Виведення результатів моделювання за допомогою географічних інформаційних систем.

Як було нами розглянуто у попередніх розділах основне призначення географічної інформаційної системи – виконання завдань просторовогоаналізу об’єктів місцевості. Але результати просторового аналізу повинні бути подані для подальшого використання користувачу в формі, яка сприяє їх розумінню користувачем. В випадку коли кінцевий результат незрозумілий користувачу, то ми не виконали наше завдання аналізу. Тут метою є не просто аналіз сам по собі, а подання його результатів для подальшого використання. Ми розглянемо як техніку виводу геоінформаційної системи, так і деякі вимоги дизайну для створення якісного, зрозумілого для всіх кінцевого продукту. Ці дві сторони важливі, так як техніка фізично обмежує наші можливості створення зображень, а користувачі мають фізіологічні та психологічні обмеження і особливості сприйняття, які впливають на інтерпретацію кінцевого результату.

Тому потрібно розглянути підсистему виводу геоінформаційної системи, як упорядкований набір взаємодіючих операцій, які сумісно можуть використовуватися для виконання дуже складних завдань подання результатів моделювання. Крім того потрібно мати відомості, як же співвідносяться технічне оснащення підсистеми виводу ГІС та якість виводу результатів аналізу. Сутність, або ключ до цього зрозуміння полягає в тому, щоб побачити за якими правилами здійснюється оформлення результатів аналізу, як ці форми подання складаються з більш менших та простих компонентів і, за якими правилами здійснюється їх виведення.

Картографічне виведення.

Виведення результатів – кінцевий продукт (етап) будь-якого аналізу. Відповідно виведення результатів аналізу може бути постійним або тимчасовим, в залежності від типу пристрою виводу. До першої категорії ми відносимо виведення на папір, плівку або на магнітні носії. Всі такі види виведення результатів аналізу можуть зберігати результати діяльності протягом довгого часу. Друга категорія – виведення, звичайно, на екран монітору, або на проекційний екран з метою демонстрації результатів аналізу, або попереднього перегляду файлів при прийнятті рішення про використання їх в процесі подальшого аналізу, або про постійне виведення.

Виведення результатів може бути розподілено на людино- і машино-орієнтований вивід. Машино-орієнтований вивід найчастіше використовується для збереження матеріалу на комп’ютерних носіях інформації: він повертає нас від підсистеми виводу геоінформаційної системи до підсистеми зберігання і редагування. Людино-орієнтований вивід призначений для сприйняття користувачами візуально. Машино-орієнтований вивід може бути здійснений в різних формах, які потребують рішень про структуру даних, носії інформації і сумісності з іншими програмами і комп’ютерними системами, прийняти які простіше, ніж рішення при людино-орієнтованому виведенні, оскільки люди більше розподіляються за досвідом та рівнем сприйняття графічних засобів комунікації. З цієї причини ми приділяємо більше уваги людино-орієнтованому виведенню.

Сьогодні, під час виводу в геоінформаційній системі переважає картографічне подання результатів, але на практиці застосовується і некартографічне виведення. Тому розглянемо їх сутність та основні процеси, що притаманні цим двом типам виведення більш докладно.

Як нам відомо, карта сьогодні ще продовжує бути найбільш компактним способом подання географічної інформації.

Геоінформаційна система дозволяє створювати різноманітні карти, однак сьогодні більшість ГІС-аналітиків мають дуже обмежений досвід у картографічному виробництві та оформленні різних видів карт. З цієї причини та у зв’язку з зростанням кількості користувачів карт, вимоги ефективного подання результатів аналізу за допомогою геоінформаційної системи стають все більш актуальними.

Нагадаємо, що метою виготовлення карти є створення у користувача уявлення про те, як виглядає відповідне дійсне оточення. Ця мета є в значній мірі функцією призначення карти і пов’язана з колом користувачів, яке передбачається.

Загально-географічні карти прагнуть відобразити одночасно широкий спектр різних географічних явищ. Але більшість карт, що створюються за результатами ГІС-аналізу відносяться до спеціальних (тематичних) карт, які виділяють структурні відношення в рамках визначеної теми. У випадку геоінформаційної системи слово “тема” можливо замінити на “рішення”, так як карти найчастіше всього є результатом вирішення певного завдання або ключем для завершення процесу прийняття рішення.

Створюючи карту, необхідно попередньо відповісти на ряд питань: яка мета, для кого створюється карта, для яких груп користувачів вона призначена, як наочно подати зміст карти.

Карта є графічним зображенням земної поверхні, її структура повинна бути легкою для сприйняття та інтерпретації. Побудова зображення карт в більшості геоінформаційних систем стандартизована, аркуш карти розподіляється на декілька блоків: заголовок, легенда, прямокутник масштабу карти, прямокутник умовних позначок, тощо. Тому перед початком роботи з ГІС зі створення карти на основі результатів аналізу користувач повинен визначити місця розміщення цих блоків.

В геоінформаційній системі є засоби для вибору і встановлення типів ліній, кольорів, символів, картографічних символів у загальному випадку. Картографічні символи будуються шляхом вибору типу символу (з бібліотеки), встановленням для нього розміру (для ліній - ширини), кольору, штрихування. Різні ГІС мають різні бібліотеки символів, від обмежених до дуже розвинених. Нові символи, які відсутні в бібліотеці, конструюються з графічних примітивів: точок, ліній, площ, кіл, секторів, прямокутників тощо.

Практично кожна геоінформаційна система має певний набір шрифтів, в яких можливо управляти розміром, а іноді і нахилом шрифту. Існують різні способи оформлення рамок карт. Побудувавши макет карти на екрані, користувач повинен створити файл для виводу її на плоттер. В подальшому, такий файл може бути виведений на пристрій друку, або може зберігатися в пам’яті ПЕОМ і бути роздрукованим за потребою. Для друку сьогодні використовують широкоформатні кольорові принтери.

Крім розміщення на карті об’єктів дослідження, на ній повинна бути присутня певна система координат для забезпечення можливості визначення місця розташування цих об'єктів у географічному просторі. В деяких випадках, наприклад, при відображенні даних, що отримані з супутників, координатна система стає дуже важливою, оскільки користувач не зможе прочитати карту без координатної сітки або окреслення знайомих об’єктів. Крім того, за допомогою координатної сітки можливо оцінити просторову протяжність і площу об’єктів.

Спеціальна карта, яка створюється на основі результатів ГІС – аналізу повинна бути такою, яка читається, аналізується і інтерпретується користувачем. Кожний об’єкт, що на неї нанесено, повинен нести інформацію теми, яка розглядається. На карті не повинно бути зайвих об’єктів. Після усунення зайвих об’єктів, користувачу потрібно буде прийняти рішення про вибір, обробку та генералізацію даних, а потім – про використання відповідних символів для відображення цих даних таким чином, щоб той, хто далі буде працювати з цією картою, легко міг їх зрозуміти.

В деяких випадках, оформлення карти може бути дуже складним, особливо завдяки широким можливостям сучасних комп’ютерних програм. Однак логічні (інтелектуальні) та графічні (візуальні) цілі картографічного оформлення часто конфліктують між собою. Вирішення цих проблем здійснюється шляхом компромісів.

Наприклад, якщо ми розміщуємо символи домів на карті, то логіка і естетика диктують погоджений підхід – розміщення символів за координатами домів. Але, коли рядом є лінійний символ, наприклад дорога, що проходить дуже близько від усіх домів, то або символ дороги, або символ домів повинні бути зміщені відносно їх дійсних координат. В деяких випадках може бути потрібне зміщення зображень як домів, так і дороги від їх точних положень. Аналізуючи такі випадки можливо зробити основний висновок, що графічні об’єкти не абсолютно точно вказують дійсне положення фізичних об’єктів місцевості, які вони подають на карті. Тому картографами були розроблені докладні правила для нанесення картографічних символів на карту. Відхилення від цих правил завжди призводить до створення карти менш ефективної у доведенні результатів аналізу, ніж чим вона могла б бути.

Процес створення карти є складним процесом і він складається з трьохосновних етапів. Перший крок полягає у виборі типу карти, яку потрібно створити, у розміщенні на ній об’єктів та визначенні її загального виду. Це можливо виконати як від руки графічно, так і за допомогою комп’ютера (рис. 7.1).

 

 

На другому етапі здійснюють вибір символів для відображення об’єктів, визначаються інтервали класів об’єктів, кольори, типи ліній та інші графічні елементи. Це також можливо зробити на ескізі. При цьому звичайно відмічають розміри об’єктів і відстані між ними, які потім можуть бути введенні в програму.

Сутність третього етапу полягає у точному настроюванні всього того, що було зроблено на попередньому етапі. Тут у загальний план можуть вноситися тільки невеликі зміни. Головне завдання цього етапу полягає в створенні прототипу карти на екрані монітору перед її виведенням на друк. При цьому слід врахувати можливі розбіжності зображення на екрані монітору і на папері, які обумовлені використанням спеціальних мов управління периферійними пристроями. Так, під час виведення тексту часто відбувається, що шрифти у комп’ютері і принтері ненабагато розрізняються, що призводить до накладання, або зсуву надписів, під час друкування, або до заміни деяких символів, коди яких різні у комп’ютері і в принтері. Інша проблема, яка часто зустрічається – це невідповідність кольорів: кольори, що відрізняються на екрані комп’ютера – під час друку є практично однаковими. Все це потрібно враховувати користувачу геоінформаційної системи в процесі створення карти.

В процесі створення карти, як кінцевого результату аналізу, дуже важливим є ще і інший момент. Так під час створення карти ГІС-аналітик виконує вибір потрібних графічних примітивів, за допомогою яких подають точкові, лінійні та площинні об’єкти, для того, щоб користувач був можливий розрізняти всі ці об’єкти на карті. Основні параметри, що можуть змінюватися – це форма, розмір, орієнтація і колір.

Крім того, для заповнення площинних об’єктів може використовуватися штрихування, яке розрізняється на: організацію – регулярну або випадкову; частоту наслідування елементів, що дозволяє робити елементи зображення світліше або темніше; орієнтацію цих елементів.

Всі ці параметри можуть змінюватися для покращення графічного подання об’єктів та їх груп. Оскільки карта сприймається як єдине ціле (на відміну від тексту, що сприймається послідовно слово за словом), необхідно також приділяти увагу таким характеристикам оформлення карти, як розбірливість (чіткість) елементів зображення, візуальний контраст, відношення основного зображення і фону, ієрархічна структура, тощо.

Графічні символи повинні бути по-перше розбірливими: окремі лінії – розподіляємими, кольори – розрізняємими, а форми – розпізнаваємими. Розміри символів повинні враховувати відстань, з якої карта буде розглядатися, і це значення може змінюватися від кількох десятків сантиметрів під час індивідуальної роботи, до кількох метрів при колегіальному прийнятті рішень. При цьому потрібно пам’ятати про фізичні обмеження відповідного технічного обладнання і ока людини.

Іншим фактором розпізнаваності об’єктів на карті є видимість самих символів, що їх утворюють. Наприклад, лінії розпізнаються легко, тому немає потреби робити їх особливо широкими. Одні поєднання кольорів допомагають розпізнаванню (чорні букви на білому фоні), інші – навпаки. Крім того, використання символів та їх комбінацій, що легко розрізняються, допомагає розпізнаванню. Класичний приклад цього – фігури на знаках дорожнього руху – вони дозволяють передати повідомлення учасникам дорожнього руху без використання тексту.

Візуальний контраст також потрібний для розпізнавання графічних символів і тексту на наявному фоні, а також при їх близькому розміщенні відносно друг друга. У випадку, коли деякі елементи виглядають однаково за подібністю розміру, форми, штрихування або інших параметрів, то може бути корисним внесення додаткових змін для збільшення контрасту. В той же час потрібно пам’ятати, що дуже великий контраст може привести до зворотного ефекту – це втома користувача при тривалому розгляданні карти.

Завершуючи розгляд особливостей картографічного виведення за допомогою геоінформаційної системи потрібно відмітити наступне.

Виведення результатів аналізу за допомогою геоінформаційної системи є завершальний етап процесу аналізу та моделювання просторових об’єктів. Існує машино- та людино- орієнтований вивід результатів аналізу та моделювання. Виведення результатів аналізу та моделювання в картографічній формі можливо у виді загально-географічних або спеціальних (тематичних) карт. Знання сутності та основних етапів картографічного виведення дозволить користувачам геоінформаційних систем створювати карти, які будуть відображати результати ГІС – аналізу, в формі, що буде забезпечувати якісне сприйняття їх зображення у подальшому.