Світличний О.О., Плотницький С.В. Основи геоінформатики: Навчальний посібник

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 6.6. Візуалізація карти чисельності населення країн

світу методом середньоквадратичного відхилення

вибираються з відповідних бібліотек, так само користувачу може

бути запропонована деяка кількість готових шаблонів оформ

лення карти.

6.3.2. Стовпчасті та кругові діаграми

Різні діаграми є найбільш поширеним способом візуалізації чи-

слових даних, показуючи кількісні розбіжності або вагові внески

в загальну суму числових значень. За наявності в базі даних

однотипних числових значень, що характеризують більш загаль-

ну тематичну характеристику (наприклад, чисельність вікових

або національних груп у загальному населенні країни), стає мо-

жливою побудова відповідних картодіаграм.

Шаблон «Стовпчаста картодіаграма» відображає кілька од-

нотипних тематичних змінних. Кожна змінна відображається у

вигляді ранжированого стовпця в діаграмі, що дозволяє візуаль-

но порівнювати числові значення різних змінних. При виборі

групи змінних слід враховувати порівнянність числових значень

(відсотки, частки, абсолютні значення).

Для екранного подання можуть бути задані параметри стовп-

ців: висота залежно від відображуваного значення, ширина стовп-

ця, колір або штрихове заповнення. Може використовуватися різне

розміщення стовпців (поруч або накладення зверху, нахил уліво чи

вправо, різні варіанти прив'язування до центра базового об'єкта).

Так само задаються пояснювальні заголовки і підписи стовпців.

Шаблон «Кругова картодіаграма» також відображає кілька

тематичних змінних. Кожна змінна відображається у вигляді

ранжованого кругового сектора в діаграмі, що дозволяє візуально

порівнювати числові значення різних змінних. При виборі групи

змінних необхідно враховувати порівнянність числових значень

(відсотки, частки, абсолютні значення).

При оформленні зовнішнього вигляду кругових картодіаграм

використовуються такі настроювання: встановлення залежності

діаметра значка картодіаграми від сумарного числового значення

окремих сегментів або встановлення рівного розміру для всіх

значків, застосування напівкруглої діаграми. Установлюється

колір для сегментів картодіаграми, основні підписи і підписи сег-

ментів. Так само визначаються прив'язування картодіаграми до

центра базового об'єкта, кут початку першого сегмента та ін.

6.3.3. Ранжовані символи

Шаблон «Ранжовані символи» відображає одну тематичну змін-

ну у вигляді символів, розмір чи колір яких пропорційний абсолю-

тним числовим значенням картографованого атрибута. Задається

розмір (колір) символу для мінімальних і максимальних (іноді і

для декількох фіксованих проміжних) значень атрибута. Зовні-

шній вигляд значків береться з бібліотек точкових символів.

6.3.4. Точки із заданими вагами

Шаблон «Точки із заданими вагами» відображає одну тематичну

змінну у вигляді поля точок, де кожна точка відповідає певному

числовому значенню (наприклад, одна точка відповідає одному

мільйону чоловік при картографуванні чисельності населення країн

світу). Звичайно цей шаблон використовується для полігонів; за-

гальна кількість точок, виведених у межах полігона, пропорційна

величині відображуваного значення змінної.

6.3.5. Індивідуальні значення

Шаблон «Індивідуальні значення» відображає одну тематичну

змінну, величина числових значень не враховується. Кожен об'-

єкт на карті одержує індивідуальне графічне відображення (сим-

вол, колір або штрихування полігона), основна увага приділяєть-

ся підкресленню візуальних розбіжностей між об'єктами. Цей

шаблон використовується, як правило, для створення карт адмі-

ністративних одиниць (країн, провінцій, районів та ін.) За необ-

хідності графічні змінні кожного об'єкта можуть редагуватися

користувачем вручну.

138

139

21В807ВВДК>1 136430000 (3)

11968650010 218807000 [4) І2 585

000 to 119638000 (ЗО)

6.3.6. Легенди тематичних карт і картодіаграм

Легенда є обов'язковим елементом карти, у якому подаються

всі текстові і числові пояснення до графічного оформлення об'-

єктів на карті. У різних програмних ГІС-пакетах підходи до

створення й оформлення легенд можуть бути різними: легенда

автоматично створюється при завантаженні кожного тематично-

го шару, постійно відображається на екрані і модифікується при

редагуванні зовнішнього вигляду просторових об'єктів (ArcGIS);

або легенда відображається в спеціальному вікні в процесі ство-

рення відповідної тематичної карти (Mapinfo).

Шаблони тематичних карт і картодіаграм автоматично генеру-

ють свого легенду зі своєю системою пояснювальних умовних зна-

ків і підписів. Користувач має можливість модифікувати умовні

знаки і підписи до них; зміни одночасно відображаються на карті і

легенді. Так само користувач має можливість змінювати розмір і

форму вікна легенди, створювати заголовки вікна легенди.

Легенди растрових карт генеруються в спеціальній області ек-

рана при використанні того чи іншого методу візуалізації. Типова

легенда растрової поверхні являє собою вертикальний стовпець,

розділений на прямокутні блоки, кількість блоків відповідає кіль-

кості використаних класів, колірне заповнення блоків відповідає

обраній палітрі. На границях блоків підписуються граничні число-

ві значення. Аналогічним способом відображаються колір і чис-

лові значення ліній при контурному методі візуалізації поверхні.

6.4. Карти як результат і засіб візуалізації

Значне поширення програмних засобів ГІС, що вміщують функ-

ціональні можливості картографічних редакторів, зняття грифа

таємності з топокарт масштабу 1:100 000 і поява комерційного

доступу до матеріалів вітчизняної і зарубіжної космозйомки до-

зволяють створювати цифрові карти в різних науково-виробни-

чих і комерційних організаціях, навчальних закладах і навіть

індивідуально в домашніх умовах. Багато науково-дослідних і

навчальних організацій одержали можливість створювати власні

банки картографічної інформації і самостійно забезпечувати кар-

тографічне обслуговування своєї роботи, однак поряд із позитивни-

ми моментами цієї діяльності є й негативні. Основними факто-

рами, що викликають справедливі нарікання з боку карто-

графічних організацій, є недотримання стандартів просторової

точності цифрованих карт, а також порушення авторських прав

при створенні цифрових копій топокарт і атласів. У випадку

комерційного використання таких матеріалів відбувається пода-

льше нагромадження просторових похибок (і відповідно, похи-

бок вимірювання відстаней і площ). У наш час у країні триває

розробка стандартів на тематичний зміст і просторову точність

деяких видів карт, проводиться сертифікація виробників цифро-

вих карт, програмного й апаратного забезпечення.

Картографія як сфера точних наук віддавна використовує

математичні методи і тому раніше за інші науки про Землю по-

чала використовувати можливості ЕОМ для побудови картогра-

фічного зображення. Удосконалення методів картографо-мате-

матичного моделювання обумовило застосування ЕОМ і для фор-

мування тематичного змісту карт.

Цифрове картографування, цифрова картографія - порівняно

но новий складний термін, а також цілий науковий теоретичний

і прикладний розділ, що перебуває на стику взаємодії географії,

картографії, математичних методів обробки даних і інформати-

ки. Як випливає з буквального визначення даного терміна, цей

науковий розділ займається створенням і вивченням цифрових

аналогів традиційних картографічних зображень. У зв'язку з

різними підходами до тлумачення суті «цифрової картографії»

на сьогодні існують різні погляди на місце і роль цього напрямку

в сфері наук про Землю - від повного заперечення традиційних

методів («тепер усе можна автоматизувати і взагалі не думати,

як це робиться»), до заперечяення можливості застосування ме-

тодів автоматизації складання карт («тільки паперові карти мо-

жна називати «картами», свої твори програмісти нехай назива-

ють якось інакше»). Істина звичайно знаходиться між двома

крайніми точками зору - карти, побудовані за допомогою різних

програмних і технічних засобів, давно перевершили за точністю і

дизайном традиційні технології, але при їхньому створенні пови-

нні використовуватися основні методи, розроблені картографіч-

ною і суміжними науками для виявлення й подання просторо-

вих об'єктів і їхніх взаємозв'язків.

Розвиток картографії - безупинний процес, що включає тео-

рію і технологію створення карт. Теоретична картографія вивчає

основні положення про форму і методи зв'язку між реально існу-

ючими об'єктами й процесами та їх відображенням на картах.

Центральним об'єктом картографії є власне карта - образно-

знакова модель, математично визначене, зменшене, генералізоване

зображення поверхні Землі, іншого небесного тіла чи космічного

простору, що показує розміщені чи проектовані на них об'єкти в

прийнятій системі умовних знаків (Баранов и др., 1997).

140

141

Велика частина інформації про навколишнє середовище сприй-

мається людиною візуально, через зір. Саме на зорове сприйнят-

тя розраховані різні картографічні зображення. Карта, паперова

або цифрова, повинна мати ряд властивостей (Берлянт, 1996):

- просторово-часову подібність відображуваних об'єктів і явищ;

- змістовну відповідність властивостей і характеристик явищ, їх ти

пових особливостей, генезису, ієрархії і внутрішньої структури;

- метричність, що передбачає вимірювання координат, довжин і

обсягів (геометрична метричність), а також вимірювання змісто

вних характеристик карти (атрибутивна метричність);

- однозначність - передбачає, що кожен знак на карті має лише

єдиний зафіксований у легенді зміст, будь-яка точка на поверхні

з координатами Х,У має тільки одне значення Z;

наочність й оглядовість, які забезпечують різні картографічні мас

штаби і відповідні цим масштабам набори відображуваних об'єк

тів. Об'єкти відображаються за допомогою картографічних симво

лів, логічна структура й описи яких подані в легендах.

Термін

«цифрова карта»

протягом більш ніж двадцятилітньої

історії змінювався і розвивався разом із розвитком технологій ци-

фрового картографування і зміною відомчої належності організа-

цій. Протягом тривалого періоду цифрові карти створювалися в

Державному управлінні геодезії і картографії колишнього СРСР, де

було дано таке визначення цифрової карти: «цифрова модель зем-

ної поверхні, сформована з урахуванням законів картографічної

генералізації в прийнятих для карт проекції, розграфці, системі ко-

ординат і висот» (Картография цифровая. ГОСТ 28441-90, с. 1).

Більшість визначень цього періоду виходили з положення,

що цифрова карта повинна бути копією її паперового аналога.

У наш час з'явилася велика кількість доступного програмно-

го забезпечення і вихідних даних, які дозволяють створювати

найрізноманітніші зображення, що мають з картами тільки спільну

координатну основу. На позначення таких зображень A.M. Бер-

лянтом (1996) введений у науковий обіг термін «геозображення».

Геозображення

(geoiraage, georepresentation) - будь-яка про-

сторово-часова масштабна генералізована модель земних (планет-

них) об'єктів або процесів, яка представлена в графічній образній

формі. Розрізняють (Берлянт, 1996):

двовимірні плоскі геозображення (2D geoimages, flat

geoimages), на

приклад, карти, плани, електронні карти, аеро- і космічні знімки;

тривимірні, або об'ємні, геозображення (3D geoimages,

volumetric

geoimages), наприклад, стереомоделі, анагліфи, блок-

діаграми, кар

тографічні голограми;

динамічні геозображення (dynamic geoimages), тобто

анімації, кар

тографічні фільми, мультимедійні карти й атласи. >.<...,

Унаслідок того що карта сама є моделлю будь-якої місцевості,

усе частіше виникають думки, що цифрова карта не повинна бути

копією паперової карти з її системою умовних знаків (моделлю

моделі), а прямо відображати реальну дійсність, використовуючи

власний арсенал засобів створення зображення і різноманітних

джерел даних. За ступенем ускладнення зв'язків між окремими

елементами підсумкової карти і використання спеціальних про-

грамних та технічних засобів створення карт до цього часу скла-

лася така система визначень (Баранов та ін., 1997; Берлянт, 1996).

Цифрова карта

(digital map) - цифрова модель місцевості,

створена шляхом цифрування картографічних джерел, фотограме-

тричної обробки даних дистанційного зондування, цифрової реєст-

рації даних польових зйомок або іншим способом. Цифрова карта

є основою для виготовлення звичайних паперових, комп'ютерних,

електронних карт, вона входить до складу картографічних баз

даних, є одним із найважливіших елементів інформаційного

забезпечення ГІС і може бути результатом функціонування ГІС.

Основними складовими цифрової карти є

координатна сис-

тема і набір елементарних графічних об'єктів, що відобража-

ють місце розміщення просторових обрисів відповідних реальних

об'єктів чи явищ. У більшості ГІС-пакетів цифрові карти пода-

ються окремим картографічним шаром і містять тільки одноти-

пні об'єкти, а також є основною одиницею збереження даних

(файлом або групою зв'язаних файлів).

Електронна карта

(electronic map) - картографічне зобра-

ження, яке візуалізоване на дисплеї (відеоекрані) комп'ютера на

основі даних цифрових карт чи баз даних ГІС з використанням

програмних і технічних засобів у прийнятій для карт проекції і

системі умовних знаків.

Картографічна база даних

(cartographic database, cartographic

database) - сукупність взаємозалежних картографічних даних з

будь-якої предметної (тематичної) області, представлена в цифро-

вій формі (у тому числі у формі інших картографічних баз даних)

при дотриманні загальних правил опису, збереження і маніпулю-

вання даними. Картографічна база даних доступна багатьом ко-

ристувачам, не залежить від характеру прикладних програм і під-

порядковується системі керування базами даних (СКБД).

Картографічний банк даних,

КБД, (cartographic data bank,

cartographic databank) - комплекс технічних, програмних, інформа-

ційних і організаційних засобів збереження, обробки і використан-

ня цифрових картографічних даних. До складу КБД входять кар-

тографічні бази даних з окремих предметних (тематичних) облас-

тей, система керування базами даних, а також бібліотеки запитів і

142

143

прикладних програм. Розрізняють єдиний центральний картогра-

фічний банк даних (central (centralized) cartographic databank), що

містить увесь фонд інформації з даної теми, і розподілений карто-

графічний банк даних (distributed cartographic databank), що являє

собою територіально роз'єднану систему регіональних і/або лока-

льних КБД, об'єднаних у мережу під єдиним керуванням.

За оцінками різних дослідників, інформаційний обсяг різних

цифрових карт і гєозображень, що зберігаються в пам'яті комп'ю-

терів в усьому світі, вже в кілька разів перевищує обсяг паперових

карт, і розрив постійно збільшується. У зв'язку з цим усе частіше

виникають думки, що традиційна картографія має поступитися

місцем новим комплексним дисциплінам - геоінформатиці, гео-

матиці, геоікониці,

У картовидавничій практиці колишнього СРСР, а згодом -

України, методи автоматизованої картографії використовуються

більше 20 років, розроблена низка відомчих стандартів цифрових

карт і автоматичних картографічних систем (АКС). У першу чергу

ці системи призначені для автоматизації виробництва і збере-

ження номенклатурних листків стандартних топографічних карт

різних масштабів. Широко використовуються методи автоматизо-

ваного дешифрування космо- і аерофотознімків для відновлення

карт і побудови горизонталей рельєфу. У той самий час потреби

більшості споживачів картографічної продукції значно випереджа-

ють можливості аерогеодезичних підприємств за термінами віднов-

лення топокарт, а також за номенклатурою відображуваних об'-

єктів. У зв'язку з цим виникла велика кількість відомчих стан-

дартів цифрової картографії, у яких топокарти необхідні тільки

для початкового координатного прив'язування.

При складанні багатьох видів відомчих карт, наприклад, земель-

ного кадастру, природоохоронних і надзвичайних ситуацій, викори-

стовується інформація з атрибутивних баз даних, даних дистанцій-

ного зондування, матеріали польових зйомок і описів. На методики

і технології складання карт значно впливають галузеві підходи до

виділення і класифікації просторових об'єктів, районування, прос-

торової інтерполяції. Для одержання таких зображень використо-

вуються програмні й апаратні засоби, не передбачені стандартами

відомчої картографії. Оскільки такого роду картографування в наш

час, як правило, виконується програмними засобами ПС, у науковій

літературі все частіше вживається термін геоінформаційне карто-

графування як визначення інтегрального напрямку, що передба-

чає методи автоматизованого картографування, обробки даних ди-

станційного зондування, геоінформатики і теоретичних методів сис-

темного картографування для конкретної предметної області.

6.5. Програмні і технічні засоби візуалізації

' картографічної інформації

Різні групи користувачів картографічної інформації можуть ви-

сувати різні вимоги до технологій ЇЇ візуалізації. Це може бути

простий перегляд готового картографічного зображення на екра-

ні дисплея і друкування копії на звичайному принтері формату

А4; презентація за участю серії карт та інших гєозображень з

використанням проекційного устаткування; підготовка оригінал-

макета великоформатної карти для подальшого друку на спеціа-

льному поліграфічному устаткуванні, підготовка і перегляд ані-

мованих карт тощо. Для обслуговування різних груп користува-

чів розроблений ряд спеціальних програмних ГІС-продуктів, що

містить різний набір функціональних можливостей для подання

даних.

6.5.1. Електронні атласи

Електронні атласи в багатьох випадках подібні до своїх паперо-

вих аналогів з додатковими функціями автоматизації пошуку

даних. Типовий електронний атлас містить інформаційний блок,

який складається із серії електронних тематичних карт, тексто-

вих статей, фотографій, звукових і відеофрагментів, і блок керу-

вання, що містить систему меню, каталог, систему гіперпосилань,

підказки й ін. Більшість електронних атласів є кінцевим про-

дуктом і не допускає зміни свого змісту користувачем.

Інтерфейс таких атласів дозволяє переглядати зміст як у

вільному режимі, переходячи від одного блока інформації до ін-

шого за допомогою гіперпосилань, виконувати пошук даних за

ключовими словами, так і використовувати сценарії для темати-

чного показу, наприклад, шкільних уроків з гідрографії суші, клі-

мату, геології. На екран виводяться відповідні фрагменти тема-

тичних карт, пояснювальні тексти й ілюстрації, відеофрагменти.

У багатьох країнах розробляються національні електронні атла-

си, призначені для використання в навчальних закладах, У ви-

щих і середніх навчальних закладах України поширюється Еле-

ктронний атлас України, створений Інститутом географії НАН

України і підприємством Інтелектуальні системи ГЕО (див.

п. 11.2.1). Так само в комерційному продажі з'явилися електронні

атласи окремих регіонів України, атласи міжнародної і наці-

ональної транспортної мережі, атласи великих міст та ін., вико-

наних різними державними і комерційними підприємствами.

144

145

6.5.2. ПС-в'юери

Назва цього класу програмних продуктів означає, що вони при-

значені для перегляду (viewing) готових картографічних продук-

тів, підготовлених у середовищі інших програмних ГІС-продук-

тів. Багато виробників програмного забезпечення ГІС створює і

вільно поширює такі програми для демонстрації можливостей

своїх базових програм. Наприклад, компанія ESRI безкоштовно

поширює свій ГІС-в'юер ArcReader, призначений для перегляду і

друку готових галерей карт.

Такі програмні продукти дозволяють користувачу: заванта-

жувати довільний набір карт; виконувати операції пошуку необ-

хідної інформації за допомогою засобів організації запитів; ви-

конувати оформлення карт із використанням різних готових

шаблонів умовних знаків; виконувати операції зміни масштабу

перегляду; керувати відображенням окремих тематичних шарів.

Також до складу ГІС-в'юера можуть входити функції друку карт

чи їх фрагментів.

У свою чергу, для підготовки готових картографічних зобра-

жень у визначеному форматі, що не допускає їх редагування, до

інструментальних ГІС входять спеціальні програмні модулі пуб-

лікації карт. До складу програмних засобів ГІС фірми ESRI вхо-

дить модуль ArcGIS Publisher, що дозволяє на основі зображень,

створених різними картографічними або аналітичними модуля-

ми, створювати екранне зображення для кінцевого користувача.

Також модуль ArcGIS Publisher дозволяє готувати картографічні

зображення для Internet-сайтів, що підтримують функції навіга-

ції по карті, інтерактивних запитів на основі картографічної або

атрибутивної інформації, генерації растрових зображень для дру-

ку та ін.

6.5.3. Системи автоматизованого картографування

ГІС-пакети ArcGIS Desktop (ESRI), Mapinfo, GIS Office

(Intergraph), AutoCAD (Autodesk) і багато інших містять різні

функціональні модулі, що дозволяють виконати весь цикл робіт

зі створення картографічного зображення або електронного

атласу, починаючи зі збору інформації з різних джерел і

закінчуючи поліграфічним макетом. У багатьох випадках ці

функціональні модулі поєднуються в спеціалізоване робоче

місце для картографа-дизай-нера. Залежно від предметної

області використання підсумкових карт і технологій їхнього

виготовлення функціональний склад такого робочого місця

може значно змінюватися.

Основу системи автоматизованого картографування склада-

ють банки даних цифрової картографічної й атрибутивної ін-

формації. Тематичний банк даних, створений для обслуговуван-

ня певної предметної області (наприклад, створення топографі-

чних карт, архітектурних планів, кадастрових карт, геологічних,

гідрологічних, автодорожніх, туристичних карт) містить певний

фіксований перелік об'єктів. Кожному об'єкту заздалегідь при-

своюється певний тип умовного знака і параметри їхнього відо-

браження в різних типах карт; при відкритті певного картогра-

фічного шару одночасно відбувається і його оформлення в сис-

темі умовних знаків. Також при постійному картографуванні

певної території у певному масштабі створюються спеціальні

шаблони (templates), в яких зазначаються межі області відобра-

ження карти, масштаб карти, відображається стандартна леген-

да карти й елементи оформлення карти - рамка, заголовок, ма-

сштабна лінійка, стрілка «північ-південь», текстові виноски, ло-

готипи та ін. Для одержання повноцінної карти в цьому випа-

дку досить вибрати потрібний шаблон, далі відбувається заван-

таження необхідних тематичних шарів і їхнє оформлення.

Бібліотеки картографічних символів, ліній, заливок полігонів,

палітр для відображення поверхонь, елементів допоміжного оформ-

лення карт, картографічних легенд, таблиць, картодіаграм і зви-

чайних діаграм є важливим ресурсом, який забезпечує можливос-

ті картографа-дизайнера щодо створення різних типів карт. У

багатьох випадках до складу функціональних засобів ГІС-паке-

тів входять засоби створення і редагування точкових символів,

штрихувань, текстур, типів ліній та ін., що дозволяють створюва-

ти бібліотеки картографічних символів для широкого кола карт

та інших геозображень.

Для подання атрибутивних даних у табличній формі до скла-

ду багатьох програмних продуктів ГІС входять спеціальні про-

грамні засоби - генератори табличних звітів. Найбільш пошире-

ний генератор табличних звітів Crystal Reports фірми Seagate

Software (СІЛА), що входить до складу ГІС-пакетів ArcGIS і

Mapinfo Professional. На основі картографічних банків даних ці

програмні продукти створюють багатосторінкові табличні звіти з

картографічною і діловою графікою.

За необхідності одержання поліграфічних відбитків карт або

інших геозображень, створюваних з використанням різних ГІС-

пакетів, до складу систем автоматизованого картографування вхо-

дять спеціальні програмні модулі, призначені для контролю пра-

вильної передачі кольору і прискорення виведення на пристрої

друку великоформатних карт. Програмні модулі - денситометри

146

147

- дозволяють коректно переходити від колірного подання екрана

(модель RGB) до колірного подання пристроїв друку (модель

CMYK). Прискорення виведення на широкоформатні струминні

плотери забезпечують програмні модулі -растеризатори, що пе-

ретворюють поле зображення векторних карт у масиви растро-

вих пікселів, які складаються із сотень мільйонів елементів.

Останнім часом усе більшого поширення набувають анімо-

вані зображення на основі серій послідовно відображуваних еле

ктронних карт. Таким методом візуалізуються процеси поши

рення хмарного покриву, забруднень у повітряному або водному

середовищі, поширення води або сейсмічних хвиль у геологічно

му середовищі. Як уже зазначалося в попередніх розділах, така

візуалізація може виконуватися як зі стаціонарної точки огляду,

так і в режимі вільного або керованого «польоту».

*'■■■

Питання і завдання для самоперевірки

----------------------------------------- Є -------------- ■

------------------------------------------------------------------------, д

Що є результатом візуалізації?

іТ

Які засоби візуалізації входять до складу пакетів ГІС?

Якими методами може бути виконане виділення діапазонів для по

будови картодіаграм?

Що називається графічними змінними?

Які види геоаображень можна створювати засобами ГІС-технології?

-ПО/.

ОО?.;

*'-. ., Частина III

ГЕОІНФОРМАШЙНІ

ТЕХНОЛОГІЇ

ПРОСТОРОВОГО

АНАЛІЗУ

І МОДЕЛЮВАННЯ

пу,

Ї.Т!'

148

■,/"

Розділ 7

Аналітичні можливості сучасних

інструментальних ГІС

я-rv. - аналітичні процедури, що базуються на цифровій моделі

рельєфу;

• - операції просторової інтерполяції, завданням яких є побудова

і безперервних поверхонь на основі наборів дискретних просторо-

:_ во-координованих даних.

Більшість аналітичних процедур ґрунтується на растровій мо-

делі просторових даних. їх реалізація здійснюється з використан-

ням операцій картографічної алгебри (Tomlin, 1983a, 1990) (див.

п. 7.5). У рамках векторної моделі аналітичні процедури реалізу-

ються з використанням алгоритмів аналітичної геометрії.

7.1. Загальна характеристика

Аналітичні можливості сучасних інструментальних ГІС досить

різноманітні. До складу блока аналізу пакетів з так званими

розвинутими аналітичними можливостями (до яких належать

пакети ARC/INFO, IDRISI, MGE, PCRaster і деякі інші) входить

декілька десятків різних аналітичних процедур, які в сукупності

складають могутній арсенал просторово-часового аналізу і моде-

лювання. У той самий час слід відзначити, що набір аналітичних

процедур, реалізованих у різних ГІС-пакетах, досить близький за

складом. Це надає можливість розглянути методи ГІС-аналізу,

який є основою аналітичного потенціалу технології географіч-

них інформаційних систем, не прив'язуючи до особливостей кон-

кретних ГІС-пакетів.

Сукупність аналітичних процедур, що звичайно входять до

складу блоків аналізу ГІС-пакетів з розвинутими аналітичними

можливостями, можна поділити на такі групи:

- картометричні операції;

- операції вибору;

- рекласифікація;

- картографічна алгебра;

- статистичний аналіз;

- просторовий аналіз;

- оверлейний аналіз;

- мережний аналіз.

Наведена класифікація є умовною, проте вона досить повно

відображає спектр аналітичних процедур, які входять до складу

сучасних інструментальних ГІС. Крім зазначених, у пакетах, оріє-

нтованих на завдання, пов'язані з проблемами навколишнього

середовища, у тому числі й екологічними, в окрему групу виділяють:

7.2. Картометричні операції

Картометричні операції, тобто вимірювання по картах та ін-

ших геозображеннях з використанням програмних засобів, є од-

ним із найбільш розповсюджених типів аналітичних операцій у

ГІС. Можливість і точність виконання вимірювань багато в чому

визначається моделлю даних (векторна або растрова), методами

вимірювань і точністю цифрування даних (просторова похибка

для векторних об'єктів, розмір комірки растра та ін.). Найбільш

часто вимірювальні операції в ГІС-пакетах реалізовані у вигляді

спеціальних функцій і подані у вигляді окремого пункту меню.

До таких функцій відносять:

- вимірювання (визначення) координат точки;

- вимірювання відстаней між двома зазначеними координатами

(з урахуванням або без урахування системи тривимірних коор

динат);

- вимірювання довжини прямої чи ламаної лінії;

-.ЖО»- вимірювання довжини периметра полігона;

- вимірювання площі полігона;

- вимірювання об'ємів з використанням поверхні і січної площини.

Вимірювання координат. Технологія і точність вимірювання

координат точки (що існує у вигляді об'єкта на цифровій карті

або курсора в площині карти) визначаються моделлю даних і

використовуваною системою координат. При створенні цифро-

вих карт, як правило, використовуються такі системи координат.

1. Двовимірна декартова система координат - початок відліку в

нульовій точці в нижньому (чи верхньому) лівому куті площини

карти, координати ХіУ можуть мати тільки позитивні значення. Ця

система координат, як правило, використовується в растрових циф-

рових або сканованих картах. У більшості випадків такі системи

координат створюються користувачем для локальних проектів.

150

151

2. Двовимірна картезіанська система координат - початок

відліку в нульовій точці, координати X і У можуть мати як пози-

тивні, так і негативні значення. Значного поширення набули дві

глобальні системи координат, побудовані за цим принципом, -

географічна з нульовою точкою в місці перетинання екватора і

Гринвіцького меридіана; одиниці вимірювання - кутові градуси-

хвилини-секунди; і топографічна система координат з нульовою

точкою також у місці перетинання екватора і Гринвіцького ме-

ридіана; одиниці вимірювання - метри.

Тривимірна сферична система координат - початок відліку X

і У з нульової точки в місці перетинання екватора і Гринвіцького

меридіана, координати X і У можуть мати як позитивні, так і

негативні значення, для координати Z відлік ведеться від геоме-

тричного центра еліпсоїда обертання.

Звичайно користувач має можливість вибору якого-небудь

еліпсоїда і готової картографічної або топографічної проекції,

так само в деякі пакети ГІС входять функції створення кори-

стувальницьких систем координат і проекцій. При викорис-

танні стандартних проекцій і еліпсоїдів користувач має мож-

ливість переводити свої цифрові карти з однієї системи коор-

динат в іншу.

Координати точок у векторному поданні виміряються і по-

даються користувачу у певному форматі - шестидесятеричні гра-

дуси, десятичні градуси, метри із заданою кількістю знаків після

коми. Для полігональних об'єктів визначаються крайні зна-

чення координат X І У, координати геометричного центра

(центроїда) полігона. При растровому поданні просторових

даних визначаються координати центральної точки комірки

растра.

Вимірювання відстаней. Вимірювання відстаней може прово-

дитися:

- за найкоротшою прямою з урахуванням або без урахування сфе

ричності земної поверхні («по повітрю»);

- за заданим маршрутом з використанням точок повороту;

- за заданим маршрутом з урахуванням нерівностей рельєфу

(«по землі»).

До складу більшості ГІС-пакетів входить спеціальний інстру-

мент «Лінійка» або «Рулетка», що дозволяє проводити вимірю-

вання найкоротшою прямою або за складним маршрутом,

У складі растрових ГІС-пакетів вимірювання відстаней реа-

лізовано у вигляді аналітичної функції Distance, яка дозволяє

будувати карти полів рівної далекості комірок растра відносно

одного або декількох об'єктів. Вимірювання відстаней з ураху-

ванням нерівностей рельєфу може бути реалізоване при спіль-

ному використанні карти поля рівних відстаней і цифрової мо-

.делі рельєфу.

Вимірювання довжин ліній і периметрів полігонів. Вимірю-

вання довжини лінії або периметра полігона багато в чому поді-

бне до вимірювання відстаней між двома і більше точками. Про-

цедура вимірювання довжини лінії або периметра звичайно реа-

лізована у вигляді окремої функції (Object Lenght, Perimeter), до-

ступної при побудові просторових запитів (див. п. 7.3) або при

виконанні розрахункових операцій у картографічних базах да-

них. За допомогою цієї функції можливий пошук лінійних об'-

єктів певної довжини, а також автоматичне визначення довжини

або периметра в заданих одиницях вимірювання і поміщення

результату в зазначене поле бази даних. Визначення довжин

ліній і периметрів може виконуватися як з урахуванням, так і

без урахування сферичності поверхні Землі.

Вимірювання довжин ліній у растровому поданні виконуєть-

ся через центри комірок, що містять відповідні ідентифікатори.

Вимірювання виконується по вертикалі, горизонталі і діагоналі

комірки; вертикальна і горизонтальна відстань дорівнює розміру

сторони комірки растра, діагональна відстань збільшується на

коефіцієнт 1,44, отримані довжини сумуються. Периметри раст-

рових полігонів підраховуються за сумою вертикальних і горизо-

нтальних сторін суміжних комірок растра з однаковими число-

вими значеннями.

Вимірювання площ. Вимірювання площі векторних і растро-

вих полігонів виконується з використанням спеціальної функції

Area. Вимірювання площі може виконуватися як з урахуванням,

так і без урахування сферичності поверхні Землі. За допомогою

цієї функції можливий пошук полігонів заданої площі, а також

автоматичне визначення площі в заданих одиницях вимірюван-

ня і поміщення результату в зазначене поле бази даних.

Площі растрових полігонів підраховуються за сумою комірок

растра з однаковими числовими значеннями. При відомій дов-

жині сторони комірки растра сума комірок перераховується в

площинні одиниці вимірювання.

Вимірювання об'ємів. Вимірювання об'ємів виконується з ви-

користанням цифрових моделей рельєфу (як GRID, так і TIN-

версій, див. п. 7.9). Користувач повинен задати рівень горизон-

тальної площини, що розсікає, в одиницях вимірювання цифро-

вої моделі рельєфу. Найпростіші процедури вимірювання об'ємів

визначають об'єми, обмежені земною поверхнею знизу чи зверху,

які розміщені нижче або вище площини, що розсікає. Звичайно

152

153