Модель пространственных данных для решения задач регионального управления

      Комментарии к записи Модель пространственных данных для решения задач регионального управления отключены

Модель пространственных данных для решения задач регионального управления

А. Г. Демиденко

Современное развитие средств дистанционного зондирования Почвы (ДДЗ) разрешает приобретать данные о местности максимально оперативно. В зависимости от наличия денег возможно включать в процесс анализа архивные эти либо запрашивать съемку местности на заказ, а в зависимости от решаемых задач варьировать разрешающей методом и способностью съемки. Все сведенья ДЗЗ существенно повышают информативность совокупностей, предназначенных для ответа задач регионального управления:

  • Мониторинг территорий и объектов управления (муниципальных территорий; сельскохозяйственных угодий, лесного хозяйства, внешней среды и опасных объектов; развития нефтегазовой отрасли).
  • Ведение градостроительного, земельного, лесного, водного кадастров.
  • Корректировка главных замыслов, схем территориального планирования.
  • Цифровое 3D-визуализация и моделирование пространственной информации для ответа отраслевых задач.
  • Фотограмметрическая обработка космических снимков.
  • Тематические (отраслевые) геопорталы для ответа задач управления территорий.

Действенное ответ этих задач нереально без средств подготовки, анализа и обработки пространственных данных. Подготовка данных ДЗЗ к анализу и обработке содержится в корректировке изображений на основании информации о параметрах съемочной аппаратуры, пространственной привязке изображений и ортотрансформирования (внесения поправок за рельеф местности). На рынке предлагаются эти ДЗЗ разного уровня обработки от «сырых» изображений до ортофотопланов.

Выбор постоянно остаётся за потребителем, но оптимальнее операцию подготовки данных ДЗЗ и получения ортофотопланов покинуть экспертам и покупать для собственных проектов эти ДЗЗ верхнего уровня обработки.

Для  анализа и обработки пространственных данных употребляются инструментальные ГИС и специальные пакеты на их базе. В ходе анализа и обработки на основании данных ДЗЗ приобретают разные производные эти: векторные карты, растры качеств, матрицы. Все эти сведенья нужны для функционирования разных повышения наглядности и режимов анализа представления данных.

Главной учетной единицей делается пространственный объект. Выстраивание конкретной методики и информационных потоков в ходе применения разнообразных пространственных данных для ответа задач регионального управления зависит от многих факторов и, в первую очередь, от выбранного ПО. Но независимо от всех этих факторов, нужно ответ главного вопроса  — создание единого банка пространственных данных (БЦКД).

От реализации модели пространственных данных БЦКД зависит эффективность ответа задачи регионального управления. В первую очередь, БЦКД обязан обеспечить использования и возможность хранения всех типов пространственных данных:

  • Векторные карты.
  • Матрицы высот рельефа.
  • Ортотрансформированные изображения местности.
  • матрицы и Растры качеств (отдельных либо комплексных черт местности).
  • Таблицы с координатами либо адресной привязкой объектов учета.
  • Атрибутивные сведения о пространственных объектах.

Наряду с этим разные типы разрешённых должны группироваться по тематике, иметь возможность территориальной и/либо адресной привязки и разделяться по уровню доступа: открытый либо закрытый (отраслевой). Помимо этого, эти должны быть снабжены метаданными для их идентификации и поиска и снабжать накопление разновременных сведений о местности и объектах учета (формирование временных последовательностей данных). Модель данных БЦКД определяется не форматами хранения данных, а организацией их логической структуры и используемыми средствами анализа и визуализации.

В составе программных продуктов КБ «Панорама» имеются все средства для построения БЦКД любого уровня сложности (рис.1).

Рис. 1. Схема БЦКД

Одним из главных поставщиков пространственных данных для создания БЦКД являются производители цифровых (векторных) топографических карт местности  и операторы ДЗЗ. Количество цифровых топографических карт (ЦТК) в федеральном картографическом фонде велик. Но использование их в разных совокупностях проектирования территориального обустройства без преобразования затруднено.

В первую очередь из-за деления единого пространственного объекта на составляющие части, в зависимости от его особенностей.  К примеру, река с одним заглавием, но изменяющая характеристики (глубина и ширина) и локализацию (линейный в одну линию, линейный в две линии, площадной) от истока к устью. Дополнительные неприятности формирует деление объектов рамками номенклатурных страниц.

Вариант ответа данной неприятности внес предложение Ю. А. Комосов [1] за счет введение единого пространственного объекта. Его построение проводится в ходе создания модели местности за счет установления пространственно-иерархической схемы и логических связей описания особенностей объектов.

В продуктах КБ «Панорама» ответ задачи построения единого пространственного объекта осуществляется за счет применения комплектов объектов. В ходе векторизации фрагменты единого пространственного объекта, имеющие однородные характеристики оцифровываются отдельными объектами карты и каждому из фрагментов присваиваются собственные атрибуты. В будущем, объекты-фрагменты группируются по неповторимым показателям и объединяются в единый комплект, что рассматриваться как единое целое.

хорошим  примером единого пространственного объекта являются многоконтурные земельные наделы, применяемые при кадастровом учете. По ортофотоплану либо на базе геодезических измерений фиксируются поворотные точки отдельных контуров земельных участков, после этого они объединяются в комплект и употребляются как единое целое. Программа машинально вычисляет площадь всего землепользования и снабжает обработку атрибутивных сведений как неспециализированных для всего комплекта, так для каждого контура в отдельности.

Вторым примером применения пространственно взаимосвязанных объектов  есть анализ и построение разных линейных графов: дорожный граф, граф сети гидрографии, граф инженерных коммуникаций и пр. Построение топологических графов снабжают большая часть современные инструментальных ГИС. В продуктах КБ «Панорама» эти операции выполняются особой прикладной задачей.

Подготовка топологических графов, как и создание единого пространственного объекта сопряжено с ответом конкретной задачи и должно выполняться на этапе подготовки данных для анализа. Так, хранение пространственных данных в БЦКД целесообразно поделить на топографические и тематические эти. Наряду с этим, существующие ЦТК для отображения топографической информации и исполнения главных расчетно-аналитических операций применять фактически без трансформаций, а для каждой темы вырабатывать конкретную топологическую модель.

Пространственные объекты имеют координатное описание. Степень детализации контуров пространственных объектов зависит от масштаба карты. При трансформации масштаба карты нужно создавать генерализацию картографического изображения. Законы картографической генерализации достаточно прекрасно обрисованы и формализованы.

Но современные требования к электронному изображению карты таковы, что при трансформации масштаба изображении карты должно происходить изменение картины в соответствии с некоторыми правилами. С уменьшением масштаба изображения карты должно происходить постепенное исключение из видимости отдельных объектов и, напротив, с повышением масштаба изображения должны отображать небольшие подробности.

В продуктах КБ «Панорама» употребляется  механизм настройки видимости объектов при экранном масштабировании карты. Но площадной объект ни в то время, когда не превратится в точечный либо напротив.

Ответ задачи перехода единого пространственного объекта от одной пространственной локализации к второй (от площадного к линейному либо точечному и напротив) реализуется за применения разных цифровых хранения и классификаторов карты координатного описания объекта для базисных масштабов изображения. В итоге единый пространственный объект, может отображаться на картах разного масштаба на основании разного координатного описания и разными условными символами, а в рамках одного электронного документа смогут быть скомпонованы цифровые карты соответствующие разным базисным масштабам.

Наряду с этим для каждого базисного масштаба возможно настроить собственные границы видимости объектов. В следствии при масштабировании карты будет вырабатывать изображение соответствующее текущему масштабу и отображающееся требуемым условным знаком.

Сквозная идентификация пространственного объекта достигается за счет его неповторимого номера, а координатное описание есть разным, для различного масштаба отображения. Построение таких баз данных не есть технически непростой задачей. Боле непростой задачей есть визуализация пространственных объектов, сохраненных в базе.

Программа «Мониторинг баз данных» снабжает в автоматическом режиме чтение сведений о координатном описании объектов, по настройкам пользователя и отображение данной информации в виде объектов карты. Формат СУБД (хранилища данных) не серьёзен. Это смогут быть как простые Paradox и Dbase, так и промышленные Oracle и Микрософт SQL Server.

В принципе, программа может отобразить любую карту и отслеживать все трансформации происходящие с ней. Но для понижения временных затрат на обработку не изменяющихся цифровых топографических карт целесообразно подготовить карты базисных масштабов заблаговременно, а для визуализации тематической информации применять «мониторинг баз данных».

Подготовку сведений о пространственных объектах для тематических слоев может делать любое приложение, как инструментальная ГИС, так и специальная программа. В следствии карты кадастрового учета, мониторинга лесных угодий либо фитосанитарного состояния полей становятся динамическими, другими словами изменяющими собственный изображение, в зависимости от сведений о пространственных объектах в БЦКД.

Но компоновка больших количеств статических данных в рамках одного электронного документа сопряжена с проблемами преобразования координатных совокупностей, обработкой смежных территорий и рядом вторых неприятностей. К примеру, в случае если пригодится скомпоновать многомасштабную карту на территорию РФ, при компоновке карт больших масштабов очень сильно увеличатся размеры карты, отображаемой в рамках одного окна, что скажется на скорости обработки данных.

Программное средство «Атлас карт» снабжает компоновку данных в пределах большую территорию, без открытия их в одном окне карты. Возможно скомпоновать карту на всю Русского Федерации. Наряду с этим карты больших масштабов вырабатывать в пределах нужной территории и по собственному осевому меридиану. Более того, любая из карт возможно в системе координат и своей проекции.

Атлас карт оперирует габаритными размерами включенных в него массивов пространственных данных и снабжает автоматическую подгруздку изображений требуемого масштаба в указанной точке карты. В следствии появляется возможности отображать громадные количества данных, с высокой скоростью и без принудительного преобразования координат. Более того, любая карта может включать неограниченное количество пользовательских карт — тематических слоев, растровых карт — ортонормированных матриц высот и изображений местности требуемой детальности.

Механизм разграничения доступа к пространственным данным, подготовленным к визуализации в виде карт в формате «Панорама» обеспечивается серверными приложениями ГИС «Сервер» и GIS Web Server. Программа GIS Web Server кроме этого снабжает публикацию данных, хранимых в БЦКД на геопорталах в Интернете.

Главная задача региональной ГИС мочь оперативно отображать запрашиваемый участок местности в нужном составе отображения. Наряду с этим результаты ответа прикладных задач кроме этого должны оперативно отображаться на фоне топографической информации. Предлагаемая модель данных БЦКД снабжает ответ данной задачи  и снабжает доступ к информации в картографическом хранилище любым программам, реализованным на базе графического ядра «Панорама».

Возможно применять универсальную инструментальную ГИС Карта 2008 либо создать специальное приложение, на базе программного инструментария GisToollKit, которое будет применять все возможности и функции ГИС-ядра по отображению карты и параллельно решать разные задачи. К примеру, при отслеживании паводковой обстановке, информацию об уровне подъема воды машинально регистрируются датчиками на гидропостах и передаются по каналам связи в базу данных.

Приложение контролирует, что эти обновились, делает расчет территории затопления по новому уровню подъема воды и формирует пользовательскую карту, которая машинально отображается на экране ситуационного центра (рис. 2).

Рис. 2. Отображение состояния паводковой обстановке

Подобно смогут быть созданы приложения для моделирования территорий растекания нефтепродуктов, при аварии на трубопроводе либо отслеживания вырубок леса на базе данных ДЗЗ. При анализе разновременных данных их привязка в базе осуществляется по времени регистрации трансформаций местности. К примеру, по итогам дешифрирования снимков, произведено обнаружение новых контуров на карте учетных объектов.

Машинально создается новая пользовательская карт фиксирующая состояние объектов учета на заданный момент времени. Текущая карта накладывается на прошлую, и выполняются оверлейные операции с контурами объектов учета. Итог сравнения возможно оформлен в виде карты трансформации местности и отображен на экране ситуационного центра вместе с топографической подложкой.

Перечень литературы:

Комосов Ю. А. «Необходимость, пути и сущность реализации новой модели представления пространственных данных». // картография и Геодезия, № 11, 2009.

От учета пространственных данных к принятию решений в Ситуационном центре


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: