Александр Мартыненко - Проблематика информационного обеспечения геоинформационных систем
Характеристики объекта составляют признаки, по которым восстанавливаются данные о типе объекта (линейно протяженный, площадной или компактно расположенный, точечный) и его материальные свойства.
Кодирование классификационных признаков производится с использованием позиционной системы.
В то же время, при кодировании признаков характеристик объектов используются порядковая или серийная системы, а при кодировании количественных и качественных значений самих признаков и местоположения объекта используется система повторений. Выбор системы кодирования зависит от значений признаков конкретного объекта.
В настоящее время во многих ГИС принята система классификации, имеющая 8 разрядную систему признаков, в которой первый разряд обозначает группу, второй и третий — класс, четвертый и пятый — подкласс, шестой — тип, седьмой и восьмой — вид.
К группам относятся следующие картографические объекты:
• математические элементы, элементы плановой и высотной основы;
• рельеф суши;
• гидрография и гидротехнические сооружения;
• населенные пункты;
• промышленные, сельскохозяйственные и социально-культурные;
• дорожная сеть и дорожные сооружения;
• растительный покров и грунты;
• границы, ограждения и отдельные природные явления.
Дополнительной группой являются объекты «Подписи на картах».
В основу классификации характеристик объектов положен принцип объединения признаков, характеризующих смысловое значение конкретных физических свойств отдельных картографических объектов. Характеризующие признаки определяются их смысловым значением, соответствующим количественной стороне объекта. При кодировании признака, характеризующего объект в количественном аспекте, в кодовое описание объекта включается непосредственное значение количественной характеристики (высота, глубина и т. п.).
При разработке системы кодирования конкретной ГИС необходимо также учитывать способность кодов определять и исправлять ошибки, возникающие в результате процесса обработки и передачи данных по каналам связи. Особенно это важно в условиях преднамеренного информационного противоборства.
§ 2. Первичные документы картографической информации
Состояние картографического объекта в ГИС отражается на различных носителях данных — первичных документах и машинных носителях (магнитных, магнитно-оптических и др.). При создании информационного обеспечения ГИС особое внимание следует обратить на выбор носителя информации и способ ее записи и хранения, которые имеют определяющее значение при дальнейшем построении ГИС.
Под первичными документами картографической информации будем понимать носители исходных данных и средства фиксаций измерений, съемок и др., содержащих данные о местности и ее объектах при непосредственной регистрации. От правильной и тщательно выбранной или разработанной формы и содержания первичного документа во многом зависит сокращение объемов работ по подготовке первичных данных и дальнейшей записи их на машинные носители, уменьшение числа возможных ошибок, повышение точности и надежности исходной информации. Четкое построение документов и данных, унификация и упрощение различных их форм способствует сокращению цикла обработки информации и позволяет организовать эффективное функционирование геоинформационной системы. Поэтому при разработке информационного картографического обеспечения ГИС в первую очередь выполняется проектирование первичных документов картографической информации.
В настоящее время в качестве источников картографической информации, с которых может быть выполнено кодирование или цифрование данных, используются:
• аналоговые (бумажные) топографические и специальные карты (цветные тиражные оттиски и черно-белые издательские оригиналы планов городов, топографических и тематических карт);
• материалы полевых съемок и измерений на местности (измерения геодезическими приборами, системами спутниковых определений);
• материалы дистанционного зондирования Земли (аэро- и космическая съемка).
Наиболее пригодными и не требующими большой подготовительной работы перед цифрованием являются карты или расчлененные оригиналы карт. Однако, по определению, бумажные топографические карты, являясь условным отображением местности на твердой основе, наряду с большими достоинствами имеют и большие недостатки. Основные из них — быстрое старение, ограниченная точность и достоверность картографических данных. Недостатки бумажных карт обусловлены существующей технологией их создания, подготовки к изданию и тиражирование.
При полевых съемках информация об объектах является самой достоверной и точной. Однако огромная трудоемкость процесса полевых съемок резко ограничивает ее применение для картографирования больших и недоступных территорий.
Наиболее широко в настоящее время нашли применение для получения картографической информации материалы дистанционного зондирования Земли. Вместе с этим, пока еще в качестве источника информации используется аналоговая топографическая карта. На основе указанных материалов формируются первичные данные (документы).
Одним из главных требований, предъявляемых к первичным данным, является определенная последовательность структурирования данных, получаемых из источников информации. Целесообразен следующий порядок:
• справочные постоянные данные (общие параметры о Земле, системах координат и т. п.);
• справочные переменные данные (параметры конкретных картографических объектов);
• данные о местоположении объектов (метрические);
• данные о характеристиках объектов (семантические).
При разработке первичных данных большое внимание необходимо уделить вопросам формализации процессов формирования исходной информации. Для этого исходная информация описывается с указанием идентификаторов, присвоенных конкретным объектам. При этом формируются логические взаимосвязи между объектами, их соподчиненность и т. д.
Важным требованием, которое должно быть учтено при проектировании первичных данных, обрабатываемых с помощью компьютеров, является исключение из них справочных общеизвестных данных, а также производных показателей, получаемых в результате обработки. Это требование можно определить как минимизация содержания первичных информационных данных.
В условиях машинной обработки данных важным требованием, предъявляемым к первичным данным, является их унификация. Данные, отражающие однородные свойства, должны иметь определенный состав объектов и одинаковую, строго определенную последовательность их размещения на входных носителях.
Унификация является важной предпосылкой для рациональной организации в ГИС систем передачи данных, а также автоматизации многих управленческих функций.
В связи с разработкой ГИС в АСУ глобального уровня большое значение приобретают типизация первичных данных с учетом принципа оптимизации исходной информации. Унифицированные данные, применяемые в различных ГИС, должны содержать информацию, обеспечивающую сопоставимость и совместимость данных, обрабатываемых в различных АСУ.
При проектировании форм первичных данных учитывается носитель исходной информации и принцип ввода ее в ГИС.
Проектированные первичные документы должны содержать минимальный, но достаточный объем исходных данных, необходимых для получения максимальной результатной информации, используемой в ГИС и АСУ для управления и принятия решений. Первичные данные должны содержать современную и достоверную информацию о состоянии картографических объектов по всем признакам и параметрам.
При проектировании первичных документов, прежде всего, выявляются объекты, намеченные для классификации по каждой группе, классу и т. д. Состав объектов первичных данных зависит от перечня задач ГИС и специфики АСУ, в которой функционирует ГИС.
При создании ИО ГИС, наряду с разработкой конкретных форм носителей информации, большое внимание должно уделяться проектированию потоков информации в ГИС. Отражая существующие потоки информации в процессе функционирования ГИС, перечни всех функциональных подсистем, взаимосвязь подсистем в процессе работы ГИС, а также сами процессы решения пользовательских задач в управлении, информационная модель позволяет не только критически рассмотреть функционирование каждой подсистемы в целом, но и перейти к построению новой информационной модели и ее фрагментов на уровне пользовательских задач и отдельных показателей. В качестве варианта для этого может быть использован матричный метод анализа с построением графа задач, включаемых для решения во вновь создаваемой ГИС. Построенный таким образом граф представляет собой совокупность всех задач в геоинформационной системе и подлежит упорядочению. Это позволяет установить обоснованную последовательность решения задач, состав баз данных ГИС, структуру расчета результатных данных, а также выявить перечень задач, решение которых возможно на базе только первичной (исходной) информации или совокупности первичной и производной информации. При необходимости эта информация может обобщаться по функциям управления, представляться в виде функциональных блок-схем ее движения в сочетании с процессами функционирования ГИС.
