспортируются в другие слои.

Рисунок 2.13 – Панель управления «Стиль»

Дальше выбираем инструмент векторизации и приступаем к работе.

Рисунок 2.14 – Панель управления «Редактор»

Итог работы:

Рисунок 2.15 –Пример оцифровки одного площадного объекта

На выполнение вышеуказанных действий я затратил две минуты

Для векторизации всей карты затратил один час и десять минут

Рисунок 2.16 – Интерфейс программы вместе с оцифрованной картой

Рассмотрим процесс векторизации в ГИС Карта 2011 версия 11. Интерфейс данной ГИС не похож ни на ArcGIS, на MapInfo, на Zulu, так как он более гибок в настройках, т.е. мне не надо заходить в «настройки панелей инструментов» и что там менять, затрачивая на это несколько действий, а достаточно нажать на нужную мне панель инструмента для её вызова.

Рисунок 2.17 –Всплывающие панели управления в включенном состоянии

Рисунок 2.18 –Всплывающие панели управления в отключенном состоянии

ГИС Карта 2011 может работать со множеством типов файлов без дополнительного импорта, что является огромным плюсом

Рисунок 2.20 – Поддерживаемые форматы файлов

Процесс векторизации в данной ГИС сложнее нежели в ArcGIS или MapInfo, здесь нет принципа построения «создал слой – в нём работаешь», возможно лишь присвоить каждому объекту свой слой, что усложняет работу.

Рисунок 2.21 – Сравнение диалоговых окон в ГИС Карта 2011 и ГИС Zulu

Перед процессом векторизации надо задать параметры инструментов для векторизации при помощи панели инструментов «Создания» где я должен присвоить объекту слой, цвет, фон и т.д.

Рисунок 2.22 – Панель управления «Создание»

Затем я подтверждаю выбранные критерии и нажимаю кнопку «Выбор»

Рисунок 2.23 –Пример оцифровки одного площадного объекта

При векторизации возникают неудобства:

1. Отсутствие видимых узловых точек

2. Для каждого элемента надо званого выбирать его настройки и принадлежность к слою

3. Невозможность «зумирования» при помощи мыши

На выполнение вышеуказанных действий затрачено пять минут

Для векторизации всей карты затратил два часа тридцать минут

Рисунок 2.24 – Интерфейс программы вместе с оцифрованной картой

Рассмотрим процесс векторизации в ArcGIS 10.0. Данная ГИС состоит из нескольких частей:

· ArcCatalog

· ArcGIS Administrator

· ArcGlobe

· ArcMap

· ArcScene

Если отсутствует один из комплексов – ГИС работать не будет

Рисунок 2.25 – Интерфейс в ArcGIS 10.0

Интерфейс данной программы очень удобен и эргономичен.

Данная ГИС имеет особенность открытия растровых файлов и добавления тематических слоев, а именно их сначала надо создать или добавить в ArcCatalogàзатем импортировать в ArcMap, только после этих действий можно будет производить векторизацию.

Сам процесс обработки производиться при помощи панели «Редактор»

Рисунок 2.26 – Панель «Редактор»

Параметры слоя задаются в панели «Выбор символа», где можно указать тип линий, фона, штриховки.

Рисунок 2.26 – Панель «Выбор Символа»

Стоит отметить, что каждому слою можно применить множество стилей.

Рисунок 2.27 –Пример оцифровки одного площадного объекта

На выполнение вышеуказанных действий я затратил пять минут

Для векторизации всей карты затратил один час

Рисунок 2.28 – Интерфейс программы вместе с оцифрованной картой

Процесс векторизации в CREDO ТОПОПЛАН. В данной ГИС очень важен процесс подготовки исходного материала, а именно имея растровую подложку в формате .tif необходимо при помощи CREDO TRANSFORM совершить конвертацию в формат .tmd или иметь исходный материал в формате .dxf

Рассмотрим процесс конвертации файла, так как он занимает много времени.

После запуска программы необходимо создать новый документ при помощи кнопки «Создать»

Рисунок 2.28 – Местоположение кнопки «Создать»

Рисунок 2.29 – Интерфейс в CREDO TRANSFORM

Далее импортируем файл при помощи серии команд: Файлà Импорт…à в появившемся окне выбираем нужный растр, но только в формате .bmp

Рисунок 2.30 – Процесс действий для импорта фала

После загрузки растра для конвертирования в формат .tmd надо проделать следующие действия: ФайлàСохранить какà в появившемся окне указать имя сохраняемому проекту, и выбрать расширение .tmd

Рисунок 2.31 – Процесс действий для конвертации файла

Только после вышеуказанных действий можно приступать к оцифровке.

Запустив программу можно убедиться, что интерфейс программы прост и лаконичен.

Рисунок 2.32 – Интерфейс в CREDO TOPOPLAN

После запуска программы необходимо выполнить импорт .tmd файла в CREDO ТОПОПЛАН, для этого необходимо выполнить следующий алгоритм действий:

В панели инструментов «параметры и слои» надо создать «Узел на одном уровне» затем выбрать кнопку «Создать новый проект»

Рисунок 2.33 – Отображение кнопки «Создать новый проект»

Рисунок 2.34 – Панель инструментов «параметры и слои»

В появившемся окошке указываем название проекта, выбираем пункт «Создать проект импортом внешних данных», в списке «Данные для импорта» выбираем «импорт данных .tmd и выбираем местоположения файла.

Рисунок 2.35 – Процесс создания проекта при помощи импорта внешних данных

Только после вышеуказанных действий возможно приступить к оцифровке растра.

Процесс оцифровки производить с помощью вынесенных кнопок редактирования или при помощи основной панели инструментов.

Рисунок 2.36 – Основная панель инструментов

Рисунок 2.37 – Боковая панель инструментов

Параметры оцифровки производятся при помощи классификатора, в котором можно использовать как заранее готовые шаблоны, так и создавать всевозможные шаблоны редактирования самому.

Рисунок 2.37 – Редактор классификатора

Рисунок 2.38 –Пример оцифровки одного площадного объекта

На выполнение вышеуказанных действий я затратил восемь минут

Для векторизации всей карты затратил один час двадцать пять минут.

Рисунок 2.39 – Интерфейс программы вместе с оцифрованной картой

Произведя вышеуказанные действия, сделал сравнение ГИС, и результаты расположил в приложении. На основании сравнительной характеристике сделал вывод, что наиболее успешная ГИС является ArcGIS 10.0.

3 Инструментальные средства геоинформационных систем

Географические и тематические карты и атласы традиционно являются одной из важных форм представления учебно-методических материалов для разных уровней образования. Для общего среднего образования карты являются обязательным учебным пособием освоения ряда базовых предметов школьной программы - географии, природопользования, истории, краеведения, биологии. Для ряда направлений профессиональной подготовки (науки о Земле, экология и природопользование, региональная экономика и страноведение, социальные и политические технологии, бизнес-информатика и др.) картографический метод считается обязательным предметом изучения и освоения в качестве базового методического инструментария решения территориальных задач.

Помимо этого, тематические карты, моделирующие образовательную статистику, являются одним из базовых инструментов анализа территориальных особенностей развития образования, средством регионального планирования и управления.

А справочно-информационные карты местоположения учебных заведений и иных объектов сферы образования, а также любых иных географических объектов, служат полезным дополнением к другим сетевым интернет-сервисам порталов (системам поиска, лентам новостей, специализированным базам данным).

Все это делает интерактивный картографический сервис одним из полезных и востребованных интернет ресурсов образовательных порталов.

Практически на всех крупных зарубежных порталах общего назначения, таких, как Yahoo, AltaVista, Lycos, на российском портале Rambler, на многих тематических и корпоративных порталах в настоящее время ИКС входит в линейку базовых сетевых сервисов, предлагаемых пользователям. Популярность ИКС определяется востребованностью карт как одной из эффективных форм представления информации об окружающем мире. Так, например, русскоязычный картографический портал «Мир Карт» ежемесячно генерирует для своих посетителей и корпоративных клиентов свыше миллиона разнообразных картографических изображений.

3.1 Современное состояние взаимодействия геоинформационных систем и интернет технологий

В настоящее время новое направление развития геоинформатики и ГИС, связанное с интернет приложениями, уже сформировалось. Произошло это стремительно и масштабно благодаря именно интернет технологиям. В течение короткого периода времени была создана принципиально новая технологическая база развития телекоммуникаций, ориентированная на широкое привлечение непрофессиональных пользователей к формированию и развитию единой глобальной информационной сети. Эта технологическая база сыграла роль катализатора, в результате чего, в еще более короткие сроки, а точнее, в последние три-четыре года, были заложены основы создания многочисленных ГИС-Интернет-приложений. Появились и закрепились новые направления исследований, стала складываться новая терминология, например, Web- картографирование (Web-mapping), Картографйический Интернетсервер (Internet Map Server-IMS), Распределенная географическая информация (Distributed Geographic Information - DGI), появился рынок специализированных программных продуктов.

Конечно, и для Интернет появление интерактивных картографических ресурсов также имело большое значение, поскольку они повысили долю так называемого «серьезного» контента глобальной сети.

Симбиоз ГИС и Интернет технологий стал исключительно полезен именно для первых. Впервые появилась реальная возможность организации и поддержки глобального обмена географической информацией. В свою очередь такой обмен способствует популяризации и профессионализации применения традиционных ГИС, вовлечению в активное использование накопленных и производству новых геоинформационных ресурсов. Перечень того, что дала интеграция ГИС и интернет технологий геоинформационной индустрии, можно было бы продолжить. Самым значительным стало то, что, благодаря Интернет, геоинформатика существенно расширила рамки своего присутствия в повседневной жизни общества.

Так, по некоторым оценкам западных специалистов, в настоящее время интерактивный картографический сервис и геопространственная информация уже заняли значительный сегмент деятельности в области информационных технологий вообще. Они активно внедрились в общий перечень Интернет услуг; в прикладные коммерческие и некоммерческие пакеты программных средств, реализующие подобные услуги; в базовые технологии и стандарты, обеспечивающие эту реализацию; в организации, творческие коллективы и инициативные группы, которые разрабатывают и совершенствуют эти технологии и стандарты, наконец, в научные исследования социальных, когнитивных, правовых, технических проблем, которые возникают в процессе такого масштабного и повсеместного использования новых интегрированных технологий и геопространственных данных.

Такое многообразие проблем и направлений исследований связано с исключительной привлекательностью именно интерактивных свойств картографического сервиса. Очевидно, что интерактивные карты в Интернете являются чуть ли не единственным понятным и доступным связующим звеном между виртуальным содержанием сети Интернет и реальным миром его пользователей. Для профессионально выполненного интерактивного картографического сервиса характерны такие важные для пользователя качества как наглядность, точность, гибкость перестройки содержания, простота и легкость организации запросов, изменяющаяся полнота и подробность, оперативность обновления документов.

Немаловажную роль сыграл и тот объективный факт, что при работе с интерактивным картографическим сервисом пользователь получает не статичную карту, «намертво» вмонтированную Web мастером или редактором в HTML страницу, а возможность создать собственную «живую» карту, которая больше подходит под его запросы и которая всегда может быть изменена им. Другими словами, в ИКС изначально заложено такое важное для любого интернет- ресурса свойство как его кастомизация, т.е. индивидуальная настройка выходного документа на персональные требования пользователя. Все это придает интернет- ресурсу особую привлекательность и популярность.

Среди современных проблем интеграции ГИС и интернет-технологий следует выделить следующие:

1. Проблемы развития технологий работы с геоинформацией, которые включают создание специализированных программных средств для серверов, где она хранится и обрабатывается, для клиентских мест, где эта информация используется и анализируется, для сетевых коммуникаций, где контролируются потоки геоинформации между серверами и клиентами;

2. Проблемы разработки стандартов, обеспечивающих полноценный и эффективный сетевой обмен весьма разнородной географической информацией, поддерживаемой не менее разнородными технологическими платформами и системами;

3. Проблемы проведения исследований по повышению скорости обработки запросов, формирования и передачи картографических изображений, повышения функциональности предлагаемых сервисов, совершенствования способов хранения больших объемов географической информации, повышения качества картографической визуализации и многое-многое другое, включая проблемы обеспечения доступа различных групп пользователей к различным видам данных и сервисов.

3.2 Интеграция геоинформационных систем и Интернет технологий

Современные интернет услуги в области геоданных постоянно расширяются и технологически совершенствуются, затрагивая все более глубокие пласты геоинформационной деятельности: производство и распространение цифровых геоданных, их стандартизацию и классификацию, создание ГИС с возможностями удаленного доступа для широкого круга пользователей посредством "открытых" сетей, осуществление комплексных научно-исследовательских ГИС проектов, подготовку профессиональных кадров в области ГИС. Можно говорить о формировании в сети Интернет мощного геоинформационного "пласта", который уже сейчас оказывает существенное влияние на развитие ГИС и геоинформационных наук в мире.

Ключевой проблемой дальнейшего совершенствования "интернетовского направления" развития ГИС индустрии является создание специализированных ГИС технологий. Уже сейчас предлагаемые и реализованные технологические решения достаточно разнообразны. Это разнообразие диктуется желанием учесть, по возможности, широкий спектр функциональных и пользовательских требований, предъявляемых к интернетовским ГИС-приложениям. Таких, как скорость формирования, передачи и выполнения запросов, набор геоинформационных услуг, предоставляемых сервером, возможность доступа и обработки больших массивов географической информации, удобство и легкость работы клиента и т.д.

Несмотря на такое разнообразие требований, фирмы производители программного обеспечения ГИС, исследовательские и университетские коллективы, работающие в этой области, в последние годы предлагают и разрабатывают практически только одно принципиальное решение, которое основано на интеграции ГИС и Web технологий.

Следует отметить, что ГИС специалистами и пользователями геоданных появление и становление Web-технологии было встречено с энтузиазмом и сопровождалось бурными дебатами о том, сможет ли последняя быть интегрирована с ГИС на профессиональном уровне или останется только привлекательной игрушкой, иллюстрирующей то, как здорово управляются ГИС с разнообразными геоданными. Время быстро расставило все на свои места, показав, что, пожалуй, в современном развитии ГИС нет ничего более привлекательного и полезного, чем их интеграция с Web технологией.

Все это привело к формированию нового технологического направления работы с геопространственными данными в сетевом режиме, получившее название Web ГИС системы, а разрабатываемые интегрированные информационно-технологические решения все чаще называют Web ГИС технологиями.

Главное достоинство Web ГИС технологии заключается в том. что эта технология "связывает" между собой и делает доступной для широкого и совместного использования геоданные, рассредоточенные по различным точкам Земного шара. Именно для обозначения таких данных Брэндон Плеве предложил термин "Распределенная Географическая Информация". Важнейшим свойством разрабатываемых в настоящее время Web ГИС технологий является то, что, применяя их, пользователи Интернет получают возможность активной работы с геоданными, не приобретая для этого геоинформационные программные средства. Основным инструментом работы остаются только Интернет навигаторы, оснащенные некоторыми стандартными или специализированными программными приложениями, распространяемые, как правило, в сети Интернет бесплатно.

Таким образом, Web-ГИС технологии позволяют практически добавить геоинформационные функции широкому спектру приложений, основанных на сетевом доступе и используемых в бизнесе, управлении, образовании. Ряд подобных технологических решений разрабатывается одновременно и как Интернет-приложения, расширяя, таким образом, возможности локальных сетей, функционирующих во многих организациях в части работы с геоданными.

Ряд экспериментальных работ посвящен использованию Web-ГИС технологий для создания интернет серверов интерактивного картографирования, включая и такие инновации, как организация геоинформационных и картографических услуг на основе все более популярного интернетовского принципа - плати за использование.

Основное направление исследований в области технологических Web-ГИС приложений касается создания систем программного обеспечения, которые являлись бы платформно независимыми и выполнялись бы на открытых TCP/IP-сетях, что обеспечивает подключение к Интернету любого компьютера с помощью стандартного Web браузера.

В Интернете уже имеется немало ресурсов в виде Web-серверов, где такие решения уже реализованы с помощью различных, в первую очередь, специализированных программных средств. Причем, уже сейчас можно выделить несколько различных направлений их функционального применения:

- справочно-информационное картографическое обслуживание;

- справочно-аналитическое картографическое обслуживание;

- тематико-картографическое обслуживание;

- визуально-картографическое представление цифровых баз геоданных в

интересах их распространения.

Как видно, все перечисленные направления в любом случае опираются на картографическое представление запроса или его результата, что позволяет считать практически все Web-ГИС серверы "Картографическими Интернет Серверами».

3.3 Технологические стратегии Web-ГИС серверов

Существуют различные технологические стратегии, с помощью которых геоинформационные функции встраиваются в Web-технологии. Например так .называемые "серверосторонние" стратегии позволяют пользователям (клиентам) посылать запросы, касающиеся геоданных, их анализа и представления на Web-сервер. Сервер обрабатывает запросы и возвращает результаты их выполнения (геоданные или полученные решения) удаленному клиенту. В этом случае клиент считается "тонким".

"Клиентносторонние" стратегии позволяют пользователям выполнять некоторое манипулирование геоданными и их анализ "на месте", т.е. на собственном компьютере, при этом сам клиент считается "толстым".

Возможности сервера и клиента могут комбинироваться в гибридных стратегиях, которые оптимизируют функциональные возможности конкретных технологических решений и отвечают каким-либо особым потребностям пользователя. При этом разработчики либо сами разрабатывают геоинформационные модули, используя собственные или коммерческие ГИС оболочки и существующие программные библиотеки и языки программирования, которые затем интегрируются в Web-сервер, либо приобретают специализированные модули у производителей программного обеспечения ГИС. В любом случае до настоящего времени нетривиальной задачей остается проектирование и программная реализация образного интерфейса Web-ГИС-сервера, обеспечивающего эффективное выполнение им различных геоинформационных функций.

Эти стратегии ориентируются на предоставлении геоданных или результатов их анализа в режиме "по требованию" от специализированного сервера, имеющего, в свою очередь, доступ к базам геоданных и программным средствам их обработки. Такая стратегия в значительной мере напоминает традиционные модели, используемые для обеспечения работы ГИС в локальной сети. В этом случае клиенту необходимы незначительные мощности собственного компьютера. От клиентского компьютера требуется только обеспечить возможность составить запрос и представить ответ. Для такой стратегии характерна следующая последовательность процедур:

- пользователь составляет запрос с помощью окна Web-браузера;

- запрос посылается по сети Интернет на сервер;

- сервер обрабатывает запрос;

- ответ возвращается по сети Интернет пользователю и визуализируется с помощью Web-браузера.

К такому виду серверной конфигурации часто применяется термин "картографический сервер": запросы пользователя на ту или иную карту "обслуживаются" головным компьютером. Программы, которые обслуживают запросы клиента, могут быть написаны на различных языках программирования и с помощью различных инструментальных сред, включая Perl, Visual Basic, C ++, Delphi. Для того чтобы Web-сервер мог взаимодействовать с ГИС приложениями, используются различные интерфейсные стандарты, такие как CGI, Java, ISAPI или NSAPI.

К преимуществам "серверосторонней" стратегии организации WebEM сервера можно отнести то, что:

- при условии использования быстродействующего сервера клиент может получить доступ к большим и комплексным базам геоданных, которые трудно передать в сети Интернет и обрабатывать на месте из-за их существенных объемов;

- при условии использования быстродействующего сервера даже клиентами, у которых нет доступа к мощным компьютерным системам, могут эффективно использоваться сложные аналитические процедуры обработки геоданных;

- возможно обеспечение надлежащего контроля над тем, как соблюдается режим доступа к геоданным, а главное, корректно и методически правильно ли использует клиент эти геоданные.

К недостаткам этой стратегии можно отнести следующее:

- согласно организации работы клиента каждый его запрос, независимо от того, насколько он мал и даже незначителен - должен обязательно быть передан серверу и обработан, а результаты обработки обязательно возвращены клиенту по сети Интернет;

- эффективность работы зависит от пропускной способности и уровня траффика сети Интернет между клиентом и сервером, что становится особенно критичным, когда ответы на запрос содержат большие по объему файлы.

- прикладные программы сервера не предоставляют преимущества в работе тем клиентам, которые имеют мощное техническое оснащение своего локального компьютера и не используют его для повышения эффективности работы сервера.

Таким образом, при работке с Web GIS-сервером мощный компьютер клиента используется не эффективно.

Такая стратегия лучше всего подходит для решения задач, когда требуется реализовать ограниченный перечень геоинформационных функций Web GIS-сервера одновременно для очень широкого круга пользователей (порядка нескольких тысяч).

Приложения, реализующие эти стратегии, пытаются "нагрузить" часть обрабатываемых запросов на компьютер пользователя, сделать его "толстым клиентом".

Вместо того, чтобы постоянно заставлять сервер выполнять большинство работы, некоторые программно реализованные геоинформационные процедуры передаются на компьютер клиента по сети Интернет при каждом сеансе с сервером или постоянно находятся на клиентском рабочем месте. Они управляются через Web-браузер клиента и обрабатывают геоданные на месте, т.е. локально.

К преимуществам "клиентосторонней" стратегии организации Web GIS сервера можно отнести то, что:

- прикладные программы сервера используют при обработке геоданных преимущества мощного технического оснащения локального компьютера клиента;

- пользователь получает больший контроль над процессом анализа данных;

- после получения от сервера ответа на свой запрос, клиент может работать с данными без необходимости вновь посылать и получать информацию по сети Интернет.

К недостаткам этой стратегии можно отнести следующее:

- ответ сервера может включать пересылку на клиентский компьютер большого количества геоданных, а также файлов программных приложений, вызывая задержки продуктивной работы;

- при условии наличия у клиента недостаточно мощного компьютера обработка больших и комплексных наборов данных будет значительно затруднена;

- сложные аналитические геоинформационные процедуры на недостаточно мощном компьютере клиента могут выполняться черезчур медленно;

- клиенты могут не обладать навыками и знаниями, которые необходимы для эффективного и корректного применения процедур и функций работы с геоданными и их обработки.

Соответственно, такие стратегии представляются наиболее удобными для организации работы служб, состоящих из относительно небольшого числа хорошо подготовленных в геоинформационном отношении пользователей, и могут применяться, например, в сетях Интернет.

Можно выделить две разновидности "клиентосторонней" стратегии. Использование ГИС апплетов, поставляемых клиенту по его требованию. При этом геоинформационные процедуры реализуются в виде относительно небольших по размеру программ, или апплетов, которые запускаются и выполняются на компьютере клиента. Апплеты передаются клиентскому компьютеру по его требованию, когда необходимо выполнение тех или иных процедур или поддержка определенных ГИС функций.

После того, как геоданные и апплеты были переданы с сервера на компьютер клиента, последний получает возможность работать с ними независимо от сервера, а файлы запросов и ответов не передаются по сети Интернет.

Апплеты могут реализовываться на языках Java, javascript или ActiveX. Трансляторы для программ Java и javascript запускаются внутри Web-браузеров и обрабатывают апплеты по мере необходимости. Приложения, написанные на ActiveX, допускают их совместное использование клиентами совместно с другими программами, функционирующими в среде Windows.

Использование ГИС апплетов и приложений типа Plug-in, постоянно размещаемых на компьютере клиента. Как уже отмечалось выше, " клиентносторонние" стратегии основаны на подключении дополнительных геоинформационных функций к Web-браузерам, которые передаются им от сервера.

Пересылка необходимых геоданных и апплетов по сети Интернет может потребовать очень много времени, в особенности, если приложения используются часто. Поэтому в качестве альтернативы существует стратегия, по которой ГИС апплеты передаются и физически устанавливаются на компьютер клиента на постоянной основе, в результате чего отпадает необходимость их пересылки с сервера каждый раз, когда они могут понадобиться для обработки геоданных.

Так называемые геоинформационные "Plug-in" приложения могут быть инсталлированы в среде Web-браузера, расширяя возможности последнего. С другой стороны, уже "Plug-in" приложения, реализующие функции Web-браузера, могут быть инсталлированы в программной среде ГИС, также расширяя возможности последней. В настоящее время для любого программного пакета ГИС, который имеет встроенный язык прикладного программирования или библиотеку программных модулей с возможностью формирования обращений к внешним файлам или их структурам, могут быть созданы приложения, осуществляющие загрузку геоданных с сервера на компьютер клиента по сети Интернет.

Таким образом, используя такую стратегию, пользователи могут выбрать (и программно обеспечить) те сетевые связи, которые им могут потребоваться для доступа к источникам геоданных, размещенных в Интернет. Серверы же будут востребованы клиентами лишь для того, чтобы передать геоданные, необходимые для выполнения конкретной процедуры. При этом клиент осуществляет полный контроль за геоданными, которые он использует и анализирует.

Отметим, что на использовании "клиентносторонней" стратегии в настоящее время разрабатываются ГИС, которые должны обрабатывать геоданные в режиме реального времени, т.е. поступающие непосредственно от постоянно действующих датчиков или от служб, обеспечивающих оперативное обновление информации. К ним относятся системы мониторинга местонахождения транспортных средств или интенсивности транспортных потоков, мониторинга погодных или гидрологических условий, миграции животных и т.д. Привлекательность создания подобных систем на основе Web GIS технологий заключается в том, что геоданные из многих источников могут передаваться по открытым сетям Интернет, без необходимости создания специальных каналов связи, а пользоваться информацией с подобных серверов могут практически все пользователи Интернет.

Выше уже отмечалось, что и "серверосторонняя", и "клиентосторонняя" стратегии имеют свои преимущества и недостатки. На практике обе стратегии, как правило, комбинируются в т. н. гибридные технологические решения, "настраиваемые" на определенный круг геоинформационных задач, которые должен уметь решать Web GIS сервер. Разумеется, гибридные решения должны опираться на учет и анализ различных сторон функционирования Web GIS сервера, включая возможную аудиторию пользователей, уровень оснащения их клиентских мест, типовые запросы, и проч.

В зависимости от используемых технологических стратегий и платформ все существующие Web GIS серверы можно разделить на несколько групп:

1) Серверы, передающие исходные данные на компьютер клиента. Это наиболее простой тип организации взаимодействия клиента и сервера. Он подразумевает организацию на сервере архива файлов в форматах, поддерживаемых различными ГИС оболочками. Как правило, эти файлы размешаются на FTP или на HTTP серверах, а для того, чтобы они были видны клиенту "извне" организуется какая-либо навигация по этим файловым структурам. Лучший результат в этом случае достигается с использованием обоих типов серверов - HTTP - для навигации по архиву и описания карт, и FTP - для их передачи по сети Интернет.

Далее эти файлы обрабатываются ГИС приложением, имеющимся на компьютере клиента. В данном случае сетевое программное обеспечение позволяет только пересылать файлы данных, главным образом, цифровых карт, с сервера на компьютер клиента. Данный тип Web GIS сервера обходится лишь стандартными FTP и Web программными средствами.

2)Серверы, передающие статичные географические изображения в растровом и, реже, в векторном формате. Для растровых обычно используются GIF или JPEG, для векторных - CGM, DXF или Shockwave форматы. В последнем случае на компьютере клиента должны быть установлены соответствующие "Plug- in" приложения-визуализаторы. Технология изготовления подобных систем мало чем отличается от обычного Web-проектирования. В первую очередь с помощью какой-либо ГИС-оболочки подготавливается набор карт, который затем сохраняется в графическом файле. После этого формируются Web-страницы, в которые эти файлы встраиваются. Такие серверы не обрабатывают запросы к географическим или метаданным. В них иногда применяется псевдомасштабирование, при котором, растровое изображение растягивается за счет повторения пикселов.

3) Серверы, обрабатывающие запросы к метаданным, используя картографическое изображение. Эта технология в чем-то похожа на предыдущую, поскольку карты, предоставляемые пользователю, также находятся в статичном (растровом) формате и обрабатываются технологией image maps. Отличие состоит в том, что после выбора определенного региона, запрос на картографическое изображение пересылается серверному приложению, которое связывается с базой метаданных (она может физически располагаться совершенно в другом месте, нежели сервер) и в качестве ответа передает клиенту, как правило, адреса Интернета, где может быть найдена интересующая его информация.

4) Серверы, формирующие карты в интерактивном режиме. Это - самый популярный способ передачи геоизображений. Карта, приходящая к клиенту, создается "на лету" в процессе формирования HTML-страницы в результате работы на специального программного обеспечения, имеющегося на сервере. Формирование HTML страницы и карты происходит в зависимости от параметров запроса, таких как масштаб, местоположение, тематика и т.д. Карты могут формироваться как стандартными программными средствами ГИС посредством небольших управляющих специализированных программ сервера, так и специально созданными для этой задачи приложениями. В любом случае карты формируются на основе одной или более баз геоданных. Сервер "на лету" формирует растровое изображение, которое затем передается на компьютер пользователя и показывается ему с помощью Web-браузера. Когда пользователь хочет что-либо изменить, на сервер передается новый запрос, по которому немедленно формируется новая карта с новыми параметрами. Она также передается пользователю, замыкая цикл.

При использовании подобной технологии карты получаются полностью интерактивными, отвечающими любым запросам пользователя в рамках предоставляемых ему возможностей. Однако, в этом случае на сервер ложится большая нагрузка, поскольку он должен иногда формировать много карт для разных пользователей одновременно. Поэтому на WebGIS-серверах данной группы могут использоваться специализированные Web браузеры, которые сами формируют карты на компьютере клиента по геоданным, переданным сервером.

5) Серверы, использующие конверторы данных "на лету". Подобные системы мало распространены в сети Интернет. Многие настольные ГИС-оболочки не имеют развитых возможностей конвертирования баз геоданных из других форматов в тот, с которым они способны работать, и именно для пользователей подобных ГИС эта технология очень полезна. Функция подобных серверов похожа на функцию серверов первой группы, т.е. они так же доставляют картографические данные клиенту, и эти данные затем обрабатываются ГИС-приложением на компьютере пользователя.

Отличие их состоит в том, что пользователь может выбрать удобный (или необходимый) для него формат представления данных, нужную проекцию и ряд других параметров. Далее серверное приложение "на лету" делает нужные изменения, конвертирует данные и передает их пользователю в виде, соответствующем запросу.

6)Удаленные аналитические Web GIS-серверы. Это - один из самых сложных в исполнении и использовании типов Web GIS систем. C другой стороны, серверы этой группы предоставляют пользователю самые широкие возможности. Последний может получать картографические изображения, сформированные "на лету" по результатам его запроса, текстовую информацию по объектам на карте, включать и выключать слои. Может проводить тематическое картографирование, строить буферные зоны, находить кратчайший путь и многое другое, вплоть до редактирования картографических и атрибутивных данных.

Пользователь осуществляет полный контроль над всеми операциями визуализации геоданных - так же, как будто эти данные находятся на его локальном диске. Нередко подобные серверы предоставляют пользовательский интерфейс в виде Java-апплетов, что довольно сильно "утяжеляет" клиента, но дает большую гибкость и удобство в управлении запросами и визуализацией полученных геоданных.

3.4 Интерактивный картографический интернет сервис

Под интерактивным картографическим интернет-сервисом (ИКС) понимается формирование документов, содержащих изображения справочных или тематических карт различного содержания и назначения, полученные в результате взаимодействия пользователя Web-сайта со специализированным картографическим сервером.

Главными компонентами принципиальной схемы организации ИКС являются компьютер клиента с установленным на нем Web-браузером и специализированный сервер с соответствующим программным обеспечением

Запрос от пользователя передается через интернет-сети на сервер, где он предобрабатывается специализированной программой. Преобразованный запрос передается далее программе - ГИС серверу (процессору), которая работает непосредственно с пространственными и атрибутивными данными. В виде ответа ГИС сервер обратно по цепочке передает сформированную на основе запроса карту и сопутствующие атрибутивные данные. Нередко функции по формированию карты и поиску необходимой текстовой информации разделяются между приложениями. В этом случае ГИС сервер выполняет работу только по формированию карты, а поиском и отбором текстовой информации занимается промежуточный CGI скрипт.

Поскольку проектирование и создание ИКС является составной частью интернет-проекта, при выборе правильной стратегии приходится находить ответы на ряд важных вопросов:

1. Для какой интернет-аудитории или какого сегмента интернет-рынка предназначена картографическая информация, и каковы их характеристики?

2. Какая картографическая информация, и в какой форме будет представлять стабильный интерес для аудитории?

3. Какие типы картографических изображений, запросов, возможностей пространственного анализа, интернет сервисов целесообразно предложить аудитории, на которую рассчитан ИКС?

4. Каким должен быть интерфейс для показа картографической информации, каковы должны быть логика и последовательность реализации в нем пользовательских возможностей?

5. Где должна проводиться обработка запросов к картографическому содержанию, справочной информации, сервисным базам данных: на сервере, компьютере клиента или где-то между ними?

Современный Web GIS сервер представляет собой технологию экспонирования географических карт в Интернете, которое осуществляется специализированными сервисами интерактивного картографирования. Эта технология позволяет пользователю посредством стандартных средств просмотра web-страниц - браузера - работать с электронными географическими картами практически в том же объеме, как и с настольными геоинформационными системами конечного пользователя.

Функциональные возможности Web GIS сервера позволяют осуществлять:

- Отображение карты в окне браузера;

- Изменение изображения карты путем включения/выключения тематических слоев;

- Отображение местоположения участка карты, видимого в окне браузера, на схематичной карте-навигаторе;

- Изменение масштаба карты. Можно менять масштаб как произвольным образом, например, назначив требуемый масштаб, так и ступенчато, по значениям, задаваемым администратором сервера;

- Центрирование карты по произвольной точке;

- Центрирование карты по произвольной точке с одновременным увеличением/уменьшением масштаба;

- Сдвиг фрагмента карты, видимого в окне, по восьми направлениям на пол­экрана или на целый экран;

- Перемещение местоположения окна с картой без изменения масштаба по произвольной точке карты-навигатора;

- Получение аттрибутивной информации по объектам, попавшим в место клика по карте мышкой. Настройка информационного окна (по каким объектам и какая информация) определяется администратором сервера.

- Поиск объектов с последующим позиционированием найденного объекта, или объектов на карте:

- в заданном администратором масштабе;

- в масштабе, когда видна ближайшая станция метро;

- в масштабе, заданном для каждого объекта.

В последнем случае масштаб, при котором надо показывать выбранный объект заносится в таблицу с атрибутивными данными по слою.

Поиск и позиционирование объекта может осуществляться несколькими способами:

- по клику мышки по названию слоя, тогда пользователю выводится список всех объектов;

- по поисковому окну с помощью ключевых слов (название, адрес объекта, иная информация).

В этом случае, по результатам поиска пользователь получает список объектов удовлетворяющих запросу. o администратор/программист сервера может организовать свой собственный алгоритм поиска:

- Нанесение на карту по произвольной точке заранее заданных значков и произвольная подпись их. Список значков, которые пользователь может нанести на карте не ограничен и задается администратором;

- Удаление нанесенных ранее пользовательских объектов. Либо одного, расположенного вблизи клика по карте, либо всех;

- Поиск объектов из заданного слоя в определенном удалении от заданной точки. После выбора слоя, величины расстояния и клика мышкой по карте пользователю возвращается список объектов, попавших в заданный радиус и изображение карты, где эти объекты выделены цветом;

- Подготовку карты к печати. Эта процедура состоит из 2-х этапов. На первом этапе пользователь может, при желании, ввести название карты и ее описание и, перейдя по кнопке к следующему этапу, получить страницу, освобожденную от всей лишней информации HTML-страницы, подготовленную для печати стандартными средствами браузера;

- Просмотр выбранного участка карты в более крупном размере (размерах), в отдельном окне.

Помимо этих возможностей, в последнее время развиваются функции интерактивного тематического картографирования, в первую очередь, пространственная визуализация статистических данных путем построения картограмм и картодиаграмм.

Помимо специализированных сервисов, присущих только интерактивному картографированию, современные Web GIS технологии все чаще поддерживают интегрированные сервисы и функции, основанные на их комбинации с обычными сервисами интернет-сайтов. Так, например, InterMap Server, разработанный Пущинским специализированным центром НИТ, включает следующие оригинальные сервисы:

1. Сервис «Короткая ссылка»

При работе с картой, особенно, когда пользователь наносит свои объекты и подписывает их, URL-адрес, описывающий созданную карту может достигать очень больших размеров (иногда до нескольких килобайт). Такой ссылкой очень неудобно пользоваться, к примеру, для того, чтобы отослать ее в электронном письме, выставить на интерактивную доску объявлений, поместить на собственной странице. Данный сервис предназначен для того, чтобы можно было получить короткий URL- адрес к созданной карте, даже если реальная ссылка очень большая. В базе данных на сервере создается таблица соответствий определенного числа или кода с реальным URL-адресом и пользователю пересылается URL-адрес, содержащий в качестве параметра только это число. После того, как по короткому адресу придет запрос, специализированный CGI-скрипт сопоставит его с тем, который сохранен в базе данных, и перенаправит клиента (в данном случае браузер) на запрашиваемую карту.

2. Сервис «Географический указатель»

Пользователь в произвольной форме задает название географического объекта (название города, страны, реки, улицы, станции метро, и пр.) и в результате получает список объектов, удовлетворяющих запросу, и по клику на нужный объект - получает карту его местоположения.

3. Программный модуль «Drop-and-Map»

Модуль разработан для MS Internet Explorer. Он расширяет возможности указанного браузера путем встраивания в контекстное меню, вызываемого нажатием правой клавиши мыши, специальной функции «найти на карте». Функция позволяет искать на карте объект, описание которого (название, адрес) предварительно выделяется обычным способом выделения текста на просматриваемой странице любого другого интернет ресурса. По этой функции запускается поисковик «Географического указателя».

3.5 Интеграция картографического сервиса в интернет порталы

Как уже отмечалось, правомерность включения ИКС в линейку общих интернет-сервисов крупных интернет-порталов обусловлена его высокой универсальностью как по отношению к другим интернет-сервисам, в контенте которых присутствует территориально координированная информация, так и по отношению к образовательно-предметным областям знаний, для которых карты являются одним из обязательных или рекомендуемых учебно-методических материалов.

С другой стороны, как показывает мировой и отечественный опыт создания картографических интернет ресурсов, разработка, создание и поддержка ИКС является достаточно сложной информационно-технологической проблемой, решение которой требует особого опыта и навыков работы в равной степени как с интернет технологиями, так и ГИС технологиями, а также с цифровыми картографическими материалами. Именно поэтому этот сервис все чаще развивается в Интернете, главным образом, в виде ASP-услуг (Application Service Provision).

В интернет порталах ИКС способен эффективно выполнять следующие функции:

1. Информационно-справочные услуги, касающиеся картографического отражения местоположения отдельных объектов или инфраструктуры в целом Сервис сопрягается со справочными базами данных, имеющим адресную (географическую) привязку к картографическим основам. По результатам поиска найденные объекты или группы объектов отображаются на интерактивной карте;

2. Услуги по тематическому картографическому моделированию и анализу геоинформационных ресурсов;

3. Услуги по организации взаимодействия посетителей портала с базами данных и хранилищами документов, в т. ч., распределенными, имеющих в качестве одного из атрибутов их описания пространственную привязку (образно- картографический интерфейс пользователя);

4. Услуги по повышению эффективности работы средств поиска информации (машин поиска) в части учета пространственных свойств запрашиваемой информации, например, местоположения или географических названий с возможностями картографического представления результатов поиска.

Как правило, ИКС разрабатывается, позиционируется и поддерживается как автономный картографический сервер, состоящий из «машины» по генерации картографических изображений (Web Map Server), средств управления «машиной» (Map Middleware), баз картографических и атрибутивных данных, типовых шаблонов выходных документов, средств сопряжения сервера с другими сервисами и базами данных интернет ресурса. Его главная задача - формирование картографических изображений различного территориального охвата, содержания и назначения в интерактивном режиме реального времени.

С учетом роста потребностей пользователей Интернет прежде всего в картографических материалах (актуальных, качественных и интерактивных), вызванного общим повышением мобильности людей, усложнением территориальной инфраструктуры сред обитания (городов, местностей) картографические интернет- ресурсы и сервисы (в количественном и качественном отношении) должны развиваться более быстрыми темпами, нежели другие информационные ресурсы глобальной сети.

Это означает переход от представления и интерпретации карт как статичных документов к получению географической информации в процессе интерактивных запросов в различной форме. В технологическом аспекте будет наблюдаться переход от частичной взаимной интеграции элементов ГИС и Интернет-технологий и сервисов к более глубокой. Такая интеграция может развиваться в нескольких направлениях и будет связана с встраиванием картографического сервиса в тематические базы данных для обеспечения и визуализации географических запросов, в поисковые системы для обеспечения поиска с учетом географических предпочтений, в системы обработки текстов, например новостей, для обеспечения дополнительного картографического представления содержания.

В рамках выполнения проекта по созданию общероссийского образовательного портала Пущинским СЦ НИТ был разработан специализированный информационно-технологический комплекс, предназначенный для организации и поддержки универсального интернет-сервиса по формированию картографических изображений различного территориального охвата, содержания и назначения в интерактивном режиме. Комплекс используется:

- для картографической визуализации результатов запросов к справочным информационным системам сферы образования, доступным в сети Интернет и содержащим адреса или географические названия образовательных учреждений и иных объектов;

- для картографического моделирования и визуализации данных образовательной статистики, доступных в сети Интернет, методами тематического картографирования;

- для формирования оригинальных электронных и, посредством стандартной распечатки, бумажных картографических учебных пособий и материалов различного масштаба, детальности и охвата, используемых в учебных курсах и дисциплинах по географии, истории, природоведению и другим предметам средней и высшей школы;

- организации картографических и геоинформационных интерактивных интернет-практикумов, способствующих овладению практическими знаниями и навыками по учебным дисциплинам, использующим геопространственную информацию (география, геология, экология, региональная экономика, археология и др.).

Комплекс предоставляет пользователю Web-инструментарий по нанесению собственной тематической информации на карту-основу в режиме реального времени для формирования собственных учебных картографических пособий и иллюстраций к собственным учебным курсам

Он реализован в виде автономного интернет - сервиса, функционирующего в среде Microsoft Windows NT/2000, и может быть логически или физически интегрирован в вузовские сайты, порталы, сетевые базы данных и информационно - справочные системы.

Помимо этого, комплекс снабжен специальной утилитой, позволяющей организовать запрос к картографической поисковой машине интернет - сервиса, с любого текстового фрагмента страницы пользовательского браузера, содержащего адрес или географическое название интересующего объекта. Для этих целей он включает цифровые картографические справочные и тематические базы данных и географический указатель объектов для территории России и мира в объеме, достаточном для использования в системе среднего общего и профессионального образования.

С помощью реализованного интерактивного картографического сервиса на Общероссийском образовательном портале поддерживаются следующие разделы:

- Картографический справочник ВУЗы России - визуализирует результаты запросов к справочно-информационным системам сферы образования. База данных содержит почти две тысячи учреждений;

- Лаборатория учебных карт - формирует электронные картографические учебные пособия и материалы по предметам и дисциплинам средней и высшей школы, включая нанесение преподавателем собственной тематической информации - Интерактивный атлас российского образования - моделирует данные образовательной статистики методами тематического картографирования. База данных содержит около 87 показателей.- Картографическая поисковая машина - показывает местоположение объектов на картах России и мира по их географическому названию. База данных географического указателя содержит около 6000 объектов. Разработка, позиционирование и поддержка ИКС является достаточно сложной информационно-технологической проблемой, связанной со спецификой проектирования и организации картографических баз данных, с реализацией большого перечня геоинформационных функций (масштабирование, перестройка и тематическое моделирование содержания карт, территориальные запросы и т.д.).

В этой связи перспективным направлением является создание и позиционирование ИКС на крупных образовательных порталах и организация на их основе ASP-услуг по on-line заимствованию (outsourcing) картографических документов для любых иных профильных интернет - ресурсов различного назначения, содержания и территориального охвата в динамическом режиме.

Исследуемые факторы	до		после
	значения	балл	значение	балл
Уровни звукового давления, дБ	71	1	71	1
Напряженность электрического поля, (В/м)	25	1	25	1
Плотность магнитного потока, нТл	250	1	250	1
Мощность экспозиционной дозы мягкого рентгеновского излучения, мкР/час	86	1	86	1
Площадь на одно рабочее место пользователя ПЭВМ с ВДТ на базе плоских дискретных экранов, м2	4,5	1	4,5	1

Исследуемые факторы	до		после
	значения	балл	значение	балл
Общая, выполняемая мышцами корпуса и ног за смену, кг-м	50000	2	50000	2
Рабочая поза	Рабочее место стационарное, поза свободная, корпус и конечности находятся в удобном положении. Масса перемещаемых предметов менее 5 кг	1	Рабочее место стационарное, поза свободная, корпус и конечности находятся в удобном положении. Масса перемещаемых предметов менее 5 кг	1
Длительность сосредоточенного наблюдения в % от рабочего времени за смену при освещенности, соответствующей норме	75-85	4	25-50	2
Количество движений в час, шт	400	2	400	2

Исследуемые факторы	до		после
	значения	балл	значение	балл
Точность зрительных работ	Высокая точность	4	Малая точность	2
Длительность повторяющихся операций, с	80	1	80	1

Плотность потока D, ч/ м2	Горизонтальный путь		Дверной проем интенсивность q, м/мин	Лестница вниз		Лестница вверх
	Скорость v, м/мин	Интенсивность q, м/мин		Скорость v, м/мин	Интенсивность q, м/мин	Скорость v, м/мин	Интенсивность q, м/мин
0,01	100	1	1	100	1	60	0,6
0,05	100	5	5	100	5	60	3
0,1	80	8	8,7	95	9,5	53	5,3
0,2	60	12	13,4	68	13,6	40	8
0,3	47	14,1	16,5	52	15,6	32	9,6
0,4	40	16	18,4	40	16	26	10,4
0,5	33	16,5	19,6	31	15,6	22	11
0,6	27	16,2	19	24	14,4	18	10,6

Критерии сравнения	ГИС Zulu	ГИС Arc Map	ГИС Карта 2011
Чистый доход, руб.	11415,4	23379,6	-5388,7
Чистый дисконтированный доход, руб.
Внутренняя норма дисконтирования, руб.
Срок окупаемости, мес.	3	2	-3,9
Затраты на амортизацию, руб.