Скворцов А.В., Поспелов П.И., Крысин С.П. Геоинформатика в дорожной отрасли (на примере IndorGIS)
Подождите немного. Документ загружается.
Скворцов А.В., Поспелов П.И., Крысин С.П.
Геоинформационные системы
в дорожной отрасли
на примере
IndorGIS
Допущено
Министерством образования и науки Российской Федерации
в качестве учебного пособия для студентов высших
учебных заведений, обучающихся по специальности
«Строительство автомобильных дорог и аэродромов»
направления «Строительство»
Томск – 2005
УДК 681.3.06
Р е ц е н з е н т ы:
кафедра «Прикладной информатики» Томского
государственного университета,
докт. техн. наук, проф. Н.Г. Марков
Скворцов А.В., Поспелов П.И., Крысин С.П. Геоинформатика в дорожной отрасли (на
примере IndorGIS). – М.: Изд-во МАДИ, 2005. – 389 с. – 1000 экз. – 1404000000.
Книга позволяет познакомиться с широким спектром современных геоинформационных
технологий, применяемых в дорожной отрасли. Рассматриваются теоретические основы
ГИС (модели, структура и источники пространственных данных), методы тематической
визуализации карт, приёмы пространственного анализа. На примере современных
программных продуктов описываются основные приёмы работы в ГИС (управление ГИС-
проектами, ввод и редактирование данных, тематическая визуализация, пространственный
анализ).
На примере специализированной ГИС автомобильных дорог IndorGIS/Road (включающей
универсальную ГИС IndorGIS, информационную систему автомобильных дорог IndorInfo/
Road, программу решения транспортных задач IndorTransport, программу моделирования
транспортных потоков IndorTraffic, систему управления видеорядами IndorVideoRow и
др.) раскрываются возможности применения ГИС-технологий для планирования развития,
обоснования инвестиций, проектирования, управления и эксплуатации дорожного
хозяйства.
Пособие подготовлено в соответствии с учебной программой дисциплины
«Геоинформационные системы в дорожной отрасли» и предназначено для студентов,
обучающихся по специальности 291000 – «Строительство автомобильных дорог и
аэродромов» направления «Строительство». Может применяться в качестве учебного
пособия для преподавателей, студентов, разработчиков программного обеспечения, а
также всех желающих ознакомиться с современными технологиями геоинформатики.
ISBN 5-7511-1036-6
© Скворцов А.В., Поспелов П.И., Крысин С.П., 2005.
© Московский автомобильно-дорожный институт (ГТУ), 2005.
© Томский государственный архитектурно-строительный университет, 2005.
© ООО «ИндорСофт. Инженерные сети и дороги», 2005.
Оглавление
Предисловие................................................................................... 6
Глава 1. Введение в геоинформатику................................... 11
1.1. Понятие ГИС....................................................................... 11
1.2. Функциональные возможности ГИС................................ 12
1.3. Общая структура ГИС........................................................ 12
1.4. Классификация ГИС........................................................... 16
1.5. Организация данных в ГИС............................................... 21
1.6. Вопросы для самопроверки............................................... 23
Глава 2. Модели пространственных данных...................... 24
2.1. Классификация моделей.................................................... 24
2.2. Нетопологическая модель данных.................................... 27
2.3. Топологическая модель данных........................................ 29
2.4. Модель транспортной сети................................................ 30
2.5. Растровая модель данных.................................................. 31
2.6. Триангуляционная модель поверхностей........................ 33
2.7. Геореляционная модель данных....................................... 35
2.8. Геобаза данных................................................................... 39
2.9. Вопросы для самопроверки............................................... 40
Глава 3. Структура и источники геоданных...................... 41
3.1. Системы координат............................................................ 41
3.2. Картографические проекции............................................. 49
3.3. Картографические и координатные сетки....................... 63
3.4. Разграфка и номенклатура карт........................................ 64
3.5. Источники пространственных данных............................. 70
3.6. Векторизация...................................................................... 70
3.7. Дистанционное зондирование.......................................... 72
3.8. Геодезические изыскания.................................................. 76
3.9. Глобальные системы позиционирования......................... 87
3.10. Фото и видеосъемка......................................................... 91
3.11. Форматы данных............................................................... 94
3.12. Вопросы для самопроверки............................................. 97
Глава 4. Работа с картами в ГИС.......................................... 98
4.1. ГИС-проекты....................................................................... 98
4.2. Навигация по карте............................................................. 99
4.3. Получение информации по объектам............................ 102
4.4. Горячая связь..................................................................... 105
4.5. Видеоряды......................................................................... 106
4.6. Публикация карт............................................................... 108
4.7. Вопросы для самопроверки............................................. 113
Глава 5. Визуализация пространственных данных........ 114
5.1. Тематические карты......................................................... 114
5.2. Условные знаки................................................................. 114
5.3. Визуализация векторных данных................................... 122
5.4. Визуализация растровых данных.................................... 127
5.5. Визуализация транспортных сетей................................. 129
5.6. Визуализация поверхностей............................................ 131
5.7. Трехмерная визуализация................................................ 134
5.8. Картографические анимации.......................................... 139
5.9. Вопросы для самопроверки............................................. 142
Глава 6. Пространственный анализ.................................... 143
6.1. Измерительные операции................................................ 143
6.2. Векторный анализ............................................................. 145
6.3. Геостатистика................................................................... 160
6.4. Сетевой анализ.................................................................. 161
6.5. Анализ поверхностей....................................................... 167
6.6. Вопросы для самопроверки............................................. 171
Глава 7. Программные средства ГИС................................ 172
7.1. Российский рынок ГИС................................................... 172
7.2. Полнофункциональные ГИС........................................... 172
7.3. Растровые ГИС.................................................................. 198
7.4. Средства обработки геодезических данных.................. 204
7.5. Векторизаторы.................................................................. 205
7.6. Вопросы для самопроверки............................................. 210
Глава 8. ГИС автомобильных дорог IndorGIS/Road..... 211
8.1. Общие сведения о системе.............................................. 211
8.2. САПР автомобильных дорог IndorCAD/Road 5.0.......... 216
8.3. Система подготовки чертежей IndorDraw 5.0................ 220
8.4. Геодезический редактор IndorSurvey 2.0....................... 221
8.5. Редактор дорожных знаков в IndorRoadSign1.0............ 232
8.6. Работа с видеорядами в IndorVideoRow 1.0................... 234
8.7. Вопросы для самопроверки............................................. 240
Глава 9. Универсальная ГИС IndorGIS 5.0...................... 241
9.1. Общие сведения о системе.............................................. 241
9.2. Управление проектами и картами.................................. 244
9.3. Создание новых объектов................................................ 251
9.4. Редактирование объектов................................................ 260
9.5. Операции с объектами..................................................... 271
9.6. Работа с растрами............................................................. 277
9.7. Условные знаки................................................................. 284
9.8. Моделирование рельефа.................................................. 288
9.9. Решение транспортных задач.......................................... 290
9.10. Вопросы для самопроверки........................................... 291
Глава 10. Информационная система IndorInfo/Road 3.0 292
10.1. Общие сведения о системе............................................ 292
10.2. Концепция построения системы................................... 293
10.3. Общие приёмы работы................................................... 299
10.4. Просмотр, ввод и редактирование данных.................. 304
10.5. Формирование отчетов.................................................. 318
10.6. Работа с пространственной информацией................... 321
10.7. Управление правами доступа........................................ 330
10.8. Информационная модель............................................... 333
10.9. Вопросы для самопроверки........................................... 338
Предметный указатель........................................................... 339
Литература................................................................................. 342
Предисловие
Дорожная отрасль является одной из важнейших отраслей экономики любой
промышленно развитой страны. Недаром, автомобильные дороги называются
«кровеносной системой» любого государства. Они играют огромную
социально-экономическую роль в жизни современного общества.
В ведущих странах мира финансирование дорожного хозяйства составляет
около 3–4% ВВП (валового внутреннего продукта) страны. Исключение
составляют только США и Япония, где достаточная развитость дорожной
сети и высокий уровень ВВП определяют расходы на дорожное хозяйство в
размере 1,1–1,5% ВВП (около 120 и 80млрд. долл., соответственно), что
более чем в 10 раз превышает этот показатель для России.
При всём при этом, в Российской Федерации в силу огромной
пространственной протяженности территории транспортные издержки
существенно больше среднемировых показателей.
Автомобильные дороги являются очень капиталоемкими, но в тоже время и
очень рентабельными сооружениями. Известно, что каждый рубль,
вложенный в автомобильные дороги, в перспективе многократно (3–5)
возвращается в различных других отраслях экономики за счет снижения
транспортных (логистических) издержек, снижения аварийности, повышения
подвижности населения. Кроме того, развитие сети автомобильных дорог
региона несёт в себе немаловажный социальный эффект в виде
обеспеченности населения медицинскими, образовательными, культурно-
бытовыми услугами. В настоящее время наличие развитой сети
автомобильных дорог является немаловажным фактором инвестиционной
привлекательности региона.
Одной из особенностей дорожной отрасли по сравнению с другими
отраслями экономики является то, что её основные сооружения
(автомобильные и городские дороги) являются сложными инженерными
линейно-протяженными сооружениями с ярко выраженной географической
природой. В связи с этим основная техническая документация по
автомобильным дорогам должна представляться графически на
картографической основе или в виде условных схем и чертежей.
Всё это предопределяет вид компьютерных технологий, используемых для
управления автомобильными дорогами на различных этапах их жизненного
цикла (рис. 0.1). Все этапы цикла дороги между собой связаны логическими
и функциональными связями, которые могут иметь и циклический характер.
Среди множества различных видов программных технологий, работающих с
графической информацией, в дорожной отрасли наиболее востребованы
программные технологии ГИС и САПР. Кроме того, для работы с
атрибутивной информацией используются технологии баз данных (БД). На
разных этапах жизненного цикла дороги применяются отдельные
информационные системы, но чаще всего в сочетании с другими.
Рис. 0.1. Жизненный цикл автомобильной дороги
и место ГИС, САПР и БД на различных его этапах
Системы автоматизированного проектирования (САПР) призваны
автоматизировать различные этапы проектирования автомобильных дорог,
имеют богатые средства для работы с чертежами и схемами элементов дорог,
а также позволяют работать с топографическими планами в крупном
масштабе. Основной целью работы в САПР является создание проектно-
технической документации в виде чертежей, таблиц и ведомостей. Кроме
того, САПР используются и на этапе строительства, но в основном только
для документирования результатов исполнительной съемки и их передачи в
ГИС и БД.
Геоинформационные системы (ГИС) предназначены для управления
большим количеством разномасштабной картографической информации,
анализа взаимосвязей объектов в пространстве, управления атрибутными
характеристиками объектов. На этапах проектирования и планирования
развития сети дорог, ГИС помогают проанализировать различные варианты
прохождения трасс автомобильных дорог (рис. 0.2), выступая, в первую
очередь, как средство отображения тематических карт и как инструмент
пространственного анализа.
Рис. 0.2. Варианты западного и северного обходов
г. Томска (в обосновании инвестиций маршрута
«Новосибирск – Томск – Мариинск – Шарыпово»)
При эксплуатации автомобильных дорог на первый план выходит
возможность ГИС тесно работать с атрибутивной информацией, хранящейся