ГИС ПАРК
Общие сведения о системе
Геоинформационная система ПАРК – векторно-растровая система, сочетающая функции картографической, информационно-справочной, аналитической и прогнозирующей программных систем. Система разработана для использования на компьютерах под управлением MS Windows (XP \7\.. и выше).
– создание баз координатно- и объектно-привязанных данных; преобразование, тематическая обработка и интерпретация геоданных; информационное и аналитическое обеспечение; компоновка, оформление и вывод картографических и сопутствующих им документов.
Обладая обычным набором возможностей инструментальных ГИС, система ПАРК также имеет предметно ориентированные средства анализа, интерпретации и отображения пространственных данных, чем отличается от коммерческих систем общего назначения.
может быть представлена в различной форме: сканированными картами количественных и качественных данных, аэро- и космическими снимками, таблицами, текстовыми описаниями и др. В качестве исходных также могут использоваться данные, импортируемые из других ГИС и систем обработки данных.
возможно во всех сферах, связанных с тематической картографией; инвентаризацией, оценкой и прогнозированием природных ресурсов. Основная область применения – геологическое картографирование и прогнозирование полезных ископаемых, а также подготовка данных для цифрового издания комплектов карт и связанных с ними справочных материалов.
Технология, реализуемая средствами ПАРК, обеспечивает как преобразование формы представления данных, так и получение новой информации, выраженной в терминах целевого свойства, интересующего конечного пользователя. Получение новой информации достигается путем анализа и комплексной интерпретации разнородных данных.
- Интеграция картографической и описательной информации и приведение её к виду, пригодному для составления карт, информационно-справочного обслуживания и тематической обработки.
- Пространственный анализ и комплексная интерпретация разнотипных данных для построения специализированных карт и решения прогнозно-минерагенических задач.
- Оформление картографических материалов в стандартах, предусмотренных нормативными документами Роснедра, для цифрового издания карт геологического содержания.
- Создание интерактивных картографических справочно-информационных систем на базе собственного ГИС-вьюера.
Организация и формы представления данных
Для хранения информации система использует собственную Базу Данных. Каждой БД ПАРК соответствует автоматически создаваемый при объявлении новой базы каталог. Головной модуль ПАРК автоматически определяет принадлежность каталога к своим БД. База данных представляет собой набор взаимосвязанных файлов с данными, относящимися к одной территории. В составе данных имеются: координатно-привязанные данные (векторные, матричные, текстовые), описатели (списки, легенды и т.д.), справочные (текстовые файлы, таблицы, гистограммы, изображения и др.) и служебные.
Для представления координатно-привязанной информации используются различные модели: векторная топологическая и нетопологическая, матричная, триангуляционная. Преобразование представления данных из одной модели в другую выполняется средствами ПАРК. Координатно-привязанные данные организованы в слои. Базовыми формами являются: комплексные векторные слои, Shape-файлы, триангуляционные покрытия, матричные слои, текстовые слои.
Основная форма представления картографических данных в ПАРК – комплексные векторные слои (КВС). В КВС могут совместно храниться и отображаться объекты разных топологических типов. В зависимости от ситуации любая линия в КВС или её часть может рассматриваться как линейный объект или как граница площадного объекта. Структурными составляющими КВС являются: базовое покрытие, объектами которого являются все имеющиеся в слое точечные и линейные объекты, а также границы всех (в том числе пересекающихся) площадных объектов, и набор площадных покрытий. Объектами площадного покрытия являются полигоны, выделяемые по одному основанию классификации. В площадном покрытии границы полигонов не записываются в явном виде (т.е. в виде линий), а существуют только в виде ссылок на соответствующие им сегменты линий в базовом покрытии.
Именованный набор векторных, матричных и текстовых слоев образует «Карту». При включении в карту все данные, которые могут храниться в базе данных в разных системах координат, автоматически приводятся к проекции карты. Одни и те же слои данных в разных картах могут отображаться в разных легендах. Содержание карты и вид отображения объектов автоматически изменяются при изменении масштаба визуализации.
Семантическую картографическую информацию представляют атрибутивные таблицы, классификаторы, шкалы матричных слоев, легенды. Сопутствующая информация – объектно-привязанные справки (текстовые справки, строки таблиц, изображения, гистограммы, профили, а также другие карты или объекты на других картах и др.).
Легенды слоев карты формируются автоматически из классификаторов и по фактическим атрибутам или интерактивно. Для отображения картографических объектов используются условные знаки, импортируемые из Эталонной базы изобразительных средств Госгеолкарты или создаваемые собственными средствами ПАРК.
Набор карт, профилей, таблиц, растровых изображений и других данных образует самостоятельный вид данных – «Выходной лист». Выходной лист представляет собой электронный макет физического листа, готовый для печати и сохранения в растровом файле. Внесение изменений в компоненты листа (карты, разрезы, легенды и т.д.) автоматически отражается на выходном листе.
ГИС оболочка ПАРК
ГИС оболочка обеспечивает отображение координатно- и объектно-привязанных данных, поиск и выборку объектов, получение справок и другие функции. В том числе:
- многооконный режим визуализации карт, дающий возможность параллельной работы с разными картами;
- отображение всех видов векторных, матричной и текстовых данных, в задаваемых пользователем системе координат, картографической проекции и масштабе;
- автоматическое отображение легенды (условных знаков и поясняющего текста) для каждого слоя визуализируемой карты; каждый объект карты связан с соответствующим подразделением легенды;
- интерактивная сборка многослойных карт и автоматическое размещение условных знаков, импортируемых из эталонной базы условных знаков Госгеолкарт или знаков, создаваемых средствами ПАРК;
- индивидуальная установка параметров визуализации для каждого объекта карты или для группы объектов;
- масштабирование, сдвиг и плавное перемещение просматриваемого фрагмента, изменение прозрачности слоев и т.п.;
- интерактивное управление отображением слоев, классов объектов, отдельных объектов, диапазонов характеристик территории;
- автоматическое изменение объектовой нагрузки карты в зависимости от масштаба ее визуализации;
- автоматическое изменение условных знаков при изменении масштаба отображения карты (устанавливается индивидуально для каждого объекта карты или для группы объектов);
- автоматическое управление визуализацией надписей при изменении масштаба отображения карты;
- многокритериальные выборки объектов по комбинациям их атрибутов; поиск объектов по ключевым словам; найденные объекты могут быть приближены, подсвечены и отобраны;
- получение справок по атрибутам объектов и объектно-привязанной картографической, текстовой, табличной и видеоинформации;
- вывод на печать карт и их фрагментов.
Основные функции ПАРК
-
- Импорт / экспорт картографических данных с преобразованием форматов хранения, систем координат и проекций.
- Создание классификаторов с автоматическим занесением в них условных знаков.
- Геометрическая коррекция и координатная привязка растровых и векторных данных.
- Ввод и редактирование метрических и атрибутивных данных век-торных слоев.
- Связывание объектов карты с внешней справочной информацией (текстами, строками таблиц, изображениями и т.д.).
- Топологические операции – наложение, объединение, пересечение, удаление недоводов и перехлестов линий.
- Интерактивное управление параметрами автоматического изменения нагрузки карты и условных знаков при изменении масштаба визуализации карты.
- Векторно-растровое и растрово-векторное преобразования.
- Интерактивное и автоматическое нелинейное квантование матрич-ных данных.
- Интерполяция данных в регулярную сеть.
- Интерактивное и автоматическое редактирование матричных и текстовых слоев.
- Построение изолиний.
- Построение комплексных профилей по наборам количественных и качественных данных.
- Светотеневое псевдорельефное отображение поверхностей.
- Сборка многослойных карт.
- Автоматическое формирование легенд слоев с использованием стандартных условных знаков Госгеолкарт.
- Создание дополнительных сложносоставных условных знаков.
- Автоматическое размещение на карте ориентированных точечных и площадных условных знаков.
- Автоматическая расстановка геологических индексов, подписей изолиний и других надписей на картах.
- Компоновка, текстовое и графическое оформление макетов печат-ных листов.
-
- Управление перечнем и содержанием данных, выводимых в справках по объектам карты – виды информации, отображаемой в справках; порядок выбора объектов справки в случае их наложения друг на друга; радиус поиска объектов; правила масштабирования и расположения графических объектов, открываемых по ссылкам.
- Выделение объектов на карте:
- – указанием непосредственно на карте;
- – выбором одной или нескольких строк в атрибутивной таблице слоя;
- – заданием условий отбора объектов;
- – поиском по ключевым словам;
- – указанием подразделения в легенде.
- Выделение соответствующего подразделения в легенде и строки в таблице при указании объекта на карте;
- Справки о расположении, размерах и свойствах объектов, указанных на карте или в таблице атрибутов.
- Получение справок по ссылкам на внешние данные, связанные с выбранным объектом (карты, текст, таблицы, гистограммы и т.д.).
- Выборка объектов заданием фильтра атрибутов, по ключевым сло-вам, интерактивно.
- Аналитические справки о параметрах распределений характеристик объектов, классов объектов, участков территорий.
- Сохранение в растровый файл и вывод на печать карт или их фрагментов.
- Компоновка и оформление макетов печатных листов.
-
- Статистический анализ:
- – оценка параметров распределений на территории;
- – оценка параметров распределений на множестве классов объектов;
- – проверка гипотез о статистической эквивалентности распределе-ния выборок;
- – построение гистограмм;
- – инвентаризация комбинаций свойств точек территории.
- Исследование связей и зависимостей:
- – множественный корреляционный анализ;
- – регрессионный анализ;
- – визуальный анализ 3-х переменных.
- Классификация многомерных данных:
- – кластерный анализ;
- – районирование по логическим условиям.
- Анализ поверхностей:
- – направление скорейшего спуска,
- – крутизна склонов,
- – горизонтальный и вертикальный градиенты;
- Обработка в скользящих окнах произвольного размера и формы:
- – оценка статистических параметров;
- – парная корреляция;
- – оценка изменчивости (энтропия);
- – свертка – линейная фильтрация.
- Упрощение формы (генерализация) площадных объектов.
- Построение карт связных областей по матричным данным.
- Построение карт расстояний.
- Построение освещенностей и потенциалов, создаваемых заданным классом объектов или их границ.
- Обработка наборов слоев по алгоритмам, задаваемым пользователем, – программируемый калькулятор слоев, выполняющий алгебраические, тригонометрические и логические вычисления, включая вычисления по условиям, со сдвигом и др. расчеты.
Для решения задач прогноза используются методы распознавания с обучением на эталонах или по экспертным моделям. Результаты автоматически оптимизируются по критерию риска постановки поисковых работ и предлагаются в качестве решения. Затем предоставляется возможность интерактивного управления прогнозом разными способами:
- – редактированием модели прогнозируемых объектов;
- – изменением порога принятия решения;
- – изменением соотношения цен ошибок ложной тревоги и пропуска цели;
- – заданием пороговых значений индексов перспективности;
- – указанием предельного размера выделяемой площади, соответственно имеющимся для поисков ресурсам.
Текущий вариант решения непрерывно отображается на карте и сопровождается количественными оценками качества – отображаются локальность, надежность прогноза и оценка риска постановки поисков.
- При автоматическом формировании модели:
- выявление, оценка и картографирование поисковых признаков;
- построение модели прогнозируемых объектов;
- оценка перспективности точек рассматриваемой территории по кри-терию сходства с моделью;
- выделение перспективных площадей по критерию минимума риска постановки поисков;
- моделирование и оценка качества разных стратегий прогноза;
- оценка прогнозных ресурсов;
- ранжирование территории по индексу перспективности;
- генерализация перспективных участков;
- вычисление интегральных характеристик участков – удельных и суммарных ресурсов, площадей и рангов перспективных участков.
- При использовании экспертных моделей:
- построение карт поисковых признаков;
- оценка мер сходства с экспертной моделью;
- выделение перспективных участков по оптимальному / экспертному порогу;
- генерализация перспективных участков.
Общая схема преобразования данных
Система ПАРК не предполагает жестко предопределенной после-довательности обработки данных. Порядок использования функций зависит от решаемой задачи и определяется пользователем. Вместе с тем, существует очередность технологических этапов преобразования данных, инвариантная к конкретным приложениям Типовая схема реализует общий принцип обработки данных: входная и выходная информация представляется в векторной форме, тематическая обработка выполняется преимущественно на матричных данных.
Полная схема преобразования данных выполняется в три этапа:
- Формирование базы координатно- и объектно-привязанных данных.
- Тематическая обработка.
- Подготовка выходных данных.
Содержание каждого этапа зависит от формулировки конечной цели: тиражирование картографической информации, справочно-аналитическое обеспечение, тематическая обработка. В состав работ, который удовлетворяет всем перечисленным целям, входят:
- – формирование классификаторов;
- – ввод или импорт картографических данных;
- – импорт аэро- и космоснимков;
- – геометрическую коррекцию и координатную привязку;
- – редактирование карт;
- – подключение справочной объектно-привязанной информации;
- – создание легенд слоев и размещение условных знаков и надписей;
- – преобразование векторных данных в матричные слои.
в зависимости от вида выполняется на мат-ричных или векторных данных. Статистические расчеты, исследование зависимостей, классификации, прогнозирование выполняются по матричным слоям. Построение производных карт осуществляется по матричным или векторным слоям соответственно виду формируемой карты. Геометрические измерения и построения выполняются по векторным данным. Вычисления по матричным слоям могут производиться как по всему слою, так и по его части: по произвольной многосвязной области; отдельному объекту; классу объектов; объектам, удовлетворяющим набору условий и т.д. Матричные слои, получаемые при тематической обработке, подвергаются векторизации.
сборку и оформление карт, создание легенд, подготовку сопутствующей объектно-привязанной справочной информации; компоновку макетов выходных картографи-ческих листов. Подготовленные данные могут быть погружены в среду вьюера ПАРК и представляться как самостоятельная информационно-справочная система.
Подробное описание технологии приведено в Руководстве по применению системы ПАРК.