Александр Мартыненко - Проблематика информационного обеспечения геоинформационных систем
Картографическая информация, обладая специфическими свойствами, может использоваться не только в АСУ, но и в технических средствах управления.
В условиях автоматизации весь комплекс операций над картографическими данными выполняется с использованием технических средств, в результате чего стало реальным создание ГИС АСУ, основу которой составляют информационные массивы с записью данных на машинных носителях.
Интегрированную ГИС АСУ можно определить как систему, в которой картографическая информация подвергается обработке по единой схеме на основе единых для различных задач исходных и нормативных данных.
Создание и поддержание в рабочем состоянии массивов данных, содержащих полную и точную информацию об объектах местности, позволяющих своевременно получать всю необходимую результатную картографическую информацию для принятия управляющих решений, является целью проектирования ИО ГИС.
Проектирование ИО ГИС должно обеспечивать:
• своевременность сбора информации об объектах местности и передачу информации для обработки;
• высокую достоверность данных;
• необходимую и достаточную точность картографической информации;
• передачу требуемой информации потребителям в строго определенном режиме и в заданные сроки;
• полное отражение в информационных массивах состояния картографических объектов по всем характеристикам без необоснованной избыточности данных;
• применение совершенных носителей и способов записи, получения, обработки и контроля картографической информации с использованием современных технических средств;
• использование унифицированной системы нормативно-правовой документации и документооборота;
• рациональную организацию технологических процессов, обеспечивающих необходимую эффективность работы технических средств на всех этапах обработки картографических данных.
Новым, наиболее мощным средством повышения эффективности применения АСУ и ГИС, является Система электронных карт, создаваемая с 1992 года.
Система электронных карт представляет собой совокупность электронных карт, объединенных общим замыслом, упорядоченную и согласованную по масштабам, системам координат, содержания и условным знакам. Она формируется в векторном и растровом виде на оптических дисках или других машинных носителях программными и техническими средствами с использованием существующих карт, космических снимков, текстовой (справочной аудио — и видеоинформации) и других источников информации о местности.
Основные преимущества электронных карт перед обычными бумажными картами состоят в том, что электронные карты обеспечивают возможность в реальном времени отображать любой участок местности с любой степенью детализации и необходимой точностью, получать справки о местности, наносить и корректировать специальную информацию, решать многочисленные расчетные и информационные задачи и отображать результаты и их решения на картографическом материале.
Для описания содержания, качества (точность, полнота, достоверность и современность) и других характеристик электронных карт, а также данных геодезической, гравиметрической, фотограмметрической информации, используемой при создании и применении электронных карт, служат метаданные электронных карт.
§ 2. Структура ГИС и ее информационное обеспечение
При разработке ИО ГИС учитываются общие свойства систем: система представляет собой набор определенных компонентов; составные компоненты логически взаимосвязаны между собой и системой в целом. Наряду с общими свойствами ГИС, необходимо учитывать ее специфические особенности:
• общее предназначение ГИС в АСУ и ее отдельных подсистем;
• сложная модель и структура ГИС;
• наличие большого количества составных элементов, взаимосвязанных между собой потоков посредством данных;
• функционирование ГИС в условиях взаимодействия с внешней средой;
• гибкость структуры и алгоритмов управления данными на всех уровнях;
• наличие специалистов (операторов) в качестве элемента управления и взаимодействия его с ГИС в процессе выполнения функций управления.
Проектирование ИО является ответственным и сложным этапом при создании ГИС в любой АСУ. При этом изучаются и анализируются потоки картографической информации, формулируются пользовательские задачи, соответствующие задачам управления, определяются потребности в геоинформации для их решения.
Информационное обеспечение проектируемой ГИС должно включать всю совокупность картографических данных, образующихся в этой системе.
В зависимости от предназначения, в любой ГИС можно выделить функциональные и обеспечивающие подсистемы, которые способствуют развитию и эффективному использованию системы в целом и отдельных ее частей.
Функциональные подсистемы ГИС могут быть представлены в следующем составе: управления базами данных (СУБД); накопления и обработки; анализа; оперативного отображения данных. К обеспечивающим подсистемам относятся: информационное, математическое, лингвистическое и техническое обеспечение. Комплекс обеспечивающих подсистем информационного, математического, лингвистического и технического — должен поддерживать нормальное функционирование информационных потоков в ГИС, включающих сбор (получение), обработку и передачу картографических данных.
Подсистема информационного обеспечения является важнейшей. Без нее не может функционировать ГИС. Она включает всю совокупность информации, циркулирующей в ГИС, обеспечивает процесс ее сбора (получения), обработки и передачи, а также служит основой информационной связи с внешней средой.
Подсистема математического обеспечения включает все многообразие математических методов, моделей и алгоритмов обработки пространственных данных, а также комплектов типовых и стандартных программ и процедур, реализующих на ЭВМ решение задач для всех функциональных подсистем ГИС.
Подсистема технического обеспечения представляет собой комплекс технических средств сбора (получения), передачи, обработки, хранения и накопления, отображения и выдачи картографической информации.
Подсистема лингвистического обеспечения включает совокупность формализованных языковых средств и средств управления ГИС, обеспечивающих взаимодействие ее подсистем и оператора.
Информационное обеспечение современных геоинформационных систем состоит из следующих основных компонент:
• система основополагающих понятий и определений картографических данных;
• система классификации и кодирования картографических данных;
• система цифрового описания и хранения данных на машинных носителях;
• система нормативно — правовой и технологической документации (данных);
• массивы картографической и специальной информации.
Содержание ИО конкретной ГИС зависит от ее назначения и решаемых функциональных задач.
Информационные связи в ГИС реализуются в процессе сбора (получения), регистрации первичной информации, подготовки входных массивов, передачи данных, накопления, хранения и обработки информации, выдачи ее пользователям, выпуска выходных документов, используемых для выработки управляющих решений (рис. 1).
Современные информационные технологии рассматривают технологические процессы как комплекс последовательных преобразований первичной и промежуточной информации в результатную с их контролем и фиксацией на машинных носителях с помощью технических средств. В процессе таких преобразований информация изменяет свои количественные и качественные показатели в зависимости от потребителя результатной информации.
Глава 2
Проблемы разработки информационного обеспечения ГИС
§ 1. Классификация и кодирование картографической информации
При разработке ИО ключевое значение приобретает проблема классификации и кодирования элементов картографической информации. Не имея надежной системы классификации и кодирования, нельзя эффективно решать вопросы стандартизации цифровых данных, сокращения объемов данных, рациональной организации массивов, эффективного управления базами данных, информационной безопасности.
Под классификацией понимается совокупность правил распределения заданного множества картографических объектов на подмножества в соответствии с установленными признаками их сходства или различия. Цель кодирования состоит в том, чтобы представить картографическую информацию в цифровом виде в более компактной и удобной форме, которая позволит обеспечить решение задач в ГИС.
