Анализ программ ГИС класса в транспортной логистике

    Четвертый класс программного обеспечения - средства пространственного моделирования. Их задача - моделировать пространственное распределение различных параметров (рельефа, зон экологического загрязнения, участков затопления при строительстве плотин и другие). Они опираются на средства работы с матричными данными и снабжаются развитыми средствами визуализации. Типичным является наличие инструментария, позволяющего проводить самые разнообразные вычисления над пространственными данными (сложение, умножение, вычисление производных и другие операции).

    Пятый класс, на котором стоит заострить внимание - это специальные средства обработки и дешифрирования данных зондирований земли. Сюда относятся пакеты обработки изображений, снабженные в зависимости от цены различным математическим аппаратом, позволяющим проводить операции со сканированными или записанными в цифровой форме снимками поверхности земли. Это довольно широкий набор операций, начиная со всех видов коррекций (оптической, геометрической) через географическую привязку снимков вплоть до обработки стереопар с выдачей результата в виде актуализированного топоплана.

    Кроме упомянутых классов существует еще  разнообразные программные средства, манипулирующие с пространственной информацией. Это такие продукты, как средства обработки полевых геодезических наблюдений (пакеты, предусматривающие взаимодействие с GPS-приемниками, электронными тахометрами, нивелирами и другим автоматизированным геодезическим оборудованием), средства навигации и ПО для решения еще более узких предметных задач (изыскания, экология, гидрогеология и пр).

    Естественно, возможны и другие принципы классификации  программного обеспечения: по сферам применения, по стоимости, поддержке определенным типом (или типами) операционных систем, по вычислительным платформам (ПК, рабочие Unix-станции) и т д.[8]  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1.4. Карты как основа ГИС. Понятие о геоинформационном картографировании 

      Картография, имеющая богатые традиции отображения пространственной информации на картах, на которые ранее возлагалась и задача ее хранения, представляет основные источники данных для ГИС. Поэтому традиционные методы картографии имеют основополагающее значение для них. В то же время можно выделить основные области ГИС-приложений для картографии:

      - автоматизация создания картографического произведения;

      - обновление и создание производных карт как результат анализа, преобразования данных и моделирования на основе ГИС-технологий;

      - новые методы использования карт как в ГИС, так и например, при построении динамических картографических анимаций.

      ГИС базируется на анализе картографической информации и позволяет преодолеть ограниченность "ручного" анализа. С другой стороны, появляется возможность  составления производных карт по имеющимся, например, морфометрических карт по картам рельефа, карт изменений на основе разновременных карт. ГИС, использующая для создания слоев множество тематических карт, представляет хорошее средство их согласования.

      Компьютерная картография разрабатывает методы цифрового представления картографических характеристик. Современные ГИС-пакеты обладают средствами форматирования карт и размещения надписей, огромными библиотеками знаков и шрифтов, управления дорогостоящими устройствами, обеспечивающими высокое качество конечной продукции. Получило развитие новое направление в картографии - геоинформационное картографирование (ГК), занимающееся автоматизированным составлением и использованием карт на основе геоинформационных технологий и баз географических данных и знаний.

      Геоинформационное картографирование не сводится только к использованию ГИС-технологий. Это, прежде всего картографирование объектов и явлений, основанное на методах анализа и синтеза их содержательной сущности.

      Однако  карты обладают ограниченными аналитическими средствами по сравнению с ГИС. В  отличие от данных для ГИС, форма  хранения картографических данных не обеспечивает, например, возможности  анализа взаимосвязей между различными феноменами, если они не отображены на карте. Некоторые вопросы могут вызвать затруднения или потребовать много времени для ответа, например, "какова площадь этого озера?", "что показано на определенной тематической карте для данной точки на этой топографической карте?".

      Перевод карт и других источников пространственной информации в цифровую форму и ГИС-технологий ее анализа открывают новые пути манипулирования географическими знаниями и их отображения (визуализации).

      Карты для ГИС поставляют разную информацию и в ГИС они используются по-разному. Топографические карты, показывающие контуры объектов на поверхности Земли, чаще всего являются основой для БД ГИС, для привязки и отображения другой дополнительной информации. Тематические карты служат средством изображения географических явлений, поставляя информацию для тематических слоев БД ГИС, служат основой для пространственного анализа взаимосвязей, отраженных на картах.

      Существенное  значение для ГИС имеет использование  тематических карт и фотокарт, созданных  на основе данных дистанционного зондирования.

      При использовании карт в ГИС нужно  постоянно помнить их важные особенности:

      изображение на картах абстрактно и генерализовано, что требует их весьма осторожной интерпретации;

      карты показывают только статичную картину, один временной срез;

      от  масштаба карты зависит не только как, но и какие объекты изображены, а большая часть ГИС не учитывает  различий между наборами данных, полученных с разномасштабных карт;

      при показе сферической поверхности  Земли на плоском листе карты  неизбежны искажения; наименьшие искажения возникают, когда на карте изображены небольшие территории, наибольшие - когда на карте стремятся показать всю поверхность Земли.

      Свойства  карт, заложенные при их создании, переносятся  и на данные, полученные с этих карт, а обнаруживаются часто лишь при последующей обработке цифровых данных.[1] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1.5.Типы ГИС 

      Географические  информационные системы подразделяются на несколько типов, определяемых их задачами и характером используемой информации:

      - по проблемной ориентации;

      - по предметной (объектной) специализации;

      - по территориальному охвату.

      Проблемная  ориентация ГИС определяется возлагаемыми на нее научными или прикладными  задачами, полностью определяемыми  пользователем. Это прежде всего  инвентаризационные задачи, кадастр, мониторинг, оценка и прогноз, управление и планирование, поддержка принятия решений.

      Предметная  или объектная ориентация может  определяться ведомственными или отраслевыми  интересами (землеустройство, природные  катастрофы, охрана природы), которые  имеют дело с различными объектами и явлениями на определенной территории: земля, лес, население и т.д.

      По  территориальному охвату различают  ГИС:

      - глобальные, имеющие дело с информацией планетарного характера;

      - субконтинентальные, обычно государственного (национального) характера, и океанов;

      - региональные;

      - локальные, включающие городские или муниципальные ГИС, часто экспериментальные или учебные.

      В ГИС показатели масштабов и точности должны соответствовать территориальному уровню исследований.[2] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 2. ГИС на транспорте 

    2.1 Применение ГИС  на транспорте 

    Сразу следует разделить области применения ГИС на привязанные к отдельным  транспортным объектам (железнодорожная  станция, порт, аэропорт и т.п.) и так  называемые "сетевые" задачи. Дело в том, что для задач этих двух направлений нужна существенно разная функциональность. В первом случае важны все описательные характеристики объектов, их детальные планы, увязка с базами данных имущества, кадастром и т.д. А во втором нам гораздо важнее знать, как объекты сети связаны, какова их пропускная способность, как можно двигаться из одного пункта сети в другой. Соответственно, в задачах первого типа используется, в основном, функциональность базовых ГИС-программ (например, ArcView), а для второго типа чаще всего используются специальные программные модули (например, Network Analyst). К этой теме мы еще вернемся, рассматривая возможности применения ПО ГИС ESRI на транспорте.

    Транспортные  объекты и сети располагаются  на или вблизи поверхности Земли. А ГИС специально предназначены для работы с пространственной информацией. И, поскольку данные об объектах на поверхности Земли и составляют пространственную информацию, получается, что ГИС прекрасно подходят для управления транспортными объектами и сетями.

    Собственно, что нам нужно знать о транспортных объектах? Это их координаты в пространстве и описательные характеристики. Именно это и составляет суть ГИС - соединение координатной и описательной информации в единое целое. Из этого, однако, не следует делать вывод, что достаточно приобрести какую-нибудь ГИС-программу, и задача будет решена. На самом деле, успешное внедрение геоинформационных технологий возможно только при наличии качественных данных, подходящего программного обеспечения, техники и специалистов. Патриархи геоинформатики любят говорить, что ГИС это люди + техника + программы + данные, и ни одно звено исключить нельзя.

    ГИС отдельного объекта (ж.-д. станция, порт, аэропорт и т.д.) это, по сути, классическая система, называемая на западе AM/FM - Automated Mapping / Facility Management - Система компьютерного картографирования и управления объектом. Учитывая российские традиции развития информационных систем, это можно было бы назвать "АСУ на картографической основе". Такие системы начали появляться благодаря массовому распространению Систем автоматизированного проектирования (САПР). Действительно, САПР-пакеты могут успешно представлять графическую информацию об объектах (чертежи, планы, схемы). Однако, изначальная нацеленность САПР на работу с чертежами и задачи проектирования делает эти системы недостаточно приспособленными к задачам управления реальными объектами. Важнейшие недостатки - ограниченность взаимодействия с базами данных, средств визуализации, неспособность работать с очень большими объемами пространственных данных, отсутствие масштабируемости решений. Например, внешние БД могут содержать описательную информацию, нормативные документы, фотографии и еще огромное множество разнородной информации, которая является инородной для САПР. А сама БД системы управления может содержать сотни тысяч простых объектов. Современные ГИС-пакеты как раз и развиваются в направлении решения этих задач, а семейство продуктов ArcGIS не только лишено этих недостатков, но и еще предлагает массу других функций, ценных для управления объектами (см. далее).

    Немножко  сменив ракурс при рассмотрении "задачи одного объекта", можно предположить, что раз уж объект когда-то проектировался и строился, вполне можно использовать ту же систему проектирования (например, AutoCAD) и в дальнейшем. Зачем переходить в ГИС? Но дело в том, что реально функционирующий объект не существует в вакууме, нам важно его место в общей транспортной инфраструктуре, его взаимодействие с окружающей средой, с другими объектами. То есть, информационная система управления объектом должна иметь развитые возможности интегрирования информации из различных источников, взаимодействия с различными базами данных. САПР для этого не предназначены. Да и много ли объектов обеспечено полной проектной документацией в электронном виде? Но даже если эта документация имеется - тем лучше, при переходе от проектирования к эксплуатации объекта ГИС может стать хорошим преемником САПР. Например, ArcGIS может успешно оперировать документами САПР, интегрировать их с картографическими данными, снимками, внешними БД и другой информацией.

    Решение сетевых задач важно и самим  транспортникам, и тем, кто создает  и развивает транспортную инфраструктуру, и тем, кто выполняет перевозки. Вопросами перевозок занимается логистика, но есть и другие задачи, важные для оптимального развития транспорта в целом.