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

Подождите немного. Документ загружается.

 подписи;

 пространственно-логические связи между объектами.

Существует две формы представления ЭТК – растровая и векторная,

которые следует четко различать.

Растровые документы могут быть получены сканированием,

фотографированием, могут быть созданы в графическом редакторе и сохранены

в соответствующих форматах изображений. Процесс создания растровых

электронных карт несколько сложнее по содержанию но, по сути, аналогичен

работе по получению любых изображений в электронном виде и, чаще всего,

сводится к сканированию аналоговых топографических карт. Он включает

следующие основные процессы:

 подготовка исходных картматериалов;

 сканирование бумажных карт;

 контроль полученного растра;

 обработка растрового изображения (трансформирование,

редактирование);

 сводка и сшивка отдельных листов в район.

Определяющее значение в данном перечне занимает, конечно,

сканирование.

А что такое сканирование? Сканирование – автоматическое определение

координат точек изображения при перемещении считывающего луча по

строкам. В результате сканирования (рис.3) получаем изображение,

сформированное в виде регулярной сетки каждый элемент (ячейка) которой

имеет координаты (x;y) в системе сканера и соответствующие значения

яркости и цвета.

Каждая точка полученного изображения x

имеет соответствующие ей

значения яркости B =B (x

), цветового тона  = (x

), и частоты цвета Pц=

Pц (x

Шаг сканирования современных топографических сканеров, как правило,

не превышает 50-100 мкм (0,05-0,10мм), что удовлетворяет требованиям к

рис. 1

точности математической и геодезической основы для создания

топографических карт. Помимо сканирования изображения земной

поверхности могут быть получены посредством перспективной технологии

сканерной съемки, непосредственно с летательного аппарата.

Рис. 3.Результат сканирования

Растровые карты могут быть сформированы (или преобразованы) в

любом формате для изображений: TIFF, JPEG, BMP и др. Вообще говоря,

формат – это порядок следования информации в записи. Международный

формат для издательских систем - TIFF, TAG image File Format, обязательный

входной формат для технологий создания электронных карт.

Он состоит из трех основных разделов:

I. Заголовок файла изображения – содержит информацию о порядке

следования байтов в слове.

II. Каталог полей, описывающих структуру изображения в файле –

содержит последовательность полей, смещение относительно начала файла.

III. Данные для полей, описанных в каталоге – карта цвета, его

интенсивность, размеры изображения, единицы разряда, коэффициент сжатия и

т.д.

Рассмотрим структуру растровых карт в ГИС военного назначения.

Основными показателями, характеризующими растровую карту,

являются:

 масштаб изображения;

 разрешение изображения;

 размер изображения;

 палитра изображения;

 плановая привязка изображения.

Масштаб изображения – величина, характеризующая исходный материал

(в результате сканирования которого было получено данное растровое

изображение).

Масштаб изображения – это отношение между расстоянием на исходном

материале и соответствующим расстоянием на местности.

Разрешение изображения – величина, характеризующая сканирующее

устройство, на котором было получено растровое изображение. Величина

разрешения показывает, на сколько элементарных точек (пикселей) устройство

сканирования разбивает метр (дюйм) исходного изображения. Иными словами

данная величина показывает величину «зерна» растрового изображения. Чем

больше величина разрешения, тем меньше «зерно», а значит меньше размер

объектов местности, которые можно однозначно идентифицировать

(дешифрировать).

Размер изображения (высота и ширина) – величины, характеризующие

само изображение. По этим величинам можно определить габаритные размеры

растрового изображения в пикселях (точках). Размер изображения зависит от

размеров сканируемого исходного материала и установленного значения

разрешения.

Палитра изображения – величина, характеризующая степень

отображения оттенков цвета исходного материала в растровом изображении.

Существуют следующие основные типы палитры:

 двухцветная (черно-белая, один разряд);

 16 цветов (или оттенков серого цвета, четыре разряда);

 256 цветов (или оттенков серого цвета, восемь разрядов);

 High Color (16 разрядов);

 True Color (24 или 32 разряда).

Геоинформационная система «Panorama» и ее различные модификации

обрабатывают растровые карты, представленные в форматах RST и RSW.

Форматы разработаны в 1992 году, и по структуре близки к формату TIFF

версии 6.

Данные из других форматов (PCX, BMP, TIFF и других) могут быть

конвертированы в формат RSW и обратно с помощью программного

обеспечения данной ГИС.

Данные о цифровых растровых картах имеют следующую структуру:

 паспортные данные о листе карты (размер изображения, число бит

на точку для описания цвета и другие параметры);

 описание цветовой палитры;

 растровое изображение карты.

При загрузке растровых карт в базу данных может создаваться район

работ растровых карт.

Комбинация растровых и векторных карт на одни и те же или смежные

территории позволяет оперативно создавать и обновлять районы работ,

сохраняя возможность решения прикладных задач, для которых некоторые

виды объектов карты должны иметь векторное представление (рис. 4).

Пример: для решения транспортной задачи дорожная сеть и населенные

пункты представлены в векторном виде, все остальные объекты местности

представлены в растровом виде (как фон).

Для оптимизации скорости отображения растровой карты применяется

механизм подмены изображения основного растра его уменьшенной копией.

Уменьшенная копия создаётся автоматически при перерисовке растровой карты

объёмом более 5 MB и записывается в конец файла растра. В дальнейшем при

масштабировании карты для визуализации используется либо основной растр,

либо уменьшенная копия. Наличие уменьшенной копии не предполагает

дополнительных действий по изменению основных характеристик растровой

карты таких, как: масштаб, разрешающая способность, привязка, палитра,

рамка и её использование. Вышеперечисленные параметры растровой карты

редактируются традиционным способом. При работе с редактором растра

изменения вносятся автоматически в основную растровую карту и во все её

копии.

Рис. 4. Комбинированная (растрово-векторная) карта

Растровые карты имеют как свои преимущества, так и недостатки.

Несомненным достоинством растровых электронных карт является простота

создания и возможность их использования без специальных комплексов и

специализированного программного обеспечения. Для работы нужна ПЭВМ и

стандартные устройства накопления и вывода информации. При этом на

растровой карте возможно производить измерения такие же, как на ее

бумажном аналоге. К недостаткам следует отнести большой размер файлов

(один номенклатурный лист порядка 30 МВ), отсутствие возможности работы с

трехмерным изображением, ограниченные возможности по решению

прикладных задач.

Векторные карты, как правило, создаются с использованием растровых

изображений. Применяется два метода создания векторных карт:

картометрический, когда оператор последовательно оцифровывает все

объекты карты;

полуавтоматического векторного отслеживания, при использовании

которого часть объектов, оцифровывается по их изображению автоматически,

без непосредственного участия оператора.

Что же такое векторная карта? У векторной карты, в отличие от

растровой, регулярной сетки ее элементов не создается. Каждый объект карты

описывается совокупностью векторов с началом в точке, взятой за начало

отсчета (рис. 5).

Рис. 5. Векторное описание объекта

Как показано на рисунке, каждая точка объекта описывается вектором, то

есть координатами пары точек. Такой подход совсем не сложно реализовать

математически. Однако, возникает невязка  при описании криволинейных

объектов прямыми линиями. Эта проблема решается путем уменьшения шага

сканирования и для топографических карт обычно составляет не более 0,0025

мм.

Х4

Х5

Х2;Х3

Х1

Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 У

Все объекты изображения местности на векторной карте могут

подразделяться по характеру локализации на точечные, линейные и

площадные.

Применительно к векторной карте, точечными называются объекты,

положение которых в пространстве описывается парой координат X и Y.

Линейными называются объекты, положение которых на карте описывается

более чем двумя парами координат. Площадные объекты – это линейные

объекты первая и последняя точка которых совпадает. Существуют еще

условно-линейные или векторные объекты. Их положение определяется двумя

парами координат X и Y. Это широко применяемый искусственный прием для

выполнения ориентировки условного знака объекта.

6. Геоинформационная система «Интеграция»

6.1. Порядок установки программы

Из директории «Integracia_Win» запустить setup.exe.

В диалоговом окне Readme Information нажать кнопку Next.

Через кнопку Browse в диалоге Choose Destination Location выбрать

папку, куда будут проинсталлированы файлы программы, затем Next.

Выбрать название программной группы «Интеграция» в диалоговом окне

Select Program Folder, затем Next.

По своему желанию, в диалоговом окне Setup Complete, можно выбрать

режим просмотра справочной информации (включить «Yes, I want to view the

Readme File»), нажать кнопку Finish.

Для удобства запуска ГИС «Интеграция» можно поместить ярлык

программы на рабочий стол, для чего нажать на панели управления Пуск,

Программы, Integracia 7 и из раскрывшегося списка удерживая правой

кнопкой перетащить на рабочий стол ярлычок программы, отпустить правую

кнопку мышки и в появившемся окне выбрать копировать.

Теперь программу можно запустить одним из трёх способов:

Двойным кликом по ярлычку на рабочем столе;

Через меню Пуск, Программы, Integracia 7, ГИС Интеграция;

Запустить operator.exe из созданной директории.

В состав программного обеспечения ГИС входит модуль operator.exe,

набор DLL-библиотек и файлы оперативной подсказки с расширением HLP.

Для подключаемых к ГИС задач, реализованных в виде отдельных DLL,

дополнительно присутствуют файлы ICO.

Документация для пользователей ГИС содержится в поддиректории \

DOC.

Примеры электронных карт, обрабатываемых под управлением ГИС,

вместе с исходными файлами графического описания (классификаторами)

содержатся в поддиректории \ Data.

Обновление программного продукта.

Обновление программного продукта более новыми версиями

производится аналогично его установке. При этом изменения (дополнения)

файлов и библиотек происходит автоматически.

Правила удаления программы (деинсталляция)

Нажать кнопку Пуск главного меню Windows.

В разделе Программы выберите программную группу Integracia 7 и

запустить приложение UnInstall.

Удалить директорию, в которой была установлена программа.

6.2. Система помощи

Программное обеспечение имеет отработанную систему помощи.

Воспользоваться ею можно различными способами. Прежде всего, это

всплывающие при наведении курсора меню с кратким описанием назначения

той или иной клавиши меню. Наличие функции «Помощь» главного меню. При

этом, получение информации может быть организовано тремя стандартными

способами: выбором нужного раздела при просмотре всего содержания

справочной информации; нахождением интересующей темы в предметном

указателе, с использованием поисковой системы по введенному слову или

словосочетанию. Использование опции «Помощь» также позволяет быстро

получить информацию о наиболее часто употребляемых горячих клавишах, их

сочетаниях и о версии используемого программного продукта. При нажатии

практически любой клавиши меню в появляющемся окне имеется опция

«Помощь», использование которой позволяет получить более полную

информацию о назначении данной функции и порядке действий при ее

выполнении.

Кроме того, программный продукт сопровождается соответствующей

документацией и техническим описанием всех своих модулей. Эта

документация находится в каталоге DOC каталога установки программы и

представляет собой группу файлов с расширением doc сформированных по

тематическим разделам. Здесь уместно привести цитату одного из этих

документов. «Мы надеемся, что Вы нарушите традиционную славянскую

технологию знакомства с новым программным продуктом, в соответствии с

которой, пользователь вначале пытается нажимать на все доступные кнопки, в

конце концов, загоняет программу в угол, портит при этом все свои данные, а

уже затем открывает документацию и узнает, что же, на самом деле, делает эта

программа.

6.3. Загрузка электронной карты.

6.3.1. Векторная карта

Один лист векторной карты в обменном формате ГИС «Интеграция»

содержится в одном двоичном файле ***.SXF или одном текстовом файле

***.TXТ.

Открытый формат цифровой информации о местности SXF (Storage and

eXchange Format – формат хранения и обмена) предназначен для хранения

цифровой информации о местности, обмена данными между различными

системами, создания цифровых и электронных карт и решения прикладных

задач.

Формат ориентирован на хранение информации в виде отдельных

записей переменной длины по каждому объекту карты.

Формат имеет простую структуру и однозначную последовательность

полей в записи, не зависящую от значения информации.

Формат обеспечивает возможность ревизии целостности данных в

процессе хранения и после передачи по линиям связи, а также минимальные

потери информации при возникновении ошибок данных – от одной точки

метрики до одной записи об объекте для каждого ошибочного байта данных.

Формат имеет минимальную избыточность данных и хранит данные

метрики в двоичном виде, что обеспечивает минимальные размеры файлов.

Открытый формат обладает свойствами, которые позволяют на его основе

строить архив электронных карт, выполнять обмен пространственными

данными между различными ГИС. К этим свойствам относится следующее:

все данные содержатся в одном файле, что исключает возможность

помещения в архив или выдачи потребителю информации в неполном составе,

облегчает поиск и учет файлов;

выборка данных из файла может быть выполнена путем однократного

последовательного чтения файла, что ускоряет процессы копирования,

контроля структуры данных, конвертирования и другие, являющиеся

основными для хранения и обмена;

вся информация об отдельном объекте хранится в отдельной записи, нет

адресных ссылок между частями файла или разными файлами, что

обеспечивает корректную обработку данных после сбоев программных или

аппаратных средств;

если при чтении или записи данных в формате SXF возникает сбой,

приводящий к потере фрагмента файла, записи, расположенные до и после

сбойного участка, будут обработаны правильно;

структура формата SXF содержит служебные поля (идентификаторы

начала записей, идентификатор начала файла, дескриптор данных, флажки

наличия семантики, поля длин записей и т.д.), которые необходимы для