Дмитрий Марков - Основы использования геоинформационных систем в образовании

Рис. 4. Карта плотности сельского населения Ивановской области (при создании использовалась связка программ Paint и MS Word 2003)

Рис. 5. Карта численности населения Ивановской области (создана с использованием полнофункциональной ГИС Arc GIS 10.0)

При сравнении иллюстраций сразу бросается в глаза то, что на карте, созданной в ГИС, точность отображения информации принципиально выше. Кроме того на изготовление этой карты ушло всего около 10 минут (не считая времени на создание картографической основы). Нужно отметить, что при использовании традиционной технологии карта создается несколько часов.

Даже без учета скорости создания проекта, возможности интеграции материалов, точной координатной привязки, совмещения данных и других параметров сравнение результатов выполнения работы позволяет определить перспективы использования ГИС.

Как описываются пространственно распределенные объекты и явления в ГИС?

Выше мы рассмотрели основные функциональные возможности ГИС и определили, что они работают с двумя основными моделями данных: пространственными и атрибутивными. Теперь пришло время познакомиться с каждой из них подробнее.

Пространственные данные описывают пространственное положение явлений. Представить их можно ответив на вопросы: «Где?», «Какой формы?» и «Какой ориентации?» объект изучается. Обычно пространственные данные отображаются в виде графических объектов на карте (собственно рисунка).

Атрибутивные данные описывают свойства явлений и позволяют ответить на вопросы: «Что?», «Как много?» и «Когда?». Атрибутивные данные обычно хранятся в электронных таблицах или базах данных.

Рис. 6. Принципиальная схема структуры современной ГИС

Как уже понятно из предыдущего изложения ГИС позволяют интегрировать пространственные и атрибутивные данные и составлять в результате единую информационную систему.

После освоения базовых сведений о геоинформатике, пришло время перейти к общим принципам представления данных в среде ГИС. Для получения качественного результата по созданию ГИС-проектов эти принципы нужно неукоснительно соблюдать!

1. Один слой электронной карты должен содержать один семантический тип явлений (рельеф, гидрография, транспортная сеть и т.д.). Например, в слое, посвященном горизонталям, не должно быть гидрологических объектов. При нарушении этого принципа даже при внешне «правильном» рисунке будет невозможно выполнить даже простейшие операции геоинформационного анализа данных.

2. Необходимо грамотно выбирать какой способ представления пространственных данных необходимо использовать (растровый или векторный). Каждый из этих способов имеет свои характерные сильные и слабые стороны, о которых мы поговорим ниже. Неправильный выбор способа представления данных обычно приводит либо к снижению качества отображаемой информации, либо к сложностям ее обработки (увеличении времени на выполнение даже простейших операций).

3. Управление большими массивами информацией из разных источников эффективно выполняется при использовании средств управлениями базами данных (СУБД). Не нужно бояться этого громкого названия. Для выполнения учебных исследований, как правило, используются такие методы разработки и наполнения баз данных, которые не вызывают значительных затруднений даже у новичков.

4. Особенно внимательно нужно относиться к географическим характеристикам данных (в первую очередь проекции, масштабу, точности и разрешению). Именно этот принцип вызывает наибольшие затруднения у начинающих пользователей ГИС, так как его успешная реализация предполагает относительно высокий уровень картографических знаний. Ниже мы рассмотрим наиболее важные понятия и алгоритмы работы, которые нужно усвоить и использовать в своей работе.

Успешное выполнение этих четырех принципов позволит качественно и эффективно выполнить практически любой ГИС-проект. Рассмотрим каждый принцип более подробно.

Как грамотно создать структуру слоев ГИС?

Структура слоев ГИС зависит от цели работы и исходных данных. Например, в мелкомасштабном картографировании все гидрологические объекты могут быть объединены в одном слое «Гидрография», а при разработке крупномасштабной ГИС реки, озера, родники и колодцы могут быть размещены в разных слоях. Так как изменение структуры слоев готового ГИС-проекта является трудоемкой процедурой, нужно внимательно отнестись к ней на этапе разработки.

Примерная структура слоев тематической ГИС приведена на рисунке.

Рис. 7. Структура слоев ГИС «Шуя»

Включая и отключая отображение слоев карты можно скомпоновать изображение, необходимое для решения Ваших конкретных задач. При разработке структуры слоев ГИС важно помнить правило: « Один слой – один тип данных ».

Чем различаются растровая и векторная графика?

Для создания графических объектов на карте Вам потребуется знание основ компьютерной графики. Если излагать их кратко, то в электронной картографии используются два способа представления графической информации: растровый и векторный.

Растровая графика представляет собой аналог таблицы, состоящей из квадратных мельчайших элементов – пикселей, каждый из которых имеет уникальное значение цвета, яркости и контраста. Так как пикселей в изображении очень много (иногда миллионы), при просмотре без увеличения они сливаются и формируют цельное изображение. Растровая графика активно используется в ГИС, так как ее легко изготовить (обычная цифровая фотография или изображение, введенное со сканера, являются типичными растровыми изображениями). Для обработки растровой графики необходимо воспользоваться программами Adobe Photoshop, Corel PhotoPaint или Paint.

Рис. 8. Растровая графика

Векторная графика описывает объекты посредством формул, каждый объект просчитывается компьютером как последовательность геометрических задач. Любое изображение может быть представлено как совокупность точек, линий и полигонов. Векторная графика сложна в создании, для ее изготовления Вам потребуются программы CorelDraw, Adobe Illustrator или любая ГИС, а также очень много времени.