Скворцов А.В., Поспелов П.И., Крысин С.П. Геоинформатика в дорожной отрасли (на примере IndorGIS)
Подождите немного. Документ загружается.
Глава 4. Работа с картами в ГИС
4.1.ГИС-проекты
Основным понятием в картографии является карта – графическое
изображение пространственных объектов. Аналогично, в
геоинформационных системах под термином карта (электронная карта)
понимается совокупность данных, позволяющих отображать
пространственные объекты на экране компьютера, а также редактировать и
анализировать эти данные.
Электронная карта состоит из упорядоченной совокупности графических
слоёв карты, которые последовательно отображаются на экране компьютера
(рис. 4.1). В случае необходимости некоторые слои карты могут быть
временно отключены, чтобы не мешать просмотру остальных.
Рис. 4.1. Слои карты
В геоинформатике пространственные данные отделены от способа их
отображения. Поэтому каждый слой карты содержит некоторый набор
пространственных данных, а также параметры их интерпретации и
отображения на карте. Каждому набору данных может быть назначен один
или больше визуализаторов пространственных данных, отображающих
данные на карте.
Ещё одно понятие, часто используемое в геоинформационных системах, –
это понятие ГИС-проекта. В некоторых геоинформационных системах
(ArcGIS, MapInfo) понятие проект совпадает с понятием карты, в других
системах (ArcView GIS, IndorGIS) проекты могут включать в себя несколько
карт, логически связанных друг с другом. На рис. 4.2 приведен пример
структуры ГИС-проекта в IndorGIS. В этой системе проект может включать в
себя любое количество карт, растровых изображений, текстовых файлов и др.
файлов, при этом все они при необходимости могут быть сгруппированы в
папки.
Рис. 4.2. Пример ГИС-проекта в IndorGIS 5.0
В следующих разделах рассмотрим основные операции, используемые при
работе с картами в ГИС.
4.2.Навигация по карте
Одним из важнейших преимуществ электронных карт в ГИС перед
бумажными аналогами является удобство просмотра карты. ГИС позволяет
увидеть любой фрагмент карты в любом требуемом масштабе.
Выбор необходимого фрагмента карты и масштаба его отображения в ГИС
можно выполнять интерактивно, либо с помощью команд поиска объектов и
фрагментов карты. Интерактивный выбор видимого фрагмента карты
выполняется с помощью одного из следующих режимов работы:
1.Режим увеличения изображения (см. п. 1.3).
2.Режим уменьшения изображения (см. п. 1.3).
3.Режим панорамирования (см. п. 1.3).
4.Режим динамического масштабирования. В этом режиме пользователь
нажимает кнопку мышки в некоторой точке на карте и, удерживая её,
перемещает мышку вверх, при этом масштаб изображения увеличивается;
при перемещении мышки вниз масштаб будет уменьшаться.
Вышеприведенные режимы навигации по карте используют для своей
работы только одну левую кнопку мышки. Если же мышка имеет
дополнительное колесо прокрутки, то с его помощью можно быстро
изменять масштаб изображения, крутя колесо вперед или назад.
Достоинством этот способа является то, что использование колеса не требует
переключения в специальный режим навигации по карте, а может
использоваться в дополнение к любому другому режиму.
Теперь рассмотрим команды поиска объектов и фрагментов карт.
1.Поиск по атрибутам. Данная команда позволяет находить объекты,
имеющие заданные значения атрибутов. При этом в ГИС можно задать как
конкретное искомое значение, так и некоторое условие над атрибутами.
Например, можно потребовать найти все города на карте мира, имеющие
население более 10 миллионов человек.
2.Адресный поиск. Данная команда позволяет находить объекты по его
адресу. Под адресом обычно подразумеваться название улицы и номер дома,
однако аналогичным образом могут быть найдены и любые другие объекты
имеющие названия. Для выполнения поиска по адресу вначале необходимо
создать геокод – набор правил, по которым адрес будет преобразовываться в
пространственные координаты. После этого в ГИС становятся доступными
команды выполнения адресного поиска (рис. 4.3). При этом достаточно
ввести название улицы и номер дома, и ГИС покажет на карте найденный
объект. Еще одним вариантом поиска является задание названий двух
пересекающихся улиц, при этом ГИС найдёт положение соответствующего
перекрестка. Весь процесс перевода тестового описания адреса в координаты
на карте называется геокодированием.
Рис. 4.3. Адресный поиск дома на карте города по геокоду
Геокод бывает нескольких основных видов:
Одно имя. Используется для поиска объектов, однозначно характеризуемых одним
атрибутом пространственного объекта. По сути, ГИС ищет имя объекта в заданном
атрибуте и показывает найденный объект на карте. Типичным представителем запросов
такого рода является поиск города на карте страны. Для этого все города должны быть
представлены в виде векторного набора данных, а в некоторый атрибут занесены их
названия.
Улица и номер дома. Данный тип геокода используется для поиска объектов,
однозначно характеризуемых двумя атрибутами, например, дома однозначно
описываются именем улицы и номером дома. При выполнении адресного поиска можно
найти либо все здания на указанной улице, либо конкретный дом.
Улица и дома по разные стороны. Этот тип геокода используется для кодирования
адресов домов уличными сегментами – отрезками дорог между перекрестками, на
которых известен диапазон номеров домов вдоль сегмента по левой и правой сторонам
(дома по одну сторону от улицы должны быть четными, а по другую – нечетными).
Выполнение поиска конкретного дома в таком геокоде выполняется в несколько шагов
(рис. 4.4): а) находятся уличные сегменты с заданным названием улицы; б) определяется
четность номера разыскиваемого дома; в) среди найденных сегментов улицы выполняется
поиск сегмента, у которого номер дома попадает внутрь диапазона номеров домов по
четной или нечетной стороне; г) если искомый сегмент найден, то выполняется
интерполяция положения дома относительно улицы на основе номеров домов на концах
уличного сегмента и номера искомого дома.
Рис. 4.4. Пример адресного поиска дома по уличным сегментам
3.Выбор листа карты. Данная команда позволяет находить требуемый
фрагмент карты (лист) по его номеру в некоторой разграфке. Некоторые ГИС
позволяют создать произвольную разграфку с нумерацией листов карты по
столбцам и строкам (например, ArcGIS). В других системах используются
системы разграфки, общепринятые в России или в мире. Например, в системе
IndorGIS пользователь может ввести номер 159-А-7 и система покажет на
экране соответствующий лист топографического плана масштаба 1:500 (рис.
4.5).
4.Выбор закладок. В настоящее время многие ГИС позволяют создавать т.н.
«закладки». При этом ГИС запоминает координаты центра текущего
видимого фрагмента карты и текущий масштаб изображения. В дальнейшем
ГИС позволяет быстро возвращаться к ранее запомненным фрагментам
карты.
Рис. 4.5. Выбор листа карты по номеру
Ещё одним удобным способом навигации по карте в ГИС является
использование окна обзора (рис. 4.6), в котором отображается вся карта и
прямоугольником показывается область, видимая в настоящее время в
основном окне. В окне обзора можно мышкой указать прямоугольную
область карты, которая сразу же будет отображена в основном окне карты.
Рис. 4.6. Пример окна обзора карты в правой верхней части основного окна
ГИС
4.3.Получение информации по объектам
Основное отличие электронной карты в ГИС от бумажной заключается в том,
что в ГИС хранится не просто статичное изображение карты, а полноценная
модель местности. Именно поэтому неотъемлемой функцией ГИС является
получение детальной информации по объектам, имеющимся на карте.
Предоставляемая по объектам информация в ГИС делится на атрибутивную,
геометрическую и топологическую.
Для получения атрибутивной информации, например, в системе ArcGIS 8.x
пользователь должен перейти в режим выборки информации по объектам и
указать мышкой на карте требуемый объект. В появившемся окне будут
показаны все атрибуты выбранного объекта (рис. 4.7).
Рис. 4.7. Получение детальной атрибутивной информации
по объектам на примере ГИС ArcGIS
В других ГИС аналогичным способом можно получить не только
атрибутивную информацию по объектам, но и геометрическую, а также
сразу отредактировать соответствующие значения. Например, в ГИС
IndorGIS при выделении объекта вся информация о нём (геометрическая и
атрибутивная) отображается в инспекторе объектов, с помощью которого
можно просмотреть информацию по объектам и изменить её (на рис. 4.8 в
окне инспектора объектов представлена геометрическая информация о
районе в Томской области, находящегося в центре карты).
К топологической информации по заданным объектам в ГИС относятся
сведения об объектах, 1) смежные с данным объектом; 2) удаленных от
данного не более чем на некоторое расстояние; 3) находящихся от данного в
указанном направлении; 4) содержащихся полностью внутри данного; 5)
покрывающие данный объект; 6) окружающих данный объект; 7)
пересекающиеся с данным объектом; 8) совпадающие с данным объектом.
Рис. 4.8. Просмотр и редактирование геометрической информации
векторных объектов в ГИС IndorGIS
Ещё одним отличием электронных карт от бумажных аналогов является
наличие в ГИС развитых функций поиска пространственных объектов на
карте в соответствии с некоторыми условиями, налагаемыми на их атрибуты.
Обычно это выглядит как написание некоторого запроса на специальной
упрощенной версии языка SQL. На рис. 4.9 показан пример запроса,
заданного в среде ArcGIS. Этот запрос находит все города на карте мира,
которые имеют население не менее 1 миллиона человек и находятся в
России. Результаты выделяются в таблице и на карте.
Рис. 4.9. Поиск объектов в таблицах с помощью SQL-запросов
4.4.Горячая связь
Горячая связь предназначена для организации связи некоторых объектов на
карте с некоторыми другими объектами, например, другими картами,
проектами, растровыми изображениями и т.д. При выборе в ГИС режима
горячей связи щелчок мышкой по объектам приводит к срабатыванию
горячей связи, при этом, например, на экран выводится некоторое
изображение, ассоциированное с выбранным объектом.
При выполнении горячей связи у выбранного объекта на карте берётся
значение атрибута, используемого для установления горячей связи. Затем это
значение передается в процедуру выполнения горячей связи некоторого вида.
На рис. 4.10 показан пример вызова горячей связи для показа изображения,
ассоциированного с указанным на карте городом.
Шаг 1. Выбор объекта на карте
Шаг 2. Получение значения
атрибута горячей связи
Шаг 3. Выполнение горячей связи заданного
вида (просмотр растрового изображения)
Рис. 4.10. Этапы выполнение горячей связи
Наиболее часто в геоинформационных системам используются следующие
виды горячей связи:
Просмотр растрового файла. В этом случае из атрибута горячей связи берется имя
файла с изображением, которое отображается на экране.
Просмотр карты или проекта. Этот вид позволяет перейти к карте (или проекту),
указанной в атрибуте горячей связи.
Открытие файла. Открывает файл, указанный в атрибуте горячей связи,
программой, установленной по умолчанию в Windows для данного типа файлов.
Запуск программы Windows. Запускает выполняемый файл Windows, указанный в
атрибуте горячей связи.
Запуск программы с передачей параметров. Запускает фиксированный файл
Windows с параметрами, указанными в атрибуте горячей связи.
Вызов в браузере страницы Интернет. Данный вид горячей связи позволяет
устанавливать ссылки на произвольные адреса в Интернете. При выполнении связи ГИС
запустит установленный в операционной системе интернет-браузер, которому передаст в
качестве аргумента указанный в атрибуте адрес в формате URL.
Выполнение процедуры (макроса). Запускает некоторую процедуру (макрос) с
параметрами, указанными в атрибуте горячей связи. Данный вид горячей связи