ГИС-пакеты как основной инструмент редактирования в цифровой картографии
ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЦИФРОВЫХ КАРТ
На сегодняшний день существует значительное количество программных продуктов, которые могут быть использованы для всего комплекса работ по составлению цифровой карты или же пригодны только для отдельных этапов. Выбор программного обеспечения может быть обусловлен различными причинами, например финансовыми, корпоративными. Спектр программ не ограничивается только теми, в которых составляют оригиналы карт, в перечень необходимого программного обеспечения следует отнести как минимум офисные приложения, обеспечивающие работу с таблицами и текстом.
Программные продукты различаются по количеству решаемых с их помощью картографических задач и по возможностям использования на разных этапах. В любом случае каждый специалист выбирает программное обеспечение, исходя из конкретной задачи и своего опыта. При характеристике отдельных программных продуктов также будем обращать внимание на его доступность. В настоящий момент приобретает популярность свободное программное обеспечение, то есть установка и использование которого не требует обязательной платы правообладателю.
Прямым конкурентом является проприетарное программное обеспечение, права на использование которого приобретаются у коммерческих компаний. Еще одной тенденцией является авторская разработка программных модулей для оптимизации отдельных картографических задач, что стало возможным за счет использования библиотек, в том числе для языка Python.
|
|
|
Программные продукты для ввода и первичной обработки данных
Рассмотрим те программные продукты, которые используются на первых этапах создания цифровой карты. К начальным этапам относятся ввод данных и их первичная обработка.
Выше были описаны возможные варианты исходного представления данных: в аналоговом (бумажном) или цифровом виде; формат файлов; текстовая информация, графическая или числовая. Первый этап работы заключается в приведении исходных данных в тот вид, формат и форму представления, которые требуются в рамках выбранной технологии создания цифровой карты.
Одной из типичных задач при подготовке данных является векторизация растровых изображений, например сканированных карт. Длительное время векторизация фонда растровых карт давала основной массив исходной информации для баз геоданных и являлась фундаментом цифровой картографии. В настоящий момент программы для векторизации утрачивают популярность как независимые приложения. Более того, геоинформационные продукты и графические редакторы имеют специальные модули или инструменты.
|
|
|
Из специальных программ следует отметить Easy Trace (http://www.easytrace.com), Rasvec (http://www.rastervect.com), R2V (http://www.ablesw.com). Российский программный продукт Easy Trace разработан для векторизации топографических карт.
Возможности программы позволяют выполнять цветовую коррекцию растров, их регистрацию и трансформирование путем аффинных преобразований. Сама векторизация выполняется автоматизированно, но под постоянным контролем картографа. Оператору необходимо интерактивно выбрать спектр цветов, отражающих те или иные элементы содержания. Векторизация, или трассировка, выполняется пообъектно, для чего картограф должен указать точку начала трассировки. Далее алгоритм трассировки выполняет поиск пикселей с подходящим цветом в некоторой окрестности и создает заданный контур полигонального объекта или линейный объект.
Специальные настройки позволяют трассировать плавные кривые, штриховые и штрихпунктирные линии, ортогональные линии, оконтуривать заштрихованные области и т. д. Помимо собственно векторизации есть возможность работать с атрибутивными таблицами, вносить семантическую информацию, проверять и редактировать топологию, экспортировать результаты в форматы программ MapInfo и ArcGIS. Очевидно, что полный цикл работ по созданию цифровой карты выполнить в таком программном продукте затруднительно, но можно добиться упрощения перевода содержания растровой карты в векторный вид. Более подробно с возможностями EasyTrace можно ознакомиться на официальном сайте по адресу http://www.easytrace.com.
|
|
|
Дополнительно следует отметить встроенные модули, которые осуществляют векторизацию, например ArcScan, RasterToPolyline, RasterToPolygon в ArcGIS, LiveTrace в Adobe Illustrator, RasterToShape в ERDAS IMAGINE.
Еще один аспект подготовки исходных данных для картографирования заключается в приведении векторных пространственных данных в требуемый формат. Несмотря на то, что значительные объемы картографической информации создают сразу в векторном представлении, такие данные всё равно требуют предварительной подготовки. Обработка заключается в переводе карт в нужный формат. Для этого используются универсальные, обменные форматы, а также специальные программы или модули. Под универсальными в данном случае понимаются те форматы данных, которые читаются большинством современных ГИС-пакетов.
Векторные данные удобно транслировать с помощью следующих форматов: *.shp, *.tab, *.mid/*.mif, *.kml. Эти форматы передают позиционную и, как правило, семантическую информацию.
|
|
|
Для растровых данных используют форматы *.tif, *.jpg, *.img. Числовая и текстовая информация для баз геоданных или атрибутивных таблиц, как правило, передается в форматах *.xls, *.xlsx, или *.csv. Популярные ГИС-пакеты имеют свои средства для конвертирования: Universal Translator (MapInfo), Data Interoperability Toolbox и Conversion Toolbox (ArcGIS). Однако использование указанных форматов и встроенных конвертеров не всегда позволяет получить результат нужного качества.
В связи с этим используют специальное программное обеспечение, которое позволяет преобразовать формат и просмотреть результат. К таким программам можно отнести Global Mapper (http://www.bluemarblegeo.com/products/global-mapper.php), который позволяет открывать и просматривать более двух десятков различных форматов и, что важно, экспортировать в нужный.
Кроме указанных возможностей доступны онлайн-конвертеры (например, http://www.zonums.com).
Помимо обработки координатной информации, важную роль играет подготовка семантической информации. Атрибутивные данные для передачи в ГИС пакеты должны быть приведены к табличному виду, при этом следует учитывать ограничения, накладываемые операционной системой, программными продуктами. Подготовка таких данных выполняется в офисных приложениях Microsoft Office, WPS Office, Libre Office и пр.
Графические редакторы
Программные продукты этой группы используются профессионалами в области компьютерной графики и дизайна, но находят применение и в картографии. Причем используются как векторные, так и растровые графические редакторы. Из коммерческих программных продуктов следует отметить линейки компаний Adobe Systems (https://www.adobe.com/ru) и Corel Corporation (https://www.corel.com/ru). Из векторных редакторов следует отметить Adobe Illustrator и Corel DRAW. Растровые пакеты этих компаний называются Adobe Photoshop и Corel PHOTOPAINT.
Использование векторных графических редакторов обусловлено необходимостью создавать качественные с художественной точки зрения произведения. Это целесообразно, например, при создании фундаментального научного атласа, который предполагается издавать в типографии. Еще один вариант применения Adobe Illustrator и Corel DRAW в картографии — на завершающей стадии работ для оформления карт, составленных с помощью ГИС-пакетов. Очевидно, что графические редакторы мало подходят для выполнения пространственного анализа, не имеют возможностей для работы с атрибутивной информацией. Однако некоторые функции, например векторизация растрового изображения или выборка объектов одного цвета, могут быть успешно использованы в работе и существенно упростить работу картографа.
Более широкое распространение среди специалистов-картографов получили растровые графические редакторы Adobe Photoshop и Corel PHOTOPAINT. Их активно используют для предварительной обработки растров перед векторизацией, для цветовой коррекции космических снимков перед дешифрированием или при обработке итога картографирования перед печатью.
В общем, графические редакторы в картографии зачастую выполняют вспомогательные функции, применяются на отдельных этапах работ и с их помощью решают частные задачи. В то же время карта может быть составлена исключительно с их помощью, что происходит в отдельных случаях, когда на первый план выходит качество оформления, а не функциональные возможности поиска объектов, вычисление производных показателей.
ГИС-пакеты как основной инструмент редактирования в цифровой картографии
Основной объем работ по созданию цифровой карты может быть выполнен и выполняется посредством ГИС-пакетов. Отличительная особенность этих программ от указанных ранее заключается в том, что они работают с данными, имеющими пространственную привязку в принятых в геодезии, картографии и географии системах координат, а также способны оперировать атрибутивными таблицами.
К числу наиболее используемых относятся программные продукты компаний ESRI (ArcGIS for Desktop), Precisely (MapInfo), Hexagon Geospatial (GeoMedia), АО КБ “Панорама” (ГИС “Панорама”), свободно распространяемые программные продукты (Quantum GIS, gvSIG). Каждая из перечисленных компаний имеет линейку продуктов, которая включает: настольное приложение, инструменты разработчика, серверную версию, отраслевые приложения.
Российские разработки представлены не только ГИС “Панорама”, среди известных решений следует отметить “ГеоГраф ГИС” (ЦГИ ИГРАН), “Аксиома.ГИС” (ООО “ЭСТИ”), “НАШа ГИС” (ООО “СибГеоПроект”), “ИнГео” (Центр системных исследований “Интегро”), ГИС “ИНТЕГРО” (ВНИИгеосистем), “Горизонт” (АО “НИИАА”), NextGIS и др.
С точки зрения пользователя эти указанные программные продукты имеют схожие возможности для создания цифровых карт. Часть функций ГИС-пакетов приведена ниже:
• регистрация растровых изображений;
• векторизация объектов и их последующее редактирование, в том числе учет топологии;
• создание и заполнение атрибутивных таблиц и их последующее редактирование;
• поиск и выборка объектов по базе данных и по пространственных критериям;
• анализ данных;
• создание картографических сюжетов на основе семантической информации;
• разработка библиотек знаков;
• преобразование математической основы;
• подготовка к печати и экспорт в растровый формат.
Помимо базовых функциональных возможностей, эти программы имеют значительное количество дополнительных модулей, обеспечивающих решение разных задач. Такие модули предназначены для выполнения сетевого анализа, геостатистической обработки, трансформирования снимков, пространственной статистики и т. д.
Подчеркнем особенности некоторых из приведенных программных продуктов.
ArcGIS (https://www.esri.com/ru-ru/arcgis/about-arcgis/ overview) в настоящее время является лидером среди геоинформационных программных продуктов и наиболее часто используется в образовательных и коммерческих организациях. ГИС-пакет был разработан компанией Esri (Environmental System Research Institute), основанной в 1969 году. Современные версии продукта предлагают возможности анализа, отображения пространственных данных на персональном компьютере (desktop), а также сетевой режим работы. Программный продукт ArcGIS 9, представленный в 2004 году, совместил возможности анализа данных продукта ArcINFO и визуализацию карт из ArcView, а также возможности для разработки систем, в том числе на клиент-серверных технологиях. В 2010 году представлен продукт ArcGIS 10, и в настоящий момент компания Esri выпускает ArcGIS Pro.
Перечень продуктов от компании Esri включает: настольное приложение (ArcGIS for Desktop), серверное приложение (ArcGIS for Server), мобильное приложение (ArcGIS for Mobile), а также решения на базе облачных технологий для различных организаций. В научной среде и при обучении наиболее часто используют ArcGIS for Desktop, который включает три уровня функциональности: Basic, Standart, Advanced. Отличие заключается в возможностях работы с пространственными данными, более подробная информация доступна на сайте компании или ее региональных представителей (https://www.esri.com, https://www.esri-cis.ru, https://www.dataplus.ru). Все уровни содержат наборы инструментов по созданию тематических карт и позволяют выполнять работу с позиционной и семантической составляющими, настраивать оформление тематических карт, готовить эти карты для печати или веб-представления. Возможности пакета ArcGIS в значительной степени могут быть расширены за счет отдельных инструментов, представленных в ArcToolbox.
MapInfo Professional (https://www.precisely.com/product/ precisely- mapinfo /mapinfo-pro) является вторым по распространенности продуктом, используемым в цифровой картографии.
Первая версия была представлена в 1991 году компанией MapInfo Corporation, которая продолжительное время являлась частью Pitney Bowes. С мая 2020 года программный продукт MapInfo Professional принадлежит компании Precisely, которая сформировалась путем слияния Syncsort и Pitney Bowes Software&Data.
Официальным дистрибьютером MapInfo в России с 1992 года является ООО “ЭСТИ МАП” (http://www.mapinfo.ru). Значительное время программа позиционировалась как desktop mapping solution и удачно подходила для создания цифровых карт и работы с ними.
Все необходимые функциональные возможности по редактированию векторных данных, атрибутивных таблиц, оформлению карт и т. д. входили в основной комплект поставки. Дополнительно к основной версии, предназначенной для настольного картографирования, были созданы приложения, позволяющие организовать корпоративные системы на базе клиент-серверных технологий, разработку собственных ГИС, а также работу в интернет-пространстве.
В настоящее время увеличивается количество отечественных программных продуктов в этой сфере. Одна из наиболее используемых программ — ГИС “Панорама”, которая создана одноименным конструкторским бюро. На сайте разработчика (http://gisinfo.ru) представлена серия приложений, отличающихся по своей функциональности, отрасли применения. Также присутствуют программы, обеспечивающие удаленный доступ к данным, средства разработчика для создания собственных ГИС на базе имеющихся возможностей. Среди настольных приложений наибольшие возможности предоставляет версия “Профессиональная ГИС “Панорама”, включая работу с математической основой, обработку снимков, цифровых моделей местности, в том числе TIN-моделей, создание и оформление векторных карт, работу с атрибутивными данными и т. д. Таким образом, программный продукт позволяет выполнять необходимые операции в процессе создания цифровых карт. Важной его чертой является ориентированность на отечественный опыт картографирования, в первую очередь топографического. Это существенно повлияло на набор инструментов, в частности присутствует блок для решения геодезических и кадастровых задач.
Еще один отечественный программный продукт — “Аксиома.ГИС” (http://axioma-gis.ru), созданный ООО “ЭСТИ”. Программу удобно использовать в учебном процессе, так как она бесплатна для государственных научных и образовательных учреждений, а ее возможности обеспечивают редактирование пространственных данных (как позиционных, так и атрибутивных), создание тематических карт, подготовку карт к печати. Функциональные возможности “Аксиома.ГИС” реализованы аналогично MapInfo, обеспечивается перенос проектов MapInfo в “Аксиому”. Важно отметить, что в программе доступны условные знаки топографических карт России.
Quantum GIS (https://qgis.org/ru/site/index.html) — пример программного продукта с открытым кодом и свободной лицензией. Использование этого приложения не требует финансовых затрат на приобретение и техническую поддержку. Более того, возможности программы могут быть расширены за счет дополнительных библиотек инструментов. На момент написания пособия вышла версия 3.2. В ГИС-пакете предусмотрены возможности просмотра и редактирования наиболее популярных форматов растровых и векторных данных, навигация по карте, поиск и выборка объектов, работа с системами координат и проекциями, создание и оформление тематических карт, работа с атрибутивными таблицами и базами данных, публикация карт в сети Интернет. Перечисленные возможности показывают, что данный проект по многим параметрам соответствует тому, что предлагают проприетарные ГИС.
Дата добавления: 2020-12-12; просмотров: 115; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!