Скворцов А.В., Поспелов П.И., Крысин С.П. Геоинформатика в дорожной отрасли (на примере IndorGIS)
Подождите немного. Документ загружается.
5.Построение изоклин. Эта операция строит изоклины – линии одинакового
уклона (см. п. 5.6., рис. 5.24,а). Результат сохраняется в векторной модели
данных в виде полилиний. Вариантом этой операции является построение
изоклин в виде контуров, которые образуются как области между смежными
изоклинами.
6. Расчет экспозиций склонов.Эта операция вычисляет нормали к каждому
элементу поверхности и определяет, в какую сторону света повернута
нормаль. Результат отображается на карте различными цветами (см. п. 5.6.,
рис. 5.25).
7.Расчет объемов земляных работ. Эта операция предполагает, что имеется
модель существующего рельефа и задано, какую форму должен принять этот
рельеф. Требуется определить объемы грунта, которые следует переместить
для получения проектируемого рельефа.
В простейшей постановке этой задачи требуется выровнять дно котлована,
заданного в виде многоугольника, до заданной высотной отметки.
В другой (более сложной) постановке явно задается вторая модель рельефа.
При этом требуется вычислить разность между существующей и
проектируемой поверхностями. Результатом вычислений является некоторая
новая поверхность (которую уже нельзя интерпретировать как рельеф).
Результаты вычислений отображаются на карте в виде отдельных областей,
показывающих, где требуется выполнить срезку рельефа, а где требуется
засыпать (рис. 6.36).
8.Анализ видимости. Данная операция определяет, какие области на карте
видны из заданной в трехмерном пространстве точки. Результат
представляется на карте в виде областей, из которых видна указанная точка.
На рис. 6.37 показан пример расчета зон видимости.
Рис. 6.36. Расчет объемов земляных работ в IndorGIS 5.0
а)
б)
Рис. 6.37. Расчет зон видимости (а – исходная модель и точка наблюдения на
поверхности, б – зона видимости показана белой областью с черным
контуром)
В некоторых случаях данная задача решается только вдоль некоторой одной
отдельно взятой прямой. Например, так считается видимость автомобильной
дороги из автомобиля. В качестве точки зрения берется точка над дорогой на
высоте 1,20 м. Результатом расчета является расстояние, начиная с которого
видимость дороги пропадает.
9.Построение сети тальвегов и водоразделов. Данная операция
предназначена для анализа формы рельефа местности (рис. 6.38) и выделения
таких структурных элементов, как линии тальвегов и водоразделов, а также
особых элементов (вершин, седловин, хребтов, оврагов). Эта операция
анализирует каждую ячейку модели поверхности и определяет направление,
куда будет течь вода с этой ячейки. Затем определяются тальвеги– линии,
соединяющие самые низкие точки дна речной долины, оврага, промоины и
пр. Оконтурив все ячейки, образующие водосбор для каждой отдельно взятой
реки и водоема, мы получаем линии водоразделов.
Данная операция используется обычно в гидрологии при анализе рельефа на
мелкомасштабных картах.
Рис. 6.38. Рельеф местности и различные его элементы
(вверху – трехмерный вид; внизу – те же элементы на карте)
10.Анализ водостока. Данная операция предназначена для анализа рельефа
местности в крупном масштабе и определения мест скопления воды. Для
этого вначале на рельефе находятся все точки локального минимума, а затем
эти места постепенно наполняются водой до тех пор, пока лужи не
переполнятся и не станут переливаться через край (рис. 6.39).
Это используется, например, при проектировании автомобильных дорог и
генеральных планов для обнаружения потенциальных мест образования луж.
Для исключения возможности образования луж следует перепроектировать
рельеф или установить в центре этих луж ливневые колодцы.
(а) (б)
Рис. 6.39. Расчет потенциальных мест образования луж
(а – изображение луж на плане, б – трехмерная визуализация луж)
6.6.Вопросы для самопроверки
1. Какие картометрические функции имеются в ГИС?
2.Какие основные виды отношений бывают между пространственными
объектами?
3.Что такое оверлеи? Как вычисляются атрибуты новых пространственных
объектов, образуемых в результате выполнения оверлеев?
4.Приведите пример использования оверлеев для решения какой-нибудь
прикладной задачи.
5.Что такое генерализация, и какие инструменты для её выполнения
имеются в ГИС?
6.Что такое геостатистика, и каково её место в геоинформатике?
7.Какие основные операции сетевого анализа существуют в ГИС?
8. Какие операции анализа поверхностей есть в ГИС?
Глава 7. Программные средства ГИС
7.1.Российский рынок ГИС
В настоящее время в мире имеется множество ГИС, относящихся к разряду
полнофункциональных, т.е. имеющих основные функции ГИС для создания,
визуализации и анализа карт.
Наиболее мощными в мире являются ГИС американского производства:
ArcGIS, MapInfo, Autodesk Map, GeoMedia, ERDAS Imagine.
Среди отечественных разработок можно отметить IndorGIS, ГеоГраф, Карта-
2000, ИнГео, ПАРК и пр.
По общему набору функций отечественные разработки заметно уступают
западным, тем не менее, многие из них имеют ряд достоинств, позволяющих
им успешно распространяться на российском рынке. Во-первых, это
существенно меньшая цена, и, во-вторых, соответствие российским
отраслевым нормам и правилам.
Практически все современные полнофункциональные ГИС работают под
управлением операционной системы (ОС) Windows, и только некоторые – на
других платформах: в MS-DOS и на различных Unix-клонах. В настоящее
время большинство производителей ГИС прекратило производство ГИС для
MS-DOS и Unix. Это связано с тем, что MS-DOS уже устарела, а Unix
использовался раньше только из-за того, что под его управлением работали
самые мощные компьютеры в мире – рабочие станции, и только они были
способны обрабатывать большие массивы пространственных данных,
характерных для ГИС. В настоящее время обычные персональные
компьютеры обладают достаточными для ГИС мощностями, а поэтому почти
все современные ГИС ориентированы на ОС Windows.
Большинство современных ГИС имеет модульную архитектуру. ГИС имеет
некоторое ядро, обеспечивающее только минимальную функциональность
(отображение карт, поддержку основных моделей данных, некоторые
функции пространственного анализа) и предоставляющее возможности по
расширению функций, подключая дополнительные модули. В качестве
программного интерфейса для подключения модулей обычно используется
технология ActiveX.
В следующих разделах мы рассмотрим наиболее распространенные в России
ГИС-продукты.
7.2.Полнофункциональные ГИС
В табл. 1 приведены основные функциональные возможности наиболее
распространенных в России зарубежных и отечественных ГИС. Каждая ГИС
рассматривалась в максимальной комплектации, предлагаемой
производителем к продаже, т.е. со всеми дополнительными модулями.
Таблица 7.1. Функциональные возможности некоторых ГИС
№
Функциональные
возможности
Зарубежные ГИС
ArcGIS MapInfo
Autodesk
Map
GeoMedia
ERDAS
Imagine
А. Поддерживаемые модели данных
1. Векторная
нетопологическая
+ + + + +
2. Векторная
топологическая
+ – + + +
3. Векторная с Z-
координатой
+ – + + +
4. Транспортная сеть + – – – –
5. Растровая модель + + + + +
6. Регулярная модель
поверхностей
+ + – + +
7. Триангуляционная
модель поверхностей
+ + + + +
8. Объектная модель + – + + –
9. САПР-модели + – + + –
10. Геобазы данных + + – + –
Б. Обработка геодезических данных
1. Ввод данных с
геодезических
приборов
– + + – –
2. Обработка
тахеометрических
журналов
+ + + + –
3. Обработка
пикетажных журналов
+ + + – –
4. Уравнивание
отдельных ходов
+ + + + –
5. Уравнивание сетей
ходов
+ + + – –
6. Геодезические
построения (засечки)
+ + + – –
В. Обработка данных дистанционного зондирования
1. Геометрическая
коррекция
+ + – + +
2. Оптическая
коррекция
+ + – – +
3. Ортотрансформация + – – – +
4. Построение модели
рельефа
+ + + + +
5. Фототриангуляция + – + – +
6. Дешифрирование + – – – +
Г. Сканирование и векторизация
1. Сканирование + – – – –
2. Редактирование
растра
+ – – – +
3. Геометрическая
коррекция растра
+ + + + +
4. Проекционное
преобразование
растра
+ – + + +
5. Полуавтоматическая
векторизация
+ – + + +
6. Автоматическая
векторизация
+ – + + +
Д. Получение информации и визуализация
1. Выбор объектов
областью
+ + + + +
2. Выбор объектов
другими объектами
+ + + + +
3. Запросы на языке
типа SQL
+ + + + +
4. Картометрия (длины,
площади, углы)
+ + + + +
5. Произвольные
условные знаки
+ – + – –
6. Трехмерная
визуализация
+ + + + +
Таблица 7.1. (Продолжение)
№
Функциональные
возможности
Зарубежные ГИС Российские
ГИС
ArcGIS MapInfo
Autodesk
Map
GeoMedia
ERDAS
Imagine
IndorGIS
Е. Пространственный анализ векторных объектов
1. Анализ отношений+ – + + – +
2. Отсечение и
разрезание
+ + + + + +
3. Оверлеи + + + + + +
4. Буферные зоны + + + + + +
5. Выпуклые
оболочки
– – – – – +
6. Зоны близости
(диаграммы
Вороного)
+ + + – – +
7. Взвешенные зоны
близости
– – – – – +
8. Операции
генерализации
+ – – – + +
Ж. Сетевой анализ
1. Поиск
кратчайшего пути
+ + – + – +
2. Поиск
оптимального
порядка обхода
+ + – + – +
3. Расчет зон
обслуживания
+ + – + – +
4. Расчет
транспортной
доступности
– – – – – +
5. Расчет – – – – – +
транспортных
связей
6. Расчет
транспортных
потоков
– – – – – +
З. Растровый анализ
1. Математические
операции с
растрами
+ + – + + +
2. Логические
операции с
растрами
+ + – + + +
3. Буферные зоны + + – + + +
4. Факторный анализ + – – + + –
5. Корреляционный
анализ
+ – – + + –
И. Анализ поверхностей
1. Интерполяция
высот
+ + – + – +
2. Построение
профилей
+ + – + – +
3. Построение
изолиний
+ + + + + +
4. Построение
изоконтуров
+ + – + – +
5. Построение
изоуклонов
+ + + + – +
6. Расчет экспозиций
склонов
+ – + + – +
7. Расчет объемов
земляных работ
+ + – – – +
8. Расчет разности
поверхностей
– + + – – +
9. Анализ видимости + + – + + +
10. Построение
тальвегов и
водоразделов
+ + + – – +
11. Анализ водостока – – + – – +
К. Другие аналитические функции
1. Геостатистика + + – – + –