ОЦЕНКА ПРОГРАММ С ОТКРЫТЫМ КОДОМ В СОЗДАНИИ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

КЫРГЫЗСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СТРОИТЕЛЬСТВА, ТРАНСПОРТА И АРХИТЕКТУРЫ им. Н. ИСАНОВА

Строительно-Технологический Факультет

Кафедра Геодезии и Геоинформатики

МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ

«ОЦЕНКА ПРОГРАММ С ОТКРЫТЫМ КОДОМ В СОЗДАНИИ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ»

Руководитель: _______________ Чымыров А.У.

Магистрант: ______________ Маралбаев Т.Б.

Бишкек 2013

Аннотация

Работа содержит 71 страницу, 15 использованных источников, 3 приложения.

В работе подробно рассмотрена история возникновения, суть, решаемые задачи, недостатки и преимущества открытого программного обеспечения для создания ГИС. Дана оценка конкретных программных продуктов и их характеристик.

Создавая конкретный ГИС проект с помощью различных программ с открытым кодом, автор оценивает их с точки зрения пользователя.

Введение

Географические Информационные Системы и свободное программное обеспечение – две удивительных вещи созданные XX веком.

Объем информации, существующий в современном мире, не может сравниться с тем, который был получен в прошлых веках. ГИС дает возможность обрабатывать, систематизировать, анализировать и визуализировать колоссальный обьем информации.

Открытое программное обеспечение — один из интереснейших технологических феноменов настоящего времени. Программы ГИС с открытым кодом быстро развиваются и по некоторым характеристикам даже превосходят коммерческие продукты и имеют ряд преимуществ. Но, по уровню расспространения несравнимо отстают. В чем же причины?

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация. 2

Введение. 3

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 6

1.1. Введение в ГИС.. 6

1.2. Основные компоненты ГИС.. 8

1.3. Задачи, которые решает ГИС.. 10

1.4. Основные понятия ГИС.. 12

1.5. Послойная организация данных. 14

1.6. Визуальная обработка информации в ГИС.. 15

1.7. Анализ данных в ГИС.. 18

ГИС В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ. 21

2.1. Гис и бизнес. 21

2.2. Некоторые применения ГИС в бизнесе. 24

2.3. Гис и транспорт. 26

2.4. ГИС в военных технологиях. 26

ОТКРЫТОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ – ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФЕНОМЕН СОВРЕМЕННОСТИ.. 27

3.1. Понятие свободного программного обеспечения. 27

3.2. Общественная лицензия GNU.. 29

3.3. История ГИС с открытым кодом. 30

ГИС С ОТКРЫТЫМ КОДОМ - КАК АЛЬТЕРНАТИВА ПРОПРИЕТАРНЫМ.. 34

4.1. Характеристики основных открытых пользовательских ГИС.. 34

4.1.1. Geographic Resources Analysis Support System (GRASS) 35

4.1.2. Quantum GIS (QGIS). 35

4.1.3. User-friendly Desktop Internet GIS (uDig) 36

4.1.4. Generalitat Valenciana, Sistema d'Informació Geogràfica (gvSIG) 36

4.1.5. System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA) 37

4.1.6. Integrated Land and Water Information System (ILWIS) 37

4.1.7. MapWindow GIS. 38

4.2. Преимущества открытых ГИС программ. 38

4.3. Недостатки открытых ГИС программ. 42

СОЗДАНИЕ ВЕКТОРНОЙ КАРТЫ МИХАЙЛОВСКОГО АО С ПОМОЩЬЮ РАЗЛИЧНЫХ ОТКРЫТЫХ ГИС ПРОГРАММ. 45

5.1. Создание векторной карты Михайловского айылного округа в ArcGIS. 46

5.2. Создание векторной карты Михайловского айылного округа в QGIS. 51

5.3. Создание векторной карты Михайловского айылного округа в gvSIG. 56

5.4. SASPlanet 62

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 64

Список литературы.. 65

1. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ.

1.1. Введение в ГИС

Появление географических информационных систем относят к началу 60-х годов XX в. Именно тогда появились предпосылки и условия для информатизации и компьютеризации сфер деятельности, связанных с моделированием географического пространства и решением пространственных задач. Их разработка связана с исследованиями, проведенными университетами, академическими учреждениями, оборонными ведомствами и картографическими службами. Впервые термин «географическая информационная система» появился в англоязычной литературе и использовался в двух вариантах, таких, как geographic information system и geographical information system, очень скоро он также получил сокращенное наименование (аббревиатуру) GIS. Чуть позже этот термин проник в российский научный лексикон, где существует в двух равнозначных формах: исходной полной в виде «географической информационной системы» и редуцированной в виде «геоинформационной системы». Первая из них очень скоро стала официально-парадной, а вполне разумное стремление к краткости в речи и текстах сократило последнюю из них до аббревиатуры «ГИС».

Географическая информационная система - программно-аппаратный комплекс, предназначенный для сбора, управления, анализа и отображения пространственно распределенной информации. ГИС - не только и не столько информационные системы для географии, сколько информационные системы с географически организованной информацией. В простейшем варианте географические информационные системы - сочетание обычных баз данных (атрибутивной информации) с электронными картами, то есть мощными графическими средствами.

Термин также используется в более узком смысле — ГИС как инструмент (программный продукт), позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах, например высоту здания, адрес, количество жильцов.

Основная идея ГИС - связь данных на карте и в базе данных. ГИС - это и аналитические средства для работы с любой координатно-привязанной информацией. В принципе, ГИС можно рассматривать как некое расширение концепции баз данных. В этом смысле ГИС фактически представляет собой новый уровень и способ интеграции и структурирования информации. ГИС предлагает совершенно новый путь развития картографии. Преодолеваются основные недостатки обычных карт - их статичность и ограниченная емкость как носителя информации. В последние десятилетия бумажные карты из-за перегруженности информацией становятся нечитабельными. ГИС же обеспечивает управление визуализацией информации. Появляется возможность выводить (на экран, на твердую копию) только те объекты или их множества, которые интересуют нас в данный момент. Фактически осуществляется переход от сложных комплексных карт к серии взаимоувязанных частных карт. При этом улучшается структурированность информации, а следовательно, повышается эффективность ее обработки и анализа. В ГИС карта оживает и становится действительно динамическим объектом в смысле:

изменяемости масштаба;
преобразования картографических проекций;
варьирования объектным составом карты;
возможности опрашивать через карту в режиме реального времени многочисленные базы данных;
изменения способа отображения объектов (цвет, тип линии и т.п.), в том числе и определения символогии через значения атрибутов, то есть синхронизации визуализации с изменениями в базах данных;
легкости внесения любых изменений.

1.2. Основные компоненты ГИС

Техническое обеспечение

Техническое обеспечение – это комплекс аппаратных средств, применяемых при функционировании ГИС: рабочая станция или персональный компьютер (ПК), устройства ввода-вывода информации, устройства обработки и хранения данных, средства телекоммуникации.

Рабочая станция или ПК являются ядром любой информационной системы и предназначены для управления работой ГИС и выполнения процессов обработки данных, основанных на вычислительных или логических операциях. Современные ГИС способны оперативно обрабатывать огромные массивы информации и визуализировать результаты.

Ввод данных реализуется с помощью разных технических средств и методов: непосредственно с клавиатуры, с помощью дигитайзера или сканера, через внешние компьютерные системы. Пространственные данные могут быть получены электронными геодезическими приборами, непосредственно с помощью дигитайзера и сканера, либо по результатам обработки снимков на аналитических фотограмметрических приборах или цифровых фотограмметрических станциях.

Устройства для обработки и хранения данных сконцентрированы в системном блоке, включающем в себя центральный процессор, оперативную память, внешние запоминающие устройства и пользовательский интерфейс.

Устройства вывода данных должны обеспечивать наглядное представление результатов, прежде всего на мониторе, а также в виде графических оригиналов, получаемых на принтере или плоттере (графопостроителе), кроме того, обязательна реализация экспорта данных во внешние системы.

Программное обеспечение

Программное обеспечение – совокупность программных средств, реализующих функциональные возможностей ГИС, и программных документов, необходимых при их эксплуатации.

Структурно программное обеспечение ГИС включает базовые и прикладные программные средства.

Базовые программные средства включают: операционные системы (ОС), программные среды, сетевое программное обеспечение и системы управления базами данных. Операционные системы предназначены для управления ресурсами ЭВМ и процессами, использующими эти ресурсы. На настоящее время основные ОС: Windows и Unix.

Любая ГИС работает с данными двух типов данных - пространственными и атрибутивными. Для их ведения программное обеспечение должно включить систему управления базами тех и других данных (СУБД), а также модули управления средствами ввода и вывода данных, систему визуализации данных и модули для выполнения пространственного анализа.

Прикладные программные средства предназначены для решения специализированных задач в конкретной предметной области и реализуются в виде отдельных приложений и утилит.

Информационное обеспечение

Информационное обеспечение - совокупность массивов информации, систем кодирования и классификации информации. Информационное обеспечение составляют реализованные решения по видам, объемам, размещению и формам организации информации, включая поиск и оценку источников данных, набор методов ввода данных, проектирование баз данных, их ведение и метасопровождение. Особенность хранения пространственных данных в ГИС – их разделение на слои. Многослойная организация электронной карты, при наличии гибкого механизма управления слоями, позволяет объединить и отобразить гораздо большее количество информации, чем на обычной карте. Данные о пространственном положении (географические данные) и связанные с ними табличные могут подготавливаться самим пользователем либо приобретаться. Для такого обмена данными важна инфраструктура пространственных данных.

Инфраструктура пространственных данных определяется нормативно-правовыми документами, механизмами организации и интеграции пространственных данных, а также их доступность разным пользователям. Инфраструктура пространственных данных включает три необходимых компонента: базовую пространственную информацию, стандартизацию пространственных данных, базы метаданных и механизм обмена данными.

1.3. Задачи, которые решает ГИС

ГИС общего назначения, в числе прочего, обычно выполняет пять процедур (задач) с данными:

ввод,
манипулирование,
управление,
запрос и анализ,
визуализацию.

Ввод.

Для использования в ГИС данные 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 небольшом объеме работ, данные можно вводить с помощью дигитайзера. Многие данные уже переведены в форматы, напрямую воспринимаемые ГИС-пакетами.

Манипулирование.

Часто для выполнения конкретного проекта имеющиеся данные нужно дополнительно видоизменить в соответствии с требованиями вашей системы. Например, географическая информация может быть в разных масштабах (осевые линии улиц имеются в масштабе 1: 100 000, границы округов переписи населения - в масштабе 1: 50 000, а жилые объекты - в масштабе 1: 10 000). Для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в едином масштабе. ГИС-технология предоставляет разные способы манипулирования пространственными данными и выделения данных, нужных для конкретной задачи.

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 (СУБД), то есть, специальными компьютерными средствами для работы с интегрированными наборами данных (базами данных). В ГИС наиболее удобно использовать реляционную структуру, при которой данные хранятся в табличной форме. При этом для связывания таблиц применяются общие поля. Этот простой подход достаточно гибок и широко используется во многих, как ГИС, так и не ГИС приложениях.

Запрос и анализ.

При наличии ГИС и географической информации можно получать ответы на простые вопросы (Кто владелец данного земельного участка? На каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты? Где расположена данная промзона?) и более сложные, требующие дополнительного анализа, запросы (Где есть места для строительства нового дома? Каков основный тип почв под еловыми лесами? Как повлияет на движение транспорта строительство новой дороги?). Запросы можно задавать как простым щелчком мышью на определенном объекте, так и с посредством развитых аналитических средств. С помощью ГИС можно выявлять и задавать шаблоны для поиска, проигрывать сценарии по типу “что будет, если…”.

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 (имеющей пространственную привязку) 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 и таблицами, фотографиями и другими средствами, например, мультимедийными.

1.4. Основные понятия ГИС

Рассмотрим основные понятия ГИС, в том или ином виде присутствующие во всех современных геоинформационных системах.

Данные

В ГИС данные делятся на две категории:

пространственные (местоположение);
семантические (атрибуты).

Это вероятно наиболее важный компонент ГИС. Данные о пространственном положении и связанные с ними табличные данные могут собираться и подготавливаться самим пользователем, либо приобретаться у поставщиков на коммерческой или другой основе. В процессе управления пространственными данными 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.

Объекты

Пространственные данные включают географические объекты, представляемые:

точками;
линиями;
полигонами.

Дугами описываются те реальные объекты, которые можно рассматривать как линии. Дуга состоит из отрезков линий и дуг окружностей.

Полигоны - замкнутые области, которые представляют однородные по некоторым критериям участки.

Атрибутивные данные могут включать идентификатор объекта, любую описательную информацию из баз данных, изображение и многое другое.

Слой

Слои в карте подразделяются на два основных вида - растровые и векторные.

Векторные слои - это совокупность простых геометрических объектов (точка, дуга, полигон), которые представляют те или иные объекты на местности. Векторные слои могут также хранить топологию, т.е. информацию о взаимном расположении объектов.

Растровые слои представляют из себя сплошные изображения. Они не могут содержать объекты. Однако они могут служить фоном для векторных слоев.

Объект слоя

Каждому объекту векторного слоя может соответствовать запись в базе данных, чем обеспечивается привязка информации к местности. Это соответствие может обеспечиваться в частности назначением каждому объекту соответствующего идентификатора.

Легенда карты

Легенда карты - свод условных обозначений, использованных на карте, с текстовыми пояснениями к ним. Обычно, легенды создаются на основе классификаций изображаемых объектов и явлений, они становятся их графической моделью и часто служат для построения классификаторов.

Карта

Представляет собой набор географических слоев, каждый из которых привносит в карту информацию по какой-либо определенной теме. Например, на слой границ некоторой территории может быть нанесен слой рек, затем слой, отображающий количество атмосферных осадков в процентном отношении и т.д.

Электронную карту в ГИС можно рассматривать как многокомпонентную модель реальности. Основными целями ее создания являются:

Графическая коммуникация пространственных отношений и распре

делений;

Улучшение возможности анализа, обработки и отображения геогра

фических информационных данных;

Визуальное отображение цифровых моделей явлений, невидимых

для человеческого глаза;

Автоматизация отображения и картографического анализа в систе

мах управления; исследование объектов, явлений и процессов с уче

том динамики их развития и возможного использования;

Получение аналитических решений в графическом виде в режимах

реального и разделенного времени и т.д.

1.5. Послойная организация данных

Концепция послойного представления графической информации заимствована из систем CAD, однако в ГИС она получила качественно новое развитие. Технологически организация слоев основана на типизации данных. Множество разнообразных данных имеет различные характеристики и в процессе визуальной обработки это множество может быть информационно перегружено. Для уменьшения информационной нагрузки на оператора графические данные типизируют и объединяют в слои. Таким образом, разбиение на слои упрощает процесс обработки и повышает ее качество. Слои в ГИС могут быть как векторными, так и растровыми, причем векторные слои обязательно должны иметь одну из трех характеристик векторных данных. Т.е. векторный слой должен быть определен как точечный, линейный или полигональный дополнительно к его тематической направленности.

Каждый слой может использоваться, как отдельно, так и в комплексе.(Рис.4) С помощью системы фильтров или заданных параметров объекты, принадлежащие слою, могут быть одновременно масштабированы, перемещены, скопированы, записаны в базу данных. В других случаях (при установке других режимов) можно наложить запрет на редактирование объектов слоя, запретить их просмотр или сделать невидимыми. Введение топологических свойств в графические данные ГИС позволяет решать многие задачи.

Рис.4 Послойная организация данных

1.6. Визуальная обработка информации в ГИС

Одним из противоречий большинства существующих информационных систем является противоречие между высокоскоростной обработкой данных в компьютерной среде и низкой пропускной способностью канала "человек - компьютер", особенно в режимах интерактивной обработки. Для повышения производительности интерактивной обработки предлагают разные подходы. Одним из таких является метод визуальной обработки информации, основанный на выделении и обобщении необходимых данных и представлении их в визуальной форме. Данные, представление в графическом виде позволяют выявлять отдельные явления на порядки быстрее, чем анализ табличной или текстовой информации. Эффективность визуальной обработки информации выражается в том, что она позволяют подключить к активной работе по принятию решения резервы образного, ассоциативного мышления. Представление ситуации в виде образов обобщает информацию и позволяет принимать решение специалисту в данной предметной области. Визуальная обработка информации представляет собой комплекс технологий, основанных на: группировании и обобщении исходных данных и сопоставление характеристикам данных графических образов; применении методов компьютерной графики для обобщения, анализа и представления информации; применении объектно-ориентированного подхода для построения моделей графических и неграфических объектов; применении современных интеллектуальных или полуинтеллектуальных графических интерфейсов. Можно сказать, что визуальная обработка основана на использовании развитых систем компьютерной графики, включающих в свой состав базы данных моделей (шаблонов - объектов) и базы данных процедур (методов обработки). Примером такого подхода может служить визуальное программирование, которое допускает написание программ традиционным способом и дополнительно к этому позволяет оперативно создавать программные проекты без использования традиционного написания программ с созданием необходимого графического интерфейса. Визуальная обработка на уровне пользователя упрощает процесс обработки данных и снижает уровень, требуемых при обычных методах обработки, специальных знаний в области программирования и предметной области. Визуальная обработка информации основана на использовании дополнительных графических интерфейсов, позволяющих обобщать данные в удобном для пользователя виде и избегать по мере возможности вопросов, требующих специальной подготовки в данной предметной области. Эффект от технологии визуальной обработки информации во многом зависит от развитости используемых методов сбора информации, структурирования данных, построения сценариев и применяемых технологий. Большой объем достоверной информации о различных аспектах явления - признак устойчивости его динамики, залог эффективности принимаемых корпоративных решений. На ней можно построить надежную модель развития явления. При малом количестве достоверной информации особого внимания заслуживают некоторые подобласти методов искусственного интеллекта. ГИС как интегрированная информационная система включает в свой состав систему компьютерной графики и базы данных. По этой причине визуальная обработка информации в ГИС - естественное расширение возможности ее технологий. Именно это свойство делает привлекательными и доступными ГИС для широкого круга пользователей, от которых не требуется знаний ни в геодезии, ни в картографии. Для массового пользователя ГИС появились именно как системы поддержки принятия решений, использующие визуальные методы деловой и компьютерной графики. С этих позиций ГИС можно рассматривать как особый вид систем компьютерной графики. Принципиальным является то, что ГИС позволяет визуально представлять разные объекты и явления в единой системе поверхности Земли. Основой визуальной обработки информации служат графические модели, хранимые в ГИС. Как уже отмечалось это цифровые карты и цифровые модели.

Визуальная обработка информации позволяет пользователю, не рассматривая атрибутивные табличные данные, работать с графическими данными, что существенно повышает скорость обработки и анализа данных. Например, классическая организация запросов в БД требует использования специальных языков SQL или QBE. ГИС обладает этими возможностями как любая информационная система. Однако дополнительно к этому она позволяет организовывать запросы только на основе манипуляций с графическими данными и графическим интерфейсом. При этом результат запроса может быть представлен как в табличном, так и в графическом виде. Например, поиск объекта в заданной зоне. В обычной базе данных результатом поиска может быть таблица, совокупность таблиц, справка. В ГИС результатом поиска является фрагмент территории с искомым объектом. Для данного объекта по мере необходимости могут быть выведены все атрибуты, хранимые в базе данных, а также выполнены расчеты, показывающие, например, его удаление от другого объекта. Фрагмент территории может быть детализован для выявления подробностей или наоборот переведен в более мелкий масштаб и генерализован. При этом может быть получена визуальная совокупность детализованных фрагментов с общей генерализованной картиной в мелком масштабе. Следует помнить, что визуальная обработка использует концепцию объектно-ориентированного подхода. Последний требует более глубокой проработки создания информационной системы, включая ГИС. Применение визуальной обработки информации является эффективным методом использования интеллектуального потенциала, информационных потоков, телекоммуникаций, средств мультимедиа и геоинформационных технологий при управлении и поддержке принятия решений. Специалисты различных областей уже начинают осознавать важность данного компонента в системе управления и в следствии этого все большее внимание уделяют геоинформационым системам как системам управления и поддержки принятия решений.

1.7. Анализ данных в ГИС

Далеко не все ГИС снабжены возможностями специализированного анализа. Связано это с тем, что четкой схемы проведения таких работ не существует и организации, занимающиеся ими, предпочитают производить анализ по собственным методикам и правилам. Кроме того, взгляды на приемы проведения анализа в ГИС могут меняться с течением времени. Сложность состоит в том, что для каждой специализированной области возникает необходимость создавать отдельное приложение и часто даже свою методику обработки. Это не всегда возможно и часто дорого.

Географические комплексы плохо поддаются формализации. Существующий математический аппарат недостаточно приспособлен для решения географических задач. Формулировки географических задач, описания явлений допускают некоторый произвол или двоякое толкование. Строгие алгоритмы могут не соответствовать уровню строгости и точности самих задач. Это иногда приводит к результатам , не отвечающим существу и содержательному смыслу. В связи с этим особое внимание стоит уделить именно визуальному анализу данных.

Информация в ГИС может содержать в себе скрытые знания, закономерности и потому, при соответствующем анализе, способна оказать влияние при принятии решений в различных областях человеческой деятельности.

Существует множество способов поиска скрытых закономерностей в данных алгоритмами, но также не стоит упускать из вида возможности человека. Полезно сочетать огромные вычислительные ресурсы современных компьютеров с творческим и гибким человеческим мышлением.
Визуальный анализ данных призван вовлечь человека в процесс поиска знаний в данных. Основная идея заключается в том, чтобы представить большие объёмы географических и атрибутивных данных в такой форме, где человек мог бы увидеть то, что трудно выделить алгоритмически, смог погрузиться в эти данные, работать с их визуальным представлением, понять их суть и сделать выводы.

С помощью ГИС пользователь способен оценивать: большие объекты и маленькие, далеко они находятся или близко. Пользователь в реальном времени может перемещаться по карте и исследовать ее.
Визуальный анализ данных особенно полезен, когда о самих данных мало что известно и цели исследования до конца не понятны. За счёт того, что пользователь напрямую работает с данными, представленными визуально, он может получить дополнительную информацию, которая поможет ему более чётко сформулировать цели исследования.

ГИС является хорошей средой для внедрения методов визуального анализа информации. Это вызвано тем, что большинство проблем и задач в ГИС слабо структурировано и слабо формализовано.

Визуальный анализ данных в ГИС можно выполнять в три этапа:

Беглый анализ - позволяет идентифицировать интересные объекты на карте и сфокусироваться на одном или нескольких из них;
Увеличение и фильтрация - идентифицированные на предыдущем этапе объекты отфильтровываются и рассматриваются в большем масштабе;
Детализация по необходимости - если пользователю нужно получить дополнительную информацию, он может визуализировать более детальные данные.

2. ГИС В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ

2.1. Гис и бизнес

ГИС может помочь делать успешный (доходный) бизнес всем предпринимателям. ГИС – это инструментальное средство для управления бизнес информацией любого типа с точки зрения ее пространственного местоположения. Приложения этой технологии в сфере бизнеса разнообразны. Основные решаемые с ее помощью задачи можно сгруппировать по ответам на базовые вопросы: "Где?", "Кто (или Что)?" и "Как?". Вы сможете: проследить, где проживают ваши клиенты, кто они такие, каковы их потребности и финансовые возможности; определить расположение магазинов – ваших и ваших конкурентов; узнать, как точнее направить маркетинговую активность и как получить от нее наибольшую отдачу, как оптимизировать области продаж и смоделировать последствия принимаемых решений; подобрать дом для покупки и определить кратчайший маршрут проезда к нужному месту. Впрочем, эти вопросы общие, они присутствуют и в других областях применения ГИС, а не только в сфере бизнеса, поскольку большая часть информации, с которой мы имеем дело, в явном или в неявном виде привязана к определенному месту или конкретной территории.

На подобные вопросы ГИС отвечает с большей эффективностью и определенностью, чем любые другие информационные технологии, интегрируя широкий набор данных, хранящихся в электронных таблицах и других видах документов, в одном удобном и легком для понимания формате – карте. С помощью ГИС Вы можете получить наиболее наглядное представление об этих данных. Сможете выделить наиболее интересные для Вас данные, меняя значки соответствующих символов, их цвет и их значения в таблицах баз данных. Сможете создать и поместить на карту или рядом с ней поясняющие диаграммы, графики, таблицы, чертежи и снимки. Сможете совместно отобразить разные типы данных в одном географическом пространстве, либо выделить из базы данных и отобразить на карте данные, связанные с конкретной тематической задачей. И, наконец, отобразив нужные данные на карте или нескольких картах, провести их полноценный анализ. ГИС позволяет создавать и изменять карты "на лету", моментально переходить от объекта или слоя карты к соответствующей строке или таблице базы данных и из записи в базе данных к связанному с ней объекту на карте.

Эффективность решения стоящих перед бизнесменами задач с помощью ГИС значительно повышается. Этому способствует все большая доступность и достоверность исходных данных, а также появление все более мощных и, одновременно, достаточно дешевых персональных компьютеров и простых в использовании современных программных продуктов. Для поддержки принятия решений в сфере бизнеса могут успешно применяться ГИС продукты общего назначения, имеющие средства настройки под конкретные задачи и возможности взаимодействия с другими применяемыми в этой области информационными технологиями: технологией управления активами предприятия, например SAP R/3; технологией генерирования отчетной документации, например Seagate Crystal Reports; системами управления базами данных (СУБД), технологиями инженерного проектирования (САПР); технологией компрессии данных, например MrSID, и др. Имеются и готовые специализированные ГИС пакеты, обеспечивающие решение типовых бизнес задач.

С ГИС Вы можете достичь значительно большего, чем просто отобразить ваши данные на карте. ГИС объединяет средства обычных пакетов картографического отображения, функции тематического представления информации на основе привязки табличных данных к адресам и улицам, возможности анализа географических местоположений с учетом дополнительной информации по находящимся в этих местах объектам. Эта технология связывает воедино инструменты графического отображения, работу с электронными таблицами, базами и хранилищами данных. Функции пространственного анализа позволяют, например, с помощью ГИС решить, где следует открыть новый магазин, аптеку или отделение банка, основываясь на новых демографических данных и планах развития города. Вы можете сразу получить нужную информацию об объекте, щелкнув на нем на электронной карте, либо создать и отобразить карту на основе информации, выбранной в базе данных. Причем связь карты с данными динамическая. Созданные вами карты не привязаны к отдельному моменту времени. В любой момент Вы можете обновить информацию, привязанную к карте, и внесенные изменения автоматически отразятся на карте. И для этого не нужно специальной подготовки.

Теперь ГИС, больше чем когда-либо, означает реальный бизнес. Ее внедрение приносит доход и, порой, немалый. Многонациональных корпорации и малые предприятия, магазины и больницы, риэлторские фирмы и транспортные предприятия, страховые обществ и предприятия энергетического комплекса, телефонные и телекоммуникационные фирмы - самые разные компании все чаще используют возможности географического анализа для решения свои деловых задач. За счет этого они получают преимущество в конкурентной борьбе, так как быстрее находят оптимальные решения, выявляют новые рынки и новые перспективные области сбыта своих товаров и услуг, лучше обслуживают заказчиков, точнее направляют рекламные компании, лучше контролируют и оптимально перераспределяют материальные и финансовые ресурсы.

ГИС позволяет создать новые данные, легко обратиться к уже существующим бизнес данным и связать их с пространственной информацией, чтобы выявить те особенности и взаимосвязи, которые не видны из таблиц, диаграмм и графиков. Недостающие для детального бизнес анализа данные, например, о населении, расположении предприятий, банков, объектов недвижимости, можно быстро добавить в ГИС, получив их от партнеров или из коммерческих источников.

ГИС позволяет Вам создавать картографические отображения и карты для презентаций, просто указав на них и сделав щелчок кнопкой мыши. ГИС позволяет отображать и анализировать бизнес информацию новыми методами, выявлять скрытые ранее взаимосвязи, примеры и тренды. ГИС может изменить стиль вашей работы.

Современным деловым людям приходится иметь дело с огромными объемами информации о продажах, клиентах, партнерах и конкурентах, демографии жителей, списками рассылки и многим другим. В основе этой информации лежит географическое расположение: адрес, почтовый индекс, граница зоны обслуживания, область сбыта продукции, маршрут доставки. Вся эта информация может быть отображена на карте, и ею можно управлять в интерактивном режиме.

2.2. Некоторые применения ГИС в бизнесе

ГИС для демографического анализа.

Демографический анализ является основой для принятия решений во многих бизнес задачах: предоставление услуг клиентам, подбор мест для строительства, следование местных постановлениям, маркетинговые исследования и рекламные компании. Знание ваших клиентов, их нужд и возможностей критически важно для успеха в бизнесе. Понимание пространственной демографии населения важно также для составления списков прямой рассылки рекламы по почте, составления подходящих рекламных брошюр, проведения рекламных компаний в средствах массовой информации. За основу здесь берутся привязанные к карте данные об образе жизни, предпочтениях при покупках, душевых доходах и других важных критериях. ГИС позволяет создать демографические шаблоны и соответствующие карты на основе информации, получаемой при опросах и анкетировании покупателей в магазинах, по телефону и т.д., и последующей привязки собранных данных к адресам. При этом можно выявить примеры и тенденции, не очевидные при простом просмотре электронных таблиц, содержащих эти данных. Эти данные, или их часть, как правило, уже хранятся в корпоративной базе данных. Помощь в проведении демографического анализа могут также оказать специализирующиеся на подобных исследованиях компании.

ГИС для связи с клиентами и партнерами.

В среднем затраты на привлечение нового клиента в пять раз превышают затраты на сохранение существующих клиентов. Отделы по работе с клиентами рассматривают все аспекты бизнеса, от определения наилучшего продукта для конкретного клиента до рассылки товаров и предоставления дополнительных услуг клиентам в их доме или офисе. Одной из обычных задач службы по работе с клиентами является их перенаправление к ближайшему дилеру или сервисному центру, имеющим необходимый товар или предоставляющим нужную услугу. ГИС использует информацию об адресе клиента и данные из корпоративной базы данных для того, чтобы определить, где находится клиент, и выдает карту расположения ближайших дилеров и сервисных центров компании. Возможность интеграции карт и табличных данных делает ГИС технологию идеальным средством повышения качества обслуживания клиентов.

ГИС для доставки товаров и маршрутизации.

С помощью ГИС можно внедрить функции географического анализа в процесс обслуживания клиентов: от расчета времени и кратчайшего маршрута проезда к клиенту до составления маршрутного листа и расписания движения при обслуживании нескольких клиентов. Точное планирование доставки ведет к значительной экономии средств (например, компания Sears, ведущий поставщик розничных товаров, экономит на этом десятки миллионов долларов в год). Усовершенствованные функции сетевого анализа позволяют отследить движение машин по маршрутам, выделить варианты доставки с учетом времени суток, транспортных нагрузок, наличного числа автомашин и т.д.

ГИС для выбора и анализа местоположений.

ГИС предоставляет удобные средства поиска подходящего места для нового магазина, склада или сервисного центра. Вы сможете сопоставить информации по клиентам с данными переписи населения, чтобы выяснить степень проникновения товаров данного вида на рынок, свою долю на этом рынке и в данном регионе. При изменении коньюктуры ГИС поможет составить планы безопасного ухода с данного рынка с учетом распродажи принадлежащей вам собственности.

2.3. Гис и транспорт

Территориальная распределенность транспортных систем делает их идеальным объектом автоматизации посредством геоинформационных систем. Построение и оптимизация маршрутов на существующей дорожной сети в больших городах насущная задача. В Бишкеке, например, больше сотни маршрутов общественного транспорта. Удержать их в одной голове и тем более проанализировать просто невозможно. К тому же оптимизировать нужно не один вид транспорта, а всех их в комплексе – автобусы, троллейбусы, «маршрутки». Эта задача – наиболее сложная организационно, так как требует координации большого количества управляющих организаций. Она сложна также и технически, так как требует сбора, систематизации и анализа большого объема исходных данных.

Мониторинг состояния дорожного полотна и планирование ремонтов. Это одно из наиболее популярных направлений применения ГИС в дорожных администрациях. Часто одного лишь цветового кодирования участков дорог по срокам ремонта бывает достаточно, чтобы существенно оптимизировать процесс и повысить качество дорожного покрытия в целом. Если же использовать ГИС для интеграции разносторонней информации по дорожной сети (виды/качество покрытия, транспортная нагрузка, даты ремонтов), на ее основе можно построить динамическую модель износа и автоматизировать планирование ремонтов (на Западе уже давно так делают). В базе геоданных удобно хранить и сведения о дорожных знаках, и другую «придорожную» информацию, привязанную к географическим или линейным координатам.

2.4. ГИС в военных технологиях

Одной из существующих и перспективных областей применения ГИС является военная область, под которой подразумеваются приложения не только для военных, но и для других силовых структур. Несмотря на разницу в задачах этих организаций, их организационной структуры и т.д., все они работают с картографической информацией, причем не только с целью просмотра, но и ее анализа.

Немаловажным также является тот факт, что многие из задач, прежде специфичных и уникальных только для военной области, теперь находят параллели на гражданском рынке. Например, задачи взаимной видимости, анализа движения по пересеченной местности, анализа и обработки изображений с высоким разрешением, чрезвычайно актуальны в исследовании окружающей среды, нефтяном и газовом секторах. Изображения высокого разрешения, ранее доступные только военным, все чаще и чаще находят самое обширное коммерческое применение.

Сейчас ГИС-технологии широко используются для представления в компьютерном виде, хранения и дальнейшего использования графической геологической информации: различных видов карт геологического содержания и топоосновы, планов, геологических разрезов, данных дистанционного зондирования Земли и др. ГИС-технологии обеспечивают эффективные средства для решения задач во всех областях хранения, обработки и использования пространственной информации. Они являются основными инструментами для создания цифровых моделей (ЦМ) карт, разработки ГИС-приложений, для обеспечения управления информационными ресурсами и организации доступа к геоданным.

3. ОТКРЫТОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ – ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФЕНОМЕН СОВРЕМЕННОСТИ

3.1. Понятие свободного программного обеспечения

Особенность программного обеспечения состоит в том, что оно производится в одной форме — в виде исходного текста (source code), а распространяется и используется в другой — в виде двоичной программы, машинных кодов, по которым невозможно однозначно восстановить исходный текст. Чтобы изменять программу, исправлять ошибки или даже просто точно установить, что и как делает программа, необходимо располагать её исходным текстом.

В ситуации, когда программное обеспечение является объектом продажи наравне с предметами обихода, на него автоматически распространяются свойства материальных предметов, которыми можно торговать, обмениваться, право владения и пользования которыми стоит охранять законодательно. Программное обеспечение подпадает в разряд интеллектуальной собственности: т. е. исходный текст программы рассматривается как произведение, объект применения авторского права.

Основными критериями свободного ПО являются:

Возможность использования ПО с любой целью («нулевая свобода»).
Возможность изучать, как программа работает и адаптировать её для своих целей («первая свобода»). Условием этого является доступность исходного текста программы..
Возможность распространять копии программы — в помощь товарищу («вторая свобода»).
Возможность улучшать ПО и публиковать свою улучшенную версию, с тем чтобы принести пользу всему сообществу («третья свобода»). Условием этого является доступность исходного текста программы.

Только удовлетворяющая всем принципам программа может считаться свободной, т. е. гарантированно открытой и доступной. Нужно подчеркнуть, что эти принципы оговоривают только доступность программ для всеобщего использования, критики и улучшения, но никак не оговаривают связанные с рапространением программ денежные отношения, в том числе не предполагают и бесплатности. В англоязычных текстах здесь часто возникает путаница, поскольку слово «free» обозначает не только «свободное», но и «бесплатное» и нередко употребляется по отношению к программному обеспечению, которое распространяется без взимания платы за использование, но которое при этом совершенно недоступно для изменения сообществом, просто потому, что его исходные тексты не опубликованы. Такое бесплатное ПО вовсе не является свободным. Наоборот, свободное ПО вполне можно распространять, взимая при этом плату, однако соблюдая при этом критерии свободы: каждому пользователю предоставляется право получить исходные тексты программ, изменять их и распространять далее. Всякое программное обеспечение, пользователям которого не предоставляется такого права, является несвободным.

Открытый доступ к исходным текстом программ, в действительности, является ключевым признаком свободного ПО, поэтому предложенный несколько позднее термин «open source software» (ПО с открытым исходным текстом) представляется даже более удачным для обозначения феномена свободного программного обеспечения, чем термин «free software».

3.2. Общественная лицензия GNU

Первоначально свободные программы распространялись вообще без лицензии. Однако произошедший с одним из пионеров сободного ПО Ричардом Столлманом прецедент убедил его в том, что документальное оформление.

Ричард Столлман занимался разработкой текстового редактора Emacs на основе исходных текстов Джеймса Гослинга (который впоследствии стал автором известного сегодня продукта Java). Тогда Гослинг свободно раздавал свои исходные тексты всем заинтересованным. Однако в некоторый момент Гослинг продал права на распространение Emacs компании UniPress и компания попросила Столлмана прекратить распространение его версии Emacs, так как права принадлежат им. Этот инцидент заствил Столлмана переписать заново те части исходного текста Emacs, которые теперь принадлежали UniPress, после чего он разработал собственную лицензию на программное обеспечение.

Лицензия, сформулированная Столлманом, должна была работать так же, как и лицензии на патентованное программное обеспечение: это типовой договор автора программы (обладателя авторских прав) с пользователем, в котором автор оговаривает права пользователя по отношению к программе. В отличие от коммерческой лицензии, в лицензии Столлмана оговариваются те права, которые пользователь получает по отношению к свободной программе: получать исходные тексты программ, изменять их, распространять изменённые и неизменённые версии (см. перечисленные выше критерии свободного ПО). Кроме того, в этой лицензии оговаривается принципиальное для Столлмана условие распространения свободного ПО: ни один пользователь не имеет права, сделав модифицированную версию свободной программы, распространять её, не соблюдая всех принципов свободного ПО, ограничивая тем самым права других пользователей по отношению к программе. Иначе говоря, нельзя модификацию свободной программы сделать несвободной.

Лицензия, содержащая такое условие, получила название «copyleft». Здесь игра слов: по-английски авторское право называется «copyright», буквально «копироватьправо», а «copyleft», соответственно, «копироватьлево». Действительно, условие «copyleft» прямо противоположно по смыслу авторскому праву: авторское право призвано ограничить пользователя в копировании и распространении копий продукта, а «авторское лево», наоборот, строго запрещает его ограничивать. Впоследствии лицензия Столлмана получила название «Общественная лицензия GNU» (GPL, GNU Public License).

3.3. История ГИС с открытым кодом

История развития открытого ПО ГИС начинается с конца 70-х, начала 80-х годов 20 века, и связана с созданием в 1978 году по инициативе Службы охраны рыбных ресурсов и диких животных США открытой векторной ГИС MOSS (Map Overlay and Statistical System), появление которой является одним из ключевых событий, определивших дальнейшее направление развития геоинформационных систем. MOSS стала первой интерактивной ГИС, предназначенной для работы на мини-компьютерах и сочетавшей в себе возможность работы как с растровыми, так и с векторными данными. В свое время MOSS использовалась для решения различных задач, как на уровне министерств США, так и во многих правительствах штатов и местных органов власти.

Несмотря на то, что MOSS появилась первой, большую известность и широкое распространение получила другая ГИС - GRASS (Geographic Resources Analysis Support System), возникшая как альтернатива коммерческому продукту ARC/INFO компании ESRI. Разработка GRASS началась в 1982 году военными США (U. S. Army Corps of Engineers' Construction Engineering Research Laboratory, CERL) как закрытый проект. На начальном этапе своего развития GRASS была достаточно популярна, однако вследствие активных действий ESRI эта популярность начинала постепенно снижаться. Вскоре обнаружилось, что даже имея в своем расположении команду профессиональных разработчиков, многочисленные подразделения армии США оказались не готовыми тратить силы на работу в GRASS, отдавая предпочтение продуктам от ESRI, как более простым в использовании. Военные США постепенно отказались от дальнейшей поддержки GRASS, команда разработчиков была расформирована и больше никогда не собиралась вместе. Официально статус открытой ГИС GRASS получила спустя 17 лет в 1999 году. В настоящее время GRASS имеет большое количество пользователей и независимых разработчиков и часто встречается в академической среде.

Конец двадцатого столетия ознаменовался зарождением ряда популярных в настоящее время открытых инструментов ГИС. В 1983 г. появилась библиотека PROJ4, предназначенная для манипуляций с картографическими проекциями, и набор инструментов для работы с различными ГИС форматами GDAL/OGR (1998), играющие ключевую роль в современных открытых геоинформационных системах.

1995 год считается датой рождения широко распространенного картографического web-сервера UMN MapServer. Разработка, начавшаяся как проект американского аспиранта Стива Лайма в последствии был поддержан NASA. Возможность работы UMN MapServer практически на любых платформах (в том числе Windows, Linux, Mac OS, Solaris), широчайшие функциональные возможности, легкость интеграции с различными СУБД и открытость кодов способствовала росту популярности программы.

Настоящий бум развития открытых ГИС и связанное с ним появление новых пользовательских систем приходится на начало XXI века. В этот период началась разработка таких пользовательских ГИС, как SAGA GIS (2001) в Германии, gvSIG (2003) в Испании, международный проект Quantum GIS (2002). В 2007 проприетарный ранее пакет, предназначенный для ГИС-анализа и задач дистанционного зондирования ILWIS (Integrated Land and Water Information System) официально стал доступен под лицензией GNU GPL, тем самым перейдя в ряды открытого программного обеспечения.

В 2006 году с целью поддержки и содействию разработке проектов открытых геопространственных технологий и баз данных появилась некоммерческая организация Open Source Geospatial Foundation (сокращенно OSGeo). Кроме поддержки открытых проектов, под эгидой OSGeo выпускается журнал, ведется разработка и распространение учебных материалов, проводятся ежегодные международные конференции (FOSS4G), посвященные открытому ПО ГИС. Также учреждена ежегодная премия имени Сола Каца, вручаемая участнику сообщества, внесшему наибольший вклад развития СПО ГИС.

Еще одна организация, играющую важную роль в развитии открытых ГИС — Open Geospatial Consortium (OGC). Она ответственна за разработку стандартов взаимодействия и обмена данными между различными ГИС-платформами. Помимо университетов и административных органов, членами OGC являются в том числе и разработчики коммерческих ГИС-платформ и баз данных. Например стандарт, описывающий интерфейс доступа к географическим данным, хранящимся в БД был реализован как в открытых базах данных (например, PostgreSQL+PostGIS), так и в коммерческих, таких как Oracle и IBM DB2.

Открытое ПО ГИС пока отстает по темпам от развития операционных систем, серверного программного обеспечения и средств разработки. Однако в этом направлении предпринимается немало усилий и благодаря общему развитию средств коммуникаций, географической и технологической грамотности, увеличению доступности пространственных данных (особенно данных дистанционного зондирования) и развитию отрасли ГИС в целом, складывается благоприятная ситуация для развития открытого ПО ГИС. Очевидно, что ведущие производители проприетарных ГИС оказались не готовы обеспечить потребности в ГИС и предложить разумную цену компаниям небольшого размера.

Так же как и открытое ПО в целом, хотя и с некоторым запозданием, открытое ПО ГИС также проходит этап интенсивного развития, особенно в последние 3-4 года. Перечень FreeGIS.org на настоящий момент насчитывает 350 открытых программных пакетов ГИС различного типа, из них 56 обновлялись за последние 2 года. Открытые ГИС создаются и поддерживаются различными сообществами и организациями: коммерческими компаниями, группами энтузиастов или исследовательскими организациями.

Наиболее крупные проекты привлекают достаточно большое количество разработчиков и вложения в разработку достаточно серьезны (Таблица 1). Сам факт открытого предоставления подобной информации является показательным для открытого ПО и невозможен в случае проприетарного.

Проект	Строк кода, тыс. (прирост)	Разработчиков, чел.	Затраты, чел./год	Оценка затрат, тыс. $USD
GRASS GIS	737 (42%)	62	200	11000
gvSIG	2162 (20%)	62	609	33495
Quantum GIS	440 (227%)	40	114	6270
GDAL	1035 (67%)	29	337	18535

Таблица 1. Характеристики программной базы и оценки затрат некоторых открытых ГИС (прирост за последний год, без учета документации и переводов, оценка затрат в расчете 55000 USD/год на разработчика). На основе: OSGe.

4. ГИС С ОТКРЫТЫМ КОДОМ - КАК АЛЬТЕРНАТИВА ПРОПРИЕТАРНЫМ

4.1. Характеристики основных открытых пользовательских ГИС

Существующее ПО ГИС можно условно поделить на 3 класса: это веб ГИС, настольные ГИС и пространственные базы данных.

В то время как базы данных и картографические веб-сервера заняли достаточно устойчивую нишу в производстве, настольные ГИС находятся на стадии активного поиска своей ниши.

Настольная (пользовательская) ГИС — это картографическое ПО, устанавливаемое и запускаемое на персональном компьютере и позволяющее пользователям отображать, выбирать, обновлять и анализировать данные о географических объектах и связанную с ними атрибутивную информацию. Рассмотрим краткие характеристики основных открытых пользовательских ГИС. Дополнительная информация также представлена в Таблице 3.

Таблица 3. Сравнение основных открытых пользовательских ГИС и некоторых проприетарных аналогов.

4.1.1. Geographic Resources Analysis Support System (GRASS)

Последняя версия GRASS 6.4 является модульной системой, предоставляющей доступ к более чем 300 модулей для работы с двухмерными и трехмерными растровыми и векторными данными и по функциональным возможностям сравнима с продуктом ESRI ArcGIS уровня ArcInfo. По причине отсутствия удобного пользовательского графического интерфейса распространенность GRASS ограничена и она используется преимущественно исследовательскими институтами и университетами. До недавнего времени второй причиной, сдерживающей рост числа пользователей, была невозможность запуска GRASS на платформах MS-Windows без использования эмуляторов Linux или Unix платформ (например, Cygwin). Однако, с выходом версии 6.3.0 эта проблема была решена.

4.1.2. Quantum GIS (QGIS).

Разработка QGIS началась в 2002 году группой энтузиастов. Целью разработки было создание простого в использовании и быстрого просмотрщика географических данных для операционных систем семейства Linux. Однако, с ростом проекта появилась идея использовать QGIS как простой графический интерфейс для GRASS, получая таким образом в свое распоряжение его аналитические и другие функции. На сегодняшний момент группа разработчиков QGIS решила первоначальные задачи и работает над расширением функциональных возможностей, давно вышедших за рамки простого просмотрщика. За счет использования кросс-платформенного тулкита QT, QGIS доступна для большинства современных платформ (Windows, Mac OS X, Linux) и совмещает в себе поддержку векторных и растровых данных, а также способна работать с данными, предоставляемые различными картографическими веб-серверами и многими распространенными пространственными базами данных. Функциональность QGIS может быть развита посредством создания модулей расширения на C++, или Python. QGIS имеет одно из наиболее развитых сообществ в среде открытых ГИС, при этом количество разработчиков постоянно увеличивается, чему способствует наличие хорошей документации по процессу разработки и удобная архитектура.

4.1.3. User-friendly Desktop Internet GIS (uDig)

Основной целью создания uDig была разработка ПО, позволяющего просматривать и редактировать данные, хранящиеся в БД напрямую или через веб. Разработка uDig началась между 2004 и 2005 по инициативе канадской компании Refractions Research Inc. uDig написана на Java (с использованием платформы Eclipse) и изначально была сфокусирована на работе с векторными данными. Однако, в 2007 году команда разработчиков uDig присоединилась к команде разработчиков Jgrass, которая занялась работой по реализации в uDig возможности работы с растровыми данными. Очень часто uDig используется в качестве интерфейса доступа к базе данных PostGIS. Существует 2 основных недостатка, связанных с использованием Eclipse. Первый — это размер приложения и второй — это то, что графический интерфейс очень схож со средой разработки для программирования, поэтому может быть очень сложным для конечных пользователей.

4.1.4. Generalitat Valenciana, Sistema d'Informació Geogràfica (gvSIG)

Вероятно, самый крупный проект, если измерять размерами финансовых вложений. Цель разработки - создание системы, способной заменить ESRI ArcView GIS 3.x в органах муниципальной власти. Инициатор создания – министерство транспорта Валенсии (Испания), начавшее разработку в связи с принятием решения о переводе всех органов региональной власти на компьютеры под управлением ОС Linux. Разработка gvSIG началась в конце 2003 года, основной разработчик — компания IVERA S.A. (Испания). В работу над проектом также включены несколько университетов и другие компании. gvSIG поддерживает работу с растровыми и векторными данными, а также способен работать с геоданными, хранящимися в различных БД. Функции по работе с растровыми данными построены на основе алгоритмов проекта SAGA. Язык программирования — Java. Цель создания ПО с функциональными возможностями, сравнимыми с ESRI ArcView (3.X), была полностью выполнена, причем местами gvSIG превзошел ArcView. Отметим, что для данной ГИС существует русскоязычная пользовательская документация. Однако, существует ряд минусов: нет документации для разработчиков и массивная зависимость от более чем 100 C++ и Java библиотек.

4.1.5. System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA)

Как следует из названия, данная ГИС имеет научные корни. Первый модуль для SAGA был разработан в 2001 году в Департаменте Географии Геттингемского Университет (Германия) и был предназначен для работы с растровыми данными. Основным предназначением SAGA является анализ рельефа, почвенное картирование и решение задач по визуализации данных. SAGA написана на C++ и предоставляет сторонним разработчикам удобный API. Основной разработчик, а чуть позже и сам проект недавно переместились в Гамбургский Университет. Пользовательская документация очень хорошая, что способствует постоянному росту международного пользовательского сообщества. Так, количество скачиваний руководства пользователя за период 2005-2008 возросло с 700 до 1300 в месяц.

4.1.6. Integrated Land and Water Information System (ILWIS)

Разработка ILWIS начиналась в компании ITC, г. Энсхеде (Голландия) в 80-х годах. Сочетает в себе функциональность векторной и растровой ГИС предназначенной для решения широкого диапазона задач, от анализа изображений до моделирования эрозионных процессов. Версия 3.0 продукта очень хорошо документирована (релиз 2001 года). Однако новая версия отсылает к документации на версию 3.0. В 2007 году исходный код, написанный на языке (MS Visual) C был выпущен под открытой лицензией GPL. В настоящее время основным координатором проекта является немецкая компания 52° North GmbH и в противоположность gvSIG – репозиторий с исходными кодами свободно доступен. ILWIS работает только в ОС семейства MS-Windows.

4.1.7. MapWindow GIS

Данная ГИС была создана в 1998 году членами Водной Исследовательской Лаборатории в Университете штата Юта (США). Основной целью была разработка «ядра ГИС», которое бы предоставляло необходимую функциональность ГИС-разработчикам. MapWindow GIS ActiveX control написан на MS Visual C и реализовывал функции отображения, поиска и управления пространственными данными. Позже был разработан графический интерфейс, названный MapWindow GIS Desktop и реализована возможность расширения функциональности путем использования системы расширений. Проект возглавляет команда разработчиков Университета штата Айдахо. С недавнего времени разработка базируется на основе Microsoft. Net Framework, в связи с чем MapWindow доступна только для ОС семейства MS-Windows.

4.2. Преимущества открытых ГИС программ

Цена.

Безусловно самым привлекательным параметром открытого программного обеспечения ГИС является цена лицензии, как правило отсутствующая. Однако, необходимо отметить, что открытость не обязательно синоним бесплатности и первый пункт определения открытого ПО явным образом гласит, что способ распространения ПО: платный или бесплатный — выбор его авторов

Тем не менее, на сегодняшний день подавляющее большинство открытого ПО ГИС распространяется полностью бесплатно. Редким примером исключения является например расширение ZigGIS, позволяющее работать с базами данных PostGIS в ArcGIS Desktop. Исходный код этого ПО распространяется свободно для персонального использования и обучения, ПО готовое к использованию и коммерческое использование требует покупки лицензии.

Несмотря на значительную разницу между ценой на лицензии на коммерческое и открытое ПО необходимо учитывать, что общая цена производства и владения открытого ПО тем не менее не является нулевой. Безотносительно типа ПО, в цену необходимо включать затраты на установку, техническую поддержку, обучение и другие связанные расходы. Преимущество открытого ПО заключается в отсутствие разницы между ценой производства и ценой использования. В то время как цена производства открытого ПО формируется по похожим законам с проприетарным, формирование цены для пользователя принципиально различно (Рисунок 2).

Рисунок 2. Концептуальное сравнение процесса формирование цены продукта для пользователя и производителя.

Хорошим примером ценовой разницы в конкретном случае является проект внедрения открытой ГИС QGIS в правительстве кантона Солотурн (Швейцария). По предварительным расчетам, экономия только на лицензиях составила порядка 150-200 тыс. долларов. Однако, реализаторам проекта пришлось потратить весьма значительные средства (порядка 30 тыс. долларов) на доработку программного продукта.

Большая свобода от разработчика.

Открытые ГИС, как и открытое ПО в целом отражают современную тенденцию уменьшения зависимости пользователя программного обеспечения от разработчика (так называемый vendor lock-in). Очевидно, что данная проблема относительна, поскольку продолжительный опыт использования ПО, открытого или закрытого, так или иначе приводит к выстраиванию вокруг него технологической линейки, цена перехода с которой может оказаться большей, чем освоение нового ПО. Однако, в условии открытости, пользователю открытого ПО ГИС гарантирована возможность внесения необходимых ему изменений самостоятельно.

Прошлые и современные отказы ESRI от поддержки определенных языков программирования (VBA, VB6 для ArcGIS 9.4) и программных пакетов целиком (Arcview GIS 3.x) рациональны с точки зрения производителя, этот ход позволяет сконцентрировать усилия на более перспективных направлениях развития. Однако, данные шаги также могут вызвать недовольство пользователей продуктов, успевших к моменту прекращения их использования тесно интегрировать их в свои технологические линейки и отработать их поддержку в рамках своих организаций. Зачастую пользователи могут быть заинтересованы не в новом ПО, а в продолжение поддержки старого. Открытость ПО ГИС в данном случае даёт большие гарантии продолжения поддержки программного продукта, в том числе самим пользователем.

Модель разработки.

Открытость делает разработку ГИС более эффективной, главным образом за счет высокой модульности. Разработка так же сильно облегчается за счет использования готовых программных компонент, активно используемых в разработке открытых ГИС. Для интерфейса часто используется QT, возможность работы с многочисленными векторными и растровыми форматами - GDAL/OGR, геометрические операции, как правило, реализованы на базе библиотеки GEOS/GeoTools, последнее время выделяются в отдельные проекты другие, менее комплексные компоненты, необходимые в ГИС, такие как, например, расстановка подписей (PAL), проекционные преобразования (Proj.4), высококачественный рендеринг (AGG) и другие. Подобная модульность позволяет сфокусироваться на более эффективной реализации определенного подмножества функциональности и избежать неизбежного в случае закрытой модели разработки дублирования усилий. Благодаря тому, что разработка ведется «на виду», проектов дублирующих друг друга практически не возникает. Классическим доказательством эффективности такого подхода является библиотека абстракции GDAL/OGR, используемая для работы с более чем 100 растровыми и 30 векторными форматами, не только практически во всех открытых ГИС, а так же в проприетарных решениях, таких как, например, ArcGIS (модуль Interoperability) и Google Earth. Однако, сложность лицензионной ситуации, когда различные компоненты используют разные, часто конфликтующие между собой лицензии, может затруднить развитие и распространения программного продукта.

Одним из положительных эффектов использования тулкитов QT и Java является в целом лучшая кросс-платформенность открытых ГИС, способных, в отличие от многих проприетарных решений работать под Windows, Mac OS, Linux. Однако, это не обязательно верно для отдельных представителей открытых ГИС.

Инновации.

Быстрый темп разработки, привлечение разработчиков со всего мира и высокая модульность стимулируют инновационный характер открытого ПО. Здесь, внедрение новых, часто еще полностью не отработанных технологий, не встречает противодействия, а скорее приветствуется. Так, например, поддержка весьма распространенных также открытых баз пространственных данных PostGIS появилась в коммерческом ПО ГИС Mapinfo и ArcGIS сравнительно недавно. Открытые же ГИС умеют работать с этими базами данных по меньшей мере 4-5 лет. Быстрый рост функциональности может влиять на надежность и удобство пользования приложением, но это может быть скомпенсировано дополнительным тестированием широким сообществом пользователей.

Долгосрочный контроль ситуации.

Многие из перечисленные выше преимуществ открытого ПО ГИС могут быть отнесены и к проприетарным продуктам в условиях хорошего выбора. Однако, если пользователь на рынке надолго, полный контроль над продуктом в долгосрочной перспективе может предоставить только открытое ПО.

4.3. Недостатки открытых ГИС программ

Функциональность и производительность.

Недостаточная функциональность - ключевая проблема открытых ГИС мешающая их массовому внедрению и обусловленная их сравнительной молодостью и недостатком разработчиков. К примерам недостатка функциональности относится отсутствие на настоящий момент открытой реализации хранилища растровых данных (разработка ведется для PostGIS – WKTRaster), экзотичность форматов (ГИС GRASS наиболее эффективно работает с своим растровым и векторным форматом данных), недостаточно отлаженная поддержка ОС Windows (так же ГИС GRASS). Открытые ГИС испытывают некоторые сложности в работе с большими наборами данных, расширенной символикой и часто ограничены в функциональности по производству высококачественных картографических произведений. Хотя некоторыми открытыми ГИС делаются попытки копировать успешный пользовательский интерфейс (см. например gvSIG и Arcview GIS), в целом в этом направлении они также находятся в начале пути и являются несколько более сложными в освоении, чем специально, более тщательно отлаживаемые «под пользователя» проприетарные решения. Несмотря на это, базовая функциональность открытых ГИС, например, для ведения проектов вполне сопоставима с проприетарными решениями (Таблица 4). Стоит также отметить, что несмотря на отсутствие, зачастую, русскоязычной документации и локализованного интерфейса, это не мешает большинству пакетов свободно работать с кириллицей.

Таблица 4. Сравнение основных открытых пользовательских ГИС и некоторых проприетарных аналогов в части функциональности по созданию простых проектов

Сложность лицензирования.

Открытость кода не означает беззащитности интеллектуальной собственности его разработчиков. Открытое ПО использует механизмы поддерживающие его открытость и в производных продуктах. Разработчики могут выбрать стратегию обеспечения открытости производных продуктов использующего их продукт или отказаться от требования открыть исходных код производных продуктов. Данный выбор осуществляется посредством выбора определенной лицензии под которой распроняется продукт. Этот пункт может являться недостатком для организаций, извлекающих коммерческую выгоду из распространения самого программного обеспечения. Так, например, ArcGIS или любой проприетарный продукт в большинстве случаев не может заимствовать исходный код открытого ПО ГИС распространяемого под лицензией GPL, поскольку это потребует распространения этой лицензии на продукт, использующий фрагменты исходного кода GPL (т.н. «вирусность» лицензии). Продукты, использующие лицензии типа BSD (например GDAL), накладывают менее строгие обязательства на производителей использующих их код, в основном ограничиваясь требованием четкого указания авторства кода, что, как показывает практика, приводит к их более широкому распространению. Такая «самоотверженность», однако, является скорее исключением, чем правилом. В целом, использование открытого кода требует в приложениях планируемых широко распространять на коммерческой основе требует предварительного анализа лицензионной ситуации.

Поддержка и надежность в целом.

Несмотря на наличие, как правило, больших и активных сообществ пользователей, готовых помочь в разрешение проблем с конкретным продуктом, его участники не обязаны предоставлять эту поддержку. Возможности по поддержке корпоративных пользователей пока находятся на начальных этапах развития, количество компаний предоставляющих такую поддержку. Важность стабильного ПО ГИС осознается его разработчиками, которые все чаще начинают поддерживать две версии ПО, одну — на пике возможностей, включающую все последние разработки и другую — стабильную, где ведется более интенсивная работа над ошибками и ограничено введение новых возможностей в угоду стабильности.

Встроенность в технологические процессы.

При всех своих преимуществах, открытое пользовательское ПО ГИС в целом является достаточно молодым, что признается и ее разработчиками и пользователями. На практике это выражается в неготовности организаций переходить на его использование. Примеров успешного использования открытых ГИС для решения производственных задач пока достаточно мало. Согласно возникающей отрицательной обратной связи, отсутствие примеров использования открытого ПО ГИС в технологических процессах приводит к неохотному внедрению открытых ГИС из-за их «неизвестности». В основном организации занимают выжидающую позицию. Помочь определиться с выбором открытой ГИС призваны проекты подобные CASCADOSS, оценивающие основные открытые ГИС по более чем 50 параметрам с точки зрения их маркетингового, экономического и технологического потенциала. Однако в условиях быстрого роста, подобная информация быстро устаревает.

5. СОЗДАНИЕ ВЕКТОРНОЙ КАРТЫ МИХАЙЛОВСКОГО АО С ПОМОЩЬЮ РАЗЛИЧНЫХ ОТКРЫТЫХ ГИС ПРОГРАММ.

В этой главе мы рассмотрим создание ГИС с помощью программ с открытым кодом. Характеристики такого программного обеспечения описаны в предыдущих главах. Здесь же мы займемся непосредственно практическим созданием ГИС. ПО ГИС общего назначения обычно выполняет пять задач с данными: ввод, манипулирование, управление, запрос и анализ, визуализацию. Попробуем выполнить все эти задачи с помощью открытых ГИС. В качестве пробного проекта мы создадим векторную карту Михайловского айылного округа Исыккульской области.

Самым расспространенным и признанным лучшим ПО ГИС по мнению многих экспретов ГИС является ArcGIS компании ESRI. Как известно «сущность познается в сравнении». Поэтому для того чтобы оценить ПО с открытым кодом, попробуем создать один и тот же проект ГИС сперва с помощью ArcGIS а затем ПО с открытым кодом. Выполнять проект мы будем двумя ПО с открытым кодом: Quantum GIS (QGIS) и Generalitat Valenciana, Sistema d'Informació Geogràfica (gvSIG). Почему мы выбрали их?

Quantum GIS (QGIS) - программа является одним из наиболее популярных и быстрорастущих открытых ПО. Прирост строк кода составил 227%. К тому же QGIS тесно переплетен с GRASS GIS и некоторые задачи мы выполним с исспользованием его модулей.

gvSIG вероятно, самый крупный проект открытого ГИС ПО, если измерять размерами финансовых вложений. Он разрабатывался как прямой аппонент ArcView GIS 3.x, способный заменить его в органах муниципальной власти. По мнению экспертов это проекту удалось. Создано ПО с функциональными возможностями сравнимыми с ArcView GIS 3.x, а местами его превосходящий. Стоит отметить что затраты на его создание превысили 33 млн. USD.

Немаловажным является и тот факт что эти программы имеют интерфейс и документацию на русском языке. Это является большим плюсом в их популяризации на территории бывшего СССР.

Также мы рассмотрим SAS.Planet - сободную программу, предназначенная для просмотра и загрузки спутниковых снимков высокого разрешения и обычных карт, представляемых такими сервисами, как Google Earth, Google Maps, Bing Maps, Digital Globe, “Космоснимки“, Яндекс.карты, Yahoo! Maps, Virtual Earth, Gurtam, OpenStreetMap, eAtlas, iPhone maps, карты Генштаба и др.

Для начала мы должны собрать исходные данные. В нашем распоряжении имеется:

- Инвентаризационная карта Михайловского АО;

- Инвентаризационное дело колхоза «Победа»;

- Данные GPS сьемки для привязки;

5.1. Создание векторной карты Михайловского айылного округа в ArcGIS.

Итак начнем!

Для начала откроем ArcGIS. Перед нами пустой проект. Проект пока еще без системы координат. В программе можно задать систему координат проекта. Кроме того программа поддерживает преобразование координат «на лету», что очень удобно при работе с данными в различных системах координат.

Итак задаем систему координат WGS 84 зона 43N. Рисунок 2.

Рисунок 3. Выбор систем координат.

Ввод.

Теперь загрузим сканированную карту Михайловского АО в формате TIFF. Программа поддерживает пирамидные слои. Что очень удобно при работе с растровыми данными большого размера. Растровый слой Михайловка не имеет файла привязки, поэтому его нельзя спроецировать.

Рисунок 4. Уведомление о пространственной привязке.

Ввод данных в программу очень простой и понятный. Это касается не только великого множества растровых но и векторных данных различного формата. Есть так же конвертация. Так что, в вопросе ввода и чтения данных программа на высочайшем уровне.

Манипулирование.

Растр загружен. Теперь есть возможность настроить его различные параметры: яркость,контраст, прозрачность см. рисунок 2. Можно так же включать и отключать каналы растра.

Рисунок 5. Настройка растра.

Как мы уже напоминали растр не правильно пространственно ориентирован. То есть? имеет не правильные координаты, площадь. Для того чтобы это исправить надо «привязать» растр на «свое» место. Данную операцию можно осуществить с помощью меню «пространственная привязка». Выбрав необходимый растр создаются связи по которым впоследствии усуществляется сама операция. Кроме того, также имеется возможность привязки векторных слоев.

Существует отдельная специальная программа для удоства работы с данными – ArcCatalog. С его помощью можно быстро создать, экспортировать, удалять и др. необходимые шейп файлы, базы данных . См. рис. 6

Рисунок 6. Создание шейп файла.

Теперь можно приступить к векторизации карты. Создаем обьекты: реки, здания, дороги и.т.д. В программе кроме ручной оцифровки, есть так же возможность автоматизировать этот процесс. В процессе оцифровки можно вводить атрибутивные данные. Программа предоставляет большой выбор инструментов для манипулирования данными.

Рисунок 6. Комбинированная растрово-векторная карта.

Управление.

Для хранения, структурирования и управления данными применяются системы управления базами данных (СУБД). ArcGIS может работать со следующими СУБД: Informix, PostgreSQL, Oracle, Microsoft SQL и др.

Запрос и анализ.

Модуль ArcGIS Spatial Analyst дает возможность выполнять разнообразные операции по вычислению растров, комбинировать карты для поиска подходящих местоположений и осуществлять пространственный анализ с использованием как растровых, так и векторных данных.

Модуль ArcGIS Geostatistical Analyst интегрирует мощные средства для исследования данных, усовершенствованные методы интерполяции и аналитические инструменты.

Модуль ArcGIS 3D Analyst позволяет создавать динамические, интерактивные трехмерные изображения, которые помогают в выполнении эффективного анализа данных, приближенного к реальному миру.

Визуализация.

Визуализации в программе уделено большое внимание. Множество условных знаков (загружаются), возможность менять прозрачность, цвета, типы линий, заливок и т.п., выводить небходимые атрибутивные данные и добавлять различные таблицы, графики к карте дают большие возможности для создания качественных карт.

Для подготовки карт нужно перейти в «вид компоновки». Здесь можно задать масштаб, в котором будет распечатана карта, добавить легенду, стрелку севера, масштабную линейку, название карты и др.

Рисунок 7. Карта Михайловского АО созданная в ArcMap.

5.2. Создание векторной карты Михайловского айылного округа в QGIS.

Саму программу и руководство пользователя можно легко скачать с официального сайта программы или различных сайтах посвященных ГИС.

Открываем QGIS. Очень дружественный, простой и понятный интерфейс. Очень много различных красивых иконок которые к сожалению не подписаны.

Перед нами Новый проект. Проект пока еще без системы координат. В программе можно задать систему координат проекта. Кроме того программа поддерживает преобразование координат «на лету». Задаем систему координат WGS 84 зона 43N. Рисунок 8.

Рисунок 8. Выбор систем координат.

Ввод.

Загружаем растр. При больших размерах растра QGIS немного «подвисает», но, программа поддерживает пирамидные слои. В отличии от ArcGIS при загрузке растра можно выбрать разрешение пирамид. Все это делается в свойстве слоя. Ввод данных в программу не сложный. Программа поддерживает 69 форматов векторных и более 100 форматов растровых данных.

Рисунок 9. Загрузка растра.

Манипулирование.

Есть возможность включать и отключать каналы растра или выбрать одну из цветовых палитр и настроить прозрачность.

Опперация привязки растра имеется, но реализовано менее удобно чем в ArcGIS. Можно исспользовать файлы с контрольными точками и настроить параметры трансформации.

Рисунок 10. Привязка растра.

Теперь можно приступить к векторизации карты. Создаем шейп файлы и редактируем их. Создаем обьекты: реки, здания, дороги и.т.д. После создания каждого обьекта программа автоматически запрашивает атрибутивную информацию (навания, характеристики, свойства и.т.п.) Очень трудно работать с более менее большими растрами, так как программа все время «застывает». А вот при работе с векторными данными все хорошо. Сам процесс векторизации менее удобен чем в ArcGIS. В Qgis я не обнаружил того арсенала возможностей работы с условными знаками и простых и понятных инструментов редактирования. Qgis имеет хороший потенциал для манипулирования данными но, по моему мнению сильно отстает от ArcGIS.

Рисунок 11. Комбинированная растрово-векторная карта.

Управление.

Для хранения, структурирования и управления данными применяются системы управления базами данных (СУБД). Qgis работает с PostgreSQL/PostGIS. Для удобства управления данными имеется Quantum GIS Browser – аналог ArcCatalog.

Запрос и анализ.

Можно анализировать векторные пространственные данные в PostgreSQL / PostGIS и других форматах, поддерживаемых OGR. QGIS предоставляет возможность использовать инструменты анализа, выборки, геопроцессинга, управления геометрией и базами данных. Также можно использовать интегрированные инструменты GRASS, которые включают в себя функциональность более чем 400 модулей GRASS.

SEXTANTE является мощной платформой геообработки и позволяет вызывать как встроенные алгоритмы QGIS, так и сторонние, такие как GDAL, SAGA, GRASS, fTools и многие другие.

В Михайловском АО всего один населенный пункт – Михайловка. предположим что необходимо его расширение. В республике действует мораторий на трансформацию особо ценных угодий, поэтому мы не рассматриваем орошаемые пашни вокруг села. Для расширения подойдут пастбищные угодья примыкающие к населенному пункту. С помощью инструмента пространсвенный запрос мы смогли определить какие контуры пастбищ примыкают к селу.

Рисунок 12. Желтым обозначены примыкающие к селу пастбища.

Визуализация.

Для подготовки карты нужно щелкнуть «создать макет». Здесь можно задать масштаб, в котором будет распечатана карта, добавить легенду, стрелку севера, масштабную линейку, название карты и др. Компановка карт осуществляется в отдельном окне. В основном все инструменты понятны и все самые необходимые из них есть. Человек близкий к ГИС может быстро и без проблем соориентироваться. В этой части программа так же уступает ArcGIS, но может с легкостью выпонить многие задачи.

Рисунок 13. Карта Михайловского АО подготовленный в Qgis.

Заключение

Qgis быстро развивающаяся и перспективное ГИС ПО. В некоторых аспектах имеет почти сравнимый с ArcGIS функционал, но во многом сильно не дотягивает. Может стать отличной альтернативой проприетарным ГИС, когда необходимо решить стоящие задачи минимальными затратами.

5.3. Создание векторной карты Михайловского айылного округа в gvSIG.

gvSIG и русификацию для него также можно легко найти и скачать в интренете. Единственная проблема отсутствие русского перевода руководства пользователя для последних версий. К слову говоря, интерфейс последних версий отличается от старых.

Открываем gvSIG. Интерфейс менее привлекателен чем в Qgis и напоминает ArcGIS.

Нужно задать систему координат проекта. Его мы задаем в меню Карта, вкладке свойства. Необходимую систему координат нужно искать по коду или названию а затем прокручивать списки зон в крохотном оконце пытаясь не пропустить нужную весьма неудобно. Программа поддерживает преобразование координат «на лету.

Рисунок 14. Выбор систем координат.

Ввод.

Программа разрабатывается на java (java не отличается скоростью, но разработчики сделали все, чтобы программа была как можно более «скоростной»). gvSIG работает в большинстве распространенных операционных систем: Windows, Linux, OSX.

Поддерживаются основные векторные форматы: GML, KML, DGN, DWG, DXF, SHP, графические BMP, WMF, TIF, JPEG, GIF, PNG и растровые форматы: GeoTIFF, ECW, MrSID. Так что, с введением данных проблем не возникает. Загружаем сканированные изображения бумажной карты Михайловского АО.

Манипулирование.

Есть возможность включать и отключать каналы растра, настроить яркость, контраст и прозрачность. Далее нам необходимо привязать растр. Проделывает данную операцию с помощью вкладки “Georeference”.

Рисунок 15. вкладка “Georeferencing”.

Теперь можно приступить к векторизации карты. Создаем шейп файлы: меню карта – новый слой- Новый SHP файл. Создаем обьекты: реки, здания, дороги и.т.д. Возникает та же проблема что и при работе с QGIS: трудно работать с более менее большими растрами. Быстрота обработки оставляет желать лучшего. Процесс векторизации предусматривает включение редактора для каждого слоя. Слои которые редактируются в данный момент подсвечены красным.

Рисунок 16. Процесс векторизации.

Управление.

Для хранения, структурирования и управления данными применяются системы управления базами данных (СУБД). gvSIG работает с PostGIS, MySQL, ArcSDE, Oracle, JDBC, CSV. Имеется менеджер связи с пространственными базами данных. С помощью которого можно легко добавлять, удалять, подключать и отключать всевозможные базы данных, содержащие географическую информацию.

Запрос и анализ.

Мы рассмотрим пример исспользования алгебры карт. Осуществлять запрос мы будем через меню «фильтр».

В Михайловском АО частный предприниматель решил построить молочную ферму. Для этого необходимо выбрать участок земли в пастбищных угодьях площадью более 25 га. Мы проведем запрос чтобы определить контуры подходящих пастбищ. Открыв меню Фильтр, вводим запрос. Программа, обработав запрос, выделяет полигоны пастбищ, площадь которых больше 25га.

Рисунок 17. Меню Фильтр. Желтым отмечены пастбища площадь которых более 25га.

Визуализация.

Процесс компоновки карты осуществляется через меню Менеджер проекта- Компоновка. Имеются все необходимые инструменты: стрелка севера, масштаб и.т.д. Многие пукты схожи с ArcGIS. Но, пользователю привыкшему работать в ArcGIS очень сложно перенастроиться, так как, предлагается иной алгоритм действий. При всем этом по возможности визуализации gvSIG не уступает коммерческим продуктам.

Рисунок 18. Карта Михайловского АО подготовленный в gvSIG

Заключение

gvSIG создавался как ПО способное заменить ArcGIS в органах муниципального управления. Эти программы имеют частично схожий интерфейс. Но, структуры весьма отличаются. Пользователю у которого уже сформировалось представление о порядке выполнения задач в ArcGIS, трудно переходить на данный продукт. Хотя разработчики достигли своей цели и создали продукт почти не уступающий ArcGIS.

5.4. SASPlanet

SASPlanet - свободная программа, предназначенная для просмотра и загрузки спутниковых снимков высокого разрешения и обычных карт, представляемых такими сервисами, как Google Earth, Google Maps, Bing Maps, DigitalGlobe, “Космоснимки“, Яндекс.карты, Yahoo! Maps, Virtual Earth, Gurtam, Open Street Map, eAtlas, iPhone maps, карты Генштаба и др. Но, в отличие от этих сервисов, все скачанные карты загружаются в кеши и их можно просматривать даже без подключения к интернету. Помимо спутниковых карт возможна работа с политической, ландшафтной, совмещенной картами, а также картой Луны и Марса.

Порой при создании ГИС необходимы геопривязанные растровые данные (спутниковые снимки, топокарты, карты рельефа и др.) большой территории. В условиях отсутствия Интернета, Сас Планета является идеальным решением.

Представим что, нам нужна карта которую мы представим фермерам. Многие из них плохо читают карты. Нам нужна подложка в виде спутникового снимка.

Открываем Сас Планету, выбираем источник с которого будем загружать снимки.

Рисунок 19. Выбор источника для загрузки.

Далее выделяем интересующую нас область и загружаем. После того как загрузка закончена, снова выбираем ту же область и склеиваем в один (или больше) растровый файл. Предварительно нужно указать масштаб и файлы привязки.

Рисунок 19. Склеивание файла.

После окончания склеивания мы получим геопривязанный спутниковый снимок, который с легкостью можно открыть в любом ГИС и использовать в качестве подложки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Открытые ГИС не являются ответом на все вопросы и не ставят под угрозу существование других, проприетарных программных продуктов, но обеспечивают лучшие условия конкуренции. Использование открытых ГИС способно резко уменьшить расходы и усилить конкуренцию. Тем не менее, ряд недостатков открытого ПО ГИС, на данный момент препятствует немедленному его внедрению в организациях в качестве основного ПО ГИС.

Список литературы

«ГИС с открытым исходным кодом» - А. Жапаркулова, Э. А. Матамизов, А.Б. Курманалиева, Е.Г. Родионова.
https://gvsig.org/
dataplus.ru
http://www.gis-tech.ru/
http://gis-lab.info/
http://sasgis.ru
Андрианов В.- Гис для бизнеса, статься журнала ArcReview №1 (12) 2000г.
Андрианов В. – ГИС на транспорте, статья журнала ArcReview №1 (24) 2003г.
http://ru.wikipedia.org/wiki
Андрианов В. – ГИС в торговле и сфере услуг, статья журнала ArcReview № 4 (35) 2005г.
Геоинформатика: Учеб. для студ. вузов / Е.Г.Капралов, А. В. Кошкарев, В. С. Тикунов и др.
http://qgis.org.
«QGIS User Guide» Выпуск8.0.
«gvSIG 1.10 User manual»
Геоинформационные системы – И.Г. Журкин, С.Г. Шайтура

Скачать: Ocenka-programm-s-otkrytym-kodom-dostupa-v-sozdanii-GIS.docx

Категория: Дипломные работы / Дипломные работы по геологии

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Привет студент

ОЦЕНКА ПРОГРАММ С ОТКРЫТЫМ КОДОМ В СОЗДАНИИ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

«ОЦЕНКА ПРОГРАММ С ОТКРЫТЫМ КОДОМ В СОЗДАНИИ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ»

1. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ.

1.1. Введение в ГИС

1.2. Основные компоненты ГИС

1.3. Задачи, которые решает ГИС

1.4. Основные понятия ГИС

1.5. Послойная организация данных

1.6. Визуальная обработка информации в ГИС

1.7. Анализ данных в ГИС

2. ГИС В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ

2.1. Гис и бизнес

2.2. Некоторые применения ГИС в бизнесе

2.3. Гис и транспорт

2.4. ГИС в военных технологиях

3. ОТКРЫТОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ – ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФЕНОМЕН СОВРЕМЕННОСТИ

3.1. Понятие свободного программного обеспечения

3.2. Общественная лицензия GNU

3.3. История ГИС с открытым кодом

4. ГИС С ОТКРЫТЫМ КОДОМ - КАК АЛЬТЕРНАТИВА ПРОПРИЕТАРНЫМ

4.1. Характеристики основных открытых пользовательских ГИС

4.1.1. Geographic Resources Analysis Support System (GRASS)

4.1.2. Quantum GIS (QGIS).

4.1.3. User-friendly Desktop Internet GIS (uDig)

4.1.4. Generalitat Valenciana, Sistema d'Informació Geogràfica (gvSIG)

4.1.5. System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA)

4.1.6. Integrated Land and Water Information System (ILWIS)

4.1.7. MapWindow GIS

4.2. Преимущества открытых ГИС программ

4.3. Недостатки открытых ГИС программ

5. СОЗДАНИЕ ВЕКТОРНОЙ КАРТЫ МИХАЙЛОВСКОГО АО С ПОМОЩЬЮ РАЗЛИЧНЫХ ОТКРЫТЫХ ГИС ПРОГРАММ.

5.1. Создание векторной карты Михайловского айылного округа в ArcGIS.

5.2. Создание векторной карты Михайловского айылного округа в QGIS.

5.3. Создание векторной карты Михайловского айылного округа в gvSIG.

5.4. SASPlanet

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Привет студент

Привет студент

ОЦЕНКА ПРОГРАММ С ОТКРЫТЫМ КОДОМ В СОЗДАНИИ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

«ОЦЕНКА ПРОГРАММ С ОТКРЫТЫМ КОДОМ В СОЗДАНИИ ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ»

1. ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ.

1.1. Введение в ГИС

1.2. Основные компоненты ГИС

1.3. Задачи, которые решает ГИС

1.4. Основные понятия ГИС

1.5. Послойная организация данных

1.6. Визуальная обработка информации в ГИС

1.7. Анализ данных в ГИС

2. ГИС В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ

2.1. Гис и бизнес

2.2. Некоторые применения ГИС в бизнесе

2.3. Гис и транспорт

2.4. ГИС в военных технологиях

3. ОТКРЫТОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ – ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФЕНОМЕН СОВРЕМЕННОСТИ

3.1. Понятие свободного программного обеспечения

3.2. Общественная лицензия GNU

3.3. История ГИС с открытым кодом

4. ГИС С ОТКРЫТЫМ КОДОМ -­ КАК АЛЬТЕРНАТИВА ПРОПРИЕТАРНЫМ

4.1. Характеристики основных открытых пользовательских ГИС

4.1.1. Geographic Resources Analysis Support System (GRASS)

4.1.2. Quantum GIS (QGIS).

4.1.3. User-friendly Desktop Internet GIS (uDig)

4.1.4. Generalitat Valenciana, Sistema d'Informació Geogràfica (gvSIG)

4.1.5. System for Automated Geoscientific Analyses (SAGA)

4.1.6. Integrated Land and Water Information System (ILWIS)

4.1.7. MapWindow GIS

4.2. Преимущества открытых ГИС программ

4.3. Недостатки открытых ГИС программ

5. СОЗДАНИЕ ВЕКТОРНОЙ КАРТЫ МИХАЙЛОВСКОГО АО С ПОМОЩЬЮ РАЗЛИЧНЫХ ОТКРЫТЫХ ГИС ПРОГРАММ.

5.1. Создание векторной карты Михайловского айылного округа в ArcGIS.

5.2. Создание векторной карты Михайловского айылного округа в QGIS.

5.3. Создание векторной карты Михайловского айылного округа в gvSIG.

5.4. SASPlanet

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Привет студент

4. ГИС С ОТКРЫТЫМ КОДОМ - КАК АЛЬТЕРНАТИВА ПРОПРИЕТАРНЫМ