Александр Мартыненко - Проблематика информационного обеспечения геоинформационных систем
При проведении анализа и выбора форм отображения необходимо учитывать: требования пользователя к составу отображаемой картографической информации; высокую наглядность изображений, учитывающую психофизические возможности пользователей; эксплуатационные возможности средств машинной графики для визуализации в требуемой форме; трудоемкость отображения и передачи; скорость отображения и передачи; сложность структуры подготовки отображения; массовость отображения и т. п.
Следующим этапом является разбивка всей совокупности отображаемых объектов картографической информации на отдельные группы в соответствии с принципами структурирования отображения, намеченными в процессе проектирования ГИС, и определение содержания визуализации.
Вопрос о последовательности визуализации объектов решается после того, как установлено, какие из них одинаково важны при отображении, какие объекты имеют большую информативность и т. п.
В процессе определения содержания при визуализации выявляются объекты, которые должны отображаться, исходя из основного назначения ГИС. Но не только назначение ГИС и требования потребителей должны учитываться при включении в визуализацию, большое значение имеет правильное использование результатов расчета пользовательских задач.
После установления круга картографических объектов и последовательности их визуализации решается вопрос о форме и способах визуализации этих объектов на средствах машинной графики.
В настоящее время существует несколько подходов к выбору формы визуализации картографических данных.
Первый подход основан на максимально возможном приближении формы визуализации к форме отображения на аналоговой (бумажной) карте. Для пользователя необходимо, чтобы цветовое и графическое оформление электронных карт предельно соответствовало условным знакам традиционных карт. В настоящее время средства машинной графики, в том числе графические дисплеи компьютеров, позволяют достичь практически абсолютного сходства с бумажной картой.
Второй подход имеет в основе своей такую форму визуализации, которая максимально приближается к содержанию решаемых задач в ГИС и при которой не ставится задача добиться максимального сходства отображения на технических средствах визуализации и аналоговой (бумажной) карте.
Существует также подход, при котором ставится задача представления картографических данных для последующей обработки на технических средствах, например, множительных устройствах, устройствах вывода на аналоговые носители и т. д.
Выбор способов визуализации картографической информации определяется спецификой функционирования самого средства машинной графики, требованиями скорости отображения, объемом отображаемой информации и другими требованиями пользователей ГИС.
Проектирование форм и способов визуализации определяется также и наличием в распоряжении существующих в системах разработки библиотек программ для получения картографического изображения. Если желательная форма изображения не подходит ни под одну из имеющихся в библиотеке форм, требуется тщательное индивидуальное программирование новой формы (знака). Простые формы и знаки, например, линии, программируются довольно легко. Однако гораздо сложнее правильно выбрать условные знаки сложной конфигурации, масштаб и дать подписи в нужных местах. Особенно сложно программирование воспроизведения картографических объектов со сложной топографической структурой, которые, как правило, чаще всего и составляют основу картографических данных.
При проектировании формы передачи картографической информации по коммуникационным сетям, сетям между АСУ в первую очередь обращается внимание на разработку такого формата, который удовлетворял бы требованиям и сетевого оборудования, и тех ГИС, которые соединены в единую геоинформационную сеть. Различные ГИС могут иметь и разное информационное картографическое обеспечение. Поэтому еще на этапе анализа выполняется согласование форматов ГИС и выработка формата обмена. При проектировании форматов обмена учитываются: объемы картографических данных, предназначенных для передачи; скорость передачи; степень надежности работы канала связи. Немаловажным требованием к форматам передачи является требование доступности принимаемой ГИС к передаваемым данным. Вместе с этим, при проектировании форм передачи необходимо уделить большое внимание помехозащищенности картографической информации и ее информационной безопасности.
Во многих ГИС обменный формат представляется в виде последовательности массивов цифровой информации, организованных в соответствии с функциональным назначением цифровых данных. Основной структурной единицей является сегмент данных. Основными компонентами обменного формата являются сегменты:
• начальной информации;
• каталога обмена;
• картографических данных;
• дополнительных данных (метаданных);
• словаря данных;
• контрольных данных.
Наличие первых двух сегментов в файлах обменного формата, как правило, является обязательным. Остальные сегменты и записи могут включаться в обменный формат при необходимости.
Глава 3
Технология создания информационного обеспечения ГИС
§ 1. Выбор структуры и состава технических средств ГИС
При создании ГИС различного назначения в обеспечивающих подсистемах, кроме информационного обеспечения, важное значение имеют математическое, лингвистическое и техническое обеспечения.
Разработка технического обеспечения ГИС предусматривает максимальное использование комплекса технических средств. Выбор технических средств ГИС производится на основании анализа самой ГИС, ее функциональной структуры, перечня решаемых задач и их информационных характеристик, технико-эксплуатационных характеристик технических средств, вариантов технологических процессов обработки данных с учетом требований, связанных с обеспечением надежности и возможности развития ГИС, а также ограничений и условий, накладываемых на ГИС. С помощью комплекса технических средств реализуются логико-математические методы управления и использования ГИС и алгоритмы преобразования информации.
Комплекс технических средств в ГИС должен обеспечивать:
• решение всей совокупности функциональных задач, определяемых ГИС;
• своевременное получение, обработку и хранение, а также передачу информации для всех подсистем АСУ и других пользователей;
• подготовку и передачу необходимой информации в ГИС или АСУ более высокого ранга управления;
• достоверность получения, передачи и переработки информации;
• решение как периодических, так и разовых пользовательских задач в заданные сроки;
• эффективное функционирование ГИС в соответствии с определенными критериями эффективности.
Выбор технических средств ГИС осуществляется в несколько этапов. Прежде всего, на основе анализа системы и ее информационной модели определяются основные факторы, влияющие на выбор технических средств, разрабатываются технические требования к ним, устанавливаются критерии эффективности ГИС и осуществляется построение ряда вариантов структур комплексирования технических средств с учетом их номенклатуры и технических характеристик, производится анализ основных структур комплекса и взаимосвязи между различными элементами, а затем выбор вариантов с учетом ограничений и частных критериев эффективности. Далее определяются обобщенные параметры комплекса технических средств, осуществляется построение с учетом общего критерия эффективности ГИС.
Рассмотренные этапы выбора технических средств присущи для всех ГИС. Определение средств для каждой конкретной ГИС базируется на использовании количественных и объемно-временных характеристик геоинформационной системы.
При выборе комплекса технических средств целесообразно предусмотреть следующие средства:
• получения (сбора и регистрации) и передачи информации на расстояния;
• переноса данных с аналоговых первичных документов на машинные носители, а также для передачи с одного вида носителя на другой, обеспечивающий наиболее эффективный ввод в ЭВМ;
• предварительного формирования данных до ввода в компьютеры;
• ввода и обработки информации по заданным алгоритмам, а также ее хранение и накопление;
• отображения и вывода результатов обработки, передачи информации потребителям;
• копировально-множительной техники и подготовки выходных документов;
• диспетчеризации и регулирования процесса управления ГИС.
Информационная модель комплекса технических средств строится в виде обобщенного графа технических средств, который отражает способы выполнения технологических операций. При выборе конкретных технических средств каждая вершина графа может быть заменена несколькими вершинами, соответствующими конкретным устройствам, а любая дуга графа указывает направление передачи информации между вершинами.
