Утекалко В.К., Бирзгал В.В. и др. Геоинформационные системы военного назначения

Подождите немного. Документ загружается.

Панорама - система, разработанная Военно-топографическим

управлением Генерального штаба Вооруженных сил Российской Федерации

совместно с 29 НИИ МО.

Интеграция – разработана на основе системы "Панорама в ракетно-

космической корпорации "Энергия" им. С.П. Королева.

Среди ГИС, использующихся в Вооруженных силах Республики

Беларусь, наиболее развитой ГИС-платформой обладает геоинформационная

система «Панорама», разработанная ТС РФ и ее различные модификации.

Она разрабатывается для операционных систем: MS DOS, WINDOWS,

UNIX; с инструментальными средствами разработки ГИС-приложений для

таких сред программирования как С++, Delphi, Baisic, с реализацией в

операционной системе WINDOWS возможностей Activ X, OLE.

«Панорама» – это геоинформационная система, предназначенная для

создания и редактирования электронных карт, решения типовых прикладных

задач и разработки специализированных ГИС-приложений в среде Windows.

Система позволяет создавать векторные, растровые и матричные карты, а

также оперативно обновлять различную информацию о местности и

предназначенная для решения следующих задач:

 создание и обновление электронных карт местности по материалам

космической или аэрофотосъемки, отсканированным картматериалам, полевым

измерениям, навигационным и другим данным. Около 100 режимов

редактирования векторной карты;

 отображение и печать карт в стандартных условных знаках,

добавление новых знаков в растровом (BMP) или векторном (TrueType) виде,

программирование сложных стилей, нанесение OLE – объектов;

 поддержка внешних баз данных разнообразных форматов,

различные способы связи объектов карт с записями баз данных, конструктор

форм для работы с базами, формирование отчетов посредством Microsoft Office,

геокодирование, запросы к данным;

 формирование тематических карт для отображения прикладной

информации из баз данных, навигационных приборов и других источников;

 построение трехмерных моделей, профилирование местности,

построение зон видимости, создание многослойных матриц по точечным

измерениям;

 выполнение измерений по карте, определение площади, длины,

периметра, построение зон отсечения, ведение статистики по характеристикам

объектов;

 поддержка различных проекций, систем координат, многослойных

карт;

 импорт данных из обменных форматов – SXF, DXF/DBF, MIF/MID,

Shape, S57/S52, GRD, TIFF, PCX, BMP и других;

 разработка прикладных задач на C, C++, Pascal; исходные тексты

системы, документация для разработчика;

 поддержка многопользовательской работы в сети с одним

экземпляром карт, ведение журнала транзакций;

 профессиональная система контроля качества данных (топология,

атрибуты, сводка листов и т. д.). Более 50 параметров контроля карт.

Система позволяет обрабатывать следующие виды цифровых

картографических данных:

 векторные карты;

 растровые изображения местности (растровые карты);

 матричные данные о местности.

Различные виды цифровых данных могут обрабатываться совместно или

отдельно. Цифровые данные могут конвертироваться в разные форматы,

преобразовываться из одного вида в другой, отображаться на графических

дисплеях, выводиться на внешние печатающие устройства, редактироваться,

трансформироваться.

В учебном процессе в учреждении образования «Военная академия

Республики Беларусь» используется программный комплекс «Учения 2005».

Программный комплекс позволяет формировать из отдельных

номенклатурных листов цифровых карт разных видов и масштабов

электронную карту на заданный регион, имеющий средства визуализации этой

карты на экране монитора, включающий развитый программный интерфейс, c

помощью которого пользовательские прикладные задачи могут

взаимодействовать с электронной картой: осуществлять поиск объектов,

добавлять новые объекты, в том числе и не картографические, пофрагментарно

с необходимым масштабом просматривать заданный регион, производить

выборку метрических и семантических характеристик объектов для

выполнения расчетных задач.

Программное обеспечение может выполняться в операционных системах

(ОС) Windows Ме и Windows ХР (далее, Windows).

Реализация программного комплекса в ОС Windows позволяет

организовать взаимодействие между прикладными системами для Windows

(СУБД, электронные таблицы, текстовые и графические редакторы и т.д.) и

электронными картами по протоколу OLE 2.0 в режимах клиент или сервер или

через буфер обмена Сlipboard, что позволяет строить из отдельных прикладных

систем новый программный комплекс, решающий разнообразные

пользовательские задачи.

Управляющая оболочка поддерживает многодокументный интерфейс

(MDI) и режим Drag and Drop, что обеспечивает простоту управления и

удобство работы пользователя одновременно с несколькими видами данных.

Оформление электронной карты может быть улучшено за счет

применения шрифтов True Type. Изображение карты может быть выведено на

различные внешние устройства, поддерживаемые Windows, в режиме

WYSIWYG, что позволяет получать высококачественные твердые копии

электронных карт с нанесенной пользователем обстановкой.

Отдельные фрагменты электронной карты могут быть сохранены, как

метафайлы системы Windows, для дальнейшего использования в любых

прикладных задачах в качестве иллюстративного материала.

Представление электронной карты на дисплее является многослойным и

может создаваться путем комбинирования растрового представления карт и

фотоматериала, векторного представления объектов местности, матричного

представления различных свойств местности (матрица высот, матрица

экологически опасных участков местности, матрица проходимости местности и

т.д.) и пользовательских данных, выводимых на карту средствами интерфейса

Windows.

Растровый формат электронной карты позволяет обрабатывать

изображения произвольного размера и применять до 16 млн. цветов без

ограничения объема файла данных.

Объекты векторной электронной карты могут быть логически связаны с

внешними базами данных (FoxPro, dBase, Paradox, Access и другими) путем

применения протоколов ODBC и IDAPI и используя уникальный номер объекта

на карте. Данные из внешних баз могут быть также получены с помощью SQL-

запросов.

В рамках создания ГИС ВН Объединенным институтом проблем

информатики (ОИПИ) НАН Беларуси создан программно-информационный

комплекс (ПИК) ФАТИ.

ПИК ФАТИ представляет собой приложение Windоws , реализованное

средствами Microsoft Visual C++ версии 6.0 и работает в операционных средах

Windows NT версии 4.0. и выше, Windows 2000, Windows XP.

В качестве исходных материалов используются все виды цифровых

топографических, специальных карт и планов городов произвольных

масштабов в векторных форматах F20S.

Исходные картографические материалы (ИКМ) должны удовлетворять

следующим требованиям:

 цифровые карты местности должны находиться в заданной системе

классификации объектов топографических, специальных карт и планов городов

в условных знаках, проекции, разграфке исходного картографического

материала;

 цифровые карты местности должны обеспечивать возможность

определения прямоугольных и географических координат объектов местности с

точностью, соответствующей масштабу;

 погрешность преобразования информации в цифровую форму не должна

превышать 0,4 мм относительно исходного картографического материала.

ПИК ФАТИ состоит из исполняемых модулей и вспомогательных

технологических файлов.

Среди зарубежных ГИС наибольшее практическое значение находят

системы MapInfo, Arc info↔Arc GIS, картографические системы: ER Mappes,

MERCATOR.

MapInfo – позволяет использовать широкий спектр данных в различных

картографических проекциях, однако не имеет банка картографических

условных знаков, что не дает возможности визуализации в виде близком к

аналоговым топографическим картам.

Arc info↔Arc GIS – наиболее доработанная ГИС, позволяющая как

использовать и обрабатывать информацию в различных формах, так и

визуализировать ее и выводить на печать в удобном для пользователя виде.

Как же работает ГИС? Работа ГИС заключается в перемещении и

обработке информации. ГИС общего назначения обычно выполняет пять

процедур (задач) с данными: ввод, манипулирование, управление, запрос и

анализ, визуализацию.

Манипулирование. Часто для выполнения конкретного проекта (задачи)

имеющиеся данные нужно дополнительно видоизменить в соответствии с

требованиями вашей системы. Например, географическая информация может

быть в разных масштабах и картографических проекциях (трофейные карты).

Для совместной обработки и визуализации все данные удобнее представить в

едином масштабе и одинаковой картографической проекции. ГИС-технология

предоставляет способы манипулирования пространственными данными и

выделения данных, нужных для конкретной задачи.

Управление. В небольших проектах географическая информация может

храниться в виде обычных файлов. Но при увеличении объема информации и

росте числа пользователей для хранения, структурирования и управления

данными эффективнее применять системы управления базами данных (СУБД),

специальные компьютерные средства для работы с интегрированными

наборами данных (базами данных).

Запрос и анализ. При наличии ГИС и географической информации мы

можем получать ответы как на простые вопросы (Что это за объекты, каковы их

характеристики? На каком расстоянии друг от друга расположены эти объекты?

Есть ли видимость между объектами?), так и на более сложные, требующие

дополнительного анализа, запросы (Где есть места для расположения войск?

Как повлияет на перемещение войск строительство новой дороги?). Запросы

можно задавать как простым щелчком мышью на определенном объекте, так и

посредством развитых аналитических средств. С помощью ГИС можно

выявлять и задавать шаблоны для поиска, проигрывать сценарии по типу "что

будет, если..". Современные ГИС имеют множество мощных инструментов для

анализа, среди них наиболее значимы два: анализ близости и анализ наложения.

Для проведения анализа близости объектов относительно друг друга в ГИС

применяется процесс, называемый буферизацией. Он помогает ответить на

вопросы типа: Сколько единиц техники находится в пределах 1000 м от этого

пункта управления? Сколько орудий может иметь противник не далее 5 км от

переднего края? Процесс наложения включает интеграцию данных,

расположенных в разных тематических слоях. В простейшем случае это

операция отображения, но при ряде аналитических операций данные из разных

слоев объединяются физически. Наложение, или пространственное

объединение, позволяет, например, интегрировать данные о противнике, своих

войсках, свойствах местности и спрогнозировать возможный характер

действий. Или, применительно к народному хозяйству интегрировать данные о

почвах, уклоне, растительности и землевладении со ставками земельного

налога.

Визуализация. Для многих типов пространственных операций конечным

результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта -

это очень эффективный и информативный способ хранения, представления и

передачи информации имеющей пространственную привязку. ГИС

предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие и

развивающие искусство и научные основы картографии. С ее помощью

визуализация самих карт может быть дополнена отчетными документами,

трехмерными изображениями, графиками, таблицами, диаграммами,

фотографиями и другими средствами, например, мультимедийными.

Любая ГИС хранит и использует ЦИМ во внутренней структуре этой

ГИС. Эта структура определяется поддерживаемой ГИС моделью

пространственных данных.

Как ранее указывалось, современные ГИС обеспечивают объектно-

ориентированную организацию доступа к данным. То есть доступ к данным

осуществляется (по терминологии объектно-ориентированного

программирования) через объекты (классы), через свойства и процедуры этих

классов.

Преобразование исходной цифровой информации о местности из

обменных форматов во внутреннюю структуру ГИС осуществляется с

помощью специальных приложений, называемых конверторами.

При этом геоинформационная система позволяет перейти от отдельных

листов обменного формата к «сшитым» районам работ. В технической

литературе районы работ, включающие различные виды и масштабы ЦИМ,

часто называют проектами, склейками, атласами электронных карт. В сетях

автоматизированных систем атласы (склейки) электронных карт помещаются

на дисках общего пользования (серверах ЦИМ).

Пожалуй, главным преимуществом ГИС является наиболее

"естественное" (для человека) представление как собственно пространственной

информации, так и любой другой информации, имеющей отношение к

объектам, расположенным в пространстве (т.н. атрибутивной информации).

Способы представления атрибутивной информации различны: это может быть

числовое значение с датчика, таблица из базы данных (как локальной, так и

удаленной) о характеристиках объекта, его фотография или реальное

видеоизображение. Таким образом, ГИС могут помочь везде, где используется

пространственная информация и/или информация об объектах, находящихся в

определенных местах пространства.

Кроме того ГИС позволяют:

Делать пространственные запросы и проводить анализ. Способность

ГИС проводить поиск в базах данных и осуществлять пространственные

запросы позволила существенно повысить эффективность выполнения этих

задач. ГИС помогает сократить время получения ответов на запросы; выявлять

территории подходящие для требуемых мероприятий; выявлять взаимосвязи

между различными параметрами (например, почвами, климатом и

урожайностью с/х культур); выявлять места разрывов электросетей. Можно

получить список всех домов, находящих на заданном расстоянии от

определенной магистрали, лесопаркового массива или места службы.

Улучшить интеграцию внутри организации. Многие применяющие

ГИС организации обнаружили, что одно из основных ее преимуществ

заключается в новых возможностях улучшения управления собственной

организацией и ее ресурсами на основе географического объединения

имеющихся данных, в возможности их совместного использования и

согласованной модификации разными подразделениями. Возможность

коллективного использования и постоянно наращиваемая и исправляемая

разными структурными подразделениями база данных позволяют повысить

эффективность работы как каждого подразделения, так и организации в целом.

Так, подразделение, занимающееся инженерными коммуникациями, может

четко спланировать ремонтные или профилактические работы, начиная с

получения полной информации и отображение на экране компьютера

соответствующих участков, например водопровода, и заканчивая

автоматическим определением подразделений, на которе эти работы повлияют,

и уведомления их о сроках предполагаемого отключения или перебоев с

водоснабжением.

Принять более обоснованное решение. ГИС, как и другие

информационные технологии, подтверждает известную поговорку о том, что

лучшая информированность помогает принять лучшее решение. Однако, ГИС –

это не инструмент для выдачи решений, а средство, помогающее ускорить и

повысить эффективность процедуры принятия решений. Оно обеспечивает

ответы на запросы и функции анализа пространственных данных,

представление результатов анализа в наглядном и удобном для восприятия

виде. ГИС помогает, например, в решении таких задач, как предоставление

разнообразной информации по запросам органов управления, разрешение

территориальных конфликтов, выбор оптимальных (с разных точек зрения и по

разным критериям) мест для размещения объектов и т. д. Требуемая для

принятия решений информация может быть представлена в лаконичной

картографической форме с дополнительными текстовыми пояснениями,

графиками и диаграммами. Наличие доступной для восприятия и обобщения

информации позволяет органам управления сосредоточить свои усилия на

поиске решения, не тратя значительного времени на сбор и сопоставления

доступных разнородных данных. Можно достаточно быстро рассмотреть

несколько вариантов решения и выбрать наиболее эффективный и

экономически целесообразный.

Основные народно-хозяйственные задачи, решаемые при помощи ГИС:

 управление основными фондами;

 мониторинг ситуации;

 управление ресурсами;

 управление подсистемами и организациями отрасли;

 информационно-аналитическая поддержка принятия

управленческих решений;

 выбор оптимальных трасс новых дорог, электролиний,

газопроводов и т.д.;

 оптимизация расположения новых объектов с учетом особенностей

местности, экологических проблем, распределения потребителей сегодняшних

и прогнозируемых, демографической и экономической ситуаций, состояния и

перспектив развития отрасли.

 оперативный анализ состояния объектов, подготовка принятия

оперативных решений методом опережающего моделирования;

 оптимальное районирование зон обслуживания, размещение

аварийных и эксплуатационных служб с учетом удаленности, технической

оснащенности, статистики по аварийности и т.п.;

 оперативное реагирование при аварийных и плановых

мероприятиях (подъезды, обеспеченность техникой, материалами и т.п.).

 задачи контроля распределенной производственной

инфраструктуры (инвентаризация объектов и оборудования);

 мониторинг состояния объектов;

 систематизированное хранение документации по объектам и

инженерным сооружениям;

 диспетчерское перераспределение транспортных потоков при

аварийных, ремонтных и др. ситуациях;

 отслеживание перемещения спецтранспорта;

 оптимизация и контроль маршрутов специальных перевозок

(ценные, опасные, крупногабаритные); планирование текущих ремонтов и пр.

Рассмотрим основные области задач, решаемые с помощью ГИС в

военной области. По оценкам специалистов применение ГИС позволит

повысить эффективность управления войсками и оружием с использованием

электронных карт и другой пространственной информация о местности на 40 и

более процентов.

Для чего предназначены геоинформационные системы военного

назначения ? ГИС ВН предоставляют пользователям средства для: