Методы и средства визуализации данных

Функционирование системы вывода информации обеспечивает главным образом решение основной задачи − задачи получения карт. Но вывод данных не обязательно осуществляется в виде карты. Возможны такие формы данных на стадии вывода:

- текстовая − таблицы, списки, цифровой или текстовый ответ на запрос;

- графическая − карты, изображения на экране, графики, диаграммы, перспективные изображения, трехмерные изображения;

- цифровая − на диске, ленте или передаваемые по сети.

Текстовый вывод данных имеет, возможно, наиболее важное значение для обнародования результатов анализа, чем карты. Но итог работы может представлять собой также список или таблицу некоторых объектов с атрибутами, а запросы могут быть в виде цифровой информации, например, общая сумма, расстояние, площади.

Графический вывод карт и других произведений обеспечивается внешними графическими устройствами: это монитор (дисплей) для визуализации и анализа изоб­ражения на экране, принтер для построчной печати, графопостроитель для вычерчивания карт. Эти устройства можно подразде­лить на растровые и векторные.

Растровые устройства строят изображение, заполняя его элементами одина­кового размера построчно (экран монитора, матричные принтеры).

Векторные устройства (графопостроители) строят изображения, рисуя линии, закрашивая ареалы и т.д. Изображе­ние на экране − растровом устройстве − может приводиться в действие векторными командами, они преобразуют его в растр для показа.

Интерактивные графические видеоустройства позволяют пользователям указывать объекты и выявлять их пространствен­ное окружение. В 60-х годах применялись терминалы (мониторы с клавиатурой) телевизионного типа, которые использовались в основном для управления работой вычислительного комплекса. Основанные на первых электронно-лучевых трубках (ЭЛТ) мони­торы могли только изображать ряды символов в фиксированных позициях и не позволяли получать качественные изображения, пригодные для показа карт или снимков.

Некоторые фирмы предлагают в настоящее время устройства трехмерного стереоизображения. Они создают иллюзию глубины путем быстрой смены двух изображений, одно из которых пред­назначено для левого глаза, а другое − для правого.

Первыми устройствами для вывода данных в виде карт и картограмм на универсальных ЭВМ стали построчно-печатающие устройства.

В современных печатающих устройствах используются лазер и ксерография, которые позволили увеличить разрешение до 1200 точек на дюйм.

Монохромные растровые принтеры дают полутоновые изоб­ражения в оттенках серой шкалы. В цветных лазерных принтерах используется цветной тонер, цвет обеспечивается комбинацией ограниченного числа цветных точек.

Для создания изображений больших размеров используют графопостроители.Перьевые графопостроители создают изобра­жения путем перемещения пера под управлением ЭВМ. Большин­ство устройств создают дискретные изображения − линия рисуется большим количеством движений заданной длины в заданных направлениях

Лекция 12

Выбор ГИС

Имеется множество публикаций с оценками применяемых технических средств и ГИС-пакетов для разнообразных проектов и задач.

Как известно, в ГИС выделяют четыре основные подсистемы: ввода данных; хранения данных; анализа и выдачи результатов.

Каждая из подсистем может быть по-разному организована и построена на различных программных продуктах. Использование тех или иных возможностей, кроме всего прочего, определяется моделями данных, принятыми и реализованными в системе, т.е. моделями, которые корректно поддерживаются в СУБД и подсистеме анализа.

В зависимости от предполагаемой схемы ввода и обновления данных должно быть выбрано ПО, позволяющее приводить все материалы к согласованному виду и возвращать их партнерам в приемлемом для них виде. При этом может вставать проблема обмена цифровыми картами между различными ГИС.

Обменными форматами данных называются правила кодирования позиционной и атрибутивной информации вне среды ГИС.

Преобразование данных из внутреннего представления системы в другой формат называется экспортом данных. Наоборот, ввод содержимого файла, где записаны позиционная и атрибутивная информация в некотором обменном формате, в какую-нибудь ГИС, называется импортом ее в среду ГИС.

Подавляющее большинство широко используемых обменных форматов не передают топологические отношения между объектами. К таким форматам относятся DXF (AutoCAD), MIF (MapInfo), GEN (ArcInfo), Shape (ArcView), F1-F20V, SXF и т.д. Для нетопологических карт проблем нет, поскольку они не учитывают топологию, и, следовательно, возможностей упомянутых форматов в этом случае вполне достаточно. Для топологических ГИС возможно два подхода:

1) использование обменных форматов, передающих топологические отношения

2) импорт с помощью нетопологического обменного формата и построение топологии в ГИС.

Еще одна проблема при обмене данными — взаимодействие систем, работающих с аналогичными по сути материалами, например топографическими картами масштаба 1:50000, при описании которых использованы разные правила цифрового описания и классификаторы.

Реализация подсистемы хранения данных зависит от организации работы пользователей с системой. Возможны следующие варианты:

- локальное рабочее место;

- сетевая организация с файл-серверным режимом доступа к данным без многопользовательского режима обновления информации;

- сетевая организация с файл-серверным режимом доступа к данным и многопользовательским режимом обновления атрибутивной информации;

- сетевая организация с файл-серверным режимом доступа к данным и многопользовательским режимом обновления метрической информации;

- сетевая организация с клиент-серверным режимом доступа к данным и многопользовательским режимом обновления информации, записанной в формате сервера;

- сетевая организация с клиент-серверным режимом доступа к данным и многопользовательским режимом обновления информации, с сервером, поддерживающим работу с данными в различных форматах;

- Инетнет-Интранет-режим с пассивным клиентом, позволяющим выполнять запросы к серверной информации;

- Инетнет-Интранет-режим с активным клиентом, позволя­ющим выполнять обновление информации на сервере.

Без подсистем пространственного анализа, а также визуализации и вывода они не были бы ГИС. Возможности пространственного анализа в различных системах различны.

Не всегда имеющееся ПО достаточно для решения всех задач, стоящих перед проектом. Необходимо дописывать некоторые фрагменты и модули.

Возможности программного обеспечения при выполнении анализа данных определяются, кроме всего прочего, теми моделями данных, которые позволяет использовать система. Поэтому самые современные разработки поддерживают большой набор моделей данных.

Лекция 13

ГИС- картографирование

 

Геоинформационное картографирование (ГК) – это автоматизированное создание и использование различного типа карт на основе ГИС и баз картографических данных и знаний. Суть ГК заключается в информационно-картографическом моделировании геосистем.

Особенности:

- высокая степень автоматизации, опора на базы картографических данных и базы географических знаний;

- системный подход к отображению и анализу геосистем;

- оперативность создания карт, приближающаяся к реальному времени, с использованием данных дистанционного зондирования;

- тесное сочетание методов создания и использования карт. т.е. интерактивность картографирования;

- мультимедийность, позволяющая сочетать текстовые, иконические и звуковые отображения;

- многовариантность;

- использование новых графических изобразительных средств и дизайна;

- проблемно-практическая ориентация картографирования, направленная на обеспечение принятия решений;

- создание геоизображений новых видов: 3-мерных моделей, ЭК, анимаций и т.д.

ГК сформировалось на ряде научных направлений современной картографии, поднимая их на более высокий технологический уровень.

Прежде всего, его начало положено комплексным картографированием, ставившим во главу угла программно-координированное создание согласованных, сопоставимых и взаимно дополняющих серий карт и атласов природы и социально-экономических явлений. Комплексное картографирование представляет метод разностороннего, многоуровенного познания действительности различными картографическими средствами.

ГК сформировалась на базе автоматизированной картографии и ГИС, системного картографирования и аэрокосмических методов (дистанционное зондирование, дешифрирование, цифровая фотограмметрия). Импульсом послужило внедрение ГИС-технологий. ГК неразрывно связано с такими картографическими дисциплинами как проектирование и редактирование карт, подготовка карт к изданию и издание их.

ГК использует достижения теории, методики и производственной практики и, в то же время, воздействует на концепции, методический аппарат и теорию. ГК становится магистральным направлением развития картографической науки и производства.

Оперативное ГК означает создание и использование карт в реальном или близком к реальному масштабе времени с целью быстрого информирования пользователей и воздействия на ход процесса.

Оперативные карты (ОК) предназначаются для решения широкого спектра задач, прежде всего, для инвентаризации объектов, предупреждения о неблагоприятных или опасных процессах в самых разных сферах, слежения за их развитием, составления рекомендаций и прогнозов, выбора вариантов контроля, стабилизации или изменения хода процесса в самых разных сферах деятельности.

Различают два типа ОК: одни рассчитаны на долговременное последующее использование и анализ, а другие – на кратковременное применение для незамедлительной оценки какой-либо ситуации.

Исходными данными для оперативного ГК служат материалы аэрокосмической съемки, непосредственные наблюдения и замеры, статистические данные, результаты опросов, переписей, референдумов, кадастровая информация.

Эффективность оперативного картографирования определяется тремя факторами:

- надежностью автоматической системы, которая зависит от скорости ввода и обработки данных, организации баз данных и системы доступа к ним, быстродействия вычислительных и периферийных устройств;

- хорошей читаемостью и воспринимаемостью самих ОК, адекватным подбором знаков и шкал, обеспечивающими хорошее зрительное восприятие при оперативном анализе ситуаций;

- оперативностью распространения карт, используя и телекоммуникационные сети.

В традиционной картографии для показа динамики явлений и процессов, их возникновения, развития, изменений во времени и перемещения в пространстве используется, в основном, три способа:

- показ на карте при помощи стрелок или лент движения, «нарастающих» знаков и диаграмм, расширяющихся ареалов, изолиний скоростей изменения явлений и т.д.;

- показ динамики с помощью серий разновременных карт, снимков, фотокарт, блок-диаграмм и др., фиксирующих состояния объектов в разные периоды времени;

- составление карт изменения состояний явления, когда показывается не сама динамика, а лишь результаты происшедших изменений.

В последние годы вырос интерес к картографированию динамики, происходящих изменений в природе и обществе. Он вызван необходимостью познания не только структуры явлений, но и существа процессов, происходящих в земной коре, атмосфере, гидросфере и биосфере, а также в зонах их контакта. Динамическое картографирование является также наиболее эффективным средством визуализации результатов мониторинга.

Телекартография - процесс картографирования на расстоянии, новый технологический подход, распространяющий картографическое рабочее поле за пределы того, которое определяется информационными ресурсами конкретной ГИС (Grady B. Meehan)

Web-картографирование - это создание виртуальных картографических произведений на основе содержащихся в компьютерной сети карт и отдельных картографических слоев, снимков, анимаций, других изображений, статистических данных и т.п.

Лекция 14