Ввод графической информации в ГИС

        Вычислительными функциями;

        Средствами форматирования экрана терминала и генераторами отсчетов.

Кроме того, он обеспечивает высокую производительность труда программиста. Для работы с таблицами ему предоставляются простые операторы типа "создать", "добавить","модифицировать","уничтожить","вставить". Для повседневного использования постоянно повторяющиеся последовательности команд могут быть записаны в файлы, после чего все задаваемые ими действия будут выполнены автоматически. Это существенно повышает надежность системы, поскольку от пользователя не требуется знания всех ее средств - большую часть работы он выполняет, пользуясь меню. В командный язык входит несколько групп операций, полный набор которых специфичен для конкретной СУБД, но некоторое количество команд, составляющих ядро языка, обязательно присутствует. Это команды открытия и закрытия файлов, нахождения записи, ее вставка, модификации, создание и удаление, сохранение БД, упорядочивание записей, вывод на экран и на печать. В СУБД операции можно выполнять по одной, последовательно вводя их с клавиатуры или группами (макросами) в автоматическом режиме. Операции языка СМУБД обычно имеют форму, близкую к естественному языку, и записываются в виде текста.
 

Компиляторы и интерпретаторы.

Для превращения текстовой команды в код, понятный машине, используются специальные преобразующие программы двух типов – интерпретаторы и компиляторы. Способы, которыми они обрабатывают текст, принципиально различны. В первом используется интерпретирующая система, которая по очереди преобразует команды в исполнимый код перед их непосредственным выполнением. Во втором случае сначала вся программа преобразуется (компилируется) в серию машинных команд и только после этого выполняется.

Первый способ имеет то преимущество, что при последовательном выполнении исходная программа занимает мало места в памяти, что особенно актуально при небольших объемах оперативной памяти, кроме того, этот способ позволяет вводить команды с клавиатуры или пользуясь системой меню. Однако файл, обрабатываемый интерпретатором выполняется крайне медленно. Компилятор работает гораздо быстрее, но программа занимает много места в машинной памяти. Хотя в настоящее время наблюдается тенденция к сближению двух основных способов выполнения команд СУБД, между ними существуют значительные различия, влияющие на выбор конкретной системы, в зависимости от целей ее использования. СУБД с компиляторами в основном ориентированы на программистов, создающих сложные прикладные системы, т.к. предполагают более высокий уровень квалификации пользователя. СУБД с интерпретаторами предназначены для пользователей, обладающих начальными знаниями программирования. Системы с интерпретаторами взаимодействуют с пользователем в режиме, управляемом с помощью меню, и в режиме ввода команд с клавиатуры. Работа с помощью меню доступна пользователю, даже не знакомому с системой команд СУБД и их синтаксисом, поскольку смысл команды записывается в позицию меню на естественном языке. Пользователю достаточно выбрать нужную команду и нажать клавишу выполнения. Однако, как показывает опыт, этот режим привлекателен лишь на начальном этапе знакомства с системой. В дальнейшем необходимость последовательного выбора из большого количества выпадающих меню сильно замедляет работу. Кроме того, система меню обычно включает не все команды языка, некоторые из них остаются недоступными пользователю. Режим ввода с клавиатуры позволяет управлять системой гораздо быстрее, но требует знания синтаксиса команд и способа их применения. Как правило, он используется опытными пользователями.

К числу СУБД реляционного типа относятся хорошо известные системы: dBASE, Clipper, Foxbase, RBASE, Paradox и т.д. Во всех этих СУБД записи и поля имеют ограничение на число полей (до 10024) и длину записи (~4000-5000 байт). Исключение составляет поле типа "Memo". Оно предназначено для хранения текстовой информации большого объема, его величина как правило ограничена размером 32767 байт. Длина поля зависит от его типа. Поля могут быть целыми, вещественными, строчными, логическими, типа "дата" и т.д. В любое поле можно вписать информацию только этого типа. При попытке записать, например, в целое поле строку текста, будет выдаваться сообщение об ошибке. Для текстовых полей длина обычно может составлять от 255 до 400 байт, для числовых полей 20 байт и т.д. К типу поля применяются только допустимые для него операции. Так например, над типом целых чисел возможны операции умножения, сложения, вычитания и деления, причем результат должен являться целым числом. Большинство из перечисленных реляционных СУБД для ПК позволяют создавать файлы с числом записей до 1 млрд и размером до 2 тыс.Мбайт. Ограничение на число и объем записей связано в первую очередь с величиной Опер.памяти. На рабочих станциях используют СУБД типа ORACLE, Informix, SyBase, Ingress, DB2 и др., которые позволяют управлять гораздо большей информацией, имеют развитые средства защиты информации от разрушения при сбоях и насанкционированного доступа, хорошо приспособлены для работы в сети и т.д. Многие из названных СУБД работают и на ПК, и это упрощает возможность создания многоплатформенных систем.

СУБД, применяемые в ГИС.

Пользуются готовыми системами (PARADOX, dBASE), собственными встроенными СУБД, смешанными (внутренними СУБД, пока общий объем баз не превысит определенной величины, и СУБД, предназначенные для больших объемов данных (обычно ORACLE, Informix, SyBase,Ingress, DB2), если информации очень много. В таких реляционных СУБД файл БД состоит из записей, а запись – из совокупности полей. Записью называется компьютерный аналог информации, содержащейся, например, на библиотечной карточке или бланке. В частности, запись, имитирующая бланк учета книг, может содержать шифр книги, имя ее автора, название, год издания и т.п. Совокупность записей является простой базой данных. Полем наз. Графа такой карточки или бланка, в которую записывается единица информации. Поле имеет имя и содержание. Например, в строке: "Название книги - Геоинформационные технологии в науках о Земле", "Название книги" - будет именем поля, а "Геоинформационные технологии в науках о Земле" - его содержанием. В компьютере такие записи запоминаются в виде таблиц, где запись представляет из себя строку, а поле - столбец. Каждая запись в таблице пронумерована и на бумаге представляла бы из себя отдельную карточку. Несколько БД могут содержать общую информацию, например, одна БД может иметь данные об именах, фамилиях, адресах служащих, другая - о фамилиях, семейном положении, доходах тех же служащих. При этом через общую информацию - фамилию - можно связать БД. Связи записей относятся к трем типам: одна-одна, одна-несколько и несколько-несколько. Примером однозначного соответствия может служить название учреждения и его адрес. Ко второму типу можно отнести фамилию студента и список предметов, им изучаемых, К третьему типу относятся записи, связанные перекрестными ссылками, как в книгах.

Стандартные форматы

В системе должны быть средства, позволяющие перевести данные в один из стандартных форматов БД или считать тематическую информацию из популярных баз. К числу таких форматов принадлежат DBF, DB и др. Практически все зарубежные ГИС обладают такими средствами, чего нельзя сказать о большинстве отечественных систем, которые из-за этого сильно ограничивают возможности применения информации, накопленной ими в других системах.

Поиск в базе данных.

Любая БД должна обладать возможностью поиска. Его быстрота зависит от организации данных. Поиск в базе осуществляется при помощи запросов; его можно производить, задав параметр или группу параметров поиска. Результаты обработки запроса могут быть отображены на экране, отправлены в файл или стать основой для составления отчета.

ГИС как средство принятия решений.

Информация, хранящаяся в ГИС, представляет ценность и приносит пользу только при решении прикладных задач. Каждая ГИС, кроме модулей, занимающихся вводом и выводом информации, обязательно комплектуется средствами, предназначенными для решения специфических задач пользователя. К настоящему времени сложился круг обязательных функций, наличие которых требуется от любых ГИС. Это прежде всего арифметические и геометрические функции, сетевой анализ, анализ наложений, выделение объектов в новый слой и утилиты работы с полями баз данных.

Утилиты работы с полями бaз данных.

Функции работы с полями баз данных включают поиск имени поля и его значения, поиск по маске, создание, редактирование и удаление поля, калькуляцию, классификацию и перегруппировку.

   Калькуляция - это генерирование нового значения по полям старых значений баз данных согласно введенной формуле. Результаты калькуляции как правило выносятся в новое поле и им дается новое имя. Простейшие примеры - расчеты площади, объема, дебита источника, мощности и т.д.

   Перегруппировка - это генерирование нового значения по группам подобных значений. Например, группирование площади однотипных участков, имеющих один и тот же атрибут (луга, поля, огороды и т.д.). При этом показатель каждой группы может рассчитываться по какой-то формуле (например, суммирование, вычисление среднего значения и т.п.).

Геометрические и арифметические утилиты.

Геометрические утилиты используются для анализа пространственных данных и связей между ними. Очень часто в них создается так называемая буферная зона - район, граница которого отстоит на заданном или рассчитанном расстоянии от границы исходного объекта. Например, когда расширяется дорога из-за растущей транспортной нагрузки, функциями ГИС создается район вокруг нее. В этот район попадают участки земли, по которым пройдет расширенная дорога, т.е. может быть решена задача определения владельцев этих участков и суммы компенсаций за проложение дороги по их землям. Другие утилиты используются, например, для подсчета необходимой площади осушаемых земель, площадей лесов, теряемых в результате пожаров и т.п.

Утилита перекрытия распознает перекрывающиеся области.

Утилита внутренних областей - распознает площади целиком лежащие в какой-либо области.

Утилита объединения площадей - создает геометрическое объединение площадей.

Утилита определения линии пересечения.

Утилита создания буферной зоны.

Утилита поиска точки касания линейного объекта.

Утилита поиска ближайшего объекта путем расчета расстояния до объекта зоны.

Утилита поиска объектов, попадающих в определенный район.

Утилита определения центра прямоугольника, охватывающего объект.

К обязательным арифметическим (картометрическим) функциям ГИС относятся расчеты площадей, длин, периметров, площадей склонов, объемов, заключенных между поверхностями.

Сетевой анализ

Сетевой анализ позволяет пользователю проанализировать пространственные сети связных линейных объектов (дороги, водопроводы, линии электропередач, и т.п.). В описании каждого вида сетей наблюдается много общего, но имеются и некоторые различия. Например, транспортные сети представляют из себя различные классы дорог, объединенные вместе перекрестками. Авиалинии и трассы движения пароходов похожи на дорожные сети, однако их положение не имеет строгой координатной привязки к поверхности. Электрические сети прежде всего характеризует наличие в них различных типов кабелей, а сети воды и газа - большой диапазон обемов труб, типов станций и т.п. В классическом представлении сеть считается набранной из линий, которые имеют не более двух общих точек с другими линиями - точки начала и конца. Точку касания принято называть узлом.

              А             

Важным фактором, определяющим сеть, является способ соединения ее элементов. Во всех типах сетей встречаются два типа соединений - "из/в" и "из/через" (этот тип соединений характерен для электрических сетей).

Обычно сетевой анализ служит для задач определения ближайшего, наиболее выгодного пути, определения уровней нагрузки на сеть, для определения зон влияния на объекты сети других объектов. Типичной задачей может быть, например, составление перечня улиц, жители которых отправляют своих детей в одну из наиболее близко расположенных школ. Критериями, позволяющими определить зоны влияния в этом случае, могут служить расстояние до школы, доступность пути, напряженность движения на нем, количество школьников, которых школа может вместить и т.п. С участками сети обычно связывают понятие направления движения, данные о котором хранятся в БД, обслуживающей сеть. Другими данными, относящимися к сети, могут быть мощность потока, его временные интервалы и т.д.

Литература

1.   Антонов А.А., и др. Программные средства ГИС под MS WINDOWS //ГИС-обозрение,№4,1996. С.23-25.

2.   Коновалова Н.В., Капралов Е.Г. Введение в ГИС. Изд-во Библион, М.: 1997. 159 с.

3.    Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии. М.: Финансы и политика. 1998. 287 с.