Общая характеристика и классификация программных средств ГИС
Програмнi засоби, призначенi для роботи з просторовими даними:
- векторизатори растрових зображень; - пакети обробки даних iнженерно-геодезичних розвiдок та iнженерного проектування; - програмнi засоби обробки даних дистанцiйного зондування; - пакети просторового аналiзу i моделювання; - довiдково-картографiчнi системи; - ГIС-в'юери; - iнструментальнi ГIС (ГIС-пакети).
Векторизатори растрових зображень -- це програмнi засоби для виконання растрово-векторного перетворення (векторизацiї) просторових даних.
Пакети обробки даних iнженерно-геодезичних розвiдок та iнженерного проектуванняпризначенi для автоматизацiї обробки даних iнструментальної геодезичної зйомки мiсцевостi i iнженерного проектування в житловому, промисловому i транспортному будiвництвi i є, як вiдзначено в п. 1.1, специфiчним напрямком в геоiнформатицi, який називають геоiнженерною iнформатикою.
Програмнi засоби обробки даних дистанцiйного зондування -- це пакети обробки зображень, забезпеченi залежно вiд цiни рiзним математичним апаратом, що дозволяє проводити операцiї зi сканованими або записаними в цифровiй формi знiмками поверхнi Землi.
До групи пакетiв просторового аналiзу i моделювання можна вiднести програмнi пакети, призначенi для реалiзацiї певного, звичайно тематичного, набору процедур аналiзу просторових даних.
Довiдково-картографiчнi системи -- це закритi щодо формату i адаптацiї оболонки i бази даних програмно-iнформацiйнi комплекси, якi мiстять механiзми запитiв до картографiчної i атрибутивної iнформацiї i засоби її вiдображення. Користувач, як правило, позбавлений можливостi змiни також i даних.
ГIС-в'юери (вiд англ. viewer -- переглядач; пишеться також "в'ювер") -- це порiвняно недорогi пакети з обмеженою можливiстю редагування даних, призначенi в основному для вiзуалiзацiї i виконання запитiв до баз даних, у тому числi i графiчних,пiдготовлених у середовищi iнструментальних ГIС.
Програмнi засоби ГIС є сукупнiстю бiльшою чи меншою мiрою iнтегрованих програмних модулiв, якi забезпечують реалiзацiю всiх основних функцiй ГIС. У загальному випадку видiляють (Тикунов, 1991) шiсть базових модулiв, що реалiзовують функцiї: 1) введення i верифiкацiї даних; 2) зберiгання i манiпулювання даними; 3) перетворення систем координат i трансформацiї картографiчних проекцiй; 4) аналiзу i моделювання; 5) виведення i подання даних; 6) взаємодiї з користувачем.
Структура программного ГИС - обеспечения компании ESRI(США). Основные компоненты.
Основними компонентами ArcGIS є: настiльнi iнструментальнi ГIС (ArcGIS Desktop ), у тому числi ГIС-пакети ArcInfo, ArcEditor i Arc View з набором додаткових модулiв (extentions), серверне програмне ГIС-забезпечення (Server GIS), до складу якого входять пакети ArcIMS, ArcSDE i ArcGIS Server, мобiльнi iнструментальнi ГIС (Mobile GIS), представленi пакетом ArcPad, i ГIС-iнструменти, або вбудованi iнструментальнi ГIС (Embedded GIS), представленi пакетом ArcGIS Engine, а також програми-в'юери (viewers, Web-viewers),такi, як ArcReader i ArcExplorer (рис. 10.1).
Настiльнi iнструментальнi ГIС сiмейства ArcGIS (ArcGIS Desktop) є рiзномасштабними програмними ГIС-пакетами, функцiональнi i аналiтичнi можливостi яких можуть бути iстотно збiльшенi за рахунок великої колекцiї додаткових модулiв, якi називаються розширеннями (extensions) i поставляються окремо.
Для перегляду i друку карт, пiдготовлених з використанням настiльних iнструментальних ГIС, використовується безплатний пакет ArcReader.
Серверне програмне ГIС-забезпечення (Server GIS) використовується для створення i управлiння серверними ГIС-додатками, якi поширюють функцiї ГIС i просторово-розподiлену iнформацiю всерединi i мiж органiзацiями по комп'ютерних мережах, у тому числi i глобальнiй мережi Iнтернет. Пакет ArcGIS Server -- це сервер додаткiв, що мiстить загальну бiблiотеку програмних ГIС-об'єктiв, якi використовуються для створення серверних додаткiв для функцiонування як у локальних (рiвня пiдприємства), так i в глобальнiй (Iнтернет) комп'ютерних мережах. Пакет ArcGIS Server є зручною платформою для створення корпоративних ГIС,пiд якими розумiють сукупнiсть додаткiв з центральним управлiнням, якi оперують з єдиною базою картографiчних даних, що мають розвинену ГIС-функцiональнiсть i одночасно пiдтримують велику кiлькiсть користувачiв. Пакет ArcIMS (Arc Internet Map Server) є картографiчним Iнтернет-сервером, призначеним для публiкацiї карт, даних i метаданих у глобальнiй мережi з використанням стандартних вiдкритих Iнтернет-протоколiв, забезпечує створення ГIС-порталiв. Пакет ArcSDE (Arc Spatial Database Engine) є серверним програмним забезпеченням, що надає доступ до баз географiчної iнформацiї через комерцiйнi реляцiйнi системи керування базами даних (СКБД), у тому числi Oracle8i, Oracle9i, MS SQL Server, Informix i DB2.
Web-в'юери представленi безплатним пакетом ArcExplorer,який реалiзує функцiї запитiв, вибiрки i вiдображення даних через Iнтернет, але може бути використовуваним i для роботи з локальними наборами даних.
Пакет ArcGIS Engine є бiблiотекою взаємопов'язаних компонентiв настiльних iнструментальних ГIС, призначеною для розробникiв прикладного програмного забезпечення. Цей пакет дозволяє створювати новi призначенi для користувача картографiчнi i ГIС-додатки та розширювати можливостi вже iснуючих додаткiв (наприклад, Microsoft Excel) за рахунок "вбудовування" в них ГIС-функцiї. Додатки, створюванi за допомогою цього пакета, можуть вiдповiдати дiапазону вiд простих картографiчних в'юерiв до настiльних iнструментальних ГIС, що за функцiональнiстю вiдповiдають пакетам ArcGIS Desktop.
Пакет ArcPad є програмним ГIС-забезпеченням, що запускається на кишенькових персональних комп'ютерах (КПК) пiд керуванням операцiйної системи Windows СЕ. Пакет забезпечує доступ до iснуючих цифрових баз просторових даних, а разом з GPS-приймачем -- їх поповнення безпосередньо в польових умовах.
Вiдзначимо також, що значного поширення в установах i органiзацiях, у тому числi i в Українi, набули попереднi ГIС-пакети компанiї ESRI -- настiльна iнструментальна ГIС ArcView GIS (остання версiя -- 3.2) i повнофункцiональна професiйна iнструментальна ГIС ARC/INFO (остання версiя 7.2).
Настольные инструментальные ГИС семейства ArcGIS 9.2. Структура. Характеристика каждого компонента.
ArcCatalog дає можливiсть знаходити, переглядати, документувати й органiзовувати географiчнi данi, а також створювати власнi бази даних для їх збереження, використовуючи при цьому набiр iнструментiв для створення або iмпорту класiв об'єктiв i таблиць.
ArcMap дає можливiсть створювати електроннi карти i манiпулювати ними -- їх можна переглядати й аналiзувати. З використанням даного додатка можна: - створювати карти на основi iнтегрування даних, якi зберiгаються в рiзних форматах, включаючи шейп-файли (shapefiles), покриття (coverages), таблицi, САБiвськi креслення, наземнi i космiчнi знiмки (images) та трикутнi нерегулярнi мережi (triangulated irregular networks - TINs); - подавати просторовi данi у виглядi карт iз використанням широкого спектра картографiчних можливостей; - аналiзувати просторовi данi з метою знаходження об'єктiв або встановлення зв'язкiв мiж ними; - складати графiки i звiти, що вiдображують результати виконаних дослiджень.
ArcToolbox мiстить набiр iнструментiв для конвертацiї, аналiзу i керування даними. Нескладнi завдання реалiзуються на основi робочих форм (таблиць), у яких необхiдно заповнити порожнi поля. Бiльш складнi операцiї виконуються за допомогою вiдповiдних "майстрiв". У сучасних версiях програмних продуктiв сiмейства ArcGIS Desktop виконано унiфiкацiю цього компонента, при цьому модуль ArcToolbox пакета Arc View є, по сутi, полегшеною версiєю ArcToolbox'a пакета ArcInfo. Так, у ArcGIS Desktop версiї 8.3 модуль ArcToolbox пакета Arc View мiстить близько 30 операторiв (iнструментiв геообробки), повна ж версiя модуля ArcToolbox, яка використовується в пакетi ArcInfo, мiстить близько 170 операторiв. Для версiї 9.0 цi цифри становлять 40 i 200 операторiв вiдповiдно.
ModelBuilder забезпечує реалiзацiю процедур обробки просторових даних i отримання деякого кiнцевого продукту шляхом побудови графiчних моделей, якi мiстять iнструменти, сценарiї i данi. Фактично ModelBuilder надає користувачу вiзуальну мову моделювання, яка на основi побудови потокової дiаграми органiзовує виконання сценарiю обробки i аналiзу просторових даних у виглядi комп'ютерної моделi, яка може бути збережена i в пам'ятi комп'ютера.
ArcGlobe, частина розширення ArcGIS 3D Analyst, забезпечує iнтерактивний перегляд просторової iнформацiї (у тому числi i в тривимiрному динамiчному зображеннi) рiзного просторового дозволу, що зберiгається у всiх пiдтримуваних пакетами ArcGIS Desctop ГIС-форматах. Таким чином, ArcGlobe дозволяє iнтегрувати ранiше незiставну географiчну iнформацiю, одержану з рiзних джерел, у єдину систему. Розробники очiкують, що ArcGlobe стане широко використовуваною платформою для виконання таких геоiнформацiйних процедур, як просторовий аналiз даних, картографування i вiзуалiзацiя.
Можливостi пакетiв сiмейства ArcGIS Desctop можуть бути значно збiльшенi за рахунок пiдключення додаткових модулiв (розширень), до яких у версiї 9.0 вiдносять: ArcGIS Spatiai Analyst, ArcGIS 3D Analyst, ArcGIS Geostatistical Analyst, ArcGIS Survey Analyst, Arc GIS StreetMap USA, ArcScan for ArcGIS, ArcPress for ArcGIS, MrSID Encoder i ArcGIS Seagate Crystal Reports, ArcGIS Business Analyst, ArcGIS Network Analyst, ArcGIS Military Analyst, ArcGIS Schematics, ArcWeb Services, Maplex for ArcGIS, ArcGIS Data Interoperability. Модулi-розширення поширюються за окрему плату i отримуються вiдповiдно до завдань, роз'язуваних конкретними користувачами. Призначення їх таке: ArcGIS Spatial Analyst -- надає широкий набiр функцiй просторового аналiзу i моделювання на основi растрової моделi, включаючи картографiчну алгебру, а також iнтегрованого вектор-растрового аналiзу -- у цiлому мiстить бiльше 200 iнструментiв обробки i аналiзу геоданих; ArcGIS 3D Analyst -- дозволяє виконувати тривимiрний перегляд, побудову i аналiз поверхонь -- мiстить набори 3D символiв i бiльше 40 iнструментiв геообробки; ArcGIS Geostatistical Analyst -- забезпечує геостатистичний аналiз i моделювання просторових даних, включаючи надання iнтерактивних графiчних засобiв пiдбору статистичних параметрiв моделей просторових розподiлiв; ArcGIS Survey Analyst -- забезпечує використання геодезичної iнформацiї в базi геоданих ArcGIS, надаючи можливiстьгеодезистам та спецiалiстам з ГIС працювати разом в однiй iнтегрованiй системi; ArcGIS Tracking Analyst -- надає засоби для манiпулювання, аналiзу i вiзуалiзацiї часових рядiв просторових даних; ArcGIS StreetMap USA -- забезпечує вiдображення i геокоду-вання вуличної мережi, спочатку для США, а згодом i Європи; ArcScan for ArcGIS -- надає набiр iнструментiв для растр-векторної конвертацiї даних, необхiдний перш за все для векторизацiї вiдсканованих картографiчних зображень; ArcPress for ArcGIS -- растеризатор графiчних файлiв, що використовується для пiдтримки друку великих або високоякiсних карт; MrSID Encoder for ArcGIS - дозволяє ефективно використовувати графiчнi растровi файли дуже великого розмiру (до 500 Мб) в ArcGIS. ArcGIS Seagate Crystal Reports -- надає розширенi можливостi побудови звiтiв. ArcGIS Business Analyst -- надає могутнi iнструменти аналiзу i велику бiблiотеку картографiчних i атрибутивних даних для пiдтримки дiлових рiшень; ArcGIS Network Analyst -- дозволяє створювати i манiпулювати наборами даних про географiчнi мережi i проводити процедури мережного аналiзу; ArcGIS Military Analyst -- надає набiр iнструментiв, що вiдповiдає специфiчним потребам вiйськових при аналiзi даних i плануваннi дiй; ArcGIS Schematics -- iнновацiйне рiшення для автоматизацiї схематичних подань бази геоданих ArcGIS, яке дозволяє полiпшити управлiння i вiзуалiзацiю будь-якої лiнiйної мережi, у тому числi електричної, газової, водопровiдної, каналiзацiйної i телекомунiкацiйної; ArcWeb Services -- надають розробникам можливiсть iнтегрувати їх Web-додатки з такими аналiтичними можливостями ГIС, як пошук адреси, маршрутизацiя, аналiз близькостi, картографування, i iнформацiйними ГIС-ресурсами Iнтернет; Maplex for ArcGIS -- забезпечує високоякiсне автоматизоване розмiщення тексту i маркування на цифрових картах та їх твердих копiях; ArcGIS Data Interoperability -- робить можливим просте застосування i поширення просторових даних у рiзних форматах зберiгання, у тому числi пряме читання просторових даних, пiдготовлених бiльш нiж у 70 форматах, експорт даних -- бiльш нiж у 50 форматах.
Класификация современных ГИС
За призначеннямгеоiнформацiйнi системи подiляють на багатоцiльовiта спецiалiзованi.
За проблемно-тематичною орiєнтацiєюзвичайно видiляють типи геоiнформацiйних систем, що вiдповiдають "основним сферам застосування ГIС" (див. п. 1.4), тобто: - земельно-кадастровi; - екологiчнi i природокористувальницькi; - iнженерних комунiкацiй i мiського господарства; - надзвичайних ситуацiй; - навiгацiйнi; - соцiально-економiчнi; - геологiчнi; - транспортнi; - торгово-маркетинговi; - археологiчнi; - вiйськовi; - iншi.
За територiальним охопленнямнайбiльш логiчним є подiл геоiнформацiйних систем на: - глобальнi; - загальнонацiональнi; - регiональнi; - локальнi.
OGC (до 1 вересня 2004 p. - Open GIS Consortium,Консорцiум вiдкритих ГIС, пiзнiше -- Open Geospatial Consortium,Вiдкритий геопросторовий консорцiум) -- авторитетна мiжнародна неурядова органiзацiя, що об'єднує 266 членiв з 31 країни свiту (на листопад 2004 p.), метою якою є розроблення стандартiв створення програмних засобiв ГIС i геопроцесiнгу.